KR20220007436A - The Electrode Assembly - Google Patents

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KR20220007436A
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김경민
최낙희
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

An electrode assembly according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes: a first unit cell formed by stacking separators on both surfaces of a first electrode, respectively; and a second unit cell formed by stacking separators on both surfaces of a second electrode, respectively, wherein the first unit cell and the second unit cell are alternately stacked and the separators are single-sided separators in which a porous coating layer is formed on only one surface of a separator substrate.

Description

전극 조립체{The Electrode Assembly}The Electrode Assembly

본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 첨예한 네일 등이 관통하더라도, 전극끼리 접촉하여 단락이 발생하는 것을 방지함으로써, 발열 속도를 감소시키고 폭발의 위험성을 경감시키는 전극 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly, and more particularly, to an electrode assembly that reduces the rate of heat generation and reduces the risk of explosion by preventing short-circuiting due to contact between electrodes even when a sharp nail or the like penetrates.

일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.In general, types of secondary batteries include a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, and a lithium ion polymer battery. These secondary batteries are not only for small products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDA's, Portable Game Devices, Power Tools and E-bikes, but also for large products requiring high output such as electric and hybrid vehicles and surplus power generation. It is also applied and used in power storage devices that store power or renewable energy and power storage devices for backup.

전극 조립체를 제조하기 위해, 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)을 제조하고, 이들을 적층한다. 구체적으로, 양극 활물질 슬러리를 양극 집전체에 도포하고, 음극 활물질 슬러리를 음극 집전체에 도포하여 양극(Cathode)과 음극(Anode)을 제조한다. 그리고 상기 제조된 양극 및 음극의 사이에 분리막(Separator)이 개재되어 적층되면 단위 셀(Unit Cell)들이 형성되고, 단위 셀들이 서로 적층됨으로써, 전극 조립체가 형성된다. 그리고 이러한 전극 조립체가 특정 케이스에 수용되고 전해액을 주입하면 이차 전지가 제조된다.In order to manufacture the electrode assembly, a cathode, a separator, and a cathode are manufactured, and these are laminated. Specifically, a positive electrode active material slurry is applied to a positive electrode current collector, and a negative electrode active material slurry is applied to a negative electrode current collector to prepare a positive electrode and a negative electrode. And when a separator is interposed between the manufactured positive electrode and the negative electrode and stacked, unit cells are formed, and the unit cells are stacked on each other, thereby forming an electrode assembly. In addition, when the electrode assembly is accommodated in a specific case and an electrolyte is injected, a secondary battery is manufactured.

파우치 형 이차 전지에서 사용되는 전극 조립체에는 다양한 종류가 있으며, 이 중 라미네이션 앤 스택형(L&S, Lamination & Stack Type) 전극 조립체는 양극, 분리막, 음극들을 이용하여 단위 셀을 먼저 제조한 후 이러한 단위 셀들을 적층하여 제조하는 전극 조립체이다. 라미네이션 앤 스택형 전극 조립체를 제조하기 위해서는, 먼저 단위 셀을 제조해야 한다. 일반적으로 단위 셀을 제조하기 위해서는, 제1 전극이 컨베이어 벨트 등에 의해 일측으로 이동하는 동안에, 제1 전극의 양 면에 각각 분리막이 적층되고, 그 이후에 최외곽 일면에 제2 전극이 더 적층된다. 그리고 전극과 분리막이 적층되어 형성된 적층체에 열 및 압력을 인가하는 라미네이팅 공정이 수행된다. 이러한 라미네이팅 공정을 수행함으로써, 전극과 분리막 사이가 접착되어 단위 셀이 견고하게 형성될 수 있다. 단위 셀을 복수로 제조한 후에, 복수의 단위 셀들을 하나씩 순차적으로 적층하면, 라미네이션 앤 스택형 전극 조립체를 제조할 수 있다.There are various types of electrode assemblies used in pouch-type secondary batteries. Among them, a lamination & stack type (L&S) electrode assembly uses a positive electrode, a separator, and a negative electrode to first manufacture a unit cell, and then It is an electrode assembly manufactured by stacking them. In order to manufacture a lamination-and-stack type electrode assembly, a unit cell must first be manufactured. In general, in order to manufacture a unit cell, a separator is laminated on both surfaces of the first electrode while the first electrode is moved to one side by a conveyor belt, etc., and then a second electrode is further laminated on the outermost surface . Then, a laminating process of applying heat and pressure to the laminate formed by laminating the electrode and the separator is performed. By performing such a laminating process, a unit cell may be firmly formed by adhesion between the electrode and the separator. After manufacturing a plurality of unit cells, by sequentially stacking the plurality of unit cells one by one, a lamination and stack type electrode assembly may be manufactured.

그런데, 종래에는 이러한 단위 셀의 전극과 분리막 사이가 견고하게 형성되는 반면에, 복수의 단위 셀을 적층하여 전극 조립체를 제조할 때에는, 단위 셀들끼리의 접착력이 매우 약했다. 그런데, 이러한 전극 조립체가 포함된 이차 전지가 외부와의 충돌에 의해 사고가 발생하면, 적층되었던 단위 셀끼리 서로 분리될 수 있었다. 그러면, 일부 단위 셀의 최외곽 일면에 위치한 제2 전극이 외부로 노출될 수 있었고, 다른 단위 셀의 제1 전극과 접촉함으로써 단락(Short)이 발생할 수 있었다.However, in the prior art, while the gap between the electrode and the separator of the unit cell is firmly formed, when the electrode assembly is manufactured by stacking a plurality of unit cells, the adhesion between the unit cells is very weak. However, when the secondary battery including the electrode assembly has an accident due to collision with the outside, the stacked unit cells may be separated from each other. Then, the second electrode located on the outermost surface of some unit cells may be exposed to the outside, and a short may occur due to contact with the first electrode of another unit cell.

나아가, 네일 등과 같은 첨예한 물체가 이차 전지에 충돌하면서, 이차 전지를 관통할 수도 있다. 그러면, 적층되었던 단위 셀끼리 서로 분리되면서, 일부 단위 셀의 제1 전극 또는 제2 전극이, 상기 첨예한 네일를 따라 쉽게 변형되었다. 그리고 이웃한 단위 셀의 제2 전극 또는 제1 전극과 접촉함으로써 단락이 발생할 수도 있었다.Furthermore, while a sharp object such as a nail collides with the secondary battery, it may penetrate the secondary battery. Then, as the stacked unit cells were separated from each other, the first electrode or the second electrode of some unit cells was easily deformed along the sharp nail. In addition, a short circuit may occur due to contact with the second electrode or the first electrode of an adjacent unit cell.

한국공개공보 제2017-0092288호Korea Publication No. 2017-0092288

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 첨예한 네일 등이 관통하더라도, 전극끼리 접촉하여 단락이 발생하는 것을 방지함으로써, 발열 속도를 감소시키고 폭발의 위험성을 경감시키는 전극 조립체를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an electrode assembly that reduces the rate of heat generation and reduces the risk of explosion by preventing short circuits occurring due to contact between electrodes even when a sharp nail or the like penetrates.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체는 제1 전극의 양 면에 분리막이 각각 적층되어 형성된 제1 단위 셀; 및 제2 전극의 양 면에 분리막이 각각 적층되어 형성된 제2 단위 셀을 포함하고, 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀이 교대로 적층되어 형성되되, 상기 분리막은, 분리막 기재에 다공성 코팅층이 일면에만 형성된 단면 분리막이다.An electrode assembly according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes: a first unit cell formed by stacking separators on both surfaces of a first electrode, respectively; and a second unit cell formed by laminating a separator on both sides of the second electrode, respectively, wherein the first unit cell and the second unit cell are alternately stacked to form the separator, wherein the separator is a porous coating layer on the separator substrate This is a single-sided separator formed only on one surface.

또한, 복수의 상기 분리막은, 상기 다공성 코팅층이 형성된 상기 분리막 기재의 일면이, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 양 면에 각각 접착될 수 있다.In addition, in the plurality of separators, one surface of the separator substrate on which the porous coating layer is formed may be adhered to both surfaces of the first electrode and the second electrode, respectively.

또한, 상기 다공성 코팅층은, 고분자 바인더를 포함할 수 있다.In addition, the porous coating layer may include a polymer binder.

또한, 상기 분리막 기재의 일면은, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 양 면에, 열 및 압력이 인가되어 각각 접착될 수 있다.In addition, one surface of the separator substrate may be adhered to both surfaces of the first electrode and the second electrode by applying heat and pressure, respectively.

또한, 복수의 상기 분리막은, 상기 다공성 코팅층이 형성되지 않은 상기 분리막 기재의 타면끼리 서로 접촉할 수 있다.In addition, the plurality of separation membranes, the other surfaces of the separation membrane substrate on which the porous coating layer is not formed may be in contact with each other.

또한, 복수의 상기 분리막은, 상기 다공성 코팅층이 형성되지 않은 상기 분리막 기재의 타면끼리 서로 미접착될 수 있다.In addition, the plurality of separation membranes, the other surfaces of the separation membrane substrate on which the porous coating layer is not formed may be non-adhesive to each other.

또한, 상기 분리막 기재는, 두께가 2.5 μm 내지 25 μm일 수 있다.In addition, the separator substrate may have a thickness of 2.5 μm to 25 μm.

또한, 상기 분리막은, 세라믹 입자를 포함할 수 있다.In addition, the separator may include ceramic particles.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 단위 셀은 전극 집전체의 양 면에 전극 활물질이 도포되어 형성된 전극; 및 상기 전극의 양 면에 각각 적층되는 분리막을 포함하되, 상기 분리막은, 분리막 기재에 다공성 코팅층이 일면에만 형성된 단면 분리막이다.A unit cell according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes an electrode formed by coating an electrode active material on both surfaces of an electrode current collector; and a separator laminated on both surfaces of the electrode, wherein the separator is a single-sided separator in which a porous coating layer is formed on only one surface of a separator substrate.

또한, 복수의 상기 분리막은, 상기 다공성 코팅층이 형성된 상기 분리막 기재의 일면이, 상기 전극의 양 면에 각각 접착될 수 있다.In addition, in the plurality of separators, one surface of the separator substrate on which the porous coating layer is formed may be adhered to both surfaces of the electrode.

또한, 상기 분리막 기재는, 두께가 2.5 μm 내지 25 μm일 수 있다.In addition, the separator substrate may have a thickness of 2.5 μm to 25 μm.

본 발명은 또한, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 제공한다.The present invention also provides a secondary battery including the electrode assembly.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiments of the present invention, there are at least the following effects.

단위 셀 자체에서 전극이 노출되지 않고 분리막이 전극의 양 면을 커버하므로, 복수의 단위 셀이 적층되어 전극 조립체를 제조한 이후에 사고가 발생하여 단위 셀끼리 분리되더라도, 전극끼리 접촉하여 단락이 발생하는 것을 방지함으로써, 발열 속도를 감소시키고 폭발의 위험성을 경감시킬 수 있다.Since the electrode is not exposed in the unit cell itself and the separator covers both sides of the electrode, even if an accident occurs and the unit cells are separated after a plurality of unit cells are stacked to manufacture the electrode assembly, a short circuit occurs due to contact between the electrodes By preventing this, the rate of heat generation can be reduced and the risk of explosion can be reduced.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effect according to the present invention is not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1은 종래의 단위 셀(31, 32)을 적층하여 전극 조립체(30)를 제조하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래의 전극 조립체(30)에 네일(2)이 접근하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 3은 종래의 전극 조립체(30)에 네일(2)이 관통한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 4는 종래의 전극 조립체(30)에 네일(2)이 관통한 모습을 자세히 나타낸 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀(11, 12)을 적층하여 전극 조립체(10)를 제조하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)에 네일(2)이 접근하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)에 네일(2)이 관통한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)에 네일(2)이 관통한 모습을 자세히 나타낸 확대도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 셀을 적층하여 전극 조립체(10a)를 제조하는 모습을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a state in which the electrode assembly 30 is manufactured by stacking the conventional unit cells 31 and 32 .
2 is a schematic view showing a state in which the nail 2 approaches the electrode assembly 30 of the related art.
3 is a schematic view showing a state in which the nail 2 penetrates the conventional electrode assembly 30 .
4 is an enlarged view showing in detail a state in which the nail 2 penetrates the electrode assembly 30 according to the related art.
5 is a schematic diagram illustrating a state in which the electrode assembly 10 is manufactured by stacking unit cells 11 and 12 according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating a state in which the nail 2 approaches the electrode assembly 10 according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic view showing a state in which the nail 2 penetrates the electrode assembly 10 according to an embodiment of the present invention.
8 is an enlarged view detailing a state in which the nail 2 penetrates the electrode assembly 10 according to an embodiment of the present invention.
9 is a schematic diagram illustrating a state in which an electrode assembly 10a is manufactured by stacking unit cells according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 단위 셀(31, 32)을 적층하여 전극 조립체(30)를 제조하는 모습을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a state in which the electrode assembly 30 is manufactured by stacking the conventional unit cells 31 and 32 .

종래의 제1 단위 셀(31)을 제조하기 위해서는, 먼저 제1 전극 집전체(1011)의 양 면에 제1 전극 활물질(1012)이 도포되어 형성된 제1 전극(101)이 컨베이어 벨트 등에 의해 일측으로 이동한다. 그리고 각각 다공성의 분리막 기재(3031)의 양 면에 다공성의 다공성 코팅층(3032)이 코팅되어 분리막(303)이 형성된다. 이러한 분리막(303)이 제1 전극(101)의 양 면에 각각 적층되고, 그 이후에 최외곽 일면에, 제2 전극 집전체(1021)의 양 면에 제2 전극 활물질(1022)이 도포되어 형성된 제2 전극(102)이 더 적층된다. 그리고 열 및 압력을 인가하는 라미네이팅 공정을 수행하여 전극(101, 102)과 분리막(303) 사이를 접착시킨다. 그럼으로써, 도 1에 도시된 바와 같이 분리막(303), 제1 전극(101), 분리막(303) 및 제2 전극(102)이 순차적으로 적층된 제1 단위 셀(31)이 제조된다. 여기서 제1 전극(101)은 음극, 제2 전극(102)은 양극일 수도 있으나, 제1 전극(101)이 양극, 제2 전극(102)이 음극일 수도 있다.In order to manufacture the conventional first unit cell 31, first, the first electrode 101 formed by coating the first electrode active material 1012 on both surfaces of the first electrode current collector 1011 is applied to one side by a conveyor belt or the like. move to And the porous porous coating layer 3032 is coated on both surfaces of each porous separator substrate 3031 to form the separator 303 . These separators 303 are laminated on both surfaces of the first electrode 101, respectively, and thereafter, on the outermost surface, the second electrode active material 1022 is applied to both surfaces of the second electrode current collector 1021, The formed second electrodes 102 are further stacked. Then, a laminating process for applying heat and pressure is performed to bond between the electrodes 101 and 102 and the separator 303 . Accordingly, as shown in FIG. 1 , the first unit cell 31 in which the separator 303 , the first electrode 101 , the separator 303 , and the second electrode 102 are sequentially stacked is manufactured. Here, the first electrode 101 may be a cathode and the second electrode 102 may be an anode, but the first electrode 101 may be an anode and the second electrode 102 may be a cathode.

한편, 전극 조립체(30)를 제조하기 위해서, 이러한 제1 단위 셀(31)을 복수로 제조한 후에, 복수의 제1 단위 셀(31)을 순차적으로 적층한다. 그런데, 제1 단위 셀(31)의 최외곽 일면에는 제2 전극(102)이 위치하므로, 제1 단위 셀(31)의 적층이 완료된 후에도, 적층체의 최외곽 일면에는 여전히 제2 전극(102)이 위치한다. 그런데 전극 조립체(30)의 최외곽에 전극(101, 102)이 노출되어 위치한다면, 전극(101, 102)이 외부로도 쉽게 노출되어 다른 물체와 쉽게 접촉할 수 있고, 그럼으로써 누전 또는 폭발이 발생할 수도 있다.Meanwhile, in order to manufacture the electrode assembly 30 , after a plurality of such first unit cells 31 are manufactured, the plurality of first unit cells 31 are sequentially stacked. However, since the second electrode 102 is located on the outermost surface of the first unit cell 31 , even after the stacking of the first unit cells 31 is completed, the second electrode 102 is still on the outermost surface of the stack. ) is located. However, if the electrodes 101 and 102 are exposed at the outermost part of the electrode assembly 30 , the electrodes 101 and 102 are easily exposed to the outside and can easily come into contact with other objects, thereby preventing electric leakage or explosion. may occur.

따라서 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 단위 셀(31)이 적층된 적층체의 최외곽 일면에, 제2 단위 셀(32)을 더 적층한다. 이러한 제2 단위 셀(32)은 제1 전극(101)의 양 면에 각각 분리막(303)만을 적층하고, 그 이후에 제2 전극(102)을 더 적층하지 않은 단위 셀이다. 그럼으로써, 전극 조립체(30)의 제조가 완료되면 전극(101, 102)이 최외곽에 위치하지 않는다.Accordingly, as shown in FIG. 1 , the second unit cells 32 are further stacked on the outermost surface of the stack on which the plurality of first unit cells 31 are stacked. The second unit cell 32 is a unit cell in which only the separator 303 is laminated on both surfaces of the first electrode 101, and the second electrode 102 is not further laminated thereafter. Accordingly, when the manufacturing of the electrode assembly 30 is completed, the electrodes 101 and 102 are not located at the outermost side.

도 2는 종래의 전극 조립체(30)에 네일(2)이 접근하는 모습을 나타낸 개략도이고, 도 3은 종래의 전극 조립체(30)에 네일(2)이 관통한 모습을 나타낸 개략도이다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a state in which the nail 2 approaches the electrode assembly 30 according to the related art, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state in which the nail 2 penetrates the electrode assembly 30 according to the related art.

종래에는 상기 기술한 바와 같이, 분리막(303)이 다공성의 분리막 기재(3031)의 양 면에 다공성의 다공성 코팅층(3032)이 코팅되어 형성되었다. 그리고 전극 조립체(30)를 제조하면, 대부분의 분리막(303)의 양 면에는 제1 전극(101) 또는 제2 전극(102)이 위치하였다.Conventionally, as described above, the separator 303 was formed by coating the porous porous coating layer 3032 on both surfaces of the porous separator substrate 3031 . And when the electrode assembly 30 is manufactured, most of the first electrode 101 or the second electrode 102 is positioned on both surfaces of the separator 303 .

한편, 제1 단위 셀(31) 및 제2 단위 셀(32)을 제조할 때 열 및 압력을 인가하는 라미네이팅 공정을 수행하면 전극(101, 102)과 분리막(303) 사이가 견고하게 형성된다. 반면에, 복수의 단위 셀(31, 32)을 적층하여 전극 조립체(30)를 제조할 때에는, 라미네이팅 공정을 수행하더라도 이미 복수의 단위 셀(31, 32)들의 두께가 두꺼우므로, 내부까지 열 및 압력이 강하게 전달되지 않아, 단위 셀(31, 32)들끼리의 접착력이 매우 약했다.Meanwhile, when a laminating process of applying heat and pressure is performed when manufacturing the first unit cell 31 and the second unit cell 32 , a space between the electrodes 101 and 102 and the separator 303 is firmly formed. On the other hand, when manufacturing the electrode assembly 30 by stacking a plurality of unit cells 31 and 32, even if the laminating process is performed, since the thickness of the plurality of unit cells 31 and 32 is already thick, heat and heat to the inside Since the pressure was not transmitted strongly, the adhesive force between the unit cells 31 and 32 was very weak.

그런데, 이러한 전극 조립체(30)가 포함된 이차 전지가 실제 사용되는 도중에, 외부와의 충돌에 의해 사고가 발생할 수 있었다. 그러면, 적층되었던 단위 셀(31, 32)끼리 서로 분리되면서, 일부 제1 단위 셀(31)의 최외곽 일면에 위치한 제2 전극(102)이 외부로 노출될 수 있었고, 다른 단위 셀(31, 32)의 제1 전극(101)과 접촉함으로써 단락(Short)이 발생할 수 있었다.However, while the secondary battery including the electrode assembly 30 is actually being used, an accident may occur due to a collision with the outside. Then, as the stacked unit cells 31 and 32 are separated from each other, the second electrode 102 located on the outermost surface of some of the first unit cells 31 may be exposed to the outside, and the other unit cells 31 and 32 may be exposed to the outside. 32), a short circuit may occur due to contact with the first electrode 101 .

나아가 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 첨예한 네일(2) 등이 이차 전지에 충돌하면서, 이차 전지를 관통할 수도 있다. 그러면, 적층되었던 단위 셀(31, 32)끼리 서로 분리되면서, 일부 제1 단위 셀(31)의 최외곽 일면에 위치한 제2 전극(102)과, 이러한 제2 전극(102)에 이웃하여 접촉하는 분리막(303) 사이가 작은 간격으로 이격될 수 있었다. 그리고, 일부 단위 셀(31, 32)의 제1 전극(101) 또는 제2 전극(102)이, 상기 첨예한 네일(2) 등을 따라 쉽게 변형되었다. 그리고 이웃한 단위 셀(31, 32)의 제2 전극(102) 또는 제1 전극(101)과 접촉함으로써 단락이 발생할 수도 있었다. 이러한 단락은 짧은 시간에 빠른 속도로 다량의 가스 생성, 고온 상승 등을 야기시킬 수 있으며, 나아가 큰 폭발이 발생하여 대형 사고로 이어질 수도 있었다.Furthermore, as shown in FIGS. 2 and 3 , a sharp nail 2 or the like may penetrate the secondary battery while colliding with the secondary battery. Then, while the stacked unit cells 31 and 32 are separated from each other, the second electrode 102 located on the outermost surface of some of the first unit cells 31 and the second electrode 102 are adjacent to and in contact with each other. The separation membranes 303 may be spaced apart by a small interval. And, the first electrode 101 or the second electrode 102 of some unit cells 31 and 32 is easily deformed along the sharp nail 2 or the like. In addition, a short circuit may occur due to contact with the second electrode 102 or the first electrode 101 of the adjacent unit cells 31 and 32 . Such a short circuit may cause a large amount of gas to be generated at a high speed in a short time, a high temperature rise, and the like, and furthermore, a large explosion may occur, which may lead to a major accident.

도 4는 종래의 전극 조립체(30)에 네일(2)이 관통한 모습을 자세히 나타낸 확대도이다.4 is an enlarged view showing in detail a state in which the nail 2 penetrates the electrode assembly 30 according to the related art.

구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 단위 셀(31)과 제2 단위 셀(32)은 서로 접착력이 약하므로, 제1 단위 셀(31)의 최외곽 일면에 위치한 제2 전극(102)의 제2 전극 활물질(1022)과, 제2 단위 셀(32)의 최외곽 타면에 위치한 분리막(303)의 다공성 코팅층(3032) 사이의 접착력이 약하다. 따라서 종래에는 첨예한 네일(2) 등이 이차 전지를 관통하면, 제2 단위 셀(32)의 제1 전극(101)이 네일(2) 등을 따라 변형되고, 제1 단위 셀(31)의 제2 전극(102)과 접촉하여 단락이 발생할 수도 있었다.Specifically, as shown in FIG. 4 , since the first unit cell 31 and the second unit cell 32 have weak adhesion to each other, the second electrode 102 located on the outermost surface of the first unit cell 31 . ), the adhesive force between the second electrode active material 1022 and the porous coating layer 3032 of the separator 303 located on the other outermost surface of the second unit cell 32 is weak. Therefore, in the prior art, when a sharp nail 2 or the like penetrates the secondary battery, the first electrode 101 of the second unit cell 32 is deformed along the nail 2 and the like, and the A short circuit may occur due to contact with the second electrode 102 .

한편, 일반적으로 양극과 음극의 접촉에는, 양극 집전체와 음극 집전체가 접촉하는 경우, 양극 집전체와 음극 활물질이 접촉하는 경우, 양극 활물질과 음극 집전체가 접촉하는 경우, 양극 활물질과 음극 활물질이 접촉하는 경우 등 크게 4 가지 경우가 있다. 그 중에서 일반적으로, 양극 집전체와 음극 활물질이 접촉할 때 열 발생량이 가장 많고 가장 높은 온도에 빠르게 도달하여, 폭발의 위험성이 가장 크다. 즉, 양극 집전체와 음극 활물질의 접촉이 가장 위험한 접촉으로 알려져 있다.On the other hand, in general, in the case of contact between the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector contact, the positive electrode current collector and the negative electrode active material contact, the positive electrode active material and the negative electrode current collector contact, the positive electrode active material and the negative electrode active material There are four major cases, such as the case of this contact. Among them, in general, when the positive electrode current collector and the negative electrode active material come into contact, the amount of heat generated is greatest and the highest temperature is reached quickly, and the risk of explosion is greatest. That is, it is known that the contact between the positive electrode current collector and the negative electrode active material is the most dangerous.

이 때, 제1 전극(101)이 양극, 제2 전극(102)이 음극인 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 첨예한 네일(2) 등이 이차 전지를 관통하면, 제2 단위 셀(32)에 포함된 제1 전극(101)의 제1 전극 집전체(1011)가, 하방에 적층된 제1 단위 셀(31)에 포함된 제2 전극(102)의 제2 전극 활물질(1022)에 접촉할 수도 있다. 그럼으로써, 가장 위험한 폭발이 발생할 가능성도 있었다.At this time, when the first electrode 101 is a positive electrode and the second electrode 102 is a negative electrode, as shown in FIG. 4 , when a sharp nail 2 or the like penetrates the secondary battery, the second unit cell 32 ) of the first electrode current collector 1011 of the first electrode 101 included in the second electrode active material 1022 of the second electrode 102 included in the first unit cell 31 stacked below. may be contacted. In doing so, the most dangerous explosion was also likely to occur.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀(11, 12)을 적층하여 전극 조립체(10)를 제조하는 모습을 나타낸 개략도이다.5 is a schematic diagram illustrating a state in which the electrode assembly 10 is manufactured by stacking unit cells 11 and 12 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단위 셀(11, 12) 자체에서 전극(101, 102)이 노출되지 않고 분리막(103)이 전극(101, 102)의 양 면을 커버하므로, 복수의 단위 셀(11, 12)이 적층되어 전극 조립체(10)를 제조한 이후에 사고가 발생하여 단위 셀(11, 12)끼리 분리되더라도, 전극(101, 102)끼리 접촉하여 단락이 발생하는 것을 방지함으로써, 발열 속도를 감소시키고 폭발의 위험성을 경감시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the electrodes 101 and 102 are not exposed in the unit cells 11 and 12 and the separator 103 covers both surfaces of the electrodes 101 and 102, a plurality of unit cells Even when the unit cells 11 and 12 are separated due to an accident after the electrode assembly 10 is manufactured by stacking the electrodes 11 and 12, the electrodes 101 and 102 are in contact with each other to prevent a short circuit from occurring, It can reduce the rate of heat generation and reduce the risk of explosion.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀(11, 12)은, 전극 집전체(1011, 1021)의 양 면에 전극 활물질(1012, 1022)이 도포되어 형성된 전극(101, 102); 및 상기 전극(101, 102)의 양 면에 각각 적층되는 분리막(103)을 포함하되, 상기 분리막(103)은, 다공성의 분리막 기재(1031)에 다공성 코팅층(1032)이 일면에만 형성된 단면 분리막이다.To this end, the unit cells 11 and 12 according to an embodiment of the present invention include electrodes 101 and 102 formed by coating electrode active materials 1012 and 1022 on both surfaces of electrode current collectors 1011 and 1021; and a separator 103 laminated on both surfaces of the electrodes 101 and 102, respectively, wherein the separator 103 is a single-sided separator in which a porous coating layer 1032 is formed on only one surface of a porous separator substrate 1031. .

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)는, 제1 전극(101)의 양 면에 분리막(103)이 각각 적층되어 형성된 제1 단위 셀(11); 및 제2 전극(102)의 양 면에 분리막(103)이 각각 적층되어 형성된 제2 단위 셀(12)을 포함하고, 상기 제1 단위 셀(11) 및 상기 제2 단위 셀(12)이 교대로 적층되어 형성되되, 상기 분리막(103)은, 분리막 기재(1031)에 다공성 코팅층(1032)이 일면에만 형성된 단면 분리막이다.In addition, the electrode assembly 10 according to an embodiment of the present invention includes: a first unit cell 11 formed by stacking a separator 103 on both surfaces of a first electrode 101, respectively; and a second unit cell 12 formed by stacking a separator 103 on both surfaces of the second electrode 102, respectively, wherein the first unit cell 11 and the second unit cell 12 alternately The separator 103 is a single-sided separator in which a porous coating layer 1032 is formed on only one surface of the separator substrate 1031 .

본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)은 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극 활물질(1012, 1022)을 전극 집전체(1011, 1021)에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 그리고 상기 기술한 바와 같이, 제1 전극(101)은 음극, 제2 전극(102)은 양극일 수도 있으나, 제1 전극(101)이 양극, 제2 전극(102)이 음극일 수도 있다.The first electrode 101 and the second electrode 102 according to an embodiment of the present invention are not limited, and the electrode active materials 1012 and 1022 are applied to the electrode current collectors 1011 and 1021 according to a conventional method known in the art. ) can be prepared in a form bound to And as described above, the first electrode 101 may be a cathode and the second electrode 102 may be an anode, but the first electrode 101 may be an anode and the second electrode 102 may be a cathode.

양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 슬러리를 도포한 후 이를 건조하고 프레싱하여 제조될 수 있다. 이 때 필요에 따라, 슬러리는 충진제를 더 포함할 수도 있다. 양극은 시트 형상으로 제조되어 롤에 장착될 수도 있다.The positive electrode may be manufactured, for example, by applying a slurry of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder on a positive electrode current collector, drying the slurry, and pressing the same. At this time, if necessary, the slurry may further include a filler. The positive electrode may be manufactured in a sheet shape and mounted on a roll.

양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 μm의 두께로 제조된다. 양극 집전체는 통상 화학적 변화를 유발하지 않고 높은 도전성을 가지는 재료로 제조된다. 이와 같은 재료로 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등을 표면 처리한 것일 수 있으나, 다만 이에 제한되지 않는다. 그리고 양극 집전체는 양극 활물질의 접착력을 높이기 위해 표면에 미세한 요철을 형성할 수도 있다. 또한 양극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 제조될 수 있다.The positive electrode current collector is generally manufactured to a thickness of 3 to 500 μm. The positive electrode current collector is usually made of a material having high conductivity without causing chemical change. Such a material may be, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or a surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. on the surface of aluminum or stainless steel, but is not limited thereto. In addition, the positive electrode current collector may form fine irregularities on the surface in order to increase the adhesive force of the positive electrode active material. In addition, the positive electrode current collector may be manufactured in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam body, a nonwoven body, and the like.

양극 활물질은 리튬 이차전지인 경우 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4(x는 0 내지 0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4,V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2(M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x= 0.01 내지 0.3)으로 표현되는 니켈(Ni) 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2(M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, x = 0.01 내지 0.1) 또는 Li2Mn3MO8(M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식 Li[Ni1-x-yCoxMy]O2 (M = Mn 또는 Al 등 이고, x, y = 0 내지 1) 등의 3성분계 리튬 산화물; 화학식 Li[Ni1-x-yCoxMnyAlz]O2 (x,y,z = 0 내지 1) 등의 4성분계 리튬 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등일 수 있다. 다만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.In the case of a lithium secondary battery, the cathode active material may include, for example, a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxide, such as Formula Li 1+x Mn 2-x O 4 (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 ; Nickel (Ni) site-type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 (M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 (M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (M = Fe, Co, Ni, Cu or Zn) ) represented by lithium manganese composite oxide; ternary lithium oxides such as the formula Li[Ni 1-xy Co x M y ]O 2 (M = Mn or Al, and x, y = 0 to 1); quaternary lithium oxides such as the formula Li[Ni 1-xy Co x Mn y Al z ]O 2 (x,y,z = 0 to 1); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like. However, it is not limited only to these.

도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량% 첨가된다. 도전재는 통상 화학적 변화를 유발하지 않고 도전성을 가지는 재료로 제조된다. 이와 같은 재료로 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; 산화 아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive active material. The conductive material is usually made of a material having conductivity without causing a chemical change. As such a material, For example, graphite, such as natural graphite and 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, 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 may be used.

바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합 등에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량% 첨가된다. 이와 같은 바인더는 대표적으로 폴리불화비닐리덴, 폴리 비닐알코올, 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 등일 수 있다.The binder is a component that assists in bonding between the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such binder is typically polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , polypropylene, ethylene-propylene-diene ter polymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butyrene rubber, fluororubber, various copolymers, and the like.

충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용된다. 그리고 화학적 변화를 유발하지 않고 섬유상 재료라면 일반적으로 충진제로 사용될 수 있다. 충진제는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질일 수 있다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the positive electrode. And if it is a fibrous material without causing chemical change, it can be generally used as a filler. The filler may be, for example, an olipine-based polymer such as polyethylene or polypropylene; It may be a fibrous material such as glass fiber or carbon fiber.

음극은 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포한 다음에 이를 건조하고 프레싱하여 제조될 수 있다. 필요에 따라 음극 활물질에 선택적으로 도전재, 바인더, 충진제 등을 포함시킬 수 있다. 음극은 시트 형상으로 제조되어 롤에 장착될 수도 있다.The negative electrode may be manufactured, for example, by coating the negative electrode active material on the negative electrode current collector and then drying and pressing the negative electrode active material. If necessary, the negative active material may optionally include a conductive material, a binder, a filler, and the like. The negative electrode may be manufactured in a sheet shape and mounted on a roll.

음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 μm의 두께로 제조된다. 음극 집전체는 통상 화학적 변화를 유발하지 않고 도전성을 가지는 재료로 제조된다. 이와 같은 재료로 가장 대표적인 것인 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소나, 구리 또는 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등을 표면 처리한 것, 또는 알루미늄-카드뮴 합금 등이다. 또한 음극 집전체는 음극 활물질의 결합력을 높이기 위해 표면에 미세한 요철을 형성하기도 한다. 또한 음극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 제조될 수 있다.The negative electrode current collector is generally manufactured to a thickness of 3 to 500 μm. The negative electrode current collector is usually made of a material having conductivity without causing chemical change. Copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, which are the most representative of such materials, those in which carbon, nickel, titanium, silver, etc. are surface-treated on the surface of copper or stainless steel, or aluminum-cadmium alloy, etc. to be. In addition, the negative electrode current collector may form fine irregularities on the surface to increase the bonding strength of the negative electrode active material. In addition, the negative electrode current collector may be manufactured in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam body, a nonwoven body, and the like.

음극 활물질은 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; Li4Ti5O12 등 티타늄계 화합물; 주석계 합금; MnOx, FeOx, CoOx, NiOx, CuOx, SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등일 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitizable carbon and graphitic carbon; Li x Fe 2 O 3 (0=x=1), LixWO 2 (0=x=1), Sn x Me 1 -xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, metal complex oxides such as P, Si, elements of Groups 1, 2, and 3 of the periodic table, halogen; 0 < x = 1; 1 = y = 3; 1 = z = 8); lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloys; Titanium-based compounds such as Li 4 Ti 5 O 12; tin-based alloys; MnO x , FeO x , CoO x , NiO x , CuO x , 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 , metal oxides such as GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and Bi 2 O 5 ; conductive polymers such as polyacetylene; It may be a Li-Co-Ni-based material or the like.

분리막(103)은 고분자로 제조된 다공성의 분리막 기재(1031)의 일면에는 무기물 입자 및 고분자 바인더의 혼합물을 포함하는 슬러리가 코팅되어 다공성 코팅층(1032)이 형성된다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분리막(103)은, 분리막 기재(1031)에 다공성 코팅층(1032)이 일면에만 형성된 단면 분리막이다.The separator 103 is coated with a slurry containing a mixture of inorganic particles and a polymer binder on one surface of the porous separator substrate 1031 made of a polymer to form a porous coating layer 1032 . In particular, according to an embodiment of the present invention, the separator 103 is a single-sided separator in which the porous coating layer 1032 is formed on only one surface of the separator substrate 1031 .

분리막 기재(1031)로는 다양한 고분자로 형성된 다공성 고분자 필름 기재 또는 다공성 고분자 부직포 기재 등 통상적으로 전극 조립체(10)에 사용되는 평면상의 다공성 기재라면 제한되지 않고 다양한 기재를 포함한다. 구체적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀계 다공성 고분자 필름이나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 다공성 부직포 기재 등 다양하게 사용할 수 있다. 이러한 폴리올레핀 다공성 고분자 필름은 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성할 수 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재는 폴리올레핀 외에 폴리에스테르 등의 다양한 고분자들을 이용하여 다공성 고분자 필름을 제조할 수도 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재는 2층 이상의 필름층이 적층된 구조로 형성될 수 있으며, 각 필름층은 전술한 폴리올레핀, 폴리에스테르 등의 고분자들을 단독으로 또는 이들을 2종 이상 혼합한 고분자로 형성될 수도 있다.The separator substrate 1031 is not limited as long as it is a planar porous substrate typically used in the electrode assembly 10, such as a porous polymer film substrate or a porous polymer nonwoven substrate formed of various polymers, and includes various substrates. Specifically, a polyolefin-based porous polymer film such as polyethylene or polypropylene, or a porous non-woven fabric substrate made of polyethylene terephthalate fibers can be used in various ways. These polyolefin porous polymer films can be formed of polyolefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polypentene, such as high-density polyethylene, linear low-density polyethylene, low-density polyethylene, and ultra-high molecular weight polyethylene, either alone or in a mixture thereof. have. In addition, the porous polymer film substrate may be prepared by using various polymers such as polyester in addition to polyolefin. In addition, the porous polymer film substrate may be formed in a structure in which two or more film layers are laminated, and each film layer may be formed of polymers such as polyolefin and polyester described above alone or by mixing two or more thereof. may be

상기 다공성 고분자 부직포 기재로는 상기 기술한 폴리올레핀계 고분자 또는 이보다 내열성이 높은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(Polyester), 폴리아세탈(Polyacetal), 폴리아미드(Polyamide), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(Polyaryletherketone), 폴리에테르아미드(Polyetherimide), 폴리아미드이미드(Polyamideimide), 폴리벤지이미다졸(Polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(Polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 코폴리머(Cyclic olefin copolyer), 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylenesulfide), 폴리에틸렌나프탈렌(Polyethylenenaphthalene) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 부직포일 수 있다. 그리고, 부직포의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 상기 분리막 기재(1031)의 재질이나 형태는 다양하게 선택될 수 있다.As the porous polymer nonwoven substrate, the above-described polyolefin-based polymer or higher heat resistance than that of polyethyleneterephthalate, polybutyleneterephthalate, polyester, polyacetal, polyamide ), polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyaryletherketone, polyetherimide, polyamideimide, polybenzimidazole ), polyethersulfone, polyphenyleneoxide, cyclic olefin copolyer, polyphenylenesulfide, polyethylenenaphthalene, etc. alone or a mixture thereof It may be a nonwoven fabric formed of a polymer. In addition, the structure of the nonwoven fabric may be a spunbond nonwoven fabric or a melt blown nonwoven fabric composed of long fibers. However, the present invention is not limited thereto, and the material or shape of the separator substrate 1031 may be variously selected.

분리막 기재(1031)의 두께는 100 μm보다 작을 수 있고, 바람직하게는 5 내지 50 μm일 수 있다. 그리고 분리막 기재(1031)에 존재하는 기공 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.01 내지 50 μm 및 10 내지 95%인 것이 바람직하다.The thickness of the separator substrate 1031 may be less than 100 μm, preferably 5 to 50 μm. In addition, the pore size and pore size present in the separator substrate 1031 are also not particularly limited, but are preferably 0.01 to 50 μm and 10 to 95%, respectively.

분리막 기재(1031)의 일면에는 무기물 입자 및 고분자 바인더의 혼합물을 포함하는 슬러리가 코팅되어 다공성의 다공성 코팅층(1032)이 형성된다. 슬러리의 코팅 방법은 제한되지 않고 다양한 방법을 사용할 수 있으나, 딥 코팅(dip coating) 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 딥 코팅은 코팅액이 들어있는 탱크에 기재를 침지시켜 코팅하는 방법으로, 코팅액의 농도 및 코팅액 탱크에서 기재를 꺼내는 속도에 따라 다공성 코팅층(1032) 두께의 조절이 가능하며, 후에 오븐에서 건조하여 분리막 기재(1031)의 일면에 다공성 코팅층(1032)을 형성한다.A slurry containing a mixture of inorganic particles and a polymer binder is coated on one surface of the separator substrate 1031 to form a porous porous coating layer 1032 . The coating method of the slurry is not limited and various methods may be used, but it is preferable to use a dip coating method. Dip coating is a method of coating by immersing a substrate in a tank containing a coating solution. The thickness of the porous coating layer 1032 can be adjusted according to the concentration of the coating solution and the speed of taking out the substrate from the coating solution tank, and then dried in an oven to dry the separator substrate. A porous coating layer 1032 is formed on one surface of the 1031 .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다공성 코팅층(1032)은 분리막 기재(1031)의 일면에만 형성된다. 즉, 분리막 기재(1031)의 타면에는 다공성 코팅층(1032)이 형성되지 않는다. 이를 위해 분리막 기재(1031)의 타면에는 별도의 보호 필름을 부착한 후에 상기 딥 코팅 방법을 사용하고, 상기 보호 필름을 제거할 수 있다. 나아가, 딥 코팅 방법이 아닌 스프레이 방법을 사용하여, 분리막 기재(1031)의 일면에만 상기 슬러리를 분사한 후에 건조함으로써, 다공성 코팅층(1032)이 형성될 수도 있다. 즉, 분리막 기재(1031)의 일면에만 다공성 코팅층(1032)이 형성될 수 있다면, 제한되지 않고 다양한 방법이 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the porous coating layer 1032 is formed only on one surface of the separator substrate 1031 . That is, the porous coating layer 1032 is not formed on the other surface of the separator substrate 1031 . To this end, after attaching a separate protective film to the other surface of the separator substrate 1031 , the dip coating method may be used, and the protective film may be removed. Furthermore, the porous coating layer 1032 may be formed by spraying the slurry on only one surface of the separator substrate 1031 and then drying the slurry using a spray method rather than a dip coating method. That is, as long as the porous coating layer 1032 can be formed on only one surface of the separator substrate 1031 , it is not limited and various methods can be used.

무기물 입자는 전기화학적으로 안정한 것이라면 제한되지 않는다. 즉, 무기물 입자는 적용되는 전극 조립체(10)의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The inorganic particles are not limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles are not particularly limited as long as oxidation and/or reduction reactions do not occur in the operating voltage range of the applied electrode assembly 10 (eg, 0-5V based on Li/Li+). In particular, when inorganic particles having a high dielectric constant are used as the inorganic particles, the ionic conductivity of the electrolyte can be improved by contributing to an increase in the degree of dissociation of an electrolyte salt, such as a lithium salt, in a liquid electrolyte.

이러한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자로는 세라믹 입자로서, BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, SiO2, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, 보헤마이트(γ-AlO(OH)), TiO2, SiC 또는 이들의 혼합물 등이 있다.For these reasons, the inorganic particles preferably include high dielectric constant inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more. The inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include ceramic particles, BaTiO 3 , Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT, 0<x<1) , 0<y<1), Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, SiO 2 , NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , boehmite (γ-AlO(OH)), TiO 2 , SiC, or mixtures thereof.

특히, 전술한 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT) 및 하프니아(HfO2)와 같은 무기물 입자들은 유전율 상수 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(Piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의해 전극이 서로 접촉하여 내부 단락이 발생하는 것을 최소화하여 전극 조립체(10)의 안전성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.In particular, the aforementioned 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 Inorganic particles such as -PbTiO 3 (PMN-PT) and hafnia (HfO 2 ) not only exhibit high dielectric constant properties of 100 or more, but also generate electric charges when they are stretched or compressed by applying a constant pressure, resulting in a potential difference between both surfaces By having the piezoelectricity that occurs, it is possible to minimize the occurrence of an internal short circuit due to the electrodes contacting each other due to an external impact, thereby improving the safety of the electrode assembly 10 . In addition, when the above-described high dielectric constant inorganic particles and the inorganic particles having lithium ion transport ability are mixed, their synergistic effect may be doubled.

무기물 입자로는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자, 즉 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 사용할 수도 있다. 리튬이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자로는 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, < 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) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.As the inorganic particles, inorganic particles having lithium ion transport ability, that is, inorganic particles containing elemental lithium but not storing lithium and having a function of transporting lithium ions may be used. Since inorganic particles having lithium ion transport ability can transport and move lithium ions due to a type of defect existing in the particle structure, lithium ion conductivity in the battery is improved, thereby improving battery performance. Examples of the inorganic particles having lithium ion transport ability include 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- 9 Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P 2 O 5 , etc. Same (LiAlTiP) x O y- based 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 Lithium germaniumthiophosphate such as Ge 0.25 P 0.75 S 4 (Li x Ge y P z S w , 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li Lithium nitride such as 3 N (Li x N y , 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS 2 series glass such as Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 (Li x Si y S z P 2 S 5 series glass (Li x P y S z , 0 < x < 3, 0), such as , < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li 2 SP 2 S 5, etc. < y < 3, 0 < z < 7) or mixtures thereof.

무기물 입자의 평균 입경은 제한되지 않으나, 균일한 두께의 다공성 코팅층(1032) 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 0.001 내지 10 μm 범위인 것이 바람직하다. 0.001 μm 미만인 경우 분산성이 저하될 수 있고, 10 μm를 초과하는 경우 형성되는 다공성 코팅층(1032)의 두께가 증가하여 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 또한 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충방전시 내부 단락이 일어날 확률이 높아진다.The average particle diameter of the inorganic particles is not limited, but is preferably in the range of 0.001 to 10 μm for the formation of the porous coating layer 1032 having a uniform thickness and an appropriate porosity. If it is less than 0.001 μm, dispersibility may be reduced, and if it exceeds 10 μm, the thickness of the formed porous coating layer 1032 may increase to decrease mechanical properties, and also, due to an excessively large pore size, the inside of the battery during charging and discharging The probability of a short circuit is increased.

고분자 바인더는 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 -200 내지 200

Figure pat00001
인 고분자를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 최종적으로 형성되는 코팅층(1032)의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다.The polymer binder has a glass transition temperature (Tg) of -200 to 200
Figure pat00001
It is preferable to use a phosphorus polymer, because mechanical properties such as flexibility and elasticity of the finally formed coating layer 1032 can be improved.

또한, 고분자 바인더는 이온 전도 능력을 반드시 가질 필요는 없으나, 이온 전도 능력을 갖는 고분자를 사용할 경우 전극 조립체(10)의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 고분자 바인더는 가능한 유전율 상수가 높은 것이 바람직하다. 실제로 전해액에서 염의 해리도는 전해액 용매의 유전율 상수에 의존하기 때문에, 고분자 바인더의 유전율 상수가 높을수록 전해질에서의 염 해리도를 향상시킬 수 있다. 이러한 고분자 바인더의 유전율 상수는 1.0 내지 100 (측정 주파수 = 1 kHz) 범위가 사용 가능하며, 특히 10 이상인 것이 바람직하다.In addition, the polymer binder does not necessarily have an ion conductive ability, but when a polymer having an ion conductive ability is used, the performance of the electrode assembly 10 may be further improved. Therefore, the polymer binder preferably has a high dielectric constant as possible. In fact, since the degree of dissociation of salts in the electrolyte depends on the dielectric constant of the solvent of the electrolyte, the higher the dielectric constant of the polymer binder, the higher the degree of dissociation of salts in the electrolyte. The dielectric constant of the polymer binder can be used in the range of 1.0 to 100 (measurement frequency = 1 kHz), and in particular, it is preferably 10 or more.

전술한 기능 이외에, 고분자 바인더는 액체 전해액 함침시 겔화됨으로써 높은 전해액 함침율(degree of swelling)을 나타낼 수 있는 특징을 가질 수 있다. 이에 따라, 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1/2 인 고분자를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 용해도 지수는 15 내지 25 MPa1/2 및 30 내지 45 MPa1/2 범위이다. 따라서, 폴리올레핀류와 같은 소수성 고분자들보다는 극성기를 많이 갖는 친수성 고분자들을 사용하는 것이 바람직하다. 용해도 지수가 15 MPa1/2 미만 및 45 MPa1/2를 초과할 경우, 통상적인 전지용 액체 전해액에 의해 함침(swelling)되기 어렵기 때문이다.In addition to the above-described functions, the polymer binder may have a characteristic capable of exhibiting a high electrolyte impregnation rate (degree of swelling) by being gelled when impregnated with a liquid electrolyte. Accordingly, it is preferable to use a polymer having a solubility index of 15 to 45 MPa 1/2 , and more preferably a solubility index of 15 to 25 MPa 1/2 and 30 to 45 MPa 1/2 is in the range. Therefore, it is preferable to use hydrophilic polymers having many polar groups rather than hydrophobic polymers such as polyolefins. If the solubility index is less than 15 MPa 1/2 and exceeds 45 MPa 1/2 , it is because it is difficult to be impregnated by a conventional liquid electrolyte for a battery.

이러한 고분자 바인더로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (Polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (Polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (Polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (Polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (Polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (Polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylPolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 등이 있다.Such polymer binders include polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (Polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), polyvinylidene fluoride-trichlorethylene (Polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene), and polymethylmethacrylate ), polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene-vinyl acetate copolymer (Polyethylene-co-vinyl acetate), polyethylene oxide, cellulose acetate ( cellulose acetate), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose ), cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, and the like.

나아가, 고분자 바인더는 PVDF-HFP 를 포함할 수도 있다. 'PVDF-HFP 고분자 바인더'란 비닐리덴 플루오라이드(Vinylidene Fluoride: VDF)의 구성 단위 및 헥사플루오로프로필렌(Hexafluoropropylene: HFP)의 구성 단위를 포함하는 비닐리덴 플루오라이드 공중합체를 의미한다. 다만, 고분자 바인더는 이에 제한되지 않고 다양한 소재를 포함할 수 있다.Furthermore, the polymer binder may include PVDF-HFP. 'PVDF-HFP polymer binder' refers to a vinylidene fluoride copolymer including a constituent unit of vinylidene fluoride (VDF) and a constituent unit of hexafluoropropylene (HFP). However, the polymer binder is not limited thereto and may include various materials.

무기물 입자와 고분자 바인더의 중량비는 예를 들어 50:50 내지 99:1 이며, 바람직하게는 70:30 내지 95:5 일 수 있다. 고분자 바인더에 대한 무기물 입자의 함량비가 50:50 미만일 경우 고분자의 함량이 많아지게 되어 형성되는 코팅층(1032)의 기공 크기 및 기공도가 감소될 수 있다. 무기물 입자의 함량이 99 중량부를 초과할 경우 고분자 바인더 함량이 적기 때문에 형성되는 코팅층(1032)의 내필링성이 약화될 수 있다.The weight ratio of the inorganic particles to the polymer binder is, for example, 50:50 to 99:1, preferably 70:30 to 95:5. When the content ratio of the inorganic particles to the polymer binder is less than 50:50, the content of the polymer increases, so that the pore size and porosity of the coating layer 1032 formed may be reduced. When the content of the inorganic particles exceeds 99 parts by weight, the peeling resistance of the formed coating layer 1032 may be weakened because the content of the polymer binder is small.

고분자 바인더의 용매로는 사용하고자 하는 고분자 바인더와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point)이 낮은 것이 바람직하다. 이는 균일한 혼합과 이후 용매 제거를 용이하게 하기 위해서이다. 사용 가능한 용매로는 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 혼합체 등이 있다.As a solvent for the polymer binder, it is preferable that the solubility index is similar to that of the polymer binder to be used, and the solvent has a low boiling point. This is to facilitate uniform mixing and subsequent solvent removal. Usable solvents include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (N-methyl- 2-pyrrolidone, NMP), cyclohexane, water, or a mixture thereof.

무기물 입자들이 분산되어 있으며 고분자 바인더가 용매에 용해된 슬러리는 고분자 바인더를 용매에 용해시킨 다음 무기물 입자를 첨가하고 이를 분산시켜 제조할 수 있다. 무기물 입자들은 적정 크기로 파쇄된 상태에서 첨가할 수 있으나, 고분자 바인더의 용액에 무기물 입자를 첨가한 후 무기물 입자를 볼밀법 등을 이용하여 파쇄하면서 분산시키는 것이 바람직하다.A slurry in which inorganic particles are dispersed and a polymer binder is dissolved in a solvent may be prepared by dissolving the polymer binder in a solvent, then adding inorganic particles and dispersing the same. The inorganic particles can be added in a crushed state to an appropriate size, but it is preferable to disperse the inorganic particles while crushing them using a ball mill method after adding the inorganic particles to the solution of the polymer binder.

본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀(11, 12)은 전극 집전체(1011, 1021)의 양 면에 전극 활물질(1012, 1022)이 도포되어 형성된 전극(101, 102) 및 상기 전극(101, 102)의 양 면에 각각 적층되는 분리막(103)을 포함한다. 그리고 이러한 단위 셀(11, 12)을 이용하여 제조되는 전극 조립체(10)는 제1 단위 셀(11) 및 제2 단위 셀(12)이 교대로 적층되어 형성된다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 단위 셀(11)은 제1 전극(101)의 양 면에 분리막(103)이 각각 적층되어 형성되고, 제2 단위 셀(12)은 제2 전극(102)의 양 면에 분리막(103)이 각각 적층되어 형성된다. 따라서, 제1 단위 셀(11)은 분리막(103), 제1 전극(101) 및 분리막(103)이 순차적으로 적층된 구조를 가지고, 제2 단위 셀(12)은 분리막(103), 제2 전극(102) 및 분리막(103)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다.The unit cells 11 and 12 according to an embodiment of the present invention include the electrodes 101 and 102 and the electrodes 101 formed by coating the electrode active materials 1012 and 1022 on both surfaces of the electrode current collectors 1011 and 1021. and a separator 103 laminated on both sides of the , 102 , respectively. In addition, the electrode assembly 10 manufactured using the unit cells 11 and 12 is formed by alternately stacking the first unit cells 11 and the second unit cells 12 . And, as shown in FIG. 5 , the first unit cell 11 is formed by stacking separators 103 on both surfaces of the first electrode 101, respectively, and the second unit cell 12 is formed by the second electrode ( The separators 103 are respectively laminated on both surfaces of the 102). Accordingly, the first unit cell 11 has a structure in which a separator 103, a first electrode 101, and a separator 103 are sequentially stacked, and the second unit cell 12 includes a separator 103 and a second The electrode 102 and the separator 103 have a structure in which they are sequentially stacked.

이와 같이 제조된 전극 조립체(10)를 전지 케이스에 수납한 다음, 전해액을 주입하면, 이차 전지가 제조된다.When the electrode assembly 10 manufactured as described above is accommodated in a battery case and then an electrolyte is injected, a secondary battery is manufactured.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)에 네일(2)이 접근하는 모습을 나타낸 개략도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)에 네일(2)이 관통한 모습을 나타낸 개략도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)에 네일(2)이 관통한 모습을 자세히 나타낸 확대도이다.6 is a schematic view showing a state in which the nail 2 approaches the electrode assembly 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a nail 2 in the electrode assembly 10 according to an embodiment of the present invention. ) is a schematic view showing the penetration, and FIG. 8 is an enlarged view showing in detail how the nail 2 penetrates the electrode assembly 10 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예예 따른 분리막(103)은 분리막 기재(1031)에 다공성 코팅층(1032)이 일면에만 형성된 단면 분리막이다. 그리고, 다공성 코팅층(1032)은 고분자 바인더를 포함하므로, 제1 단위 셀(11) 및 제2 단위 셀(12)을 제조할 때 라미네이팅 공정을 수행하면, 전극(101, 102)과 분리막(103) 사이가 견고하게 형성된다. 따라서, 분리막(103)에서 다공성 코팅층(1032)이 형성된 분리막 기재(1031)의 일면은, 제1 전극(101)의 양 면 및 제2 전극(102)의 양 면에, 열 및 압력이 인가되어 각각 접착된다.The separator 103 according to an embodiment of the present invention is a single-sided separator in which the porous coating layer 1032 is formed on only one surface of the separator substrate 1031 . And, since the porous coating layer 1032 includes a polymer binder, when a laminating process is performed when manufacturing the first unit cell 11 and the second unit cell 12, the electrodes 101 and 102 and the separator 103 The gap is firmly formed. Accordingly, one surface of the separator substrate 1031 on which the porous coating layer 1032 is formed in the separator 103 is applied to both surfaces of the first electrode 101 and both surfaces of the second electrode 102, and heat and pressure are applied thereto. each is glued together.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체(10)를 제조하기 위해 제1 단위 셀(11)과 제2 단위 셀(12)이 교대로 적층되므로, 제1 단위 셀(11)의 분리막(103)과 제2 단위 셀(12)의 분리막(103)이 서로 접촉한다. 그런데 분리막(103)에서 다공성 코팅층(1032)이 형성된 분리막 기재(1031)의 일면은, 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)에 각각 접착된다. 따라서, 제1 단위 셀(11)의 분리막(103)과 제2 단위 셀(12)의 분리막(103)이 서로 접촉할 때, 이러한 복수의 분리막(103)은 다공성 코팅층(1032)이 형성되지 않은 분리막 기재(1031)의 타면끼리 서로 접촉한다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, since the first unit cell 11 and the second unit cell 12 are alternately stacked to manufacture the electrode assembly 10 , the separator of the first unit cell 11 is 103 and the separator 103 of the second unit cell 12 are in contact with each other. However, in the separator 103 , one surface of the separator substrate 1031 on which the porous coating layer 1032 is formed is adhered to the first electrode 101 and the second electrode 102 , respectively. Therefore, when the separation membrane 103 of the first unit cell 11 and the separation membrane 103 of the second unit cell 12 come into contact with each other, the plurality of separation membranes 103 are formed in which the porous coating layer 1032 is not formed. The other surfaces of the separation membrane substrate 1031 are in contact with each other.

다공성 코팅층(1032)이 형성되지 않은 분리막 기재(1031)의 타면에는 고분자 바인더가 존재하지 않는다. 따라서, 라미네이팅을 수행하더라도 상기 타면끼리 서로 미접착된다. 그런데 이차 전지가 외부로부터 충격을 받아 단위 셀(11, 12)들 끼리 서로 분리되더라도, 분리막(103)끼리 분리되는 것이고 전극(101, 102)은 여전히 분리막(103)에 의해 커버되므로, 전극(101, 102)이 외부로 노출되지 않으므로 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 오히려, 불필요한 위치에 다공성 코팅층(1032)이 형성되지 않음으로써, 전극 조립체(10)의 전체 두께를 감소시키고 부피 대비 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.The polymer binder does not exist on the other surface of the separator substrate 1031 on which the porous coating layer 1032 is not formed. Therefore, even when lamination is performed, the other surfaces are not adhered to each other. However, even when the secondary battery receives an external shock and the unit cells 11 and 12 are separated from each other, the separators 103 are separated from each other and the electrodes 101 and 102 are still covered by the separator 103 , so the electrodes 101 , 102) is not exposed to the outside, so it is possible to prevent a short circuit from occurring. Rather, since the porous coating layer 1032 is not formed at an unnecessary position, the overall thickness of the electrode assembly 10 may be reduced and energy efficiency versus volume may be increased.

또한, 첨예한 네일(2) 등이 이차 전지를 관통하면, 제1 단위 셀(11)의 분리막(103)과 제2 단위 셀(12)의 분리막(103) 사이가 작은 간격으로 이격된다. 그러나, 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)이 단위 셀에서 최외곽에 위치하지 않으므로, 제1 전극(101) 또는 제2 전극(102)이 첨예한 네일(2) 등을 따라 변형되더라도 제1 단위 셀(11)의 제1 전극(101)이, 제2 단위 셀(12)의 제2 전극(102)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 제1 전극(101)이 양극, 제2 전극(102)이 음극인 경우, 가장 위험한 접촉인 제1 전극 집전체(1011)가 제2 전극 활물질(1022)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.In addition, when the sharp nail 2 passes through the secondary battery, the separator 103 of the first unit cell 11 and the separator 103 of the second unit cell 12 are spaced apart by a small interval. However, since the first electrode 101 and the second electrode 102 are not located at the outermost part of the unit cell, the first electrode 101 or the second electrode 102 is deformed along the sharp nail 2 , etc. However, it is possible to prevent the first electrode 101 of the first unit cell 11 from contacting the second electrode 102 of the second unit cell 12 . In particular, when the first electrode 101 is a positive electrode and the second electrode 102 is a negative electrode, it is possible to prevent the first electrode current collector 1011, which is the most dangerous contact, from contacting the second electrode active material 1022 . .

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단위 셀(11, 12) 자체에서 전극(101, 102)이 노출되지 않고 분리막(103)이 전극(101, 102)의 양 면을 커버하므로, 복수의 단위 셀(11, 12)이 적층되어 전극 조립체(10)를 제조한 이후에 사고가 발생하여 단위 셀(11, 12)끼리 분리되더라도, 전극(101, 102)끼리 접촉하여 단락이 발생하는 것을 방지함으로써, 발열 속도를 감소시키고 폭발의 위험성을 경감시킬 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, since the electrodes 101 and 102 are not exposed in the unit cells 11 and 12 and the separator 103 covers both surfaces of the electrodes 101 and 102, a plurality of Even when the unit cells 11 and 12 are separated from each other due to an accident after the unit cells 11 and 12 are stacked to manufacture the electrode assembly 10, the electrodes 101 and 102 are in contact with each other to prevent a short circuit from occurring. By doing so, it is possible to reduce the heating rate and reduce the risk of explosion.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 셀을 적층하여 전극 조립체(10a)를 제조하는 모습을 나타낸 개략도이다.9 is a schematic diagram illustrating a state in which an electrode assembly 10a is manufactured by stacking unit cells according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 기술한 바와 같이, 분리막 기재(1031)의 두께는 100 μm보다 작을 수 있고, 바람직하게는 50 μm 이하일 수 있다. 그러나, 제1 단위 셀(11)과 제2 단위 셀(12)이 적층되면, 제1 단위 셀(11)의 분리막(103)과 제2 단위 셀(12)의 분리막(103)이 서로 접촉하며, 특히 다공성 코팅층(1032)이 형성되지 않은 분리막 기재(1031)의 타면끼리 서로 접촉한다.According to an embodiment of the present invention, as described above, the thickness of the separator substrate 1031 may be less than 100 μm, preferably 50 μm or less. However, when the first unit cell 11 and the second unit cell 12 are stacked, the separator 103 of the first unit cell 11 and the separator 103 of the second unit cell 12 contact each other and , in particular, the other surfaces of the separator substrate 1031 on which the porous coating layer 1032 is not formed are in contact with each other.

이 때, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 분리막(103a)에 포함된 분리막 기재(미도시)의 두께는, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막(103)에 포함된 분리막 기재(1031a)의 두께의 절반일 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리막 기재(미도시)의 두께는 50 μm보다 작을 수 있고, 바람직하게는 2.5 μm 내지 25 μm일 수 있다. 그러면 제1 단위 셀(11a)과 제2 단위 셀(12a)이 적층되어 제1 단위 셀(11a)의 분리막(103a)과 제2 단위 셀(12a)의 분리막(103a)이 서로 접촉하더라도, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막(103)과 두께가 유사할 수 있다. 그러면, 전극 조립체(10a)의 전체 두께를 증가시키지 않을 수 있으므로, 부피 대비 에너지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.At this time, according to another embodiment of the present invention, the thickness of the separator substrate (not shown) included in the separator 103a is the thickness of the separator substrate 1031a included in the separator 103 according to an embodiment of the present invention. It may be half the thickness. That is, the thickness of the separator substrate (not shown) according to another embodiment of the present invention may be less than 50 μm, preferably 2.5 μm to 25 μm. Then, the first unit cell 11a and the second unit cell 12a are stacked so that even if the separator 103a of the first unit cell 11a and the separator 103a of the second unit cell 12a come into contact with each other, The thickness may be similar to that of the separator 103 according to an embodiment of the present invention. Then, since the overall thickness of the electrode assembly 10a may not be increased, it is possible to prevent a decrease in energy efficiency compared to the volume.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and various embodiments derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

2: 네일 10: 전극 조립체
11: 제1 단위 셀 12: 제2 단위 셀
101: 제1 전극 102: 제2 전극
103: 분리막 1011: 제1 전극 집전체
1012: 제1 전극 활물질 1021: 제2 전극 집전체
1022: 제2 전극 활물질 1031: 분리막 기재
1032: 다공성 코팅층2: Nail 10: Electrode assembly
11: first unit cell 12: second unit cell
101: first electrode 102: second electrode
103: separator 1011: first electrode current collector
1012: first electrode active material 1021: second electrode current collector
1022: second electrode active material 1031: separator substrate
1032: porous coating layer

Claims (12)

제1 전극의 양 면에 분리막이 각각 적층되어 형성된 제1 단위 셀; 및
제2 전극의 양 면에 분리막이 각각 적층되어 형성된 제2 단위 셀을 포함하고,
상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀이 교대로 적층되어 형성되되,
상기 분리막은,
분리막 기재에 다공성 코팅층이 일면에만 형성된 단면 분리막인 전극 조립체.a first unit cell formed by stacking separators on both surfaces of the first electrode; and
and a second unit cell formed by stacking separators on both surfaces of the second electrode,
The first unit cell and the second unit cell is formed by alternately stacking,
The separator is
An electrode assembly that is a single-sided separator in which a porous coating layer is formed on only one surface of a separator substrate. 제1항에 있어서,
복수의 상기 분리막은,
상기 다공성 코팅층이 형성된 상기 분리막 기재의 일면이, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 양 면에 각각 접착되는 전극 조립체.According to claim 1,
A plurality of the separation membranes,
An electrode assembly in which one surface of the separator substrate on which the porous coating layer is formed is adhered to both surfaces of the first electrode and the second electrode, respectively. 제2항에 있어서,
상기 다공성 코팅층은,
고분자 바인더를 포함하는 전극 조립체.3. The method of claim 2,
The porous coating layer,
An electrode assembly comprising a polymer binder. 제2항에 있어서,
상기 분리막 기재의 일면은,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 양 면에, 열 및 압력이 인가되어 각각 접착되는 전극 조립체.3. The method of claim 2,
One surface of the separator substrate,
An electrode assembly that is respectively adhered to both surfaces of the first electrode and the second electrode by applying heat and pressure. 제1항에 있어서,
복수의 상기 분리막은,
상기 다공성 코팅층이 형성되지 않은 상기 분리막 기재의 타면끼리 서로 접촉하는 전극 조립체.According to claim 1,
A plurality of the separation membranes,
An electrode assembly in which the other surfaces of the separator substrate on which the porous coating layer is not formed are in contact with each other. 제5항에 있어서,
복수의 상기 분리막은,
상기 다공성 코팅층이 형성되지 않은 상기 분리막 기재의 타면끼리 서로 미접착되는 전극 조립체.6. The method of claim 5,
A plurality of the separation membranes,
An electrode assembly in which the other surfaces of the separator substrate on which the porous coating layer is not formed are not adhered to each other. 제5항에 있어서,
상기 분리막 기재는,
두께가 2.5 μm 내지 25 μm인 전극 조립체.6. The method of claim 5,
The separation membrane substrate,
An electrode assembly having a thickness of 2.5 μm to 25 μm. 제1항에 있어서,
상기 분리막은,
세라믹 입자를 포함하는 전극 조립체.According to claim 1,
The separator is
An electrode assembly comprising ceramic particles. 전극 집전체의 양 면에 전극 활물질이 도포되어 형성된 전극; 및
상기 전극의 양 면에 각각 적층되는 분리막을 포함하되,
상기 분리막은,
분리막 기재에 다공성 코팅층이 일면에만 형성된 단면 분리막인 단위 셀.an electrode formed by coating an electrode active material on both surfaces of an electrode current collector; and
Including a separator laminated on both sides of the electrode, respectively,
The separator is
A unit cell that is a single-sided separator in which a porous coating layer is formed on only one surface of a separator substrate. 제9항에 있어서,
복수의 상기 분리막은,
상기 다공성 코팅층이 형성된 상기 분리막 기재의 일면이, 상기 전극의 양 면에 각각 접착되는 단위 셀.10. The method of claim 9,
A plurality of the separation membranes,
A unit cell in which one surface of the separator substrate on which the porous coating layer is formed is adhered to both surfaces of the electrode. 제9항에 있어서,
상기 분리막 기재는,
두께가 2.5 μm 내지 25 μm인 단위 셀.10. The method of claim 9,
The separation membrane substrate,
A unit cell with a thickness of 2.5 μm to 25 μm. 제1항에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차 전지.A secondary battery comprising the electrode assembly according to claim 1 .
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