KR20170015149A - Selective ion adsorbable separator, method for manufacturing the same and electrochemical cell comprising the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a selective ion adsorbent separator, a method for manufacturing the same, and an electrochemical cell including the same. The separator includes: a porous substrate including a plurality of air gaps; an inorganic coating layer positioned on a surface of the porous substrate, and including inorganic particles; and a polymer electrolyte coating layer disposed on a surface of the inorganic coating layer, and including at least one coating layer selected from the group consisting of a positive polyelectrolyte coating layer, a negative polyelectrolyte coating layer, and a coating layer in which the positive polyelectrolyte coating layer and the negative polyelectrolyte coating layer are laminated alternately. In a battery with a lithium electrode, the separator selectively absorbs only lithium ions and allows the lithium ions to pass therethrough by modifying an inner wall of separator pores so as to increase the Li+ transference number at a lithium electrode interface side, thereby inducing uniform metal plating, which inhibits formation and growth of dendrite.

Description

선택적 이온 흡착성 세퍼레이터, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전기 화학 전지{SELECTIVE ION ADSORBABLE SEPARATOR, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND ELECTROCHEMICAL CELL COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a selective ion adsorptive separator, a method for producing the same, and an electrochemical cell including the separator. [0001] The present invention relates to a selective ion adsorptive separator,

본 발명은 세퍼레이터, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전기 화학 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬 전극을 적용한 전지에서, 세퍼레이터 기공 내벽의 개조를 통해 세퍼레이터가 리튬 이온만을 선택적으로 흡수하고 통과할 수 있게 하여 리튬 전극 계면 쪽의 Li+ 전이수(Li+ transference number)를 증가시킴으로써 고른 금속 플레이팅(plating)을 유도하여 덴드라이트 형성 및 성장을 억제할 수 있는 세퍼레이터, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전기 화학 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separator, a method of manufacturing the same, and an electrochemical cell including the separator. More particularly, the present invention relates to a separator, the lithium electrode can Li + transition of the surface side (Li + transference number) to increase by even metal-plating (plating) induced by dendrite formation, and a separator which are capable of inhibiting the growth, methods for their preparation and electrochemical comprising the same Battery.

전기 화학 전지는 양극(positive electrode)과 음극(negative electrode), 상기 음극과 양극을 분리하는 세퍼레이터(separator) 그리고 전하의 이동을 도와서 전기 화학 반응 중 발생하는 분극을 해소하기 위한 전해질(electrolyte)로 구성되며, 리튬 금속을 음극으로 사용하는 전지를 통상 리튬 금속 전지라 칭한다.The electrochemical cell is composed of a positive electrode and a negative electrode, a separator for separating the negative electrode and the positive electrode, and an electrolyte for relieving the polarization generated during the electrochemical reaction by helping charge transfer And a battery using lithium metal as a negative electrode is generally referred to as a lithium metal battery.

상기 리튬은 반응성이 큰 금속이므로, 상기 리튬을 포함하는 리튬 전극은 공정 중에 전극 자체를 다루는 데 어려운 안정성의 문제가 있다. 또한, 상기 리튬 금속을 전극으로 사용하는 경우, 충방전 과정에서 리튬 덴드라이트를 형성하고, 상기 덴드라이트는 전지의 단락 등을 발생시킬 수 있다.Since the lithium is a metal having high reactivity, the lithium electrode including lithium has a problem of stability that is difficult to handle the electrode itself during the process. When the lithium metal is used as an electrode, lithium dendrites are formed in the charging and discharging process, and the dendrites may short-circuit the battery.

따라서, 리튬 전극을 적용한 리튬 전지에서, 종래의 세퍼레이터 적용시, 액체 전해질이 세퍼레이터 기공 내에 함침되어 Li+ 전이수(Li+ transference number)가 0.5 미만의 값을 지니므로 음이온 농도 구배가 전극 계면에서 이온 고갈 부위(ion-depletion region)를 발생시킴으로써 덴드라이트 형성 및 성장을 초래한다.Thus, in the lithium battery applying the lithium electrode, when applying a conventional separator, a liquid electrolyte is impregnated into separator pores Li + transition number (Li + transference number) is so Genie a value less than 0.5 is an anion gradient of ions at the electrode interface Resulting in dendrite formation and growth by generating an ion-depletion region.

종래 리튬 전극 계면에서 리튬 이온 수가 1에 가깝도록 하기 위해 단일-이온 전도성 폴리머(silngl ion conducting polymer)를 도입하였다. 그러나, 상기 단일 이온 전도성 폴리머는 전해질에 대한 안정성이 매우 낮다. In order to make the number of lithium ions close to 1 at the conventional lithium electrode interface, a sil-gel ion-conducting polymer was introduced. However, the single ion conductive polymer has very low stability to electrolytes.

이에 따라, 전해질에 대한 안정성을 향상시키고, 전극과 세퍼레이터 간의 접촉성을 향상시킴으로써 계면 저항을 최소화할 수 있는 세퍼레이터에 대한 연구 개발이 요구되고 있다.Accordingly, research and development of a separator capable of minimizing the interfacial resistance by improving the stability with respect to the electrolyte and improving the contact property between the electrode and the separator are required.

ECS, 2002, 5, (12) A286~289, Live Scanning Electron Microscope Observations of Dendritic Growth in Lithium/Polymer Cells ECS, 2002, 5, (12) A286 ~ 289, Live Scanning Electron Microscope Observations of Dendritic Growth in Lithium / Polymer Cells

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 리튬 전극을 적용한 전지에서, 세퍼레이터 기공 내벽의 개조를 통해 세퍼레이터가 리튬 이온만을 선택적으로 흡수하고 통과할 수 있게 하여 리튬 전극 계면 쪽의 Li+ 전이수(Li transference number)를 증가시킴으로써 고른 금속 플레이팅(plating)을 유도하여 덴드라이트 형성 및 성장을 억제할 수 있는 세퍼레이터를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery which is capable of selectively absorbing and passing only lithium ions through a modification of the inner wall of the separator pore, And to provide a separator capable of inducing uniform metal plating by increasing the Li transference number to suppress dendrite formation and growth.

본 발명의 다른 목적은 상기 세퍼레이터의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the separator.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 세퍼레이터를 포함하는 전기 화학 전지를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide an electrochemical cell including the separator.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 다공성 기재, 상기 다공성 기재의 표면에 위치하며 무기물 입자를 포함하는 무기물 코팅층, 그리고 상기 무기물 코팅층의 표면에 위치하며 양이온 고분자 전해질(positive polyelectrolyte) 코팅층, 음이온 고분자 전해질(negative polyelectrolyte) 코팅층 및 이들이 교대 적층된 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 코팅층을 포함하는 고분자 전해질 코팅층을 포함하는 세퍼레이터를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a porous substrate including a plurality of voids, an inorganic coating layer disposed on a surface of the porous substrate and including inorganic particles, a positive polyelectrolyte disposed on a surface of the inorganic coating layer, The present invention provides a separator comprising a polymer electrolyte coating layer comprising any one coating layer selected from the group consisting of a coating layer, a negative polyelectrolyte coating layer, and an alternately laminated coating layer.

상기 무기물 코팅층은 상기 다공성 기재의 공극 내부 표면에도 위치할 수 있다. 이때, 상기 고분자 전해질 코팅층도 상기 다공성 기재의 공극 내부 표면에 위치하는 상기 무기물 코팅층의 표면에도 위치할 수 있다.The inorganic coating layer may also be located on the inner surface of the pores of the porous substrate. At this time, the polymer electrolyte coating layer may also be located on the surface of the inorganic coating layer located on the inner surface of the pores of the porous substrate.

상기 무기물 입자는 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiO2, SiC, BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), Pb(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), HfO2, 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4) 계열 glass, P2S5(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7) 계열 glass 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The inorganic particles may be at least one selected from the group consisting of SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , SiC, BaTiO 3 , ) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT, 0 <x <1, 0 <y <1), Pb (Mg 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), HfO 2, lithium phosphate (Li 3 PO 4), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3, 0 <x <2, 0 <y <3), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), (LiAlTiP) x O y series glass <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium thiophosphate (Li x Ge y P z S w , , 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitrides (Li x N y, 0 < x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z, 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4) based glass, P 2 S 5 (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z &Lt; 7) series glass, and a mixture thereof.

상기 무기물 코팅층은 상기 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 포함할 수 있다.The inorganic coating layer may include a mixture of the inorganic particles and the binder polymer.

상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The binder polymer may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, polymethylmethacrylate, Polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyimide, polyethylene oxide (PET), polyvinylpyrrolidone, ), Cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylpolyvinylalcohol, Ethylcellulose (cyanoethylcellulose), cyano But are not limited to, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, polyimide, polyvinylalcohol, And a mixture thereof.

상기 무기물 코팅층은 상기 바인더 고분자에 의해 상기 무기물 입자 사이가 연결 및 고정되고, 상기 무기물 입자들 간의 빈 공간(interstitial volume)으로 인한 기공 구조가 형성될 수 있다.In the inorganic coating layer, the inorganic particles may be connected and fixed by the binder polymer, and a pore structure may be formed due to an interstitial volume between the inorganic particles.

상기 고분자 전해질 코팅층은 상기 무기물 입자들 간의 빈 공간으로 인한 기공 구조 표면에도 위치할 수 있다.The polymer electrolyte coating layer may be located on the surface of the pore structure due to the void space between the inorganic particles.

상기 고분자 전해질 코팅층은 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층과 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층이 적어도 1회 이상 교대 적층된 코팅층을 포함할 수 있다.The polymer electrolyte coating layer may include a coating layer in which the cationic polymer electrolyte coating layer and the anion polymer electrolyte coating layer are alternately laminated one or more times.

다만, 상기 고분자 전해질 코팅층의 최외곽 표면에는 음이온 고분자 전해질 코팅층이 위치하는 것이 보다 바람직하다.It is more preferable that the anion polymer electrolyte coating layer is disposed on the outermost surface of the polymer electrolyte coating layer.

상기 양이온 고분자 전해질 코팅층은 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드)(poly(allylamine hydrochloride), PAH), 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)(poly(diallyl dimethylammonium chloride), PDAC), 선형 폴리(에틸렌 이민)(linear poly(ethylene imine)), 가지형 폴리(에틸렌 이민)(branched poly(ethylene imine)), 폴리리신(polylysine), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 키토산(chitosan), 폴리(아크릴아미드-코-디알릴디메틸암모늄 클로라이드)(poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride)) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 양이온 고분자 전해질을 포함할 수 있다.The cationic polyelectrolyte coating layer may be formed of any one of poly (allylamine hydrochloride), poly (diallyl dimethylammonium chloride), PDAC, linear poly (ethyleneimine) poly (ethylene imine), branched poly (ethylene imine), polylysine, polyaniline, polypyrrole, chitosan, poly (acrylamide-co Poly (acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride)), and a mixture thereof. The cationic polymer electrolyte according to the present invention may further comprise a cationic polymer electrolyte selected from the group consisting of poly (acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride)

상기 음이온 고분자 전해질 코팅층은 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid), PAA), 폴리(스티렌 술포네이트)(poly(styrene sulfonate), PSS), 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), 폴리(글루타믹산)(poly(glutamic acid)), 폴리(티오펜):폴리(스티렌 술포네이트)((poly(thiophene):poly(styrene sulfonate)), 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산)(poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid)), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산-코-아크릴로니트릴)아크릴로니트릴(poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid-co-acrylonitrile) acrylonitrile), 폴리(아크릴산 나트륨염)(poly(acrylic acid sodium salt)), 폴리아네톨술폰산 나트륨염(polyanetholesulfonic acid sodium salt), 폴리(4-스티렌술폰산-코-말레익산) 나트륨 염(poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium salt), 폴리(4-스티렌술폰산) 리튬 염(poly(4-styrenesulfonic acid) lithium salt), 폴리(4-스티렌술폰산) 암모늄 염(poly(4-styrenesulfonic acid) ammonium salt), 폴리(비닐 설페이트) 칼륨 염(poly(vinyl sulfate) potassium salt), 폴리(비닐술폰산 나트륨 염)(poly(vinylsulfonic acid sodium salt)) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 음이온 고분자 전해질을 포함할 수 있다.The anionic polyelectrolyte coating layer may be formed of at least one selected from the group consisting of poly (acrylic acid), PAA, poly (styrene sulfonate), PSS, poly (methacrylic acid) Poly (styrene sulfonate), hyaluronic acid, poly (thiophene), poly (glutamic acid), poly (thiophene) Acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid-poly (2-acrylamido-2-methyl- Acrylonitrile acrylonitrile, poly (acrylic acid sodium salt), polyanethol (polyvinylpyrrolidone), polyaniline (polyvinylpyrrolidone) Poly (4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium salt, poly (4-styrenesulfonic acid) sodium salt (poly (4-st yrenesulfonic acid lithium salt, poly (4-styrenesulfonic acid) ammonium salt, poly (vinyl sulfate) potassium salt, poly (sodium vinylsulfonate) Poly (vinylsulfonic acid sodium salt), and a mixture thereof. The anionic polyelectrolyte may be selected from the group consisting of poly (vinylsulfonic acid sodium salt) and mixtures thereof.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 다공성 기재를 준비하는 단계, 상기 다공성 기재의 표면에 무기물 입자를 포함하는 무기물 코팅층을 형성하는 단계, 그리고 상기 무기물 코팅층 표면에 양이온 고분자 전해질(positive polyelectrolyte) 코팅층, 음이온 고분자 전해질(negative polyelectrolyte) 코팅층 및 이들이 교대 적층된 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 코팅층을 포함하는 고분자 전해질 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 세퍼레이터의 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a porous polymer electrolyte membrane, comprising the steps of preparing a porous substrate containing a plurality of voids, forming an inorganic coating layer containing inorganic particles on the surface of the porous substrate, forming a polymer electrolyte coating layer comprising a coating layer selected from the group consisting of a positive polyelectrolyte coating layer, a negative polyelectrolyte coating layer, and an alternately laminated coating layer, .

상기 무기물 코팅층을 형성하는 단계는 상기 무기물 입자를 용매에 첨가하여 무기물 코팅층 형성용 조성물을 제조하는 단계, 및 상기 다공성 기재의 표면에 상기 무기물 코팅층 형성용 조성물을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the inorganic coating layer may include the steps of preparing a composition for forming an inorganic coating layer by adding the inorganic particles to a solvent, and coating the composition for forming the inorganic coating layer on the surface of the porous substrate.

상기 무기물 코팅층을 형성하는 단계는 바인더 고분자를 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조하는 단계, 상기 무기물 입자를 상기 고분자 용액에 첨가하는 단계, 및 상기 다공성 기재의 표면에 상기 무기물 코팅층 형성용 조성물을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the inorganic coating layer includes the steps of preparing a polymer solution by dissolving the binder polymer in a solvent, adding the inorganic particles to the polymer solution, and coating the inorganic coating layer composition on the surface of the porous substrate Step &lt; / RTI &gt;

상기 고분자 전해질 코팅층을 형성하는 단계는 양이온 또는 음이온 고분자 전해질을 용매에 첨가하여 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물을 제조하고, 상기 다공성 기재를 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물에 침지하여 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In the step of forming the polymer electrolyte coating layer, a composition for forming a cation or anion polymer electrolyte coating layer is prepared by adding a cationic or an anionic polymer electrolyte to a solvent, and the porous substrate is immersed in the composition for forming a cationic or anionic polymer electrolyte coating layer, And forming a cationic or anionic polyelectrolyte coating layer.

상기 다공성 기재를 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물에 침지하는 공정, 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물에 침지하는 공정 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 공정은 복수 회(回) 수행될 수 있다.A step of immersing the porous substrate in the composition for forming a cationic polymer electrolyte coating layer, a step of immersing the composition in the composition for forming an anionic polyelectrolyte coating layer, and a combination thereof are repeated a plurality of times .

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 양극과 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며, 상기 세퍼레이터는 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터인 것인 전기 화학 전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrochemical cell including a positive electrode and a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the separator is a separator according to an embodiment of the present invention .

상기 전기 화학 전지는 리튬 이차 전지일 수 있다.The electrochemical cell may be a lithium secondary battery.

상기 음극은 리튬 금속을 포함할 수 있다.The cathode may comprise lithium metal.

본 발명은 리튬 전극을 적용한 전지에서, 세퍼레이터 기공 내벽의 개조를 통해 세퍼레이터가 리튬 이온만을 선택적으로 흡수하고 통과할 수 있게 하여 리튬 전극 계면 쪽의 Li+ 전이수(Li+ transference number)를 증가시킴으로써 고른 금속 플레이팅(plating)을 유도하여 덴드라이트 형성 및 성장을 억제할 수 있다. The present invention even by increasing the battery applied to a lithium electrode, through modifications of the separator is the pore wall so the separator is capable of selectively absorbing and passing only lithium ions to be Li + transition of the lithium electrode surface side (Li + transference number) Metal plating can be induced to suppress dendrite formation and growth.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터의 하나의 예시를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실험예 2에서 측정한 리튬 사이클 효율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실험예 3에서 주사 전자 현미경을 이용하여 세퍼레이터의 부피 팽창을 관찰한 사진이다.
1 is a schematic view schematically showing one example of a separator according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the lithium cycle efficiency measured in Experimental Example 2 of the present invention.
3 is a photograph showing the volume expansion of the separator using a scanning electron microscope in Experimental Example 3 of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터는 다수의 공극을 포함하는 다공성 기재, 상기 다공성 기재의 표면에 위치하며 무기물 입자를 포함하는 무기물 코팅층, 그리고 상기 무기물 코팅층의 표면에 위치하며 양이온 고분자 전해질(positive polyelectrolyte) 코팅층, 음이온 고분자 전해질(negative polyelectrolyte) 코팅층 및 이들이 교대 적층된 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 코팅층을 포함하는 고분자 전해질 코팅층을 포함한다.The separator according to an embodiment of the present invention includes a porous substrate including a plurality of voids, an inorganic coating layer disposed on the surface of the porous substrate and including inorganic particles, and a positive polyelectrolyte ) Coating layer, an anionic polyelectrolyte coating layer (negative polyelectrolyte coating layer), and a coating layer alternately stacked thereon.

상기 세퍼레이터는 상기 무기물 코팅층 및 상기 고분저 전해질 코팅층을 포함함으로써, 상기 세퍼레이터의 기공 내벽이 개조되어 상기 세퍼레이터는 리튬 이온만을 선택적으로 흡수하고 통과할 수 있게 할 수 있고, 이에 따라 리튬 전극 계면 쪽의 Li+ 전이수(Li+ transference number)를 증가시킴으로써 고른 금속 플레이팅(plating)을 유도하여 덴드라이트 형성 및 성장을 억제할 수 있다.Since the separator includes the inorganic coating layer and the high-molecular-weight electrolyte coating layer, the pore inner wall of the separator is modified so that the separator selectively absorbs only lithium ions and can pass therethrough. Thus, Li + by increasing the number of transition (Li + transference number) to induce the uniform metal-plating (plating) can be suppressed dendrite formation and growth.

상기 다공성 기재는 본 발명에서 특별히 제한되지 않으며, 다공성 막 형태일 수 있다. 구체적으로, 상기 다공성 기재는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 레이온, 유리섬유, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하거나, 또는 이들의 다층막일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 다공성 기재는 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체일 수 있다. The porous substrate is not particularly limited in the present invention, and may be in the form of a porous membrane. Specifically, the porous substrate includes any one selected from the group consisting of polyolefin, polyester, polysulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polytetrafluoroethylene, rayon, glass fiber, Or a multilayer film thereof. More specifically, the porous substrate may be a porous polymer film made of a polyolefin-based polymer such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene / butene copolymer, an ethylene / hexene copolymer and an ethylene / methacrylate copolymer, Layer or more.

또한, 상기 다공성 기재는 상기 다공성 기재 전체 부피에 대하여 50 내지 80 부피%의 기공도를 갖는 것일 수 있다. 상기 다공성 기재의 기공도가 50 부피% 미만이면 기공내 무기물 코팅층 또는 고분자 전해질 코팅층이 충분히 형성되지 않아 상기 코팅층 형성에 따른 개선효과가 미미하고, 80 부피%를 초과하면 세퍼레이터의 기계적 강도 저하 및 과도한 코팅층의 형성으로 오히려 전지 성능이 저하될 우려가 있다. In addition, the porous substrate may have a porosity of 50 to 80% by volume based on the total volume of the porous substrate. If the porosity of the porous substrate is less than 50% by volume, the inorganic coating layer or the polymer electrolyte coating layer in the pores is not sufficiently formed and the improvement effect of the coating layer is insufficient. When the porosity is more than 80% by volume, The battery performance may be deteriorated.

또한, 상기 다공성 기재는 상기 다공성 기재 내에 평균기공직경(D50)이 1 nm 내지 200 nm의 미세 기공을 포함할 수 있다. 상기 평균기공직경이 1 nm이면 상기 코팅층 형성이 용이하지 않거나, 상기 코팅층 형성에 따른 개선 효과가 미미하고, 상기 평균기공직경이 200 nm를 초과하면 세퍼레이터 자체의 기계적 강도 저하의 우려가 있다.In addition, the porous substrate may include micropores having an average pore diameter (D50) of 1 nm to 200 nm in the porous substrate. If the average pore diameter is 1 nm, the formation of the coating layer is not easy or the effect of improving the coating layer is insignificant. If the average pore diameter exceeds 200 nm, the mechanical strength of the separator itself may decrease.

상기 무기물 코팅층은 상기 다공성 기재의 표면에 위치한다.The inorganic coating layer is located on the surface of the porous substrate.

이때, 상기 무기물 코팅층은 상기 다공성 기재의 일면, 양면, 공극 내부 표면, 또는 이들 모두에 위치할 수 있으며, 이들의 일부 또는 전부에 코팅될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 무기물 코팅층은 상기 다공성 기재의 양면에 구비될 수 있고, 보다 더 구체적으로는 상기 다공성 기재의 전체면을 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다. 또한, 상기 무기물 코팅층의 형성에 따른 개선 효과를 고려할 때, 상기 무기물 코팅층은 상기 다공성 기재의 전체면 및 공극 내부 표면에 모두 위치할 수 있다. At this time, the inorganic coating layer may be located on one side, both sides, the inner surface of the porous substrate, or both of them, or may be coated on some or all of them. More specifically, the inorganic coating layer may be provided on both sides of the porous substrate, and more specifically, the inorganic coating layer may surround the entire surface of the porous substrate. Also, considering the improvement effect of the formation of the inorganic coating layer, the inorganic coating layer may be located on both the entire surface of the porous substrate and the inner surface of the void.

상기 무기물 코팅층은 상기 무기물 입자를 포함한다.The inorganic coating layer includes the inorganic particles.

상기 무기물 입자는 전기 화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0 내지 5 V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 상기 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해질의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles usable in the present invention are not particularly limited as long as oxidation and / or reduction reaction does not occur in the operating voltage range of the applied battery (for example, 0 to 5 V based on Li / Li + ). Particularly, when inorganic particles having an ion-transporting ability are used, the ion conductivity in the electrochemical device can be increased and the performance can be improved. Therefore, it is preferable that the ionic conductivity is as high as possible. In addition, when the inorganic particles have a high density, it is difficult to disperse the particles at the time of coating. In addition, in the case of an inorganic substance having a high dielectric constant, dissociation of an electrolyte salt in the liquid electrolyte, for example, a lithium salt, can also be increased, and the ion conductivity of the electrolyte can be improved.

전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자, 압전성(piezoelectricity)을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체가 바람직하다.For the reasons stated above, the inorganic particles are preferably high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more, inorganic particles having lithium ion-transporting ability, inorganic particles having piezoelectricity, or a mixture thereof Do.

상기 압전성(piezoelectricity) 물질은 상압에서는 부도체이나, 일정 압력이 인가되었을 경우 내부 구조 변화에 의해 전기가 통하는 물성을 갖는 물질을 의미하는 것으로서, 유전율 상수가 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 한 면은 양으로, 반대편은 음으로 각각 대전됨으로써, 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 기능을 갖는 무기물 입자이다.The piezoelectricity material refers to a nonconductor at normal pressure or a material having electrical conductivity due to a change in internal structure when a certain pressure is applied. The piezoelectricity material exhibits a high permittivity with a dielectric constant of 100 or more, And when charged or tensioned or compressed, charges are generated so that one surface is charged positively and the other surface is charged negatively, thereby forming an electric potential difference between both surfaces.

상기와 같은 특징을 갖는 무기물 입자를 상기 무기물 코팅층 성분으로 사용하는 경우, Local crush, Nail 등의 외부 충격에 의해 양극 및 음극의 내부 단락이 발생하는 경우 상기 세퍼레이터에 코팅된 상기 무기물 입자로 인해 양극과 음극이 직접 접촉하지 않을 뿐만 아니라, 상기 무기물 입자의 압전성으로 인해 입자 내 전위차가 발생하게 되고 이로 인해 양극 및 음극 간의 전자 이동, 즉 미세한 전류의 흐름이 이루어짐으로써, 완만한 전지의 전압 감소 및 이로 인한 안전성 향상을 도모할 수 있다. 상기 압전성을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), Pb(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT) 하프니아(hafnia, HfO2) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 들 수 있다.When the inorganic particles having the above-described characteristics are used as the inorganic coating layer component, if an internal short circuit of the positive electrode and the negative electrode occurs due to an external impact such as local crush or nail, Not only the negative electrode is directly contacted but also the potential difference in the particle is generated due to the piezoelectricity of the inorganic particles. As a result, the electrons move between the anode and the cathode, that is, the minute current flows, The safety can be improved. Examples of the inorganic particles having piezoelectricity include BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT, 0 < 0 <y <1), Pb (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT) hafnia, HfO 2 and mixtures thereof .

상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 본 발명에서 지칭하는 것으로서, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3), Li3.25Ge0.25P0.75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 glass(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 glass(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 들 수 있다.The inorganic particles having a lithium ion transferring ability include inorganic particles having lithium ion-containing ability but not lithium and having a function of moving lithium ions, wherein the inorganic particles having lithium ion transferring ability have a particle structure It is possible to transfer and move lithium ions due to a kind of defect existing therein, so that the lithium ion conductivity in the battery is improved and the battery performance can be improved. Examples of the inorganic particles having lithium ion transferring ability include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y < (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), 14Li 2 O-9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P 2 O 5 as such (LiAlTiP) x O y series glass (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, 0 <x <2, 0 <y <3 ), Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 lithium germanate Mani help thiophosphate (Li x Ge y P z S w, 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w , such as < 5), Li 3 N lithium nitride (Li x N y, 0 < x <4, 0 <y <2), Li 3 PO 4 SiS 2 family, such as -Li 2 S-SiS 2 glass ( Li x such as Si y S z, 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), LiI-Li 2 SP 2 S 5 P 2 S 5 based glass (Li x P y S z, such as 0 < x <3, 0 <y <3, 0 <z <7), and mixtures thereof.

또한, 상기 유전율 상수 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiO2, SiC 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 들 수 있다. 전술한 고유전율 무기물 입자, 압전성을 갖는 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.Examples of the inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , SiC, and mixtures thereof. When the above-mentioned high-permittivity inorganic particles, the inorganic particles having piezoelectricity, and the inorganic particles having lithium ion transferring ability are mixed, their synergistic effect can be doubled.

상기 세퍼레이터는 상기 무기물 입자의 크기, 무기물 입자의 함량 및 무기물 입자의 조성비를 조절함으로써, 상기 다공성 기재에 포함된 공극과 더불어 상기 무기물 코팅층의 기공 구조를 형성할 수 있으며, 또한 상기 기공 크기 및 기공도를 함께 조절할 수 있다.The separator can form the pore structure of the inorganic coating layer together with the pores included in the porous substrate by controlling the size of the inorganic particles, the content of the inorganic particles, and the composition ratio of the inorganic particles. The pore size and porosity Can be adjusted together.

상기 무기물 입자의 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 필름 형성 및 적절한 공극률을 위하여 가능한 한 0.001 내지 10 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 상기 무기물 입자의 크기가 0.001 ㎛ 미만인 경우 분산성이 저하되어 상기 무기물 코팅층의 물성을 조절하기가 어려울 수 있고, 10 ㎛를 초과하는 경우 동일한 고형분 함량으로 제조되는 상기 세퍼레이터의 두께가 증가하여 기계적 물성이 저하될 수 있고, 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충방전시 내부 단락이 일어날 확률이 높아질 수 있다.The size of the inorganic particles is not limited, but is preferably in the range of 0.001 to 10 mu m for the formation of a film of uniform thickness and a suitable porosity. If the size of the inorganic particles is less than 0.001 탆, the dispersibility of the inorganic particles may be lowered and the physical properties of the inorganic coating layer may be difficult to control. If the size of the inorganic particles exceeds 10 탆, the thickness of the separator may be increased, And an excessively large pore size may increase the probability of an internal short circuit occurring during charging and discharging of the battery.

한편, 상기 무기물 코팅층은 상기 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 포함할 수도 있다. 즉, 상기 무기물 코팅층은 상기 무기물 입자와 함께 상기 바인더 고분자를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the inorganic coating layer may include a mixture of the inorganic particles and the binder polymer. That is, the inorganic coating layer may further include the binder polymer together with the inorganic particles.

상기 바인더 고분자는 본 발명에서 특별히 제한되지 않고, 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 가능한 낮은 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 -200 내지 200 ℃ 범위인 것을 사용할 수 있다. 이는 제조된 세퍼레이터의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 상기 바인더 고분자는 상기 무기물 입자와 입자 사이, 상기 무기물 입자들과 상기 다공성 기재의 표면 및 상기 다공성 기재의 공극 일부를 연결 및 안정하게 고정시켜주는 바인더 역할을 충실히 수행함으로써, 최종 제조되는 세퍼레이터의 기계적 물성 저하를 방지할 수 있다.The binder polymer is not particularly limited in the present invention, and a binder polymer having a low glass transition temperature (Tg) may be used, and preferably, the binder polymer is in the range of -200 to 200 ° C. This is because mechanical properties such as flexibility and elasticity of the produced separator can be improved. The binder polymer faithfully performs a binder function to connect and stably fix the inorganic particles and particles, the surface of the porous substrate, and a part of the pores of the porous substrate with the inorganic particles, It is possible to prevent degradation.

또한, 상기 바인더 고분자는 이온 전도 능력을 반드시 가질 필요는 없으나, 이온 전도 능력을 갖는 고분자를 사용할 경우 상기 전기 화학 소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 바인더 고분자는 가능한 유전율 상수가 높은 것이 바람직하다.In addition, although the binder polymer does not necessarily have ion conductivity, the performance of the electrochemical device can be further improved by using a polymer having ion conductivity. Therefore, it is preferable that the binder polymer has a high permittivity constant.

실제로 전해질에서 염의 해리도는 전해질 용매의 유전율 상수에 의존하기 때문에, 상기 바인더 고분자의 유전율 상수가 높을수록 전해질에서의 염 해리도를 향상시킬 수 있다. 상기 바인더 고분자의 유전율 상수는 1.0 내지 100 (측정 주파수=1 kHz) 범위가 사용 가능하며, 특히 10 이상인 것이 바람직하다.In fact, since the degree of dissociation of the salt in the electrolyte depends on the permittivity constant of the electrolyte solvent, the higher the permittivity constant of the binder polymer, the better the salt dissociation in the electrolyte. The dielectric constant of the binder polymer may be in the range of 1.0 to 100 (measurement frequency = 1 kHz), preferably 10 or more.

전술한 기능 이외에, 상기 바인더 고분자는 액체 전해질 함침시 겔화되어 높은 전해질 함침율(degree of swelling)을 나타낼 수 있는 특징을 가질 수 있다. 실제로, 상기 바인더 고분자가 전해질 함침율이 우수한 고분자인 경우, 전지 조립 후 주입되는 전해질은 상기 고분자로 스며들게 되고, 흡수된 전해질을 보유하는 고분자는 전해질 이온 전도 능력을 갖게 된다. 따라서, 종래 세퍼레이터에 비하여 전기 화학 소자의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 종래 소수성 폴리올레핀 계열 세퍼레이터에 비해 전지용 전해질에 대한 젖음성(wetting)이 개선될 뿐만 아니라 종래에 사용되기 어려웠던 전지용 극성 전해질의 적용도 가능하다는 장점이 있다. 추가적으로, 상기 바인더 고분자가 전해질 함침시 겔화 가능한 고분자인 경우, 이후 주입된 전해질과 고분자가 반응하여 겔화됨으로써 겔형 세퍼레이터를 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 전해질은 종래 겔형 전해질에 비해 제조 공정이 용이할 뿐만 아니라 높은 이온 전도도 및 전해질 함침율을 나타내어 전지의 성능 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 가능하면 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1/2 인 고분자가 바람직하며, 15 내지 25 MPa1/2 및 30 내지 45 MPa1/2 범위가 더욱 바람직하다. 용해도 지수가 15 MPa1/2 미만 및 45 MPa1/2를 초과하는 경우, 통상적인 전지용 액체 전해질에 의해 함침(swelling)되기 어려울 수 있다.In addition to the functions described above, the binder polymer may be gelled upon impregnation with a liquid electrolyte to exhibit a high degree of swelling of the electrolyte. In fact, when the binder polymer is a polymer having an excellent electrolyte impregnation rate, the electrolyte injected after assembling the battery is impregnated with the polymer, and the polymer having the absorbed electrolyte has the ability to conduct electrolyte ions. Therefore, the performance of the electrochemical device can be improved as compared with the conventional separator. In addition, compared with the conventional hydrophobic polyolefin-based separator, wettability with respect to an electrolyte for a battery is improved, and a polar electrolyte for a battery, which has been conventionally difficult to use, can be applied. In addition, when the binder polymer is a polymer that can be gelled upon electrolyte impregnation, the gel electrolyte may be formed by reacting the injected electrolyte with the polymer to form a gelled separator. The electrolyte thus formed is easier to manufacture than the conventional gel type electrolyte, and exhibits high ion conductivity and electrolyte impregnation rate, thereby improving the performance of the battery. Therefore, if possible, a polymer having a solubility index of 15 to 45 MPa 1/2 is preferable, and a range of 15 to 25 MPa 1/2 and 30 to 45 MPa 1/2 is more preferable. If the solubility index is less than 15 MPa &lt; 1/2 &gt; and more than 45 MPa &lt; 1/2 &gt;, it may be difficult to swell by a conventional battery liquid electrolyte.

사용 가능한 바인더 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 들 수 있다. 이외에도 상술한 특성을 포함하는 물질이라면 어느 재료라도 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.Non-limiting examples of usable binder polymers include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, Polyolefins such as polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyimide, polyimide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolylane, Vinyl alcohol (cyanoethylpolyvinylalcohol), cyanoethylcellulose But are not limited to, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, polyimide, , Polyvinyl alcohol, and mixtures thereof. The term &quot; polyvinyl alcohol &quot; In addition, any material including the above-mentioned characteristics may be used alone or in combination.

한편, 상기 무기물 코팅층이 상기 고분자 바인더를 더 포함하는 경우, 상기 무기물 입자의 함량은 특별한 제한이 없으나, 상기 무기물 코팅층 전제 중량에 대하여 50 내지 99 중량% 범위가 바람직하며, 특히 60 내지 95 중량%가 더욱 바람직하다. 상기 무기물 입자의 함량이 50 중량% 미만일 경우 상기 바인더 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 상기 무기물 입자들 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있고, 99 중량%를 초과할 경우 상기 바인더 고분자 함량이 너무 적기 때문에 상기 무기물 입자 사이의 접착력 약화로 인해 최종 세퍼레이터의 기계적 물성이 저하될 수 있다.When the inorganic coating layer further comprises the polymer binder, the content of the inorganic particles is not particularly limited, but is preferably 50 to 99% by weight, more preferably 60 to 95% by weight based on the total weight of the inorganic coating layer. More preferable. If the content of the inorganic particles is less than 50% by weight, the content of the binder polymer becomes excessively large, and the pore size and porosity due to the reduction of the void space formed between the inorganic particles may be decreased, If the content of the binder polymer is more than 99% by weight, the mechanical properties of the final separator may be deteriorated due to the weak adhesion between the inorganic particles because the content of the binder polymer is too small.

또한, 상기 무기물 코팅층에서 상기 무기물 입자 및 상기 바인더 고분자의 조성비는 크게 제약은 없으나, 10:90 내지 99:1 중량비 범위 내에서 조절 가능하며, 80:20 내지 99:1 중량비 범위가 바람직하다. 상기 무기물 입자의 함량이 10:90 중량비 미만인 경우 상기 바인더 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 상기 무기물 입자들 사이에 형성된 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있고, 상기 무기물 입자의 함량이 99:1 중량비를 초과하는 경우 상기 바인더 고분자의 함량이 너무 적기 때문에 상기 무기물 사이의 접착력 약화로 인해 최종 세퍼레이터의 기계적 물성이 저하될 수 있다.In the inorganic coating layer, the composition ratio of the inorganic particles and the binder polymer is not particularly limited, but it is adjustable within a weight ratio of 10:90 to 99: 1, and preferably a weight ratio of 80:20 to 99: 1. When the content of the inorganic particles is less than 10:90 by weight, the content of the binder polymer becomes excessively large, resulting in a reduction in pore size and porosity due to a decrease in void space formed between the inorganic particles, If the content of the inorganic particles is more than 99: 1 by weight, the binder polymer may be too low in the mechanical strength of the final separator due to the weak adhesion between the inorganic particles.

상기 무기물 코팅층은 상기 무기물 입자 및 상기 바인더 고분자 이외에, 통상적으로 알려진 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.The inorganic coating layer may further include other commonly known additives in addition to the inorganic particles and the binder polymer.

상기 무기물 코팅층에는 상기 바인더 고분자에 의해 상기 무기물 입자 사이가 연결 및 고정되고, 상기 무기물 입자들 간의 빈 공간(interstitial volume)으로 인한 기공 구조가 형성된다.In the inorganic coating layer, the inorganic particles are connected and fixed by the binder polymer, and a pore structure due to the interstitial volume between the inorganic particles is formed.

상기 무기물 코팅층의 기공 크기 및 기공도는 주로 상기 무기물 입자의 크기에 의존하는데, 예컨대 입경이 1 ㎛ 이하인 무기물 입자를 사용하는 경우 형성되는 기공 역시 1 ㎛ 이하를 나타내게 된다. 이와 같은 기공 구조의 표면도 후술하는 상기 고분자 전해질 코팅층에 의해 코팅될 수 있고, 이 경우 상기 고분자 전해질 코팅층의 형성 효과를 배가시킬 수 있다.The pore size and porosity of the inorganic coating layer mainly depend on the size of the inorganic particles. For example, when inorganic particles having a particle size of 1 μm or less are used, pores formed also show 1 μm or less. The surface of such a pore structure can also be coated by the polymer electrolyte coating layer described later, and in this case, the effect of forming the polymer electrolyte coating layer can be doubled.

상기 무기물 코팅층의 두께는 특별한 제한이 없으나, 0.01 내지 100 ㎛ 범위가 바람직하다. 또한, 상기 무기물 코팅층의 기공 크기 및 기공도(porosity)는 각각 0.001 내지 10 ㎛ 및 5 내지 95 % 범위인 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The thickness of the inorganic coating layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 100 mu m. The pore size and porosity of the inorganic coating layer are preferably 0.001 to 10 탆 and 5 to 95%, respectively, but the present invention is not limited thereto.

이에 따라, 상기 무기물 코팅층 및 상기 고분자 전해질 코팅층을 포함하는 세퍼레이터의 최종 기공 크기 및 기공도(porosity)는 각각 0.001 내지 10 ㎛, 5 내지 95 % 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상기 세퍼레이터의 두께는 특별한 제한은 없으며, 전지 성능을 고려하여 적절하게 조절될 수 있다. 상기 세퍼레이터의 두께는 1 내지 100 ㎛ 범위가 바람직하며, 특히 1 내지 30 ㎛ 범위가 더욱 바람직하다.Accordingly, the final pore size and porosity of the separator including the inorganic coating layer and the polymer electrolyte coating layer are preferably 0.001 to 10 탆 and 5 to 95%, respectively. The thickness of the separator is not particularly limited and can be appropriately adjusted in consideration of battery performance. The thickness of the separator is preferably in the range of 1 to 100 mu m, more preferably in the range of 1 to 30 mu m.

또한, 상기 무기물 코팅층이 상기 무기물 입자 및 상기 바인더 고분자를 포함하는 경우, 상기 무기물 코팅층 및 상기 다공성 기재 모두에 균일한 기공 구조가 다수 형성되며, 이러한 기공을 통해 리튬 이온의 원활한 이동이 이루어지고, 다량의 전해질이 채워져 높은 함침율을 나타낼 수 있으므로, 전지의 성능 향상을 함께 도모할 수 있다.In addition, when the inorganic coating layer includes the inorganic particles and the binder polymer, a plurality of uniform pore structures are formed on both the inorganic coating layer and the porous substrate, and the lithium ions are smoothly moved through the pores, The electrolyte of the battery can be filled with a high impregnation rate, so that the performance of the battery can be improved at the same time.

또한, 종래 폴리올레핀 계열 세퍼레이터는 융점이 120 내지 140 ℃이므로 고온에서 열수축이 일어나지만, 상기 무기물 코팅층이 상기 무기물 입자 및 상기 바인더 고분자를 포함하는 세퍼레이터는 상기 무기물 입자의 내열성으로 인해 고온 열수축이 발생하지 않기 때문에, 상기 세퍼레이터를 이용하는 전기 화학 소자에서는 고온, 과충전, 외부 충격 등의 내부 또는 외부 요인으로 인한 과도한 조건에 의해 전지 내부에서 세퍼레이터가 파열되더라도, 상기 무기물 코팅층에 의해 양극이 완전히 단락되기 어려우며, 설령 단락이 발생하더라도 단락된 영역이 크게 확대되는 것이 억제되어 전지의 안전성 향상이 도모될 수 있다.Also, since the conventional polyolefin-based separator has a melting point of 120 to 140 ° C, heat shrinkage occurs at a high temperature. However, the separator having the inorganic particles and the binder polymer in the inorganic coating layer is not thermally shrunk due to heat resistance of the inorganic particles. Therefore, in the electrochemical device using the separator, even if the separator ruptures in the battery due to an excessive condition due to internal or external factors such as high temperature, overcharging, external impact, etc., the anode is not easily short-circuited by the inorganic coating layer, It is possible to prevent the short-circuited area from greatly expanding, thereby improving the safety of the battery.

한편, 상기 고분자 전해질 코팅층은 상기 무기물 코팅층의 표면에 위치한다.On the other hand, the polymer electrolyte coating layer is located on the surface of the inorganic coating layer.

이때, 상기 고분자 전해질 코팅층은 상기 무기물 코팅층의 표면에 위치하는 것으로서, 상기 무기물 코팅층이 위치하는 어느 위치에도 형성될 수 있다. 즉, 상기 다공성 기재의 일면, 양면, 공극 내부 표면, 또는 이들 모두에 위치할 수 있으며, 이들의 일부 또는 전부에 코팅될 수 있다. 또한, 상기 무기물 코팅층의 상기 무기물 입자들 간의 빈 공간으로 인한 기공 구조의 표면도 상기 고분자 전해질 코팅층에 의해 코팅될 수 있다.At this time, the polymer electrolyte coating layer is located on the surface of the inorganic coating layer and may be formed at any position where the inorganic coating layer is located. That is, the porous substrate may be located on one side, both sides, the inner surface of the cavity, or both, and may be coated on some or all of them. Also, the surface of the pore structure due to the void space between the inorganic particles of the inorganic coating layer may be coated with the polymer electrolyte coating layer.

상기 고분자 전해질 코팅층은 상기 세퍼레이터 기공 내벽의 개조를 통해 상기 세퍼레이터가 리튬 이온만을 선택적으로 흡수하고 통과할 수 있게 하여 리튬 전극 계면 쪽의 Li+ 전이수(Li+ transference number)를 증가시킴으로써 고른 금속 플레이팅(plating)을 유도하여 덴드라이트 형성 및 성장을 억제할 수 있게 한다.The polyelectrolyte coating is a metal-play even by increasing the separator are lithium ion only be optionally Li + metastasis makes it possible to absorb and pass through the lithium electrode surface side of the (Li + transference number) through a modification of the separator pores inside wall Ting thereby inducing plating and thereby inhibiting dendrite formation and growth.

한편, 상기 다공성 기재가 폴리올레핀 등의 소수성을 가지는 물질을 포함하는 경우, 수용액과의 젖음성이 좋지 않아 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성하기 위해서는 산소(O2) 플라즈마 처리 등을 통해 상기 다공성 기재의 젖음성을 개선하여야 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성할 수 있으나, 본 발명의 경우 상기 무기물 코팅층에 의하여 상기 다공성 기재의 젖음성이 개선됨에 따라 상기 플라즈마 처리 등의 젖음성 개선을 위한 추가적인 구성 및 공정 없이도 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, when the porous substrate contains a hydrophobic substance such as polyolefin, the wettability with the aqueous solution is poor. In order to form the polymer electrolyte coating layer, the wettability of the porous substrate is improved through oxygen (O 2 ) However, in the case of the present invention, since the wettability of the porous substrate is improved by the inorganic coating layer, the polymer electrolyte coating layer may be formed without further constitution and process for improving the wettability of the plasma treatment or the like There are advantages to be able to.

상기 고분자 전해질 코팅층은 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층 또는 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층을 포함하거나, 이들이 교대 적층된 코팅층을 포함한다. 상기 고분자 전해질 코팅층이 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층과 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층이 교대 적층된 코팅층을 포함하는 경우, 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층과 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층은 적어도 1회 이상 교대 적층될 수 있다. 즉, 상기 고분자 전해질 코팅층은 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층 또는 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층을 각각 포함할 수도 있고, 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층과 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층을 각각 1층씩만 포함할 수도 있고, 복수개의 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층과 복수개의 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층을 포함하면서 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층과 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층이 교대 적층될 수도 있다.The polymer electrolyte coating layer includes the cationic polymer electrolyte coating layer or the anionic polymer electrolyte coating layer, or alternatively includes a coating layer alternately laminated. When the polymer electrolyte coating layer includes a coating layer in which the cationic polymer electrolyte coating layer and the anion polymer electrolyte coating layer are alternately stacked, the cationic polymer electrolyte coating layer and the anion polymer electrolyte coating layer may be alternately laminated at least once. That is, the polymer electrolyte coating layer may include the cationic polymer electrolyte coating layer or the anionic polymer electrolyte coating layer, respectively, and the cationic polymer electrolyte coating layer and the anionic polymer electrolyte coating layer may be respectively only one layer, The cationic polymer electrolyte coating layer and the anionic polymer electrolyte coating layer may be alternately stacked including the polymer electrolyte coating layer and a plurality of the anionic polymer electrolyte coating layers.

이때, 상기 고분자 전해질 코팅층의 최외곽 표면에는 음이온 고분자 전해질 코팅층이 위치하는 것이 바람직하다. 상기 고분자 전해질 코팅층의 최외곽 표면에 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층이 위치하는 경우, 상기 세퍼레이터의 표면 및 공극 내벽이 음(-) 전하를 가지도록 하여 상기 세퍼레이터가 리튬 이온만을 선택적으로 흡수하고 통과할 수 있게 하여 리튬 전극 계면 쪽의 Li+ 전이수(Li+ transference number)를 증가시킴으로써 고른 금속 플레이팅(plating)을 유도하여 덴드라이트 형성 및 성장을 억제할 수 있게 할 수 있다.At this time, the anion polymer electrolyte coating layer is preferably disposed on the outermost surface of the polymer electrolyte coating layer. When the anionic polymer electrolyte coating layer is disposed on the outermost surface of the polymer electrolyte coating layer, the surface of the separator and the inner wall of the gap have a negative charge, so that the separator selectively absorbs only lithium ions and can pass therethrough and it may be able to induce the transition of the number of Li + lithium electrode interface side (Li + transference number) metal-play even by increasing the plated (plating) can suppress dendrite formation and growth.

상기 양이온 고분자 전해질 코팅층은 -NR4+ 이온을 포함할 수 있다. 이때, 상기 R은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 내지 30의 헤테로아릴기일 수 있다.The cationic polymer electrolyte coating layer may contain -NR 4+ ions. The R may be hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 3 to 30 carbon atoms .

구체적인 예로, 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층은 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드)(poly(allylamine hydrochloride), PAH), 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)(poly(diallyl dimethylammonium chloride), PDAC), 선형 폴리(에틸렌 이민)(linear poly(ethylene imine)), 가지형 폴리(에틸렌 이민)(branched poly(ethylene imine)), 폴리리신(polylysine), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 키토산(chitosan), 폴리(아크릴아미드-코-디알릴디메틸암모늄 클로라이드)(poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride)) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 양이온 고분자 전해질을 포함할 수 있다.As a specific example, the cationic polymer electrolyte coating layer may be formed of at least one selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride), poly (diallyl dimethylammonium chloride) (PDAC), linear poly (ethyleneimine hydrochloride) poly (ethylene imine), branched poly (ethylene imine), polylysine, polyaniline, polypyrrole, chitosan, poly (ethylene imine) Amide-co-diallyldimethylammonium chloride), poly (acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride), and mixtures thereof.

상기 음이온 고분자 전해질 코팅층은 -COO- 또는 -SO3- 이온을 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층은 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid), PAA), 폴리(스티렌 술포네이트)(poly(styrene sulfonate), PSS), 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), 폴리(글루타믹산)(poly(glutamic acid)), 폴리(티오펜):폴리(스티렌 술포네이트)((poly(thiophene):poly(styrene sulfonate)), 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산)(poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid)), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산-코-아크릴로니트릴)아크릴로니트릴(poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid-co-acrylonitrile) acrylonitrile), 폴리(아크릴산 나트륨염)(poly(acrylic acid sodium salt)), 폴리아네톨술폰산 나트륨염(polyanetholesulfonic acid sodium salt), 폴리(4-스티렌술폰산-코-말레익산) 나트륨 염(poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium salt), 폴리(4-스티렌술폰산) 리튬 염(poly(4-styrenesulfonic acid) lithium salt), 폴리(4-스티렌술폰산) 암모늄 염(poly(4-styrenesulfonic acid) ammonium salt), 폴리(비닐 설페이트) 칼륨 염(poly(vinyl sulfate) potassium salt), 폴리(비닐술폰산 나트륨 염)(poly(vinylsulfonic acid sodium salt)) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 음이온 고분자 전해질을 포함할 수 있다.The anionic polyelectrolyte coating is -COO - or -SO may include 3- ion. For example, the anionic polyelectrolyte coating layer may be formed of at least one selected from the group consisting of poly (acrylic acid), PAA, poly (styrene sulfonate), PSS, poly (methacrylic acid) ), Poly (glutamic acid), poly (thiophene), poly (styrenesulfonate), poly (styrene sulfonate), hyaluronic acid, Poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid), poly (2-acrylamido-2-methyl- Acrylonitrile acrylate, poly (acrylic acid sodium salt), poly (acrylic acid sodium salt), polyacrylic acid, Polyanetholesulfonic acid sodium salt, poly (4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium salt, poly (4-styrenesulfonic acid) sodium salt, ) (4-styrenesulfonic acid) ammonium salt, poly (4-styrenesulfonic acid) lithium salt, poly (4-styrenesulfonic acid) ), Poly (vinylsulfonic acid sodium salt), and a mixture thereof. The anionic polyelectrolyte may be selected from the group consisting of poly (vinylsulfonic acid sodium salt), poly (vinylsulfonic acid sodium salt) and mixtures thereof.

도 1은 상기 세퍼레이터의 하나의 예시를 개략적으로 나타내는 모식도이다.1 is a schematic view schematically showing one example of the separator.

상기 도 1을 참고하면, 상기 세퍼레이터(100)는 다수의 공극을 포함하는 다공성 기재(10), 상기 다공성 기재(10)의 표면에 위치하며 무기물 입자를 포함하는 무기물 코팅층(20), 그리고 상기 무기물 코팅층(20)의 표면에 위치하며 양이온 고분자 전해질 코팅층(31)과 음이온 고분자 전해질 코팅층(32)이 교대 적층된 고분자 전해질 코팅층(30)을 포함한다. 이때, 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층(32) 쪽에 음극(도시하지 않음)이 배치될 수 있고, 상기 다공성 기재(10) 쪽에 양극(도시하지 않음)이 배치될 수 있다.1, the separator 100 includes a porous substrate 10 including a plurality of voids, an inorganic coating layer 20 disposed on the surface of the porous substrate 10 and containing inorganic particles, And a polymer electrolyte coating layer 30 disposed on the surface of the coating layer 20 and alternately stacking a cationic polymer electrolyte coating layer 31 and an anion polymer electrolyte coating layer 32. At this time, a negative electrode (not shown) may be disposed on the anionic polyelectrolyte coating layer 32, and an anode (not shown) may be disposed on the porous substrate 10 side.

상기 다공성 기재(10)에 상기 고분자 전해질 코팅층(30)을 직접 코팅하는 경우, 직접적으로 전하를 띠는 고분자 전해질의 코팅에 한계가 있기 때문에 상기 무기물 코팅층(20)을 형성한 후, 상기 무기물 코팅층(20) 위에 상기 고분자 전해질 코팅층(30)을 형성할 수 있다.In the case of directly coating the polymer electrolyte coating layer 30 on the porous substrate 10, since there is a limit to the coating of the polymer electrolyte which directly charges, the inorganic coating layer 20 is formed, The polymer electrolyte coating layer 30 may be formed on the polymer electrolyte membrane 20.

또한, 상기 일반적인 올레핀 계열의 다공성 기재의 경우, 그 표면이 다공성으로 되어 있어서 표면을 완전히 덮은 코팅이 어렵다. 반면, 상기 무기물 코팅층(20)이 형성된 다공성 기재(10)의 경우, 상기 무기물 코팅층(20) 위에 상기 고분자 전해질 코팅층(30)을 형성하는 것이 용이하다.In addition, in the case of the general olefin-based porous substrate, since the surface of the porous substrate is made porous, it is difficult to coat the surface completely. On the other hand, in the case of the porous substrate 10 on which the inorganic coating layer 20 is formed, it is easy to form the polymer electrolyte coating layer 30 on the inorganic coating layer 20.

또한, 상기 무기물 코팅층(20)은 상기 다공성 기재(10) 위에 밀도 있게 코팅되어 있으므로 상기 고분자 전해질 코팅층(30)을 형성하기 위한 고분자 전해질을 상기 무기물 코팅층(20) 표면에 균일하게 코팅할 수 있고, 이로써 상기 무기물 코팅층(20)의 작은 기공 내벽의 전하도 제어할 수 있다.Since the inorganic coating layer 20 is densely coated on the porous substrate 10, the polymer electrolyte for forming the polymer electrolyte coating layer 30 can be uniformly coated on the surface of the inorganic coating layer 20, Thus, the charge of the inner wall of the small pores of the inorganic coating layer 20 can be controlled.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상기 세퍼레이터의 제조 방법은 다수의 공극을 포함하는 다공성 기재의 표면에 무기물 입자를 포함하는 무기물 코팅층을 형성하는 단계, 그리고 상기 무기물 코팅층 표면에 양이온 고분자 전해질(positive polyelectrolyte) 코팅층, 음이온 고분자 전해질(negative polyelectrolyte) 코팅층 및 이들이 교대 적층된 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 코팅층을 포함하는 고분자 전해질 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a separator, comprising: forming an inorganic coating layer containing inorganic particles on a surface of a porous substrate including a plurality of voids; and forming a positive polyelectrolyte ) Coating layer, a negative polyelectrolyte coating layer, and a coating layer alternately stacked on the polymer electrolyte layer.

첫째로, 다수의 공극을 포함하는 다공성 기재의 표면에 무기물 입자를 포함하는 무기물 코팅층을 형성한다. First, an inorganic coating layer containing inorganic particles is formed on the surface of the porous substrate containing a plurality of voids.

상기 다공성 기재에 다수의 미세 공극을 형성하는 방법은 본 발명에서 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따를 수 있다. 예를 들어, 습식법 또는 건식법 등을 이용할 수 있으며, 다만 습식법에 의할 경우 건식법에 비하여 상기 다공성 기재의 두께를 얇고 균일하게 제어할 수 있으며 생성되는 공극의 크기를 균일하게 조절할 수 있고 기계적 강도가 보다 우수한 다공성 기재를 제조할 수 있어 바람직하다.The method of forming a plurality of microvoids in the porous substrate is not particularly limited in the present invention and may be a method that is commonly used in the art. For example, it is possible to use a wet method or a dry method. However, in the wet method, the thickness of the porous substrate can be controlled thinner and uniformly than in the dry method, the size of the generated pores can be uniformly controlled, It is possible to produce an excellent porous substrate.

상기 무기물 코팅층을 형성하기 위하여, 우선 상기 무기물 입자를 용매에 첨가하여 무기물 코팅층 형성용 조성물을 제조한다.In order to form the inorganic coating layer, the inorganic particles are first added to a solvent to prepare a composition for forming an inorganic coating layer.

상기 무기물 입자를 첨가하는 용매로는 사용하고자 하는 상기 무기물 입자와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point)이 낮은 것이 바람직하다. 이는 균일한 혼합과 이후 용매 제거를 용이하게 하기 위해서이다. 사용 가능한 용매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산(cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.As the solvent to which the inorganic particles are added, the solubility index is similar to that of the inorganic particles to be used, and the boiling point is preferably low. This is to facilitate uniform mixing and subsequent solvent removal. Non-limiting examples of usable solvents include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone ( N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), cyclohexane, water or a mixture thereof.

상기 무기물 입자를 상기 용매에 첨가한 후, 상기 무기물 입자의 파쇄를 실시할 수 있다. 이때 상기 파쇄 시간은 1 내지 20 시간이 적절하며, 상기 파쇄된 무기물 입자의 입도는 상기에 언급된 바와 같이 0.001 내지 10 ㎛가 바람직하다. 상기 파쇄 방법으로는 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 특히 볼밀(ball mill)법이 바람직하다.After the inorganic particles are added to the solvent, the inorganic particles can be crushed. In this case, the crushing time is preferably 1 to 20 hours, and the particle size of the crushed inorganic particles is preferably 0.001 to 10 탆 as mentioned above. As the crushing method, a conventional method can be used, and a ball mill method is particularly preferable.

한편, 상기 무기물 입자와 상기 바인더 고분자의 혼합물을 포함하는 무기물 코팅층을 제조하고자 하는 경우, 상기 무기물 코팅층 형성용 조성물을 제조하는 단계는 상기 바인더 고분자를 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조하는 단계, 및 상기 무기물 입자를 상기 고분자 용액에 첨가하여 무기물 코팅층 형성용 조성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. Meanwhile, in the case of preparing an inorganic coating layer containing a mixture of the inorganic particles and the binder polymer, the step of preparing the composition for forming an inorganic coating layer may include preparing a polymer solution by dissolving the binder polymer in a solvent, And adding inorganic particles to the polymer solution to prepare a composition for forming an inorganic coating layer.

구체적으로, 우선 상기 바인더 고분자를 적절한 유기 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다. 상기 용매로는 사용하고자 하는 상기 바인더 고분자와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point)이 낮은 것이 바람직하다. 사용 가능한 용매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산(cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.Specifically, the binder polymer is first dissolved in an appropriate organic solvent to prepare a polymer solution. It is preferable that the solvent has a solubility index similar to that of the binder polymer to be used and a low boiling point. Non-limiting examples of usable solvents include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone ( N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), cyclohexane, water or a mixture thereof.

상기 제조된 고분자 용액에 상기 무기물 입자를 첨가 및 분산시켜 상기 무기물 코팅층 형성용 조성물을 제조할 수 있다. 이때에도 상기 고분자 용액에 상기 무기물 입자를 첨가한 후, 상기 무기물 입자의 파쇄를 실시할 수 있다. 상기 무기물 입자 및 상기 바인더 고분자로 구성되는 상기 무기물 코팅층 형성용 조성물의 조성은 크게 제약이 없고, 최종 제조되는 상기 세퍼레이터의 두께, 기공 크기 및 기공도에 따라 적절하게 조절할 수 있다. The composition for forming an inorganic coating layer may be prepared by adding and dispersing the inorganic particles to the polymer solution. At this time, after the inorganic particles are added to the polymer solution, the inorganic particles may be crushed. The composition of the inorganic coating layer composition composed of the inorganic particles and the binder polymer is not particularly limited and can be appropriately adjusted according to the thickness, pore size, and porosity of the finally produced separator.

일 예로, 상기 바인더 고분자(P) 대비 상기 무기물 입자(I)의 중량비(ratio=I/P)가 증가할수록 상기 세퍼레이터의 기공도가 증가하게 되며, 이는 동일한 고형분 함량(무기물 입자의 중량+바인더 고분자의 중량) 대비 상기 세퍼레이터의 두께가 증가되는 결과를 초래한다. 또한, 상기 무기물 입자들 간의 기공 형성 가능성이 증가하여 상기 기공 크기가 증가하게 되는데, 이때 상기 무기물 입자의 크기(입경)가 커질수록 무기물 입자들 사이의 간격(interstitial distance)이 커지므로, 기공 크기가 증가하게 된다.For example, as the weight ratio (ratio = I / P) of the inorganic particles (I) to the binder polymer (P) is increased, the porosity of the separator increases and the same solid content (weight of inorganic particles + Resulting in an increase in the thickness of the separator. In addition, since the pores of the inorganic particles increase, the pore size increases. At this time, since the interstitial distance between the inorganic particles increases as the size (particle size) of the inorganic particles increases, .

다음으로, 상기 제조된 무기물 코팅층 형성용 조성물을 준비된 다공성 기재 상에 코팅하고 이후 건조함으로써, 상기 무기물 코팅층을 제조할 수 있다.Next, the inorganic coating layer can be prepared by coating the prepared composition for forming an inorganic coating layer on the prepared porous substrate and then drying the composition.

상기 무기물 코팅층 형성용 조성물을 상기 다공성 기재 상에 코팅하는 방법은 당업계에 알려진 통상적인 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들의 혼합 방식 등 다양한 방식을 이용할 수 있다. The inorganic coating layer forming composition may be coated on the porous substrate by a conventional coating method known in the art. For example, a dip coating, a die coating, a roll coating, Various methods such as comma coating or mixing method thereof can be used.

이때, 상기 무기물 코팅층 형성용 조성물을 상기 다공성 기재 상에 코팅시, 상기 다공성 기재의 양면 모두에 코팅할 수 있고, 또는 한 면에만 선택적으로 코팅할 수도 있다.At this time, when the composition for forming an inorganic coating layer is coated on the porous substrate, it may be coated on both sides of the porous substrate, or may be selectively coated on only one side.

마지막으로, 상기 형성된 무기물 코팅층 표면에 양이온 고분자 전해질 코팅층, 음이온 고분자 전해질 코팅층 및 이들이 교대 적층된 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 코팅층을 포함하는 고분자 전해질 코팅층을 형성한다.Finally, a polymer electrolyte coating layer including a coating layer selected from the group consisting of a cationic polymer electrolyte coating layer, an anion polymer electrolyte coating layer, and alternately laminated coating layers is formed on the surface of the inorganic coating layer.

구체적으로, 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성하는 단계는 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질을 용매에 첨가하여 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물을 제조하고, 상기 다공성 기재를 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물에 침지하여 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층을 형성할 수 있다. Specifically, in the step of forming the polymer electrolyte coating layer, the cation or anion polymer electrolyte is added to a solvent to prepare a composition for forming a cationic or anionic polymer electrolyte coating layer, and the porous substrate is coated with a composition for forming the cationic or anionic polymer electrolyte coating layer To form the cationic or anionic polymer electrolyte coating layer.

상기 양이온 고분자 전해질 또는 음이온 고분자 전해질을 용해시키기 위한 용매로는 상기 양이온 고분자 전해질 또는 음이온 고분자 전해질을 용해시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한 없이 어떤 용매도 사용 가능하며, 일 예로는 물, 테트라하이드로퓨란(THF), 일반적으로 전해질로 사용되는 에테르계 용매, 또는 카보네이트계 용매 등을 사용할 수 있다.The solvent for dissolving the cationic polymer electrolyte or the anionic polymer electrolyte is not particularly limited as long as it can dissolve the cationic polymer electrolyte or the anionic polymer electrolyte. Examples of the solvent include water, tetrahydrofuran (THF) , An ether solvent generally used as an electrolyte, or a carbonate solvent can be used.

상기 용매에 첨가되는 상기 양이온 고분자 전해질 또는 음이온 고분자 전해질의 양은 상기 침지 공정 시간 등과 같은 침지 조건에 따라 적절하게 조절될 수 있다.The amount of the cationic polymer electrolyte or the anionic polymer electrolyte to be added to the solvent can be appropriately adjusted according to the immersion conditions such as the immersion process time and the like.

다음으로, 상기 다공성 기재를 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물에 일정 시간 동안 침지시켜 상기 무기물 코팅층 표면에 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층을 형성할 수 있다. 이때, 상기 침지 공정은 특별한 제한 없이 상온(20 내지 30 ℃)에서 이루어질 수 있으며, 상기 침지 공정의 시간은 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질에 따라 적절하게 조절될 수 있으며, 1 내지 20 분 동안, 바람직하게 5 내지 10 분 동안 이루어질 수 있다.Next, the porous substrate may be immersed in the composition for forming the cation or anion polymer electrolyte coating layer for a predetermined time to form the cation or anion polymer electrolyte coating layer on the surface of the inorganic coating layer. At this time, the immersion process may be performed at room temperature (20 to 30 ° C) without particular limitation, and the time of the immersion process may be suitably controlled according to the cation or anionic polymer electrolyte, and is preferably 1 to 20 minutes, 5 to 10 minutes.

이때, 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층과 음이온 고분자 전해질 코팅층이 교대 적층된 고분자 전해질 코팅층을 형성하기 위하여, 상기 다공성 기재는 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물과 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물에 교대로 복수 회(回)로 침지될 수 있다. At this time, in order to form a polymer electrolyte coating layer in which the cationic polymer electrolyte coating layer and the anionic polymer electrolyte coating layer are alternately laminated, the porous base material is alternately applied to the composition for forming a cationic polymer electrolyte coating layer and the composition for forming an anionic polymer electrolyte coating, (Times).

한편, 상기한 바와 같이, 종래에는 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성하기 위해서 산소(O2) 플라즈마 처리 등을 통해 상기 다공성 기재의 젖음성을 개선한 후, 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성하였으나, 본 발명의 경우 상기 무기물 코팅층에 의하여 상기 다공성 기재의 젖음성이 개선됨에 따라 상기 플라즈마 처리 등의 젖음성 개선을 위한 추가적인 구성 및 공정 없이도 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성할 수 있다. As described above, conventionally, the polymer electrolyte coating layer is formed after the wettability of the porous substrate is improved through oxygen (O 2 ) plasma treatment or the like in order to form the polymer electrolyte coating layer. However, in the present invention, As the wettability of the porous substrate is improved by the inorganic coating layer, the polymer electrolyte coating layer can be formed without further constitution and process for improving wettability such as plasma treatment.

구체적으로, 일반 올레핀계 다공성 기재에 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성하는 경우, 직접적으로 전하를 띠는 고분자 전해질 코팅에 한계가 있기 때문에 플라즈마 처리를 한다. 그렇더라도 상기 다공성 기재는 수백 나노미터 이상의 기공을 지니고 있는 상태이기 때문에 상기 고분자 전해질이 코팅되는 부분이 한정될 수도 있고, 상기 다공성 기재 안쪽에 코팅이 된다고 할지라도 수백 나노미터 이상의 기공이 지속적으로 존재하므로 리튬 금속 전극과의 계면에서 이온 선택성 개선 효과를 얻기에는 한계가 있다. 한편, 더 많은 침지 사이클을 진행하여 상기 고분자 전해질 코팅층의 두께를 형성할 수도 있으나, 이 경우 전하의 중성화에 의해 오히려 이온 선택성 효과를 저감시킬 수 있다. 반면, 본 발명의 경우에는 상기 무기물 코팅층이 형성됨에 따라, 상기 일반 올레핀계 다공성 기재 위에 상기 무기물 입자들이 밀도 있게 코팅되어 있으므로 상기 고분자 전해질을 상기 무기물 입자 표면에 균일하게 코팅할 수 있고, 작은 기공 내벽의 전하를 제어함으로써 그 효과가 더 뛰어날 수 있다.Specifically, when the above-described polymer electrolyte coating layer is formed on a general olefin-based porous substrate, plasma treatment is performed because there is a limit to the polymer electrolyte coating that directly charges. Even so, since the porous substrate has pores of several hundred nanometers or more, the portion coated with the polymer electrolyte may be limited, and even if the porous substrate is coated, pores of several hundred nanometers or more are continuously present There is a limit to obtaining an ion selectivity improving effect at the interface with the lithium metal electrode. On the other hand, although the thickness of the polymer electrolyte coating layer can be formed by further carrying out an immersion cycle, in this case, the ion selective effect can be reduced by neutralization of the charge. On the other hand, in the present invention, as the inorganic coating layer is formed, since the inorganic particles are densely coated on the general olefin-based porous substrate, the polymer electrolyte can be uniformly coated on the surface of the inorganic particles, The effect of which can be excellently exerted.

다만, 본 발명의 경우에도 선택적으로 상기 플라즈마 처리를 통하여 상기 다공성 기재의 젖음성을 더욱 개선한 후 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성할 수도 있다.However, in the case of the present invention, the wettability of the porous substrate may be further improved through the plasma treatment, and then the polymer electrolyte coating layer may be formed.

상기 플라즈마 처리는 통상의 방법에 따라 수행될 수 있으며, 구체적으로는 산소 플라즈마로 5 내지 120 분 동안 처리함으로써 수행될 수 있다.The plasma treatment may be performed according to a conventional method, specifically, by treating with an oxygen plasma for 5 to 120 minutes.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전기 화학 전지는 상기한 세퍼레이터를 포함한다.The electrochemical cell according to another embodiment of the present invention includes the above-described separator.

상기 전기 화학 소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 2차 전지 중에는 리튬 전지인 것이 바람직하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지, 리튬 이온 폴리머 이차, 리튬-황 전지 또는 리튬-공기 전지 전지 등일 수 있다.The electrochemical device includes all devices that perform an electrochemical reaction, and specific examples thereof include all kinds of primary, secondary, fuel cell, solar cell, and capacitor. In particular, the secondary battery is preferably a lithium battery, and examples thereof include non-limiting examples of the lithium secondary battery, .

또한, 상기 리튬 전지는 특별히 한정되지 않으며 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있고, 본 발명에서는 이들 모두를 포함한다.The lithium battery is not particularly limited and may be classified into a cylindrical type, a rectangular type, a coin type, a pouch type, and the like depending on the form, and may be divided into a bulk type and a thin type depending on the size. .

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 리튬 전지는, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 상기 세퍼레이터를 포함하며, 이때, 상기 세퍼레이터에서 상기 무기물 코팅층 및 상기 고분자 전해질 코팅층이 구비되는 면은 리튬 전지의 음극측 방향과 대면할 수 있다.Specifically, the lithium battery according to an embodiment of the present invention includes an anode, a cathode, and the separator positioned between the anode and the cathode, wherein the inorganic coating layer and the polymer electrolyte coating layer are provided on the separator. Can face the cathode side of the lithium battery.

또한, 상기 리튬 전지에 있어서, 상기 리튬 전지의 음극으로 리튬 전극이 사용될 수 있다. Further, in the lithium battery, a lithium electrode may be used as a cathode of the lithium battery.

상기 리튬 전극은 활물질로서 리튬을 포함하며, 상기 리튬은 리튬 금속; 리튬 금속 합금; 또는 코크(coke), 활성 탄소(activated carbon), 그라파이트(graphite), 흑연화 탄소, 탄소나노튜브, 또는 그래핀(graphine) 및 탄소류로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나와 리튬의 복합체의 형태로 포함될 수 있다.Wherein the lithium electrode comprises lithium as an active material, and the lithium is lithium metal; Lithium metal alloy; Or in the form of a complex of lithium and at least one selected from the group consisting of coke, activated carbon, graphite, graphitized carbon, carbon nanotubes, graphine and carbon, .

또한, 상기 리튬 전극은 리튬 이외에 선택적으로 바인더, 도전재 및 분산제 등의 첨가제를 용매 중에서 혼합한 후, 이를 집전체에 코팅하고 건조하여 제조될 수 있다. In addition, the lithium electrode may be prepared by mixing an additive such as a binder, a conductive material, a dispersant, and the like in a solvent in addition to lithium, and then coating the collector with a current collector and drying the lithium electrode.

이때, 상기 집전체로는 구리, 니켈, 등과 이들의 합금류의 조합에 의한 호일 등을 사용할 수 있다. 상기 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. At this time, the current collector may be a foil formed of a combination of copper, nickel, etc. and alloys thereof. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the negative electrode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

또한, 상기 바인더는 상기 음극 활물질과 도전재의 결합 및 음극 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다. In addition, the binder is a component that assists in binding of the negative electrode active material and the conductive material to the negative electrode collector, and may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, Polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorocarbon rubber, various copolymers thereof, etc. .

또 상기 도전재는 상기 전극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is a component for further improving the conductivity of the electrode active material. The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include natural graphite, artificial graphite, and the like Graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

또한, 상기 리튬 전지에 있어서, 상기 양극은 양극 활물질이 양극 집전체 상에 도포되는 형태로 제조된 것일 수 있다. 상기 양극 활물질은 이차 전지의 양극 활물질로 사용되는 통상적인 물질이 제한없이 적용될 수 있으며, 구체적으로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2(a, b, c 는 각각 0 부터 1 까지의 수이고, a+b+c=1), LiFePO4 또는 이들의 하나 이상의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 양극 집전체는 알루미늄, 니켈, 등과 이들의 하나 이상의 합금류의 조합에 의한 호일 등이 될 수 있다.In the lithium battery, the positive electrode may be a positive electrode active material coated on the positive electrode collector. The cathode active material may be a conventional material used as a cathode active material of a secondary battery. Examples of the cathode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 It may be (a, b, c is a, a + b + c = from 0 to 1, respectively 1), LiFePO 4, or one or more mixtures thereof. The cathode current collector may be a foil or the like made of a combination of aluminum, nickel, etc., and one or more of these alloys.

상기와 같은 리튬 전지는 상기한 세퍼레이터를 포함하는 것을 제외하고는, 통상적 방법으로 제조될 수 있다. The lithium battery as described above can be produced by a conventional method, except that it includes the separator described above.

상기와 같이 본 발명에 따른 세퍼레이터를 포함하는 리튬 전지는 우수한 방전용량, 사이클 수명 특성 및 효율특성을 안정적으로 나타내기 때문에, 빠른 충전 속도가 요구되는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더 등의 휴대용 기기나, 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(plug-in HEV, PHEV) 등의 전기 자동차 분야, 그리고 중대형 에너지 저장 시스템에 유용하다.
As described above, since the lithium battery including the separator according to the present invention stably exhibits excellent discharge capacity, cycle life characteristics, and efficiency characteristics, it can be used in portable devices such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, camcorders, (HEV), plug-in HEV (PHEV), and medium-to-large-sized energy storage systems.

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.

[제조예 1: 세퍼레이터의 제조][Preparation Example 1: Production of separator]

(실시예 1)(Example 1)

1) 무기물 코팅층 형성1) Inorganic coating layer formation

폴리비닐리덴플로라이드-클로로트리플로로에틸렌 공중합체(PVdF-CTFE) 고분자를 아세톤에 약 5 중량% 첨가한 후, 50 ℃의 온도에서 약 12 시간 이상 용해시켜 고분자 용액을 제조하였다. 이 고분자 용액에 BaTiO3 분말을 BaTiO3/PVdFCTFE=90/10(중량비)가 되도록 첨가하여 12 시간 이상 볼밀(ball mill)법을 이용하여 BaTiO3 분말을 파쇄 및 분쇄하여 슬러리를 제조하였다. 이때, 상기 제조된 슬러리의 BaTiO3 입경은 약 400 nm로 분쇄하여 슬러리를 제조하였다. A polymer solution was prepared by adding about 5% by weight of polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer (PVdF-CTFE) polymer to acetone and dissolving at a temperature of 50 ° C for about 12 hours or longer. The BaTiO 3 powder was added to the polymer solution so that the ratio was BaTiO 3 / PVdFCTFE = 90/10 (weight ratio), and the BaTiO 3 powder was crushed and pulverized for 12 hours or longer using a ball mill method to prepare a slurry. At this time, BaTiO 3 particle size of the slurry was pulverized to about 400 nm to prepare a slurry.

상기 제조된 슬러리를 딥(dip) 코팅법을 이용하여 두께 18 ㎛ 정도의 폴리에틸렌 다공성 기재(기공도 45 %)에 코팅하였으며, 코팅 두께는 약 3 ㎛ 정도로 조절하였다. 기공율 측정 장치(porosimeter)로 측정한 결과, 폴리에틸렌 다공성 기재에 코팅된 무기물 코팅층 내의 기공 크기 및 기공도는 각각 0.5 ㎛ 및 58 % 였다.The slurry thus prepared was coated on a polyethylene porous substrate (porosity of 45%) having a thickness of about 18 탆 by a dip coating method, and the coating thickness was adjusted to about 3 탆. As a result of measurement with a porosimeter, the pore size and porosity in the inorganic coating layer coated on the polyethylene porous substrate were 0.5 탆 and 58%, respectively.

2) 고분자 전해질 코팅층 형성2) Polymer electrolyte coating layer formation

상기 무기물 코팅층이 형성된 다공성 기재를 양이온 고분자 전해질인 positively charged poly(allylamine hydrochloride)(이하 PAH)/H2O(1 mg/mL)의 용액에 10 분간 담근 후, 꺼내어 1 분간 물로 세척하였다.The porous substrate on which the inorganic coating layer was formed was immersed in a solution of positively charged poly (allylamine hydrochloride) (PAH) / H 2 O (1 mg / mL) as a cationic polymer electrolyte for 10 minutes, and then taken out and washed with water for 1 minute.

상기 다공성 기재를 자연 건조 12 시간 및 상온 진공 건조 12 시간하여 세퍼레이터를 제조하였다.The porous substrate was dried naturally for 12 hours and vacuum-dried at room temperature for 12 hours to prepare a separator.

(실시예 2)(Example 2)

상기 실시예 1에서 제조된 세퍼레이터를 음이온 고분자 전해질인 negatively charged poly(acrylic acid)(이하 PAA)/H2O(1 mg/mL)의 용액에 10 분간 담근 후, 꺼내어 1 분간 물로 세척하였다.The separator prepared in Example 1 was immersed in a solution of negatively charged poly (acrylic acid) (PAA) / H 2 O (1 mg / mL) as an anionic polymer electrolyte for 10 minutes, and then taken out and washed with water for 1 minute.

상기 세퍼레이터를 자연 건조 12 시간 및 상온 진공 건조 12 시간하여 세퍼레이터를 제조하였다.The separator was dried naturally for 12 hours and vacuum-dried at room temperature for 12 hours to prepare a separator.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

상기 실시예 1에서 사용된 폴리에틸렌 다공성 기재를 사용하고, 상기 무기물 코팅층 및 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 세퍼레이터를 제조하였다.A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the polyethylene porous substrate used in Example 1 was used and the inorganic coating layer and the polymer electrolyte coating layer were not formed.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

상기 실시예 1에서 상기 무기물 코팅층이 형성된 폴리에틸렌 다공성 기재를 사용하고, 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 세퍼레이터를 제조하였다.A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the polyethylene porous substrate on which the inorganic coating layer was formed was used in Example 1 and the polymer electrolyte coating layer was not formed.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

두께 18 ㎛ 정도의 폴리에틸렌 다공성 기재(기공도 45 %)를 준비한 후, 에탄올과 물에서 각각 5 분간 소니케이션 세정(sonication cleaning)을 실시하였다. 질소 스트림으로 건조시킨 상기 폴리에틸렌 다공성 기재에 15 분간 UVO 플라즈마 처리하였다. A polyethylene porous substrate (porosity of 45%) having a thickness of about 18 탆 was prepared, and then subjected to sonication cleaning with ethanol and water for 5 minutes each. The polyethylene porous substrate dried with a nitrogen stream was subjected to UVO plasma treatment for 15 minutes.

상기 플라즈마 처리된 다공성 기재를 양이온 고분자 전해질인 positively charged poly(allylamine hydrochloride)(이하 PAH)/H2O(1 mg/mL)의 용액에 10 분간 담근 후, 꺼내어 1 분간 물로 세척하였다. 상기 다공성 기재를 자연 건조 12 시간 및 상온 진공 건조 12 시간하여 양이온 고분자 전해질 코팅층을 형성하였다.The plasma-treated porous substrate was immersed in a solution of positively charged poly (allylamine hydrochloride) (PAH) / H 2 O (1 mg / mL) as a cationic polymer electrolyte for 10 minutes, and then taken out and washed with water for 1 minute. The porous substrate was subjected to natural drying for 12 hours and vacuum drying at room temperature for 12 hours to form a cationic polymer electrolyte coating layer.

상기 양이온 고분자 전해질 코팅층이 형성된 다공성 기재를 음이온 고분자 전해질인 negatively charged poly(acrylic acid)(이하 PAA)/H2O(1 mg/mL)의 용액에 10 분간 담근 후, 꺼내어 1 분간 물로 세척하였다. 상기 다공성 기재를 자연 건조 12 시간 및 상온 진공 건조 12 시간하여 음이온 고분자 전해질 코팅층을 형성하였다.The porous substrate on which the cationic polymer electrolyte coating layer was formed was immersed in a solution of negatively charged poly (acrylic acid) (PAA) / H 2 O (1 mg / mL) as an anionic polymer electrolyte for 10 minutes, and then taken out and washed with water for 1 minute. The porous substrate was subjected to natural drying for 12 hours and vacuum drying at room temperature for 12 hours to form an anionic polyelectrolyte coating layer.

[제조예 2: 리튬 대칭 셀의 제조][Preparation Example 2: Preparation of lithium symmetric cell]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 세퍼레이터를 이용하여 리튬 대칭 셀을 제조하였다.A lithium symmetric cell was prepared using the separator prepared in the above Examples and Comparative Examples.

구체적으로, 작업 전극과 대전극으로 20 ㎛ 두께의 리튬을 사용하였고, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 세퍼레이터를 사용하였으며, 이 때 주액한 전해질은 테트라글라임:1,3-디옥솔란:디메톡시에탄(tetragylme:1,3-dioxolane:dimethoxyethane) 1:1:1 부피비에 1 M의 LiFSI와 1 중량%의 LiNO3를 녹인 구성이었다. Specifically, lithium having a thickness of 20 탆 was used as the working electrode and the counter electrode, and the separator prepared in the above example and comparative example was used. The electrolyte injected in this example was tetraglyme: 1,3-dioxolane: 1 M LiFSI and 1 wt% LiNO 3 were dissolved in a 1: 1: 1 volume ratio of tetraglyme (1,3-dioxolane: dimethoxyethane).

[실험예 1: 물 접촉각 측정][Experimental Example 1: Measurement of water contact angle]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 세퍼레이터에 대하여 물 접촉각을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.The water contact angles of the separators prepared in the Examples and Comparative Examples were measured, and the results are shown in Table 1.

비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 물 접촉각(°)Water contact angle (°) 약 70About 70 2020 20~2520-25 50~6050 to 60 약 20~30About 20 to 30

상기 표 1을 참고하면, 상기 비교예 1의 폴리에틸렌 다공성 기재는 표면이 소수성을 띄어 상기 고분자 전해질 코팅층 형성이 어려운 것을 알 수 있으나, 상기 폴리에틸렌 다공성 기재에 상기 무기물 코팅층을 형성한 비교예 2의 다공성 기재는 물 접촉각이 낮아져 상기 고분자 전해질 코팅층을 형성할 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1, it was found that the surface of the polyethylene porous substrate of Comparative Example 1 was hydrophobic and thus it was difficult to form the polymer electrolyte coating layer. However, the porous porous substrate of Comparative Example 2 having the inorganic coating layer formed on the polyethylene porous substrate The water contact angle is lowered to form the polymer electrolyte coating layer.

상기 실시예 1의 경우 상기 비교예 2의 무기물 코팅층이 형성된 다공성 기재의 표면에 양이온 고분자 전해질 코팅층이 형성됨에 따라 물 접촉각이 상승하게 되고, 상기 실시예 2의 경우 상기 실시예 1의 양이온 고분자 전해질 코팅층이 형성된 다공성 기재의 표면에 음이온 고분자 전해질 코팅층이 형성됨에 따라 물 접촉각이 다시 감소되는 것을 알 수 있다. 이로부터 각 층의 코팅층이 잘 형성되었음을 알 수 있다.In the case of Example 1, the cation polymer electrolyte coating layer was formed on the surface of the porous substrate having the inorganic coating layer of Comparative Example 2, and thus the water contact angle was increased. In Example 2, the cation polymer electrolyte coating layer It can be seen that the water contact angle is decreased again as the anionic polymer electrolyte coating layer is formed on the surface of the porous substrate formed with the anion polymer electrolyte. It can be seen from this that the coating layer of each layer is well formed.

[실험예 2: 리튬 효율 측정][Experimental Example 2: Lithium Efficiency Measurement]

상기 제조예 2에서 제조된 리튬 대칭 셀에 대하여 5.5 mAh의 전류(current)로 나타난 충방전 사이클 수로부터 리튬 사이클 효율 및 Li+ 전이수(Li+ transference number)를 계산하였고, 그 결과를 각각 도 2 및 표 2에 나타내었다.Was calculated on the lithium cycle efficiency and Li + can transition (Li + transference number) from the number of charge-discharge cycles indicated in the current (current) of 5.5 mAh with respect to the lithium symmetrical cell was prepared in Preparative Example 2, respectively, and the results 2 And Table 2.

비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 Li+ 전이수Li + transition number 0.30~0.450.30 to 0.45 0.35~0.500.35-0.50 0.30~0.500.30-0.50 0.30~0.500.30-0.50 0.55~0.650.55-0.65

상기 도 2 및 표 2를 참조하면, 음이온 고분자 전해질 코팅층이 최외곽 표면에 형성된 실시예 2의 세퍼레이터의 경우 리튬 사이클 효율 및 Li+ 전이수가 가장 높음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2 and Table 2, it can be seen that the lithium cycle efficiency and the Li + transition number are the highest in the case of the separator of Example 2 in which the anion polymer electrolyte coating layer is formed on the outermost surface.

[실험예 3: 부피 팽창 비교][Experimental Example 3: Comparison of volume expansion]

상기 비교예 1 및 실시예 2에서 제조된 세퍼레이터를 사용하여 제조된 리튬 대칭 셀에 대하여 0.1 C, DOD 10 %, full deposition시킨 후, 세퍼레이터를 주사 전자 현미경으로 관찰하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.The lithium symmetry cells prepared using the separators prepared in Comparative Examples 1 and 2 were subjected to full deposition at 0.1 C and 10% DOD, and the separator was observed with a scanning electron microscope. The results are shown in FIG. 3 .

상기 도 3을 참고하면, 상기 비교예 1에서 제조된 세퍼레이터는 덴드라이트가 자라면서 전극 부피 팽창이 일어났고, 셀 내부 압력에 의해 눌리는 현상이 관찰된 반면, 상기 실시예 2에서 제조된 세퍼레이터는 리튬이 계면에서 비교적 고르게 자라면서 부피 팽창이 상대적으로 적기 때문에 압력에 의해 눌리는 현상이 관찰되지 않았다.3, in the separator manufactured in Comparative Example 1, the electrode volume expansion occurred while the dendrite was growing, and the phenomenon in which the separator was pressed by the internal pressure of the cell was observed, while the separator manufactured in Example 2 was lithium Since the volume expansion was comparatively small as it grew relatively uniformly at this interface, there was no phenomenon of being pressed by the pressure.

즉, 상기 실시예 2에서 제조된 세퍼레이터는 기공 내벽의 개조를 통해 세퍼레이터가 리튬 이온만을 선택적으로 흡수하고 통과할 수 있게 하여 리튬 전극 계면 쪽의 Li+ 전이수(Li+ transference number)를 증가시킴으로써 고른 금속 플레이팅(plating)을 유도하여 덴드라이트 형성 및 성장을 억제할 수 있음을 확인하였다.That is, a separator prepared in Example 2, the separator is uniform by increasing the lithium ion only can be selectively absorbed and passed by the number of Li + transition of the lithium electrode surface side (Li + transference number) through a modification of the pore inner wall It was confirmed that metal plating could be induced to suppress dendrite formation and growth.

100: 세퍼레이터
10: 다공성 기재
20: 무기물 코팅층
30: 고분자 전해질 코팅층
31: 양이온 고분자 전해질 코팅층
32: 음이온 고분자 전해질 코팅층
100: Separator
10: Porous substrate
20: inorganic coating layer
30: Polymer electrolyte coating layer
31: Cationic polymer electrolyte coating layer
32: Anionic polymer electrolyte coating layer

Claims (19)

다수의 공극을 포함하는 다공성 기재,
상기 다공성 기재의 표면에 위치하며 무기물 입자를 포함하는 무기물 코팅층, 그리고
상기 무기물 코팅층의 표면에 위치하며 양이온 고분자 전해질(positive polyelectrolyte) 코팅층, 음이온 고분자 전해질(negative polyelectrolyte) 코팅층 및 이들이 교대 적층된 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 코팅층을 포함하는 고분자 전해질 코팅층
을 포함하는 세퍼레이터.
A porous substrate comprising a plurality of voids,
An inorganic coating layer positioned on the surface of the porous substrate and containing inorganic particles,
A polymer electrolyte coating layer disposed on the surface of the inorganic coating layer and including a coating layer selected from the group consisting of a positive polyelectrolyte coating layer, an anionic polyelectrolyte coating layer, and alternately laminated coating layers,
.
제 1 항에 있어서,
상기 무기물 코팅층은 상기 다공성 기재의 공극 내부 표면에도 위치하며,
상기 고분자 전해질 코팅층도 상기 다공성 기재의 공극 내부 표면에 위치하는 상기 무기물 코팅층의 표면에도 위치하는 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
The inorganic coating layer is also located on the inner surface of the void of the porous substrate,
Wherein the polymer electrolyte coating layer is also located on the surface of the inorganic coating layer located on the inner surface of the void of the porous substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 무기물 입자는 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiO2, SiC, BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), Pb(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), HfO2, 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4) 계열 glass, P2S5(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7) 계열 glass 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
The inorganic particles may be at least one selected from the group consisting of SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , SiC, BaTiO 3 , ) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT, 0 <x <1, 0 <y <1), Pb (Mg 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), HfO 2, lithium phosphate (Li 3 PO 4), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3, 0 <x <2, 0 <y <3), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), (LiAlTiP) x O y series glass <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium thiophosphate (Li x Ge y P z S w , , 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitrides (Li x N y, 0 < x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z, 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4) based glass, P 2 S 5 (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z &Lt; 7) series glass, and mixtures thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 무기물 코팅층은 상기 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 포함하는 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the inorganic coating layer comprises a mixture of the inorganic particles and the binder polymer.
제 4 항에 있어서,
상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 세퍼레이터.
5. The method of claim 4,
The binder polymer may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, polymethylmethacrylate, Polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyimide, polyethylene oxide (PET) ), Cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylpolyvinylalcohol, Ethylcellulose (cyanoethylcellulose), cyano But are not limited to, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, polyimide, polyvinylalcohol, And mixtures thereof. &Lt; Desc / Clms Page number 13 &gt;
제 4 항에 있어서,
상기 무기물 코팅층은 상기 바인더 고분자에 의해 상기 무기물 입자 사이가 연결 및 고정되고, 상기 무기물 입자들 간의 빈 공간(interstitial volume)으로 인한 기공 구조가 형성된 것인 세퍼레이터.
5. The method of claim 4,
Wherein the inorganic coating layer is formed such that the inorganic particles are connected and fixed by the binder polymer and a pore structure is formed due to an interstitial volume between the inorganic particles.
제 6 항에 있어서,
상기 고분자 전해질 코팅층은 상기 무기물 입자들 간의 빈 공간으로 인한 기공 구조 표면에도 위치하는 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 6,
Wherein the polymer electrolyte coating layer is also located on the surface of the pore structure due to the void space between the inorganic particles.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 전해질 코팅층은 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층과 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층이 적어도 1회 이상 교대 적층된 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer electrolyte coating layer is formed by alternately laminating the cationic polymer electrolyte coating layer and the anion polymer electrolyte coating layer at least once.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 전해질 코팅층의 최외곽 표면에는 음이온 고분자 전해질 코팅층이 위치하는 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein an anionic polymer electrolyte coating layer is disposed on an outermost surface of the polymer electrolyte coating layer.
제 1 항에 있어서,
상기 양이온 고분자 전해질 코팅층은 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드)(poly(allylamine hydrochloride), PAH), 폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)(poly(diallyl dimethylammonium chloride), PDAC), 선형 폴리(에틸렌 이민)(linear poly(ethylene imine)), 가지형 폴리(에틸렌 이민)(branched poly(ethylene imine)), 폴리리신(polylysine), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 키토산(chitosan), 폴리(아크릴아미드-코-디알릴디메틸암모늄 클로라이드)(poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride)) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 양이온 고분자 전해질을 포함하는 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
The cationic polyelectrolyte coating layer may be formed of any one of poly (allylamine hydrochloride), poly (diallyl dimethylammonium chloride), PDAC, linear poly (ethyleneimine) poly (ethylene imine), branched poly (ethylene imine), polylysine, polyaniline, polypyrrole, chitosan, poly (acrylamide-co (Poly (acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride)), and mixtures thereof. The separator according to claim 1, wherein the cationic polymer electrolyte is selected from the group consisting of poly (acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride)
제 1 항에 있어서,
상기 음이온 고분자 전해질 코팅층은 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid), PAA), 폴리(스티렌 술포네이트)(poly(styrene sulfonate), PSS), 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), 폴리(글루타믹산)(poly(glutamic acid)), 폴리(티오펜):폴리(스티렌 술포네이트)((poly(thiophene):poly(styrene sulfonate)), 히알루론산(hyaluronic acid), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산)(poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid)), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산-코-아크릴로니트릴)아크릴로니트릴(poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid-co-acrylonitrile) acrylonitrile), 폴리(아크릴산 나트륨염)(poly(acrylic acid sodium salt)), 폴리아네톨술폰산 나트륨염(polyanetholesulfonic acid sodium salt), 폴리(4-스티렌술폰산-코-말레익산) 나트륨 염(poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium salt), 폴리(4-스티렌술폰산) 리튬 염(poly(4-styrenesulfonic acid) lithium salt), 폴리(4-스티렌술폰산) 암모늄 염(poly(4-styrenesulfonic acid) ammonium salt), 폴리(비닐 설페이트) 칼륨 염(poly(vinyl sulfate) potassium salt), 폴리(비닐술폰산 나트륨 염)(poly(vinylsulfonic acid sodium salt)) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 음이온 고분자 전해질을 포함하는 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
The anionic polyelectrolyte coating layer may be formed of at least one selected from the group consisting of poly (acrylic acid), PAA, poly (styrene sulfonate), PSS, poly (methacrylic acid) Poly (styrene sulfonate), hyaluronic acid, poly (thiophene), poly (glutamic acid), poly (thiophene) Acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid-poly (2-acrylamido-2-methyl- Acrylonitrile acrylonitrile, poly (acrylic acid sodium salt), polyanethol (polyvinylpyrrolidone), polyaniline (polyvinylpyrrolidone) Poly (4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium salt, poly (4-styrenesulfonic acid) sodium salt (poly (4-st yrenesulfonic acid lithium salt, poly (4-styrenesulfonic acid) ammonium salt, poly (vinyl sulfate) potassium salt, poly (sodium vinylsulfonate) Poly (vinylsulfonic acid sodium salt), and mixtures thereof. The separator according to claim 1, wherein the anionic polymer electrolyte is selected from the group consisting of poly (vinylsulfonic acid sodium salt) and mixtures thereof.
다수의 공극을 포함하는 다공성 기재의 표면에 무기물 입자를 포함하는 무기물 코팅층을 형성하는 단계, 그리고
상기 무기물 코팅층 표면에 양이온 고분자 전해질(positive polyelectrolyte) 코팅층, 음이온 고분자 전해질(negative polyelectrolyte) 코팅층 및 이들이 교대 적층된 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 코팅층을 포함하는 고분자 전해질 코팅층을 형성하는 단계
를 포함하는 세퍼레이터의 제조 방법.
Forming an inorganic coating layer containing inorganic particles on the surface of the porous substrate containing a plurality of voids, and
Forming a polymer electrolyte coating layer on the surface of the inorganic coating layer, the coating layer being selected from the group consisting of a positive polyelectrolyte coating layer, a negative polyelectrolyte coating layer, and alternately laminated coating layers;
Wherein the separator is made of a metal.
제 12 항에 있어서,
상기 무기물 코팅층을 형성하는 단계는
상기 무기물 입자를 용매에 첨가하여 무기물 코팅층 형성용 조성물을 제조하는 단계, 및
상기 다공성 기재의 표면에 상기 무기물 코팅층 형성용 조성물을 코팅하는 단계
를 포함하는 것인 세퍼레이터의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
The step of forming the inorganic coating layer
Adding the inorganic particles to a solvent to prepare a composition for forming an inorganic coating layer, and
Coating the composition for forming an inorganic coating layer on the surface of the porous substrate
Wherein the separator is made of a metal.
제 12 항에 있어서,
상기 무기물 코팅층을 형성하는 단계는
바인더 고분자를 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조하는 단계,
상기 무기물 입자를 상기 고분자 용액에 첨가하여 무기물 코팅층 형성용 조성물을 제조하는 단계, 및
상기 다공성 기재의 표면에 상기 무기물 코팅층 형성용 조성물을 코팅하는 단계
를 포함하는 것인 세퍼레이터의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
The step of forming the inorganic coating layer
Dissolving the binder polymer in a solvent to prepare a polymer solution,
Adding the inorganic particles to the polymer solution to prepare a composition for forming an inorganic coating layer, and
Coating the composition for forming an inorganic coating layer on the surface of the porous substrate
Wherein the separator is made of a metal.
제 12 항에 있어서,
상기 고분자 전해질 코팅층을 형성하는 단계는
양이온 또는 음이온 고분자 전해질을 용매에 첨가하여 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물을 제조하고, 상기 다공성 기재를 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물에 침지하여 상기 양이온 또는 음이온 고분자 전해질 코팅층을 형성하는 단계
를 포함하는 것인 세퍼레이터의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
The step of forming the polymer electrolyte coating layer
A cation or an anionic polymer electrolyte is added to a solvent to prepare a composition for forming a cationic or anionic polymer electrolyte coating layer and the porous substrate is immersed in the composition for forming a cationic or anionic polymer electrolyte coating layer to form the cationic or anionic polymer electrolyte coating layer step
Wherein the separator is made of a metal.
제 15 항에 있어서,
상기 다공성 기재를 상기 양이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물에 침지하는 공정, 상기 음이온 고분자 전해질 코팅층 형성용 조성물에 침지하는 공정 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 공정은 복수 회(回) 수행되는 것인 세퍼레이터의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
A step of immersing the porous substrate in the composition for forming a cationic polymer electrolyte coating layer, a step of immersing the composition in the composition for forming an anionic polyelectrolyte coating layer, and a combination thereof are repeated a plurality of times By weight based on the total weight of the separator.
양극과 음극, 및
상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며,
상기 세퍼레이터는 상기 제 1 항에 따른 세퍼레이터인 것인 전기 화학 전지.
Anode and cathode, and
And a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode,
Wherein the separator is the separator according to claim 1.
제 17 항에 있어서,
상기 전기 화학 전지는 리튬 이차 전지인 것인 전기 화학 전지.
18. The method of claim 17,
Wherein the electrochemical cell is a lithium secondary battery.
제 18 항에 있어서,
상기 음극은 리튬 금속을 포함하는 것인 전기 화학 전지.
19. The method of claim 18,
Wherein the negative electrode comprises lithium metal.
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