KR20160136248A - Negative electrode for rechargeable sodium battery comprising protective layer and rechargeable sodium battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a negative electrode for a rechargeable sodium battery comprising a protective layer and a rechargeable sodium battery comprising the same. Provided is the negative electrode for a rechargeable sodium battery, the negative electrode comprising a negative electrode active material and a protective layer, wherein the protective layer includes a composite of a hydrophobic polymer and a sodium ion conductive polymer. According to the present invention, a sodium metal is coated with the protective layer including the composite of a hydrophobic polymer and a sodium ion conductive polymer. Accordingly, the sodium metal can be protected from moisture, and driving is enabled by transferring Na ions after the construction of a battery.

Description

보호층을 포함하는 나트륨 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 나트륨 이차 전지{NEGATIVE ELECTRODE FOR RECHARGEABLE SODIUM BATTERY COMPRISING PROTECTIVE LAYER AND RECHARGEABLE SODIUM BATTERY COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a negative electrode for a sodium secondary battery including a protective layer and a sodium secondary battery including the negative electrode. [0002]

본 발명은 보호층을 포함하는 나트륨 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 나트륨 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소수성 고분자와 나트륨 이온전도성 고분자의 복합체로 구성된 보호층을 나트륨 금속에 코팅함으로써 나트륨 금속을 수분으로부터 보호하고, 전지 구성 후 Na 이온을 전달하여 구동이 가능하도록 하는 나트륨 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 나트륨 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a negative electrode for a sodium secondary battery including a protective layer and a sodium secondary battery comprising the same. More particularly, the present invention relates to a negative electrode for a sodium secondary battery comprising a protective layer, And a negative electrode for a sodium secondary battery and a sodium secondary battery including the negative electrode.

최근, 이차 전지는 전력 저장을 위한 대용량전지, 운송 수단에 적용되는 중형 전지 및 휴대용 기기의 전원으로 사용되는 소형 전지에 이르기까지 그 사용 목적에 따라 전지의 형태 및 크기가 변화되어 사용 범위가 확대되고 있다. 이러한 이차 전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차 전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. 그러나, 리튬 이차 전지는 코발트, 니켈, 리튬 등의 희소 금속을 많이 사용하고 있기 때문에, 대형 이차 전지 수요 증대에 따른 상기 희소 금속의 공급이 염려되고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, secondary batteries have been used in a wide range of applications, ranging from large capacity batteries for power storage, mid-sized batteries for transportation, and small batteries used as power sources for portable devices. have. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having a high energy density and voltage, a long cycle life, and a low self-discharge rate are commercially available and widely used. However, since a lithium secondary battery uses a large amount of rare metals such as cobalt, nickel, and lithium, there is a concern about supply of the rare metal due to an increase in demand for a large secondary battery.

이에 대하여 리튬과 함께 주기율표 1족에 속하는 알칼리 금속으로, 전 세계적으로 고른 분포로 풍부하게 매장되어 있으며, 리튬 못지않은 산화-환원 전위값을 가지고, 높은 에너지 밀도를 가지는 차세대 나트륨 이차 전지로 관심이 집중되고 있다. On the other hand, interest is focused on the next-generation sodium secondary battery, which is richly buried in an even distribution throughout the world with an alkali metal belonging to Group 1 of the periodic table together with lithium and has an oxidation-reduction potential value equal to that of lithium and a high energy density .

나트륨 이차 전지는 나트륨 이온을 도핑 및 탈도핑할 수 있는 양극활물질을 포함하는 양극과, 나트륨 이온을 도핑 및 탈도핑할 수 있는 음극활물질을 포함하는 음극, 그리고 나트륨 이온을 함유하는 비수전해질로 구성되며, 리튬 이차 전지의 리튬 이온과 마찬가지로, 나트륨 이온이 전해질을 통해 음극과 양극 사이를 왕복함으로써 전지의 충방전이 일어난다. 음극활물질에 나트륨 이온이 흡장(도핑)되는 것이 충전에 해당하고, 음극활물질로부터 나트륨 이온이 탈리(탈도핑)되는 것이 방전에 해당한다.The sodium secondary battery is composed of a positive electrode containing a positive electrode active material capable of doping and dedoping sodium ions, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of doping and dedoping sodium ions, and a nonaqueous electrolyte containing sodium ions , As in the lithium ion of the lithium secondary battery, the sodium ion reciprocates between the negative electrode and the positive electrode through the electrolyte, thereby charging and discharging the battery. A state in which sodium ions are occluded (doped) in a negative electrode active material corresponds to charging, and a state in which sodium ions are desorbed (de-doped) from a negative electrode active material corresponds to a discharge.

그러나, 나트륨 금속은 대기 중의 수분과 빠르게 반응하여 공정성이 취약하다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 나트륨 금속 상에 보호층을 코팅하여 수분을 차단하고자 하는 시도가 있었으나, 이러한 경우에 전지 구성 후 나트륨 이온을 전달하지 못하여 전지 구동이 불가능하다는 한계가 있다. However, there is a problem that sodium metal reacts with moisture in the atmosphere rapidly and is poor in fairness. In order to solve this problem, there has been an attempt to prevent moisture by coating a protective layer on the sodium metal. However, in such a case, there is a limit in that the battery can not be driven after the battery is constructed.

한국등록특허 제10-1499586호 (2015.3.2 등록)Korean Registered Patent No. 10-1499586 (registered on March 2, 2015)

본 발명의 목적은 소수성 고분자와 나트륨 이온전도성 고분자의 복합체로 구성된 보호층을 나트륨 금속에 코팅함으로써 나트륨 금속을 수분으로부터 보호하고, 전지 구성 후 나트륨 이온을 전달하여 구동이 가능하도록 하는 나트륨 이차 전지용 음극을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a negative electrode for a sodium secondary battery that protects sodium metal from moisture by coating a sodium metal on a protective layer composed of a complex of a hydrophobic polymer and a sodium ion conductive polymer, .

본 발명의 다른 목적은 상기 음극을 포함하는 전극조립체 및 나트륨 이차 전지를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an electrode assembly including the negative electrode and a sodium secondary battery.

본 발명의 일 실시예에 따르면 소수성 고분자와 나트륨 이온전도성 고분자의 복합체로 구성된 보호층을 포함하는 나트륨 이차 전지용 음극을 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a negative electrode for a sodium secondary battery comprising a protective layer composed of a complex of a hydrophobic polymer and a sodium ion conductive polymer.

상기 나트륨 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 소수성 고분자는 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane), 폴리아크릴로니트릴(PAN, polyacrylonitrile), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE, polychlorotrifluoroethylene), 폴리플루오린화비닐(PVF, Polyvinyl Fluoride), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF, polyvinylidene fluoride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.In the negative electrode for a sodium secondary battery, the hydrophobic polymer may be selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polyacrylonitrile (PAN), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene , polychlorotrifluoroethylene, polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), and combinations thereof.

또, 상기 나트륨 이온전도성 고분자는 폴리비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP, polyvinylidene fluoridehexafluoropropylene), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, poly(methylmethacrylate), 폴리에틸렌옥사이드(PEO, polyethylene oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The sodium ion conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVDF-HFP), polymethylmethacrylate (PMMA), polyethylene oxide (PEO) And a combination thereof.

또, 상기 보호층은 상기 보호층 전체 중량에 대하여 상기 소수성 고분자를 10 내지 50 중량% 및 상기 나트륨 이온전도성 고분자를 50 내지 90 중량%로 포함할 수 있다.In addition, the protective layer may include 10 to 50% by weight of the hydrophobic polymer and 50 to 90% by weight of the sodium ion conductive polymer based on the total weight of the protective layer.

또, 상기 나트륨 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 보호층은 0.1㎛ 내지 20㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다. In the negative electrode for a sodium secondary battery, the protective layer may have a thickness of 0.1 to 20 탆.

또, 상기 나트륨 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 보호층의 접촉각은 80도 내지 170도일 수 있다. In the negative electrode for a sodium secondary battery, the contact angle of the protective layer may be 80 to 170 degrees.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기한 음극을 포함하는 나트륨 이차 전지용 전극조립체를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrode assembly for a sodium secondary battery including the negative electrode.

또, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 전극조립체를 포함하는 나트륨 이차 전지를 제공한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a sodium secondary battery including the electrode assembly.

본 발명에 따르면 소수성 고분자와 나트륨 이온전도성 고분자의 복합체로 구성된 보호층을 나트륨 금속에 코팅함으로써 전지 제조 공정상에서는 수분을 차단하여 나트륨 금속을 보호하고, 전해액을 주액한 후에는 보호층이 활성화되어 이온전도성을 갖게 되는 나트륨 이차 전지용 음극을 제공할 수 있다. According to the present invention, a protective layer composed of a complex of a hydrophobic polymer and a sodium ion conductive polymer is coated on a sodium metal to protect the sodium metal by blocking water in a battery manufacturing process. After the electrolyte is injected, the protective layer is activated, A negative electrode for a sodium secondary battery can be provided.

이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

본 발명의 일 실시예에 따르면 소수성 고분자와 나트륨 이온전도성 고분자의 복합체로 구성된 보호층을 포함하는 나트륨 이차 전지용 음극을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a negative electrode for a sodium secondary battery comprising a protective layer composed of a complex of a hydrophobic polymer and a sodium ion conductive polymer.

구체적으로, 상기 음극은 나트륨 금속 또는 나트륨 금속의 합금일 수 있다. 또, 상기 나트륨 합금은 구체적으로 Al, Sn, Bi, Si, Sb, B 및 이들의 합금으로 이루어진 선택되는 어느 하나와 나트륨의 합금일 수 있다.Specifically, the negative electrode may be an alloy of sodium metal or sodium metal. The sodium alloy may be an alloy of any one selected from the group consisting of Al, Sn, Bi, Si, Sb, B and their alloys and sodium.

또, 상기 음극활물질은 나트륨 이온의 흡장 및 탈리가 가능한 천연흑연, 인조 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 열분해 탄소류, 탄소섬유, 유기 고분자 화합물 소성체, 비정질 하드카본 등과 같은 탄소계 물질; Na2Ti3O, Li4Ti5O12 등과 같은 전이금속 산화물; 금속 나트륨 또는 그 합금; 및 인산염로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 선택적으로 더 포함할 수 있다.The negative electrode active material may be a carbon-based material such as natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbon materials, carbon fibers, sintered organic polymer compounds, amorphous hard carbon and the like capable of storing and releasing sodium ions; Transition metal oxides such as Na 2 Ti 3 O, Li 4 Ti 5 O 12 and the like; Metal sodium or an alloy thereof; And a phosphate, and optionally a mixture of two or more thereof.

상기 음극활물질층은 음극활물질과 함께 선택적으로 바인더를 더 포함할 수 있다. The negative electrode active material layer may further include a binder optionally in combination with the negative electrode active material.

상기 바인더는 음극활물질의 페이스트화, 활물질간 상호 접착, 활물질과 집전체와의 접착, 활물질 팽창 및 수축에 대한 완충 효과 등의 역할을 한다. 구체적으로 상기 바인더는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴디플루오라이드(PVDF), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 바인더는 음극활물질층 총 중량에 대하여 20중량% 이하, 혹은 5 내지 15중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. The binder acts as a paste for the anode active material, mutual adhesion between the active materials, adhesion between the active material and the current collector, buffering effect on expansion and contraction of the active material, and the like. Specifically, the binder is selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, a polymer including ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane , Polytetrafluoroethylene, polyvinylidene difluoride (PVDF), polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like. The binder may be contained in an amount of 20 wt% or less, or 5 to 15 wt%, based on the total weight of the negative electrode active material layer.

상기 보호층은 소수성 고분자와 나트륨 이온전도성 고분자의 복합체로 이루어진다. 상기 복합체는 상기 소수성 고분자와 상기 나트륨 이온전도성 고분자의 블렌딩(blending) 형태일 수 있고, 소수성 고분자와 상기 나트륨 이온전도성 고분자의 공중합체(copolymer) 형태일 수도 있다.The protective layer is composed of a complex of a hydrophobic polymer and a sodium ion conductive polymer. The complex may be a blending form of the hydrophobic polymer and the sodium ion conductive polymer, or may be a copolymer of the hydrophobic polymer and the sodium ion conductive polymer.

상기 소수성 고분자는 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane), 폴리아크릴로니트릴(PAN, polyacrylonitrile), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE, polychlorotrifluoroethylene), 폴리플루오린화비닐(PVF, Polyvinyl Fluoride), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF, polyvinylidene fluoride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. The hydrophobic polymer may be selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polyacrylonitrile (PAN), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), and combinations thereof.

또, 상기 나트륨 이온전도성 고분자는 폴리비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP, polyvinylidene fluoridehexafluoropropylene), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, poly(methylmethacrylate), 폴리에틸렌옥사이드(PEO, polyethylene oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 고분자는 전해질에 팽윤(swelling) 되어 구동되므로 고분자 자체로 이온 교환이 가능하다.The sodium ion conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVDF-HFP), polymethylmethacrylate (PMMA), polyethylene oxide (PEO) And a combination thereof. The polymer is swelled into an electrolyte and is driven, so that the polymer itself can be ion-exchanged.

또, 상기 보호층은 상기 보호층 전체 중량에 대하여 상기 소수성 고분자를 10 내지 50 중량% 및 상기 나트륨 이온전도성 고분자를 50 내지 90 중량%로 포함하고, 바람직하게 상기 소수성 고분자를 20 내지 30 중량% 및 상기 나트륨 이온전도성 고분자를 70 내지 80 중량%로 포함할 수 있다.The protective layer may include 10 to 50% by weight of the hydrophobic polymer and 50 to 90% by weight of the sodium ion conductive polymer based on the total weight of the protective layer, preferably 20 to 30% by weight of the hydrophobic polymer, And 70 to 80% by weight of the sodium ion conductive polymer.

상기 소수성 고분자의 함량이 10 중량% 미만이거나 상기 나트륨 이온전도성 고분자의 함량이 90 중량%를 초과하는 경우 상기 보호층의 수분 차단 능력 저하에 따른 나트륨 금속의 산화가 발생할 수 있으며, 상기 소수성 고분자의 함량이 50 중량%를 초과하거나 상기 나트륨 이온전도성 고분자의 함량이 50 중량% 미만인 경우 상기 보호층의 나트륨 이온 전도성 저하에 따라 전지의 저항 상승 문제가 발생할 수 있다.When the content of the hydrophobic polymer is less than 10% by weight or the content of the sodium ion conductive polymer is more than 90% by weight, the sodium metal may be oxidized due to the lowering of the moisture blocking ability of the protective layer. The content of the hydrophobic polymer Is more than 50% by weight or the content of the sodium ion conductive polymer is less than 50% by weight, the resistance of the battery may increase due to the lowering of sodium ion conductivity of the protective layer.

또, 상기 보호층은 상기 소수성 고분자와 상기 나트륨 이온전도성 고분자의 혼합을 위하여 선택적으로 경화제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화제는 실리콘, 아크릴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 보다 구체적으로는 카르보실란을 사용할 수 있다. 상기 경화제는 상기 보호층 전체 중량에 대하여 5 내지 15 중량%, 바람직하게는 8 내지 12 중량%로 첨가될 수 있다. 상기 경화제의 함량이 5 중량% 미만인 경우 상기 보호층의 강도가 약해져 나트륨 덴드라이트 성장 억제하지 못할 수 있고, 15 중량%를 초과하는 경우 높은 막강도에 따라 보호층이 깨질 수 있다.In addition, the protective layer may further include a curing agent for mixing the hydrophobic polymer and the sodium ion conductive polymer. The curing agent may be any one selected from the group consisting of silicon, acrylic, and combinations thereof. More specifically, carbosilane may be used. The curing agent may be added in an amount of 5 to 15% by weight, preferably 8 to 12% by weight based on the total weight of the protective layer. If the content of the curing agent is less than 5% by weight, the strength of the protective layer may be weakened and the growth of sodium dendrites may not be inhibited. If the content of the curing agent is more than 15% by weight, the protective layer may be broken due to high film strength.

또, 상기 나트륨 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 보호층은 0.1㎛ 내지 20㎛의 두께를 갖는 것일 수 있고, 보호층의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우에는 공정 중 수분의 차단이 어려울 수 있고, 20㎛ 초과인 경우에는 저항으로 인해 전지의 출력 특성이 저하될 수 있다. In the negative electrode for a sodium secondary battery, the protective layer may have a thickness of 0.1 to 20 m, and when the thickness of the protective layer is less than 0.1 m, it may be difficult to block moisture during the process, The output characteristics of the battery may be deteriorated due to the resistance.

또, 상기 나트륨 이차 전지용 음극에 있어서, 상기 보호층의 접촉각은 80도 내지 170도일 수 있고, 접촉각이 80도 미만인 경우에는 소수성이 부족해 수분의 차단이 어려울 수 있고, 170도를 초과하는 경우에는 코팅 공정성이 저하될 수 있다. In the negative electrode for a sodium secondary battery, the contact angle of the protective layer may be in the range of 80 to 170 degrees. If the contact angle is less than 80 degrees, the hydrophobicity may be insufficient and blocking of moisture may be difficult. Fairness may be reduced.

또, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기한 음극을 포함하는 나트륨 이차 전지용 전극조립체를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrode assembly for a sodium secondary battery including the negative electrode.

구체적으로, 상기 전극조립체는 양극 및 음극이 분리막을 경계로 교대로 적층된 것으로, 이 때 상기 음극은 앞서 설명한 바와 같다. Specifically, the electrode assembly has the positive electrode and the negative electrode alternately stacked with the separator as a boundary, and the negative electrode is as described above.

또, 상기 전극조립체에 있어서, 양극은 양극집전체 및 상기 양극집전체의 적어도 일면에 위치하는 양극활물질층을 포함한다. In the electrode assembly, the positive electrode includes a positive electrode collector and a positive electrode active material layer disposed on at least one surface of the positive electrode collector.

상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 구체적으로, 상기 전극조립체는 양극 및 음극이 분리막을 경계로 교대로 적층된 것으로, 이때 상기 음극은 앞서 설명한 바와 같다.The positive electrode collector is particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery. Specifically, the positive electrode and the negative electrode are laminated alternately with a separator as a boundary, wherein the negative electrode is as described above .

또, 상기 전극조립체에 있어서, 양극은 양극집전체 및 상기 양극집전체의 적어도 일면에 위치하는 양극활물질층을 포함한다. In the electrode assembly, the positive electrode includes a positive electrode collector and a positive electrode active material layer disposed on at least one surface of the positive electrode collector.

상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, carbon, nickel, titanium, , Silver or the like may be used. In addition, the cathode current collector may have a thickness of 3 to 500 탆, and fine unevenness may be formed on the surface of the current collector to increase the adhesive force of the cathode active material. For example, it can be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

또, 상기 양극활물질층은 양극활물질을 포함하고, 선택적으로, 도전재 및 바인더를 더 포함할 수 있다.In addition, the cathode active material layer includes a cathode active material, and optionally, a conductive material and a binder.

상기 양극활물질로는 구체적으로 NaxCoO2, NaxCo2/3Mn1/3O2, NaxFe1/2Mn1/2O2, NaCrO2, NaLi0.2Ni0.25Mn0.75O2.35, Na0.44MnO2, NaMnO2, Na2Fe5Si12O30, Na0.7VO2, 또는 Na0.33V2O5 등과 같은 나트륨 금속산화물(이때, 0<x≤1); Na3V2(PO4)3, NaFePO4, NaMn0.5Fe0.5PO4, Na3V2(PO4)3, Na3Fe2(PO4)3 등과 같은 나트륨 금속인산화물; Na2FePO4F, Na3V2(PO4)3 등과 같은 나트륨 금속 불화인산화물; 또는 NaFeSO4F 등과 같은 나트륨 금속 불화황산화물; NaFeO2, NaMnO2, NaNiO2 및 NaCoO2 등과 같은 나트륨-전이금속의 복합금속 산화물; Na3FeF6 또는 Na2MnF6 등의 나트륨 금속 불화물; NaFeBO4, 또는 Na3Fe2(BO4)3 등의 나트륨금속 붕산염; TiS2, ZrS2, VS2, V2S2, TaS2, FeS2 또는 NiS2 와 같은 칼코겐 화합물 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 이중에서도 Fe를 포함하는 화합물은 전지내 전해질의 온도 상승 시에도 전이금속 이온의 용출을 억제할 수 있고, 그 결과 나트륨 이차 전지의 사이클 특성 및 방전용량 유지율을 개선시킬 수 있다. 또, TiS2, ZrS2, 등의 칼코겐 화합물은 나트륨 이온의 흡장 및 탈리 속도가 빠르고, 금속 나트륨 또는 그 합금계 음극 활물질과의 조합 사용시 음극보다 높은 전위로 나트륨 이온을 흡장 및 탈리할 수 있어 더욱 증가된 반응성을 나타낼 수 있다. As the cathode active material, Na x CoO 2 , Na x Co 2/3 Mn 1/3 O 2 , Na x Fe 1/2 Mn 1/2 O 2 , NaCrO 2 , NaLi 0.2 Ni 0.25 Mn 0.75 O 2.35 , Sodium metal oxides such as Na 0.44 MnO 2 , NaMnO 2 , Na 2 Fe 5 Si 12 O 30 , Na 0.7 VO 2 , or Na 0.33 V 2 O 5 (where 0 <x≤1); Oxides such as Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 , NaFePO 4 , NaMn 0.5 Fe 0.5 PO 4 , Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Na 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 and the like; Na 2 FePO 4 F, Na 3 V 2 (PO 4 ) 3, and the like; Sodium or metal fluoride such as sulfur oxides NaFeSO 4 F; Composite metal oxide of the transition metal - NaFeO 2, NaMnO 2, NaNiO 2 and 2 NaCoO sodium and the like; Sodium metal fluorides such as Na 3 FeF 6 or Na 2 MnF 6 ; Sodium metal borates such as NaFeBO 4 , or Na 3 Fe 2 (BO 4 ) 3 ; And chalcogen compounds such as TiS 2 , ZrS 2 , VS 2 , V 2 S 2 , TaS 2 , FeS 2 or NiS 2, and any one or a mixture of two or more of them may be used. Among them, the Fe-containing compound can suppress the elution of the transition metal ions even when the temperature of the electrolyte in the battery rises, and as a result, the cycle characteristics and the discharge capacity retention rate of the sodium secondary battery can be improved. In addition, chalcogen compounds such as TiS 2 , ZrS 2 , and the like can store and desorb sodium ions at a higher potential than the negative electrode when used in combination with metal sodium or its alloy based negative active material, And can exhibit further increased reactivity.

또, 상기 바인더는 양극활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴디플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the binder plays a role of attaching the positive electrode active material particles to each other well and attaching the positive electrode active material to the current collector well. Typical examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropylcellulose, diacetylcellulose, Polyvinyl fluoride, polymers comprising ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene difluoride, polyethylene, polypropylene &lt; RTI ID = 0.0 &gt; , Styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like, but not limited thereto.

또, 상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material can be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black , Ketjen black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used alone or in combination.

상기와 같은 구조를 갖는 양극은 상기한 양극활물질을 이용하는 것을 제외하고는 통상의 양극제조방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기한 양극활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 양극활물질층 형성물을 양극 집전체 상에 도포한 후, 건조 및 압연함으로써 제조될 수 있다.The positive electrode having the above structure can be produced according to a conventional positive electrode manufacturing method, except that the positive electrode active material is used. Specifically, the positive electrode active material layer forming material containing the positive electrode active material, the binder and the conductive material may be coated on the positive electrode current collector, followed by drying and rolling.

한편, 상기 전극조립체에 있어서, 상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되어 양극 및 음극 사이를 절연시켜 전극의 내부 단락을 차단하고, 전해액을 함침하는 역할을 한다. Meanwhile, in the electrode assembly, the separation membrane is interposed between the positive electrode and the negative electrode to insulate the positive electrode from the negative electrode, thereby interrupting the internal short circuit of the electrode and impregnating the electrolyte.

상기 분리막으로는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다. 세퍼레이터의 두께는, 전지의 부피 에너지 밀도가 높아지고, 내부저항이 작아지기 때문에 기계적 강도가 유지되는 한 얇을수록 바람직할 수 있다. 구체적으로, 상기 분리막의 기공 직경은 0.01㎛ 내지 10㎛이고, 공기투과도는 50 내지 300초/100cc이며, 두께는 5㎛ 내지 310㎛일 수 있다. As the separation membrane, an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength can be used. The thickness of the separator may be preferably as thin as long as the mechanical strength is maintained because the volume energy density of the battery becomes high and the internal resistance becomes small. Specifically, the separation membrane may have a pore diameter of 0.01 to 10 탆, an air permeability of 50 to 300 sec / 100 cc, and a thickness of 5 to 310 탆.

또한, 상기 분리막으로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 제한 없이 사용가능하다. 구체적으로는, 내화학성 및 소수성의 고분자 수지, 또는 유리 섬유 등을 들 수 있으며, 보다 구체적으로는, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로(polyphenylenesulfidro), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 또는 이들의 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.The separator may be any of those generally used in the art. More specifically, it is possible to use a polymer resin having a chemical resistance and a hydrophobic property, or a glass fiber, and more specifically, a high-density polyethylene, a low density polyethylene, a linear low density polyethylene, a ultra high molecular weight polyethylene, a polypropylene, a polyethylene terephthalate, But are not limited to, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyphenylenesulfrode, polyethylenenaphthalene, and copolymers thereof. Any one or a mixture of two or more of them may be used.

또, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 전극조립체를 포함하는 나트륨 이차 전지를 제공한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a sodium secondary battery including the electrode assembly.

구체적으로, 상기 나트륨 이차 전지는 상기한 전극조립체 및 전해질을 포함한다. 이때 상기 전해질은 나트륨 이온을 빠르고 균일하게 전도시키는 것으로, 전해액일 수도 있고, 고체 전해질일 수도 있다.Specifically, the sodium secondary battery includes the electrode assembly and the electrolyte. At this time, the electrolyte rapidly and uniformly conducts sodium ions, and may be an electrolytic solution or a solid electrolyte.

상기 전해질이 전해액인 경우, 전해질염 및 용매를 포함한다. When the electrolyte is an electrolytic solution, it includes an electrolyte salt and a solvent.

또, 상기 전해질염은 구체적으로는 나트륨 함유 수산화물(예를 들면, 수산화나트륨(NaOH) 등), 붕산염(예를 들면, 메타붕산나트륨(NaBO2), 붕사(Na2B4O7), 붕산(H3BO3) 등), 인산염(예를 들면, 인산삼나트륨(Na3PO4), 피로인산나트륨(Na2HPO4) 등), 염소산(예를 들면, NaClO4 등), NaAlCl4, NaAsF6, NaBF4, NaPF6, NaSbF6, NaCF3SO3 또는 NaN(SO2CF3)2 등일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. Specific examples of the electrolytic salt include sodium hydroxide (for example, sodium hydroxide (NaOH)), borate (for example, sodium metaborate (NaBO 2 ), borax (Na 2 B 4 O 7 ) (H 3 BO 3), and the like), phosphates (e.g., trisodium phosphate (Na 3 PO 4), sodium pyrophosphate (Na 2 HPO 4) and the like), acid (for example, NaClO 4, etc.), NaAlCl 4 , NaAsF 6, NaBF 4, NaPF 6, NaSbF 6, NaCF 3 SO 3 or NaN (SO 2 CF 3) 2 or the like may be, there is any one or a mixture of two or more of them may be used.

상기 전해질은 전해질 총 중량에 대하여 상기 전해질염을 2 내지 50중량% 포함할 수 있다. The electrolyte may contain 2 to 50% by weight of the electrolyte salt based on the total weight of the electrolyte.

또, 상기 용매는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 용매는 물, 알코올 등과 같은 수계 용매이거나; 또는 에스테르 용매, 에테르 용매, 케톤 용매, 방향족 탄화수소 용매, 알콕시알칸 용매, 카보네이트 용매와 같은 비수계 용매일 수 있다. 이들 중 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.In addition, the solvent can be used without any particular limitation as long as it can act as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specifically, the solvent may be an aqueous solvent such as water, alcohol, or the like; Or a nonaqueous system such as an ester solvent, an ether solvent, a ketone solvent, an aromatic hydrocarbon solvent, an alkoxyalkane solvent, or a carbonate solvent. These may be used singly or in combination of two or more.

상기 에스테르 용매의 구체적인 예로는 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), n-프로필 아세테이트(n-propyl acetate), 디메틸아세테이트(dimethyl acetate), 메틸프로피오네이트(methyl propionate), 에틸프로피오네이트(ethyl propionate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), 데카놀라이드(decanolide), γ-발레로락톤(γ-valerolactone), 메발로노락톤(mevalonolactone), γ-카프로락톤(γ-caprolactone), δ-발레로락톤(δ-valerolactone), 또는 ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등을 들 수 있다. Specific examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, But are not limited to, ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide,? -Valerolactone, mevalonolactone,? -Caprolactone (? -caprolactone, 隆 -valerolactone, 竜 -caprolactone, and the like.

상기 에테르계 용매의 구체적인 예로는 디부틸 에테르(dibutyl ether), 테트라글라임(tetraglyme), 2-메틸테트라히드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran), 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등을 들 수 있다. Specific examples of the ether solvent include dibutyl ether, tetraglyme, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, and the like.

상기 케톤계 용매의 구체적인 예로는 시클로헥사논(cyclohexanone) 등을 들 수 있다. 상기 방향족 탄화수소계 유기용매의 구체적인 예로는 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene), 클로로벤젠(chlorobenzene), 아이오도벤젠(iodobenzene), 톨루엔(toluene), 플루오로톨루엔(fluorotoluene), 또는 자일렌(xylene) 등을 들 수 있다. 상기 알콕시알칸 용매로는 디메톡시에탄(dimethoxy ethane) 또는 디에톡시에탄(diethoxy ethane) 등을 들 수 있다.Specific examples of the ketone-based solvents include cyclohexanone and the like. Specific examples of the aromatic hydrocarbon organic solvent include benzene, fluorobenzene, chlorobenzene, iodobenzene, toluene, fluorotoluene, xylene, (xylene), and the like. Examples of the alkoxyalkane solvent include dimethoxy ethane and diethoxy ethane.

상기 카보네이트 용매의 구체적인 예로는 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 디프로필카보네이트(dipropylcarbonate, DPC), 메틸프로필카보네이트(methylpropylcarbonate, MPC), 에틸프로필카보네이트(ethylpropylcarbonate, EPC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC), 부틸렌카보네이트(butylenes carbonate, BC), 또는 플루오로에틸렌카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC) 등을 들 수 있다.Specific examples of the carbonate solvent include dimethylcarbonate (DMC), diethylcarbonate (DEC), dipropylcarbonate (DPC), methylpropylcarbonate (MPC), ethylpropylcarbonate (EPC) , Methyl ethylcarbonate (MEC), ethylmethylcarbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylenes carbonate (BC) And fluoroethylene carbonate (FEC).

또, 상기 전해질이 고체 전해질인 경우, 구체적으로 폴리에틸렌옥시드계 고분자 화합물, 폴리오르가노실록산쇄 또는 폴리옥시알킬렌쇄 중 적어도 1종 이상을 포함하는 고분자 화합물 등의 유기계 고분자 전해질을 사용할 수 있다. 또한, 고분자 화합물에 비수전해질 용액을 유지시킨, 이른바 겔 타입의 것을 이용할 수도 있다. 또한, Na2S-SiS2, Na2S-GeS2 등의 황화물 전해질, NaZr2(PO4)3 등의 NASICON형 전해질 등의 무기계 고체 전해질을 이용할 수도 있다. 이들 고체 전해질을 이용하면, 안전성을 보다 높일 수 있는 경우가 있다. When the electrolyte is a solid electrolyte, specifically, an organic polymer electrolyte such as a polymer compound containing at least one of a polyethylene oxide-based polymer compound, a polyorganosiloxane chain, and a polyoxyalkylene chain may be used. A so-called gel type in which a non-aqueous electrolyte solution is held in a polymer compound may also be used. In addition, inorganic solid electrolytes such as sulfide electrolytes such as Na 2 S-SiS 2 and Na 2 S-GeS 2 and NASICON electrolytes such as NaZr 2 (PO 4 ) 3 may be used. When these solid electrolytes are used, there are cases where safety can be further increased.

또한, 본 발명의 나트륨 이차 전지에 있어서 고체 전해질을 이용하는 경우에는, 고체 전해질이 세퍼레이터 역할을 하는 경우도 있고, 그 경우에는 세퍼레이터를 필요로 하지 않는 경우도 있다.In the case of using the solid electrolyte in the sodium secondary battery of the present invention, the solid electrolyte may serve as a separator, and in this case, a separator may not be required.

또, 상기 전해질은 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 일반적으로 전해질에 사용될 수 있는 첨가제(이하, '기타 첨가제'라 함)를 더 포함할 수 있다.In addition to the above electrolyte components, the electrolyte may further contain an additive (hereinafter, referred to as "other additive") that can be generally used for an electrolyte for the purpose of improving lifetime characteristics of the battery, suppressing reduction in battery capacity, .

상기 전해질에는 0.1 내지 5중량%의 불소화에틸렌카보네이트를 더 첨가하는 것이 바람직하다.It is preferable that 0.1 to 5% by weight of fluorinated ethylene carbonate is further added to the electrolyte.

이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. However, the following embodiments are intended to illustrate the invention, but the invention is not limited thereto.

(실시예 1)(Example 1)

PDMS(SYLGARD 184)와 경화제(184B, 카르보실란)를 10:1의 비율로 혼합한 후 PVdF-HFP의 함량을 하기 표 1과 같이 조절하면서 첨가하여 제조한 혼합물로 DME(dimethoxyethane)에 5 중량% 용액을 만들어 30분간 교반하였다. 교반한 용액을 나트륨 전극 상에 닥터 블레이드(doctor blade)로 코팅하여 5㎛의 보호층을 형성했다.A mixture of PDMS (SYLGARD 184) and a curing agent (184B, carbosilane) in a ratio of 10: 1 was added to PVdF-HFP while controlling the content of PVdF-HFP as shown in the following Table 1. DME (dimethoxyethane) And the mixture was stirred for 30 minutes. The stirred solution was coated on a sodium electrode with a doctor blade to form a 5 mu m protective layer.

이때, 하기 표 1의 PDMS와 PVdF-HFP의 각각의 함량은 PDMS와 PVdF-HFP의 중량의 합을 기준으로 기재했다.At this time, the contents of PDMS and PVdF-HFP in Table 1 are shown based on the sum of the weights of PDMS and PVdF-HFP.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

상기 실시예 1에서 PDMS없이 보호층을 형성한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 보호층을 형성했다.A protective layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the protective layer was formed without PDMS in Example 1.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

상기 실시예 1에서 PVdF-HFP없이 보호층을 형성한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 보호층을 형성했다.A protective layer was formed in the same manner as in Example 1 except that a protective layer was formed without PVdF-HFP in Example 1.

[실험예 1: 나트륨 사이클 효율 측정][Experimental Example 1: Measurement of sodium cycle efficiency]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 나트륨 전극(20㎛), 폴리에틸렌(PE) 분리막 및 DOL(Dioxolane)과 DME(Dimethoxyethane)(DOL:DME=1:1v/v)의 용매에 전해염으로서 NaPF6 을 첨가하여 1M인 전해액으로 2032 코인셀을 대칭셀로 제작하였다.The embodiments the sodium electrode (20㎛) prepared in Examples and Comparative Examples, polyethylene (PE) separator and DOL (Dioxolane) and DME (Dimethoxyethane) (DOL: DME = 1: 1v / v) NaPF 6 as an electrolyte salt in a solvent To prepare 2032 coin cells as a 1M electrolytic solution.

상기 제조한 대칭셀을 1C DOD 83%로 나트륨 사이클 효율(cyclic efficiency)을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 상기 1C DOD 83%는 Na 20㎛ 중 83%에 해당하는 16.6㎛의 양을 충방전 시키는 것을 의미하며, 이 용량을 1시간 동안 충전 혹은 방전 시킬 수 있는 레이트(rate)인 3.7mA/cm2의 전류밀도를 의미한다.The cyclic efficiency of the thus prepared symmetric cell was measured with a 1C DOD of 83%, and the results are shown in Table 1. The 1C DOD 83% means that the amount of 16.6 탆 corresponding to 83% of 20 탆 of Na is charged and discharged. The rate of 3.7 mA / cm 2 Current density &quot;

[실험예 2: 나트륨 이온 전도도 측정][Experimental Example 2: Measurement of sodium ion conductivity]

실험예 1에서 제조된 대칭셀을 이용하여, 나트륨 이온 전도도를 측정하였고, 그 결과도 하기 표 1에 나타내었다.Sodium ion conductivity was measured using the symmetric cell prepared in Experimental Example 1, and the results are also shown in Table 1 below.

[실험예 3: 수분 안정성 측정][Experimental Example 3: Measurement of water stability]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 나트륨 전극을 25℃, RH 40%의 공기 중에 방치하여 나트륨 전극 표면의 산화 정도를 측정하였고, 그 결과도 하기 표 1에 나타내었다.The sodium electrode prepared in Examples and Comparative Examples was left in air at 25 ° C and RH 40% to measure the degree of oxidation of the sodium electrode surface. The results are also shown in Table 1 below.

이때, 그 측정 기준은 다음과 같다.At this time, the measurement standard is as follows.

△: 3시간 이내 산화DELTA: oxidation within 3 hours

○: 6시간 이내 산화○: oxidation within 6 hours

◎: 6시간 이상 안정◎: Stable for more than 6 hours

PDMS 함량
(wt.%)
PDMS content
(wt.%)
PVdF-HFP
함량(wt.%)
PVdF-HFP
Content (wt.%)
Na 효율
(%)
Na efficiency
(%)
이온전도도
(S/cm)
Ion conductivity
(S / cm)
수분 안정성Water stability
실시예 1Example 1 1010 9090 9494 5.3Ⅹ10-3 5.3 × 10 -3 실시예 2Example 2 3030 7070 9292 9.1Ⅹ10-3 9.1 × 10 -3 실시예 3Example 3 5050 5050 8585 1.8Ⅹ10-4 1.8 X 10 -4 비교예 1Comparative Example 1 00 100100 9595 2.7Ⅹ10-3 2.7 X 10 -3 비교예 2Comparative Example 2 100100 00 N/AN / A N/AN / A

상기 표 1을 통해, PDMS가 없는 비교예 1의 경우 수분 안정성이 좋지 않으며, PVdF-HFP가 없는 비교예 2의 경우 Na 효율 및 이온 전도도가 측정되지 않았다.From Table 1, the moisture stability was poor in Comparative Example 1 without PDMS, and Na efficiency and ionic conductivity were not measured in Comparative Example 2 in which PVdF-HFP was absent.

반면, 실시예 1 내지 3은 일정 이상의 Na 효율 및 이온 전도도를 가지면서 수분 안정성을 가지는 것을 알 수 있으며, 실시예들 중 실시예 2가 더 좋은 효과를 나타내는 것을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that Examples 1 to 3 have moisture stability with Na efficiency and ion conductivity higher than a certain level, and Example 2 shows a better effect.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

Claims (8)

나트륨 금속 또는 나트륨 금속의 합금을 포함하는 음극활물질층, 및
상기 음극활물질층 위에 위치하는 보호층을 포함하고,
상기 보호층은 소수성 고분자와 나트륨 이온전도성 고분자의 복합체로 이루어지는 것인 나트륨 이차 전지용 음극.
A negative electrode active material layer comprising an alloy of sodium metal or sodium metal, and
And a protective layer disposed on the negative active material layer,
Wherein the protective layer comprises a complex of a hydrophobic polymer and a sodium ion conductive polymer.
제 1항에 있어서,
상기 소수성 고분자는 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane), 폴리아크릴로니트릴(PAN, polyacrylonitrile), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE, polychlorotrifluoroethylene), 폴리플루오린화비닐(PVF, Polyvinyl Fluoride), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF, polyvinylidene fluoride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 나트륨 이차 전지용 음극.
The method according to claim 1,
The hydrophobic polymer may be selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polyacrylonitrile (PAN), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinyl fluoride Wherein the negative electrode is any one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVF), polyvinyl fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride (PVDF), and combinations thereof.
제 1항에 있어서,
상기 나트륨 이온전도성 고분자는 폴리비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP, polyvinylidene fluoridehexafluoropropylene), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, poly(methylmethacrylate), 폴리에틸렌옥사이드(PEO, polyethylene oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 나트륨 이차 전지용 음극.
The method according to claim 1,
The sodium ion conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene (PVDF-HFP), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene oxide (PEO) Wherein the negative electrode is a negative electrode.
제 1항에 있어서,
또, 상기 보호층은 상기 보호층 전체 중량에 대하여 상기 소수성 고분자를 10 내지 50 중량% 및 상기 나트륨 이온전도성 고분자를 50 내지 90 중량%로 포함하는 것인 나트륨 이차 전지용 음극.
The method according to claim 1,
Also, the protective layer comprises 10 to 50% by weight of the hydrophobic polymer and 50 to 90% by weight of the sodium ion conductive polymer based on the total weight of the protective layer.
제 1항에 있어서,
상기 보호층이 0.1㎛ 내지 20㎛의 두께를 갖는 것인 나트륨 이차 전지용 음극.
The method according to claim 1,
Wherein the protective layer has a thickness of 0.1 占 퐉 to 20 占 퐉.
제 1항에 있어서, 상기 보호층은 80도 내지 170도의 접촉각을 갖는 것인 나트륨 이차 전지용 음극.The negative electrode for a sodium secondary battery according to claim 1, wherein the protective layer has a contact angle of 80 to 170 degrees. 양극 및 음극이 분리막을 경계로 교대로 적층된 전극조립체에 있어서,
상기 음극이 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 것인 나트륨 이차 전지용 전극조립체.
In an electrode assembly in which an anode and a cathode are alternately stacked with a separator as a boundary,
The electrode assembly for a sodium secondary battery according to any one of claims 1 to 6,
제 7항에 따른 전극조립체를 포함하는 나트륨 이차 전지. A sodium secondary battery comprising an electrode assembly according to claim 7.
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