KR20200047409A - Separator Comprising Binders with Different Solvation Temperature and Method for Preparing the Same - Google Patents

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KR20200047409A
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이의경
정소미
배준성
박효진
이범군
배동훈
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Abstract

The present invention relates to a separation membrane which comprises: a separation membrane basic material made of a polyolefin-based polymer resin; and a coating layer including an inorganic material formed on one surface or both surfaces of the separation membrane basic material, wherein the coating layer includes a first binder having a melting temperature of 55°C or less for an electrolyte solution, and a second binder having the melting temperature of 55°C or greater for the electrolyte solution.

Description

용해 온도가 다른 바인더를 포함하는 분리막 및 이의 제조방법 {Separator Comprising Binders with Different Solvation Temperature and Method for Preparing the Same}Separator Comprising Binders with Different Solvation Temperature and Method for Preparing the Same}

본 출원은 2018년 10월 24일자 한국 특허 출원 제2018-01277359호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.This application claims the benefit of priority based on Korean Patent Application No. 2018-01277359 filed on October 24, 2018, and all contents disclosed in the literature of the Korean patent application are incorporated as part of this specification.

본원발명은 용해 온도가 다른 바인더를 포함하는 분리막 및 이의 제조방법에 대한 것으로서, 구체적으로, 전해액에 용해되는 온도가 서로 상이한 2종 이상의 바인더를 포함함으로써 전극과의 접착력이 저하되는 것을 방지하고 높은 이온전도도를 확보할 수 있는 분리막 및 이의 제조방법에 대한 것이다.The present invention relates to a separation membrane containing a binder having a different dissolution temperature and a method for manufacturing the same, specifically, by preventing two or more binders having different temperatures from being dissolved in an electrolyte solution from being prevented from being deteriorated in adhesion with an electrode and having high ions. It relates to a separation membrane capable of ensuring conductivity and a method for manufacturing the same.

휴대폰, 태블릿 및 웨어러블 디바이스 등 휴대용 무선 기기의 경량화 및 고기능화에 따라 이들의 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 특히 높은 에너지 밀도 및 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.2. Description of the Related Art With the reduction in weight and high functionality of portable wireless devices such as mobile phones, tablets, and wearable devices, the demand for secondary batteries as their energy source is rapidly increasing. In particular, research on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage has been actively conducted. have.

또한, 상기 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.In addition, the secondary battery is also attracting attention as a power source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like, which are proposed as solutions for air pollution, such as existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels.

상기 이차전지는 양극/분리막/음극으로 구성된 모노셀(Mono Cell) 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극으로 구성되거나 음극/분리막/양극/분리막/음극으로 구성되는 바이셀(Bi Cell)을 단위셀로 사용하여, 상기 단위셀을 적층시킨 라미네이션/스택형 전극조립체를 제조하거나 또는 상기 단위셀을 긴 시트형의 분리막에 위치시킨 상태에서 권취하는 스택/폴딩형 전극조립체를 제조할 수 있다.The secondary battery unit is a mono cell composed of an anode / separator / cathode or a bicell composed of an anode / separator / cathode / separator / anode or composed of a cathode / separator / anode / separator / cathode. As a cell, a lamination / stack electrode assembly in which the unit cells are stacked may be manufactured, or a stack / folding electrode assembly wound in a state where the unit cell is placed on a long sheet-shaped separator may be manufactured.

이와 같이, 전극조립체 제조를 위하여 양극 및 음극을 분리막과 접착하는 라미네이션(Lamination) 공정이 필요한 바, 이를 위하여 표면에 무기물 및 접착바인더를 코팅한 분리막을 사용한다.As described above, a lamination process in which an anode and a cathode are adhered to a separator is required for manufacturing an electrode assembly, and for this purpose, a separator coated with an inorganic material and an adhesive binder is used.

그러나, 상기 접착바인더의 함량이 너무 적거나 전해액에 쉽게 용해되는 경우에는 전극과 분리막의 접착력이 낮아서 서로 분리되는 문제가 있고, 상기 분리막의 접착력을 높이기 위해 접착바인더의 함량을 증가시키는 경우, 이온 전도도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.However, when the content of the adhesive binder is too small or is easily dissolved in the electrolyte, there is a problem of separation from each other due to low adhesion between the electrode and the separator, and when the content of the adhesive binder is increased in order to increase the adhesion of the separator, ion conductivity May cause a problem that deteriorates.

이와 관련하여 특허문헌 1은 제1바인더 고분자 및 제2바인더 고분자로 구성된 2종의 바인더가 용해된 슬러리가 코팅된 분리막을 개시하고, 상기 제1바인더 고분자 및 제2바인더 고분자는 용매 및 비용매 각각에 대한 용해도 지수가 다른 바인더로서, 분리막 기재 상에 제2바인더가 더 많이 존재하여 전극에 대한 결착성이 양호하고 전지의 조립과정에서 무기물 입자가 탈리되는 것을 방지하는 기술에 대한 것이다.In this regard, Patent Document 1 discloses a separator coated with a slurry in which two types of binders composed of a first binder polymer and a second binder polymer are dissolved, and the first binder polymer and the second binder polymer are solvents and non-solvents, respectively. As a binder having a different solubility index for, the present invention relates to a technique in which a second binder is more present on a separator substrate, so that the binding property to the electrode is good and inorganic particles are detached during assembly of the battery.

특허문헌 1은 용매 또는 비용매에 대한 용해도 지수가 상이한 바인더들을 포함한 분리막을 사용하여 전극에 대한 접착력을 향상시키는 방법을 개시하고 있다.Patent document 1 discloses a method of improving adhesion to an electrode by using a separator comprising binders having different solubility indexes for a solvent or non-solvent.

특허문헌 2는 제1바인더 고분자를 포함하는 슬러리, 및 제2바인더 고분자를 포함하는 바인더 용액을 분리막 기재 상에 순차적으로 코팅하는 단계를 포함하는 분리막 제조방법에 대한 것으로서, 제2용매가 건조되면서 형성된 기공들을 포함하는 다공성 고분자 외곽층이 형성되고, 제1바인더 고분자에 의해 무기물 입자들이 연결 및 고정되면서 무기물 입자 사이에 기공이 형성됨을 개시하고 있다.Patent Document 2 relates to a separation membrane manufacturing method comprising sequentially coating a slurry solution containing a first binder polymer and a binder solution containing a second binder polymer on a separator substrate, the second solvent being formed while drying A porous polymer outer layer including pores is formed, and as the inorganic particles are connected and fixed by the first binder polymer, pores are formed between the inorganic particles.

특허문헌 2의 분리막은 표면에 다공성 고분자 외곽층이 형성되어 전극에 대한 결착성을 향상시키며 라미네이션이 용이하도록 하고, 상기 외곽층은 내부층의 무기물 입자가 외부로 탈리되는 것을 방지하는 기능을 한다.The separation membrane of Patent Document 2 has a porous polymer outer layer formed on the surface to improve binding to an electrode and facilitate lamination, and the outer layer serves to prevent inorganic particles in the inner layer from being detached to the outside.

특허문헌 3은 분리막 기재 상에 제1바인더를 포함하는 제1코팅층, 제2바인더를 포함하는 제2코팅층 및 비용매층이 순차적으로 형성되는 구조로 이루어진 분리막에 대한 것이다.Patent document 3 relates to a separator having a structure in which a first coating layer including a first binder, a second coating layer including a second binder, and a non-solvent layer are sequentially formed on a separator substrate.

특허문헌 3의 분리막은 층상 구조로 이루어진 코팅층을 구비함으로써 전극과의 접착성이 우수하고, 저항이 저하되는 특징을 갖고 있다.The separation membrane of Patent Document 3 has a feature of having excellent adhesion to an electrode and lowering of resistance by having a coating layer formed of a layered structure.

특허문헌 4는 35℃에서 아세톤에 대하여 25 중량% 이상의 용해도를 갖는 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드계 공중합체, 35℃에서 아세톤에 대하여 10 중량% 이하의 용해도를 갖는 제2 폴리비닐리덴 플루오라이드계 공중합체 및 시아노기를 갖는 고분자를 포함하는 다공성 코팅층이 형성된 세퍼레이터에 대한 것이다.Patent Document 4 is a first polyvinylidene fluoride-based copolymer having a solubility of 25% by weight or more with respect to acetone at 35 ° C, a second polyvinylidene fluoride-based system having a solubility of 10% by weight or less with respect to acetone at 35 ° C It relates to a separator having a porous coating layer comprising a copolymer and a polymer having a cyano group.

즉, 특허문헌 4는 동일한 온도에서 용해도 차이가 있는 PVdF를 사용함으로써 전지의 초기 출력을 향상시키고 있다.That is, Patent Document 4 improves the initial output of the battery by using PVdF having a difference in solubility at the same temperature.

많은 기술들이 제시되었지만, 분리막의 강도를 유지하면서 전극과 분리막의 접착 강도가 저하되는 것을 방지하고, 전해액에 대한 높은 함침율과 높은 이온전도도를 갖는 분리막에 대한 요구를 해결하지 못하고 있다.Although many techniques have been proposed, the adhesive strength between the electrode and the separator is prevented from deteriorating while maintaining the strength of the separator, and the demand for a separator having a high impregnation rate and high ionic conductivity for the electrolyte has not been solved.

한국 공개특허공보 제2011-0097715호 (2011.08.31.)Korean Patent Publication No. 2011-0097715 (2011.08.31.) 한국 공개특허공보 제2011-0035847호 (2011.04.06.)Korea Patent Publication No. 2011-0035847 (2011.04.06.) 한국 공개특허공보 제2013-0045601호 (2013.05.06.)Korea Patent Publication No. 2013-0045601 (2013.05.06.) 한국 공개특허공보 제2010-0108997호 (2010.10.08.)Korea Patent Publication No. 2010-0108997 (2010.10.08.)

본원발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극조립체 제조를 위한 라미네이션 과정에서는 전극과 분리막의 접착력이 유지되고, 전극조립체를 전해액에 함침시킴으로써 분리막 코팅층에 부분적으로 기공이 형성되어 이온 전도도가 향상될 수 있는 분리막 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, in the lamination process for manufacturing an electrode assembly, the adhesion between the electrode and the separator is maintained, and by impregnating the electrode assembly with an electrolyte, partially pores are formed in the separator coating layer to improve ion conductivity. An object of the present invention is to provide a separation membrane and a method for manufacturing the same.

이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명에 따른 분리막은, 폴리올레핀계 고분자 수지로 이루어진 분리막 기재, 및 상기 분리막 기재의 일면 또는 양면에 형성된 무기물을 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 이하인 제1바인더, 및 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 초과인 제2바인더를 포함할 수 있다.The separation membrane according to the present invention for achieving this object includes a separation membrane substrate made of a polyolefin-based polymer resin, and a coating layer comprising an inorganic substance formed on one or both surfaces of the separation membrane substrate, wherein the coating layer has a dissolution temperature for the electrolyte. It may include a first binder having a temperature of 55 ° C. or less, and a second binder having a dissolution temperature for an electrolyte of more than 55 ° C.

상기 전해액은 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)와 같은 환형 카보네이트(cyclic carbonate) 계열과, 에틸메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate)와 같은 선형 카보네이트(linear carbonate), 메틸 프로피오네이트(methyl propionate)와 같은 에스테르 계열의 전해액 중 하나이거나 이들의 혼합물일 수 있다.The electrolyte is a cyclic carbonate series such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and a linear carbonate such as ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate. , Ester-based electrolyte such as methyl propionate, or a mixture thereof.

상기 제1바인더와 제2바인더의 중량비는 1:99 내지 20:80의 범위로 구성될 수 있다.The weight ratio of the first binder and the second binder may be configured in the range of 1:99 to 20:80.

상기 제1바인더의 전해액에 대한 용해 온도는 20℃ 내지 55℃이고, 상기 제2바인더의 전해액에 대한 용해 온도는 60℃ 내지 150℃일 수 있다.The dissolution temperature of the first binder in the electrolyte may be 20 ° C to 55 ° C, and the dissolution temperature of the second binder in the electrolyte may be 60 ° C to 150 ° C.

상기 제1바인더는 분자량이 420㎏/mol인 PVdF-HFP 공중합체를 포함하고 있으며, 상기 제1바인더에 포함되는 PVdf-HFP 공중합체에서 HFP는 함량이 15mol%(63㎏/mol) 이상이며, 상기 제2바인더는 분자량이 390㎏/mol인 PVdF-HFP 공중합체를 포함하고 있으며, 상기 제2바인더에 포함된 PVdf-HFP 공중합체에서 HFP는 함량이 8mol%(31㎏/mol) 이하일 수 있다.The first binder contains a PVdF-HFP copolymer having a molecular weight of 420 ㎏ / mol, and in the PVdf-HFP copolymer included in the first binder, HFP has a content of 15 mol% (63 kg / mol) or more, The second binder includes a PVdF-HFP copolymer having a molecular weight of 390 kg / mol, and the HFP content in the PVdf-HFP copolymer contained in the second binder may be 8 mol% (31 kg / mol) or less. .

상기 코팅층은 단일층 구조로 이루어질 수 있다.The coating layer may have a single layer structure.

상기 무기물은 (a) 유전율 상수가 5 이상인 무기물, (b) 압전성(piezoelectricity)을 갖는 무기물 및 (c) 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The inorganic material may be at least one selected from the group consisting of (a) an inorganic material having a dielectric constant of 5 or more, (b) an inorganic material having piezoelectricity, and (c) an inorganic material having lithium ion transfer ability.

본원발명의 다른 양태는 상기 분리막이 양극 및 음극 사이에 위치하도록 적층하고, 상기 양극, 분리막 및 음극이 적층된 적층체를 고온 가압하여 제조되는 전극조립체일 수 있다.Another aspect of the present invention may be an electrode assembly prepared by stacking the separator to be positioned between the positive electrode and the negative electrode, and pressurizing the stacked body on which the positive electrode, the separator and the negative electrode are stacked.

본원발명의 또 다른 양태는 상기 전극조립체를 포함하는 이차전지의 제조방법으로서, (a) 무기물, 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 이하인 제1바인더, 및 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 초과인 제2바인더를 혼합한 슬러리를 분리막 기재의 적어도 일면에 코팅하여 분리막을 제조하는 단계, (b) 상기 분리막과 양극 또는 음극을 결합한 후 적층하여 전극조립체를 제조하는 단계, (c) 상기 전극조립체를 고온 가압하여 라미네이션하는 단계, 및 (d) 상기 전극조립체 및 전해액을 전지케이스에 수납한 후 활성화 과정을 진행하여 상기 코팅층에 기공을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Another aspect of the invention of the present invention is a method of manufacturing a secondary battery including the electrode assembly, (a) an inorganic material, a first binder having a melting temperature of 55 ° C. or less for an electrolyte, and a melting temperature of an electrolyte solution of more than 55 ° C. A step of preparing a separator by coating a slurry in which two binders are mixed on at least one surface of a separator substrate, (b) combining the separator with an anode or a cathode, and then laminating to prepare an electrode assembly, and (c) heating the electrode assembly at a high temperature. Laminating by pressing, and (d) storing the electrode assembly and the electrolyte in a battery case, and then performing an activation process to form pores in the coating layer.

상기 단계 (d)의 활성화 과정은 상기 제1바인더의 전해액에 대한 용해 온도보다 높고 제2바인더의 전해액에 대한 용해 온도보다 낮은 온도에서 진행될 수 있다.The activation process of step (d) may be performed at a temperature higher than the dissolution temperature for the electrolyte of the first binder and lower than the dissolution temperature for the electrolyte of the second binder.

상기 단계(c)에서 상기 제1바인더 및 제2바인더의 형태가 유지될 수 있다.In the step (c), the shapes of the first binder and the second binder may be maintained.

또한, 상기 단계(d) 이후에 전해액을 추가로 주입하거나 기존의 전해액을 교체하는 단계(e)를 더 포함할 수 있다.In addition, after the step (d), it may further include a step (e) of additionally injecting the electrolyte or replacing the existing electrolyte.

이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명에 따른 분리막 및 이의 제조방법은, 전해액에 대한 용해 온도가 낮은 바인더를 포함하기 때문에, 활성화 과정에서 용해되는 바, 기공이 형성되고 코팅층을 포함하는 분리막을 제공할 수 있다.As described above, the separation membrane according to the present invention and a method for manufacturing the same, because it contains a binder having a low melting temperature for the electrolytic solution, it is dissolved in the activation process, pores are formed, and a separation membrane including a coating layer can be provided. have.

따라서, 전극조립체 제조 과정에서는 전극과 분리막의 결합력이 저하되는 것을 방지할 수 있으면서, 전해액 주액 후에는 상기 기공에 의해 전해액에 대한 전극조립체의 함침성을 향상시킬 수 있고, 리튬 이온의 이동성 및 이온전도도를 증가시킬 수 있다.Therefore, in the process of manufacturing the electrode assembly, it is possible to prevent the binding force between the electrode and the separator from being lowered, and after the electrolyte is injected, the impregnation property of the electrode assembly with the electrolyte can be improved by the pores, and the mobility and ion conductivity of lithium ions are improved. Can increase

또한, 상기 이온전도도의 증가에 의해 수명 특성 및 사이클 특성이 향상된 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a lithium secondary battery with improved life characteristics and cycle characteristics by increasing the ionic conductivity.

도 1은 비교예의 분리막과 본원발명에 따른 실시예의 분리막을 사용한 접착력의 비교 실험 결과이다.
도 2는 비교예의 분리막과 본원발명에 따른 실시예의 분리막을 사용한 접착력의 비교 실험 결과 후 양극 표면을 전사한 사진이다.
1 is a result of a comparative experiment of the adhesive strength using the separator of a comparative example and the separator of an embodiment according to the present invention.
2 is a photograph of the surface of the anode transferred after the comparative experiment results of the adhesion using the separation membrane of the comparative example and the separation membrane of the embodiment according to the present invention.

본원발명에 따른 분리막은 폴리올레핀계 고분자 수지로 이루어진 분리막 기재, 및 상기 분리막 기재의 일면 또는 양면에 형성된 무기물을 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 이하인 제1바인더, 및 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 초과인 제2바인더를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.The separation membrane according to the present invention includes a separation membrane substrate made of a polyolefin-based polymer resin, and a coating layer comprising an inorganic material formed on one or both surfaces of the separation membrane substrate, wherein the coating layer is a first binder having a melting temperature for an electrolyte of 55 ° C. or less, And it may be made of a structure comprising a second binder having a dissolution temperature for the electrolyte is greater than 55 ℃.

상기 분리막 기재는 주로 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 소재를 사용하여 제조된다. 미세다공성 구조를 만드는 방법으로는 추출 공정을 기반으로 한 습식법(wet process)과 연신 공정을 기반으로한 건식법(dry process)으로 나눠진다. 습식법은 고분자 소재와 저분자량 왁스를 혼합하여 고온에서 필름으로 압출한 뒤, 용매를 사용해 왁스를 추출하여 미세다공 구조를 형성한다.The separator substrate is mainly made of polyethylene (polyethylene, PE) or polypropylene (polypropylene, PP) material. The method of making a microporous structure is divided into a wet process based on an extraction process and a dry process based on a stretching process. In the wet method, a polymer material and a low molecular weight wax are mixed and extruded into a film at a high temperature, and then a wax is extracted using a solvent to form a microporous structure.

이 때, 리튬 이차전지 조립 공정 시 필요한 기계적 물성을 확보하기 위해 적절히 2축연신 및 열처리 과정을 거친다. 이에 반해, 건식법은 왁스를 사용하지 않고, 연신 및 열처리 공정만으로 기공을 만들고 기계적 물성을 제어한다At this time, biaxial stretching and heat treatment are appropriately performed to secure the mechanical properties required in the assembly process of the lithium secondary battery. On the other hand, the dry method does not use wax, makes pores only by stretching and heat treatment processes, and controls mechanical properties.

분리막은 리튬 이차전지의 조립 공정에서 필요한 인장강도와 전지 충방전 과정 중 형성되는 내부 압력을 견딜 수 있는 뚫림 강도 특성도 확보되어야 한다. 그러나, 이러한 물리적 물성을 만족시키는 분리막이라도, 전해액과의 충분한 젖음성(wettability)을 확보하지 못하면 원하는 전기화학특성을 구현할 수 없다. 특히, 분리막으로 사용되는 폴리올레핀 소재는 소수성(hydrophobic)인 반면, 카보네이트 계열의 유기용매를 사용하는 전해액은 친수성(hydrophilic)인 바, 젖음성을 확보하기 어려운 문제점이 존재한다. 더구나, 분리막의 이온전도도 수준이 액체전해질의 약 10% 내외인 점을 고려하면, 분리막의 젖음성 향상이 물리적 특성 개선만큼 중요하다.The separator must also secure the tensile strength required in the assembly process of the lithium secondary battery and the perforation strength characteristics that can withstand the internal pressure formed during the battery charging and discharging process. However, even a separation membrane that satisfies these physical properties cannot achieve desired electrochemical properties without ensuring sufficient wettability with the electrolyte. In particular, while the polyolefin material used as a separator is hydrophobic, the electrolyte solution using a carbonate-based organic solvent is hydrophilic, and thus there is a problem that it is difficult to secure wettability. Moreover, considering that the level of ionic conductivity of the separator is about 10% of that of the liquid electrolyte, improving the wettability of the separator is as important as improving physical properties.

상기 코팅층은 분리막의 물리적 특성을 확보하기 위한 무기물을 포함하고, 또한, 상기 무기물을 고정하고 코팅층과 분리막 기재의 결합 및 상기 분리막과 전극과의 접착력을 확보하기 위한 바인더를 포함한다.The coating layer includes an inorganic material for securing the physical properties of the separator, and also includes a binder for fixing the inorganic material, bonding the coating layer with the separator substrate, and securing adhesion between the separator and the electrode.

상기 바인더는 전해액에 대한 용해 온도가 상대적으로 낮은 제1바인더, 및 전해액에 대한 용해 온도가 상대적으로 높은 제2바인더를 포함하며, 상기 제1바인더의 용해 온도는 55℃ 이하이고, 상기 제2바인더의 용해 온도는 55℃ 초과일 수 있다.The binder includes a first binder having a relatively low melting temperature for the electrolyte, and a second binder having a relatively high melting temperature for the electrolyte, wherein the melting temperature of the first binder is 55 ° C or less, and the second binder The dissolution temperature of may be greater than 55 ° C.

상세하게는, 상기 제1바인더의 전해액에 대한 용해 온도는 20℃ 내지 55℃이고, 상기 제2바인더의 전해액에 대한 용해 온도는 60℃ 내지 150℃일 수 있다.Specifically, the dissolution temperature of the first binder in the electrolytic solution is 20 ° C to 55 ° C, and the dissolution temperature of the second binder in the electrolyte solution may be 60 ° C to 150 ° C.

즉 상기 제1바인더 및 제2바인더의 용해 온도는 중첩되지 않는 바, 상기 제1바인더의 용해 온도 보다 높고 상기 제2바인더의 용해 온도 보다 낮은 온도로 활성화를 진행하면, 상기 제1바인더만 용해되기 때문에, 상기 제1바인더가 용해된 코팅층 부분에는 기공이 형성될 수 있다. 따라서, 분리막의 젖음성이 향상될 수 있고, 리튬 이온의 전도도도 증가될 수 있는 바, 이와 같은 분리막이 적용된 이차전지를 사용하여 수명 특성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있다.That is, since the melting temperatures of the first binder and the second binder do not overlap, if the activation proceeds to a temperature higher than the melting temperature of the first binder and lower than the melting temperature of the second binder, only the first binder is dissolved. Therefore, pores may be formed in the portion of the coating layer in which the first binder is dissolved. Therefore, the wettability of the separator may be improved, and the conductivity of lithium ions may also be increased. Thus, a secondary battery with improved life characteristics may be provided using a secondary battery to which the separator is applied.

상기 제1바인더는 분자량이 410 ㎏/mol 내지 450㎏/mol인 PVdF-HFP 공중합체를 포함하고 있으며, 상기 제1바인더에 포함되는 PVdf-HFP 공중합체에서 HFP는 함량이 15mol% 이상이며, 상기 제2바인더는 분자량이 380㎏/mol 내지 400 ㎏/mol인 PVdF-HFP 공중합체를 포함하고 있으며, 상기 제2바인더에 포함된 PVdf-HFP 공중합체에서 HFP는 함량이 8mol% 이하일 수 있다.The first binder contains a PVdF-HFP copolymer having a molecular weight of 410 kg / mol to 450 kg / mol, and in the PVdf-HFP copolymer included in the first binder, HFP has a content of 15 mol% or more, and the The second binder includes a PVdF-HFP copolymer having a molecular weight of 380 kg / mol to 400 kg / mol, and in the PVdf-HFP copolymer contained in the second binder, the HFP content may be 8 mol% or less.

상기 제1바인더와 제2바인더의 중량비는 1:99 내지 20:80의 범위로 포함될 수 있고, 상세하게는 5:95 내지 15:85로 포함될 수 있으며, 더욱 상세하게는 10:90의 중량비로 포함될 수 있다.The weight ratio of the first binder and the second binder may be included in the range of 1:99 to 20:80, specifically 5:95 to 15:85, and more specifically, in a weight ratio of 10:90 Can be included.

상기 제1바인더의 함량이 제1바인더 및 제2바인더의 전체 중량을 기준으로 1중량%보다 적은 경우에는 이온전도도 향상의 효과를 달성하기 어렵고, 20중량%보다 많이 포함되는 경우에는 활성화 단계 이후 분리막과 전극 간의 접착력이 낮아지는 문제가 생길 수 있으므로 바람직하지 않다.When the content of the first binder is less than 1% by weight based on the total weight of the first binder and the second binder, it is difficult to achieve an effect of improving ion conductivity, and when more than 20% by weight is included, the separator after the activation step It is not preferable because it may cause a problem of lowering the adhesion between the electrode and the electrode.

또한, 상기 코팅층에 포함된 바인더로서 상기 제1바인더만을 포함하는 경우에는, 활성화 과정을 진행하면서 상기 제1바인더가 모두 용해되기 때문에 전극과 분리막의 접착력이 현저히 낮아져서 전극이 분리막으로부터 분리되는 문제가 발생할 수 있다.In addition, when only the first binder is included as a binder included in the coating layer, the adhesive force between the electrode and the separator is significantly lowered because the first binder is dissolved during the activation process, resulting in a problem that the electrode is separated from the separator. You can.

상기 코팅층에 포함된 바인더로서 상기 제2바인더만을 포함하는 경우는 종래 바인더의 구성과 동일한 것으로서, 종래 바인더만을 포함하는 분리막의 낮은 젖음성 문제가 여전히 남는다.When only the second binder is included as the binder included in the coating layer, it is the same as that of the conventional binder, and a low wettability problem of the separator including only the conventional binder remains.

상기 전해액은 리튬염과 비수계 유기용매로 이루어질 수 있고, 추가적으로, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 포함될 수 있지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolyte solution may be formed of a lithium salt and a non-aqueous organic solvent, and additionally, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like may be included, but is not limited thereto.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and gamma. -Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxorun, formamide, dimethylformamide, dioxol , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxy methane, dioxon derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbohydrate Aprotic organic solvents such as nate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl propionate, and ethyl propionate can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, poly agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, Polymers including ionic dissociative groups and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 nitrides such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , halides, sulfates, and the like can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2) 2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sulfone) 등을 더 포함시킬 수 있다.In addition, non-aqueous electrolytes are provided for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide , Nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride, etc. can be added It might be. In some cases, in order to impart non-flammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further included, or carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics, and FEC (Fluoro-Ethylene) carbonate), PRS (Propene sulfone), and the like.

상기 무기물은 (a) 유전율 상수가 5 이상인 무기물, (b) 압전성(piezoelectricity)을 갖는 무기물 및 (c) 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The inorganic material may be at least one selected from the group consisting of (a) an inorganic material having a dielectric constant of 5 or more, (b) an inorganic material having piezoelectricity, and (c) an inorganic material having lithium ion transfer ability.

상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물(a)은 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2 또는 SiC일 수 있다.The inorganic constant (a) having a dielectric constant of 5 or more may be SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 or SiC.

상기 압전성을 갖는 무기물(b)은 일정 압력 인가시 입자의 양쪽면 간에 발생되는 양 전하 및 음전하로 인해 전위차가 형성되는 것으로, BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), hafnia (HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiC 또는 이들의 혼합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The inorganic material having a piezoelectric property (b) is a potential difference is formed due to the positive charge and negative charge generated between both sides of the particles when a certain pressure is applied, BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1- x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SiC, or a mixture thereof.

상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물(c)은 리튬 원소를 함유하되, 리튬을 저장하지 않고 리튬 이온을 이동시키는 것으로, 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-9Al2O3-38TiO2-39P2O5와 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄티타네이트 (LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3), Li3.25Ge0.25P0.75S4와 같은 리튬게르마니움티오포스페이트 (LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), Li3N와 같은 리튬나이트라이드 (LixNy, 0<x<4, 0<y<2), Li3PO4-Li2S-SiS2와 같은 SiS2 계열 glass(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4), LiI-Li2S-P2S5와 같은 P2S5 계열 glass(LixPySz, 0<x<3, 0<y< 3, 0<z<7) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The inorganic material (c) having the lithium ion transfer ability contains a lithium element, but moves lithium ions without storing lithium, 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 ), 14Li 2 O-9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P 2 O 5 (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), lithium germanium thiophosphate such as Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 (Li x Ge y P z S w , 0 <x <4, 0 Lithium nitride such as <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5), Li 3 N (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), Li 3 PO 4- SiS 2 series glass such as Li 2 S-SiS 2 (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), P such as LiI-Li 2 SP 2 S 5 2 S 5 series glass (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) or a mixture thereof.

본원발명은 또한, 상기 분리막을 포함하는 전극조립체를 제공하는 바, 상기 분리막이 양극 및 음극 사이에 위치하도록 적층하고, 상기 양극, 분리막 및 음극이 적층된 적층체를 고온 가압하여 제조할 수 있다.The present invention also provides an electrode assembly including the separator, and the separator is stacked so as to be positioned between the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode, the separator, and the negative electrode can be manufactured by hot pressing the laminated body.

상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying, and if necessary, a filler is further added.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 마이크로미터 이상 내지 500 마이크로미터 이하의 두께로 만들어진다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector is generally made to a thickness of 3 micrometers or more and 500 micrometers or less. The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel. Carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may also increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on its surface, and various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, and nonwoven fabric are possible.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as the formula Li 1 + x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 (where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 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 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the positive electrode active material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial 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 fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding the active material and the conductive material and the like to the current collector, and is usually added at 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, recycled cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene styrene rubber, fluorine rubber, and various copolymers.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component that inhibits the expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical changes in the battery, and includes, for example, an olefinic polymer such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode material on a negative electrode current collector, and if necessary, components as described above may be optionally further included.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 마이크로미터 이상 내지 500 마이크로미터 이하의 두께로 만든다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to a thickness of 3 micrometers or more and 500 micrometers or less. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery, and for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like, aluminum-cadmium alloy, or the like may be used. In addition, like the positive electrode current collector, it is also possible to form a fine unevenness on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbons such as non-graphitized carbon and graphite-based carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Al, B, P, Si, group 1, group 2, group 3 elements of the periodic table, halogen; metal composite oxides such as 0 <x≤1;1≤y≤3;1≤z≤8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni based materials and the like can be used.

본원발명은 또한, 상기 이차전지를 포함하는 전지팩을 제공할 수 있다.The present invention may also provide a battery pack including the secondary battery.

구체적으로, 상기 전지팩은 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 디바이스의 상세한 예로는, 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the battery pack may be used as a power source for devices requiring high temperature safety, long cycle characteristics, high rate characteristics, and the like, and detailed examples of such devices include mobile devices and wearable devices. ), A power tool that is moved by power by an all-electric motor (power tool); Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); Electric golf carts; An electric power storage device (Energy Storage System) may be mentioned, but is not limited thereto.

또한, 본원발명은 상기 전극조립체를 포함하는 이차전지의 제조방법을 제공하는 바, 구체적으로,In addition, the present invention provides a method for manufacturing a secondary battery including the electrode assembly, specifically,

(a) 무기물, 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 이하인 제1바인더, 및 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 초과인 제2바인더를 혼합한 슬러리를 분리막 기재의 적어도 일면에 코팅하여 분리막을 제조하는 단계;(a) preparing a separator by coating a slurry obtained by mixing an inorganic material, a first binder having a melting temperature of 55 ° C. or less, and a second binder having a melting temperature of 55 ° C. or higher of the electrolyte solution on at least one surface of a separator substrate ;

(b) 상기 분리막과 양극 또는 음극을 결합한 후 적층하여 전극조립체를 제조하는 단계;(b) combining the separator with an anode or a cathode and then laminating to prepare an electrode assembly;

(c) 상기 전극조립체를 고온 가압하여 라미네이션하는 단계; 및(c) laminating the electrode assembly by hot pressing; And

(d) 상기 전극조립체 및 전해액을 전지케이스에 수납한 후 활성화 과정을 진행하여 상기 코팅층에 기공을 형성하는 단계;(d) forming pores in the coating layer by storing the electrode assembly and the electrolyte solution in a battery case and then performing an activation process;

를 포함할 수 있다.It may include.

상기 단계(a)의 코팅하는 과정은 Atomic Layer Deposition(ALD), Chemical Vapor Deposition(CVD), Sputtering 등의 증착법을 이용할 수 있다. 이와 같은 방법을 사용하면 별도의 바인더 및 용매의 사용이 불필요하고, 나노미터 수준의 코팅층을 형성할 수 있는 장점이 있다.The coating process of the step (a) may use deposition methods such as atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), and sputtering. The use of this method does not require the use of a separate binder and solvent, and has the advantage of forming a coating layer at the nanometer level.

슬러리를 사용하여 코팅하는 방법은, 슬러리를 분리막 기재에 도포한 후 닥터 블레이드(Doctor blade) 등을 사용하여 균일하게 분산시키는 방법, 다이 캐스팅(Die casting), 콤마 코팅(Comma coating), 스크린 프린팅(Screen printing) 등을 예로 들 수 있다. 또한, 별도의 기재(Substrate) 위에 슬러리를 성형한 후 프레싱(Pressing) 또는 라미네이션(Lamination) 방법에 의해 분리막 기재와 접합시키는 방법도 고려할 수 있다. 전극 슬러리 용액의 농도, 또는 코팅 횟수 등을 조절하여 최종적으로 코팅되는 코팅 두께를 조절할 수 있다.The method of coating using a slurry is a method of uniformly dispersing a slurry using a doctor blade or the like after applying the slurry to a separator substrate, die casting, comma coating, screen printing ( Screen printing). In addition, after forming the slurry on a separate substrate (Substrate), a method of bonding with a separator substrate by pressing or lamination may also be considered. The thickness of the electrode slurry solution or the number of coatings, etc., may be adjusted to control the coating thickness of the final coating.

상기 분리막 기재의 적어도 일면에 형성된 코팅층은 무기물, 제1바인더 및 제2바인더를 포함하는 슬러리를 코팅하여 형성된 단일층 구조로 이루어질 수 있는 바, 복수의 층상 구조로 이루어진 코팅층에 비해 코팅층의 두께가 상대적으로 얇게 형성될 수 있고, 코팅층 형성을 위한 과정이 간소하며, 낮은 저항을 갖는 장점이 있다.The coating layer formed on at least one surface of the separator substrate may be formed of a single layer structure formed by coating a slurry including an inorganic material, a first binder, and a second binder, and the thickness of the coating layer is relatively higher than that of the coating layer formed of a plurality of layered structures. As it can be formed thin, the process for forming a coating layer is simple, and has the advantage of having low resistance.

상기 단계(d)의 활성화 과정은 상기 제1바인더의 전해액에 대한 용해 온도보다 높고 제2바인더의 전해액에 대한 용해 온도보다 낮은 온도에서 진행될 수 있다.The activation process of step (d) may be performed at a temperature higher than the dissolution temperature of the first binder in the electrolyte and lower than the dissolution temperature of the second binder in the electrolyte.

따라서, 상기 활성화 과정에서 제1바인더는 전해액에 용해되는 바, 상기 제1바인더가 있었던 코팅층에는 기공이 형성된다. 상기 기공의 형성에 의해 분리막의 전해액에 대한 젖음성이 향상될 수 있으며, 리튬 이온의 이동 경로로 이용되어 이온 전도도가 향상될 수 있다.Therefore, in the activation process, the first binder is dissolved in the electrolyte, and pores are formed in the coating layer where the first binder was. The wettability of the separator to the electrolyte may be improved by the formation of the pores, and the ion conductivity may be improved by being used as a migration path for lithium ions.

즉, 본원의 분리막은 상기 단계(c)의 라미네이션하는 단계에서는 고온하에서 압력이 인가되더라도 전해액에 함침된 상태가 아니기 때문에 상기 제1바인더가 용해될 수 없다. 따라서, 상기 라미네이션 단계에서는 제2바인더뿐 아니라 제1바인더도 유리되거나 용융되지 않고 원래의 형태가 유지된 상태로 라미네이션 과정이 진행된다.That is, in the lamination step of step (c) of the present application, even if pressure is applied under high temperature, the first binder cannot be dissolved because the electrolyte is not impregnated. Therefore, in the lamination step, the lamination process proceeds in a state in which the first binder as well as the second binder is not liberated or melted and the original shape is maintained.

다만, 상기 단계(d)를 거치면서 형성된 기공에 전해액이 채워지면서 분리막의 전해액 함침율이 증가되는 바, 전해액이 고갈되어 전지의 수명 특성이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 상기 단계(d) 이후에 전해액을 추가로 주입하거나 기존의 전해액을 교체하는 단계(e)를 더 포함할 수 있다. 전해액을 교체하는 것은 전해액에 용해된 제1바인더에 의한 영향을 최소화하기 위해서 기존의 전해액을 새로운 전해액으로 교체하는 것이다.However, as the electrolyte formed in the pores formed through the step (d) is filled with the electrolyte impregnation rate of the separator is increased, to prevent the electrolyte from being exhausted and deteriorating the life characteristics of the battery, after the step (d) The method may further include a step (e) of additionally injecting an electrolyte or replacing an existing electrolyte. Replacing the electrolyte solution is to replace the existing electrolyte solution with a new electrolyte solution to minimize the influence of the first binder dissolved in the electrolyte solution.

(실시예, Example)(Example, Example)

제1바인더로서 분자량이 410 내지 450㎏/mol인 PVDF-HFP 공중합체(HFP 함량이 15mol% 이상, Tm은 140℃ 이하)와 분자량이 250 내지 300㎏/mol인 PVDF-CTFE 공중합체(Tm은 160℃ 이상)의 혼합물을 사용하였다.PVDF-HFP copolymer having a molecular weight of 410 to 450 kg / mol as a first binder (HFP content of 15 mol% or more, Tm is 140 ° C or less) and a PVDF-CTFE copolymer having a molecular weight of 250 to 300 kg / mol (Tm is A mixture of 160 ° C or higher) was used.

제2바인더로는 분자량이 380 내지 400㎏/mol인 PVDF-HFP 공중합체(HFP 함량이 8mol% 이하, Tm은 150℃ 이상)와 분자량이 250 내지 300㎏/mol인 PVDF-CTFE 공중합체(Tm은 160℃ 이상)의 혼합물을 사용하였다.As the second binder, PVDF-HFP copolymer having a molecular weight of 380 to 400 kg / mol (HFP content is 8 mol% or less, Tm is 150 ° C or higher) and PVDF-CTFE copolymer having a molecular weight of 250 to 300 kg / mol (Tm Silver 160 ° C or more) was used.

제1바인더와 제2바인더를 동일한 중량을 혼합하여 실시예에 따른 바인더를 제조하였다.A binder according to an embodiment was prepared by mixing the same weight of the first binder and the second binder.

무기물로서 Al2O3와 상기 바인더를 아세톤에 혼합하여 슬러리를 만든 후 이를 폴리프로필렌 다공성 기재의 양면에 코팅 한 후 건조하여 분리막을 제조하였다.As a mineral, Al 2 O 3 and the binder were mixed with acetone to make a slurry, which was coated on both sides of a polypropylene porous substrate and dried to prepare a separator.

(비교예 1, Comp. Ex. 1)(Comparative Example 1, Comp. Ex. 1)

제1바인더만을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that only the first binder was used.

(비교예 2, Comp. Ex 2)(Comparative Example 2, Comp. Ex 2)

제2바인더만을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that only the second binder was used.

(실험예)(Experimental example)

양극 제조 : 활물질로서 Ni, Co, Mn이 일정비율 혼합된 양극재를 사용하였고, 바인더로서 PVdF 고분자, 탄소계 도전재 등을 일정한 비율로 혼합한 뒤, 용매로서 아세톤을 사용하여 양극슬러리를 제조한 후 이를 집전체인 알루미늄 박에 도포하여 건조하였다.Anode production: A cathode material in which Ni, Co, and Mn were mixed at a constant ratio was used as an active material, and a PVdF polymer and a carbon-based conductive material were mixed at a constant ratio as a binder, and then a cathode slurry was prepared using acetone as a solvent. Then, it was applied to an aluminum foil as a current collector and dried.

제조한 양극과 상기 실시예와 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 분리막을 적층한 후 25 ℃ 내지 75 ℃의 온도 범위에서, 5 ㎏/㎠ 압력으로 라미네이션 하였다.After laminating the prepared positive electrode and the separators prepared in Example 1 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2, they were laminated at a pressure of 5 kg / cm 2 in a temperature range of 25 ° C to 75 ° C.

제조한 양극과 분리막의 적층체에 대하여 접착력(peel strength)을 측정한 후 양극 표면을 전사하여 촬영하였다.After measuring the peel strength of the laminate of the prepared positive electrode and the separator, the positive electrode surface was transferred and photographed.

접착력을 측정하기 위하여, 유리판 위에 양면 테이프를 붙이고 상기 양극과 분리막이 라미네이션된 시편을 부착하여 고정하였다.In order to measure the adhesive strength, a double-sided tape was attached to the glass plate, and the positive electrode and the separator laminated to the specimen were fixed.

상기 시편의 분리막 부분을 UTM 장비(TA 社 제조)에 장착 후 측정 속도 300mm/min으로 180도로 힘을 가해 분리막이 박리되는데 필요한 힘을 측정하였다.After attaching the separator part of the specimen to UTM equipment (manufactured by TA), a force required to peel the separator was measured by applying a force of 180 degrees at a measurement speed of 300 mm / min.

접착력 실험결과와 상기 접착력 실험 후 양극 표면을 전사 촬영결과를 각각 도 1 및 도 2에 나타내었다.The results of the adhesion test and the results of the transfer of the anode surface after the adhesion test are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.

도 1은 비교예와 본원발명에 따른 실시예의 분리막을 사용한 접착력의 비교 실험 결과이다. 제1바인더만을 사용한 분리막(비교예 1)을 사용하여 접착력을 측정한 경우 55℃를 기준으로 접착력이 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 제1바인더가 55℃에서 전해액에 용해되기 때문이다.1 is a comparative experiment result of the adhesive strength using the separation membrane of the comparative example and the embodiment according to the present invention. When the adhesive strength was measured using the separation membrane using only the first binder (Comparative Example 1), it can be seen that the adhesive strength was decreased based on 55 ° C. This is because the first binder is dissolved in the electrolyte at 55 ° C.

제2바인더만을 사용한 분리막(비교예 2)을 사용하여 접착력을 측정한 경우 70℃를 기준으로 접착력이 감소하는 것을 알 수 있다. 이는 제2바인더가 70℃에서 전해액에 용해되기 때문이다.When the adhesive force was measured using the separation membrane (Comparative Example 2) using only the second binder, it can be seen that the adhesive strength was decreased based on 70 ° C. This is because the second binder is dissolved in the electrolyte at 70 ° C.

본원발명에 따른 실시예는 제1바인더와 제2바인더를 50:50으로 혼합한 것으로서 65℃ 이상에서 접착력이 감소하는 것을 알 수 있다. 본원발명에 따른 분리막을 사용할 경우 제1바인더는 낮은 온도에서 용해하여 포어를 형성할 수 있음에도 불구하고 상대적으로 높은 온도에서도 접착력을 유지할 수 있는 효과가 있음을 확인할 수 있다.In the embodiment according to the present invention, the first binder and the second binder are mixed at 50:50, and it can be seen that the adhesive strength decreases at 65 ° C or higher. When the separator according to the present invention is used, it can be seen that the first binder has an effect of maintaining adhesion even at a relatively high temperature, although it can be formed by dissolving at a low temperature.

도 2는 비교예와 본원발명에 따른 실시예의 분리막을 사용한 접착력의 비교 실험 결과 후 양극 표면을 전사한 사진이다.2 is a photograph of the surface of the positive electrode transferred after the comparative experiment results of the adhesive strength using the separation membrane of the comparative example and the embodiment according to the present invention.

도 1의 결과와 유사하게 비교예 1과 비교예 2는 각각 45℃와 70℃ 이후에 양극의 표면이 변경된 것을 알 수 있으나, 본원발명에 따른 실시예는 65℃ 이후에 변경된 것을 알 수 있다.Similar to the results of FIG. 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 show that the surface of the anode was changed after 45 ° C and 70 ° C, respectively, but it can be seen that the embodiment according to the present invention was changed after 65 ° C.

본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above.

Claims (11)

폴리올레핀계 고분자 수지로 이루어진 분리막 기재, 및
상기 분리막 기재의 일면 또는 양면에 형성된 무기물을 포함하는 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 이하인 제1바인더, 및 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 초과인 제2바인더를 포함하는 분리막.
Separator substrate made of polyolefin-based polymer resin, and
It includes a coating layer comprising an inorganic material formed on one or both sides of the separator substrate,
The coating layer is a separator comprising a first binder having a dissolution temperature for the electrolyte of 55 ° C or less, and a second binder having a dissolution temperature for the electrolyte of greater than 55 ° C.
제1항에 있어서,
상기 전해액은 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)와 같은 환형 카보네이트(cyclic carbonate) 계열과, 에틸메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate)와 같은 선형 카보네이트(linear carbonate), 메틸 프로피오네이트(methyl propionate)와 같은 에스테르 계열의 전해액 중 하나이거나 이들의 혼합물인 분리막.
According to claim 1,
The electrolyte is a cyclic carbonate series such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and a linear carbonate such as ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate. , Methyl propionate (methyl propionate), such as one of the ester-based electrolyte, or a mixture of these separators.
제1항에 있어서,
상기 제1바인더와 제2바인더의 중량비는 1:99 내지 20:80의 범위로 구성되는 분리막.
According to claim 1,
The weight ratio of the first binder and the second binder is a separator composed of a range of 1:99 to 20:80.
제1항에 있어서,
상기 제1바인더의 전해액에 대한 용해 온도는 20℃ 내지 55℃이고,
상기 제2바인더의 전해액에 대한 용해 온도는 60℃ 내지 150℃인 분리막.
According to claim 1,
The melting temperature of the first binder in the electrolyte is 20 ° C to 55 ° C,
The separation temperature of the second binder in the electrolyte is 60 ° C to 150 ° C.
제1항에 있어서,
상기 코팅층은 단일층 구조로 이루어진 분리막.
According to claim 1,
The coating layer is a separator made of a single layer structure.
제1항에 있어서,
상기 무기물은 (a) 유전율 상수가 5 이상인 무기물, (b) 압전성(piezoelectricity)을 갖는 무기물 및 (c) 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 분리막.
According to claim 1,
The inorganic material is at least one separator selected from the group consisting of (a) an inorganic material having a dielectric constant of 5 or more, (b) an inorganic material having piezoelectricity, and (c) an inorganic material having lithium ion transfer ability.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 분리막이 양극 및 음극 사이에 위치하도록 적층하고,
상기 양극, 분리막 및 음극이 적층된 적층체를 고온 가압하여 제조되는 전극조립체.
The separation membrane according to any one of claims 1 to 6 is stacked to be positioned between the anode and the cathode,
An electrode assembly prepared by hot-pressing the laminate in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are stacked.
제7항에 따른 전극조립체를 포함하는 이차전지의 제조방법으로서,
(a) 무기물, 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 이하인 제1바인더, 및 전해액에 대한 용해 온도가 55℃ 초과인 제2바인더를 혼합한 슬러리를 분리막 기재의 적어도 일면에 코팅하여 분리막을 제조하는 단계;
(b) 상기 분리막과 양극 또는 음극을 결합한 후 적층하여 전극조립체를 제조하는 단계;
(c) 상기 전극조립체를 고온 가압하여 라미네이션하는 단계; 및
(d) 상기 전극조립체 및 전해액을 전지케이스에 수납한 후 활성화 과정을 진행하여 상기 코팅층에 기공을 형성하는 단계;
를 포함하는 이차전지의 제조방법.
A method for manufacturing a secondary battery comprising the electrode assembly according to claim 7,
(a) preparing a separator by coating a slurry obtained by mixing a inorganic material, a first binder having a melting temperature of 55 ° C. or less, and a second binder having a melting temperature of 55 ° C. or higher of the electrolyte solution on at least one surface of the separator substrate ;
(b) combining the separator with an anode or a cathode and then laminating to prepare an electrode assembly;
(c) laminating the electrode assembly by hot pressing; And
(d) forming pores in the coating layer by storing the electrode assembly and the electrolyte solution in a battery case and then performing an activation process;
Method of manufacturing a secondary battery comprising a.
제8항에 있어서,
상기 단계 (d)의 활성화 과정은 상기 제1바인더의 전해액에 대한 용해 온도보다 높고 제2바인더의 전해액에 대한 용해 온도보다 낮은 온도에서 진행되는 이차전지의 제조방법.
The method of claim 8,
The activation process of step (d) is a method of manufacturing a secondary battery that is performed at a temperature higher than the dissolution temperature for the electrolyte of the first binder and lower than the dissolution temperature for the electrolyte of the second binder.
제8항에 있어서,
상기 단계(c)에서 상기 제1바인더 및 제2바인더의 형태가 유지되는 이차전지의 제조방법.
The method of claim 8,
The method of manufacturing a secondary battery in which the shapes of the first binder and the second binder are maintained in the step (c).
제8항에 있어서,
상기 단계(d) 이후에 전해액을 추가로 주입하는 단계(e)를 더 포함하는 이차전지의 제조방법.
The method of claim 8,
A method of manufacturing a secondary battery further comprising the step (e) of additionally injecting an electrolyte after the step (d).
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