KR20230106145A - 절연 페이스트 및 이의 제조방법, 양극 극편, 이차 전지, 전지 모듈, 전지팩 및 전기 장치 - Google Patents

절연 페이스트 및 이의 제조방법, 양극 극편, 이차 전지, 전지 모듈, 전지팩 및 전기 장치 Download PDF

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Abstract

본 출원은 절연 페이스트 및 이의 제조방법, 양극 극편, 이차 전지, 전지 모듈, 전지팩 및 전기 장치를 제공하는데, 상기 절연 페이스트는 수지, 무기 충전재 및 유기 용매를 포함하며, 여기서, 상기 수지는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지에서 선택되고, 상기 무기 충전재는 2차원 무기 재료에서 선택된다. 본 출원은 절연 페이스트의 도포 속도와 이차 전지의 안전성능을 동시에 향상시킬 수 있다.

Description

절연 페이스트 및 이의 제조방법, 양극 극편, 이차 전지, 전지 모듈, 전지팩 및 전기 장치
본 출원은 전지 기술분야에 속하는 바, 구체적으로는 절연 페이스트 및 이의 제조방법, 양극 극편, 이차 전지, 전지 모듈, 전지팩 및 전기 장치에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 이차 전지는 수력, 화력, 풍력 및 태양 에너지 발전소 등 에너지 저장 전력 시스템 및 전동공구, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차, 군사 장비, 우주 항공 등 여러 분야에 광범위하게 응용되고 있다. 이차 전지의 응용 및 보급과 더불어 이의 안전 문제도 더 많은 주목을 받고 있는 바, 만약 이차 전지의 안전 문제를 담보할 수 없으면 이 이차 전지는 사용할 수 없게 된다. 따라서, 이차 전지의 안전성능을 어떻게 증강할 것인가는 현재 시급히 해결해야 할 기술적 과제이다.
본 출원의 목적은 절연 페이스트 및 이의 제조방법, 양극 극편, 이차 전지, 전지 모듈, 전지팩 및 전기 장치를 제공하여 절연 페이스트의 도포 속도와 이차 전지의 안전성능을 동시에 향상시키고자 한다.
본 출원의 제1 양태는 수지, 무기 충전재 및 유기 용매를 포함하는 절연 페이스트를 제공하는데, 여기서, 상기 수지는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지에서 선택되고, 상기 무기 충전재는 2차원 무기 재료에서 선택된다.
본 출원의 절연 페이스트의 기술적 해결수단에서는, 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 2차원 무기 재료와 조합하여 사용함으로써 상기 절연 페이스트가 상기 양극 페이스트 도포 영역으로 이전하는 것을 한정할 수 있고, 도포 속도를 향상시키는 동시에 융합 영역의 블러 폭을 현저하게 저하시켜 이차 전지의 안전성능을 향상시킬 수 있다. 본 출원의 절연 페이스트의 기술적 해결수단은 이차 전지가 높은 에너지 밀도를 가지도록 담보할 수 있다. 본 출원의 절연 페이스트로 제조된 절연 코팅층은 동시에 높은 기계적 강도, 높은 내열성, 높은 절연성, 높은 접착성 및 우수한 내전해액성을 가질 수 있어 음극 활성재료층이 이물질, 거스러미 등 원인으로 세퍼레이터를 찔러 양극 극편에 접촉하더라도 음극 활성재료층과 양극 집전체가 직접 접촉하지 않아 이차 전지가 높은 안전성능을 가지도록 담보할 수 있다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지의 질량 백분율w1은 1%~5%, 상기 무기 충전재의 질량 백분율w2는 5%~35%, 상기 유기 용매의 질량 백분율w3은 60%~94%이다. 수지, 무기 충전재 및 유기 용매의 질량 백분율을 합리적으로 조절함으로써 도포 속도를 현저하게 향상시키는 동시에, 융합 영역의 블러 폭을 효과적으로 저하시킬 수 있다. 이 외에, 이렇게 얻은 절연 코팅층은 동시에 높은 기계적 강도, 높은 내열성, 높은 절연성, 높은 접착성 및 우수한 내전해액성을 가지므로 이 절연 코팅층을 사용한 이차 전지는 양호한 전기 화학 성능을 가지는 동시에, 더 높은 안전성능을 가진다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, w1/w2는 0.05~1이다. 선택적으로, w1/w2는 0.1~1이다. w1/w2가 적합한 범위 내에 놓일 경우, 융합 영역의 블러 폭을 효과적으로 저하시키는 동시에, 절연 코팅층이 동시에 높은 기계적 강도, 높은 내열성, 높은 절연성, 높은 접착성 및 우수한 내전해액성을 가지도록 담보할 수 있다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 절연 페이스트가 25℃에서의 점도는 1000cps~20000cps이다. 선택적으로, 상기 절연 페이스트가 25℃에서의 점도는 3000cps~8000cps이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 수평균 분자량은 600000~1500000이다. 선택적으로, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 수평균 분자량은 1100000~1300000이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 결정도는 30%~60%이다. 선택적으로, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 결정도는 40%~50%이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 용융점은 150℃~180℃이다. 선택적으로, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 용융점은 155℃~175℃이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지는 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지, 폴리불화비닐 수지, 테프론 수지, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로펜 공중합체 수지에서의 적어도 하나에서 선택된다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 2차원 무기 재료의 형태는 층상, 박편상 또는 박판상을 이룬다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 2차원 무기 재료는 층상 규산염, 2차원 분자체에서의 적어도 하나에서 선택된다. 층상 규산염과 2차원 분자체의 형태는 층상이고, 박편상 또는 박판상을 이루어 상기 절연 페이스트가 상기 양극 페이스트 도포 영역으로 이전할 경우 이전 속도를 저하시키는 작용을 함으로써 융합 영역의 블러 폭을 저하시킬 수 있다. 층상 규산염과 2차원 분자체는 강한 흡착 능력을 가져 절연 페이스트에서의 수지와 반데르발스 힘에 의해 결합되어 절연 페이스트의 이전 속도와 융합 영역의 블러 폭을 추가로 저하시킬 수 있다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 층상 규산염은 운모분, 플루오로플로고파이트 파우더, 활석분, 하이드로탈사이트, 하이드로탈사이트 유사 화합물에서의 적어도 하나를 포함한다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 2차원 분자체는 MWW형, SAPO형, FER형, PLS-n형 분자체에서의 적어도 하나를 포함한다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 2차원 무기 재료의 체적 평균 입자 직경Dv50은 0.5μm~10μm이다. 선택적으로, 상기 2차원 무기 재료의 체적 평균 입자 직경Dv50은 0.5μm~5μm이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 2차원 무기 재료의 직경 두께비는 ≥50:1이다. 선택적으로, 상기 2차원 무기 재료의 직경 두께비는 50:1~100:1이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 유기 용매는 N-메틸피롤리돈, 트리에틸 인산염, 디메틸 설폭사이드, N, N-디메틸포름아미드, N, N-디메틸아세트아미드에서의 적어도 하나를 포함한다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 절연 페이스트에서 유화제의 질량 백분율은 1/1000000보다 작거나 같다. 선택적으로, 상기 절연 페이스트에서 유화제의 질량 백분율은 0%이다.
본 출원의 제2 양태는 절연 페이스트의 제조방법을 제공하는데, 이는, 유기 용매와 무기 충전재를 균일하게 분산하여 제1 페이스트를 얻는 단계S100; 분산 상태에서 이미 얻은 제1 페이스트에 수지 입자를 추가하고, 균일하게 분산한 후 절연 페이스트를 얻는 단계S200을 포함하는데; 여기서, 상기 무기 충전재는 2차원 무기 재료에서의 적어도 하나에서 선택되고, 상기 수지 입자는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지에서 선택됨에서의 적어도 하나이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지 입자의 질량 백분율은 1%~5%, 상기 무기 충전재의 질량 백분율은 5%~35%, 상기 유기 용매의 질량 백분율은 60%~94%이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 단계S100에서, 분산 선속도는 20m/s~100m/s, 분산 시간은 15min~120min이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 단계S200에서, 분산 선속도는 20m/s~100m/s, 분산 시간은 120min~480min이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 방법은, 절연 페이스트를 여과하여 얻는 단계S300을 더 포함한다. 선택적으로, 100~200메쉬 여과망으로 여과하여 얻은 절연 페이스트를 사용한다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 수지 입자는 일차 입자이다. 상기 일차 입자의 체적 평균 입자 직경Dv50은 20μm~150μm이다. 선택적으로, 상기 일차 입자의 체적 평균 입자 직경Dv50은 50μm~100μm이다.
본 출원의 제3 양태는 양극 집전체, 양극 활성재료층 및 절연 코팅층을 포함하는 양극 극편을 제공하는데, 여기서, 상기 양극 활성재료층은 상기 양극 집전체의 적어도 일부 표면에 위치하고, 상기 절연 코팅층은 상기 양극 집전체 표면에 위치하는 동시에 상기 양극 집전체 길이 방향을 따라 상기 양극 활성재료층 가장자리와 접하며, 여기서, 상기 절연 코팅층은 본 출원의 제1 양태에 따른 절연 페이스트가 건조된 후 형성한 층이거나 또는 본 출원의 제2 양태에 따른 방법을 통해 제조한 절연 페이스트가 건조된 후 형성한 층이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 절연 코팅층의 두께는 2μm~150μm이다.
본 출원의 임의의 실시형태에서, 상기 절연 코팅층의 너비는 0.1mm~15mm이다.
본 출원의 제4 양태는 본 출원의 제3 양태에 따른 양극 극편을 포함하는 이차 전지를 제공한다.
본 출원의 제5 양태는 본 출원의 제4 양태에 따른 이차 전지를 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
본 출원의 제6 양태는 본 출원의 제4 양태에 따른 이차 전지, 제5 양태에 따른 전지 모듈에서의 하나를 포함하는 전지팩을 제공한다.
본 출원의 제7 양태는 본 출원의 제4 양태에 따른 이차 전지, 제5 양태에 따른 전지 모듈, 제6 양태에 따른 전지팩에서의 하나를 포함하는 전기 장치를 제공한다.
본 출원의 절연 페이스트는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 2차원 무기 재료와 조합하여 사용함으로써 상기 절연 페이스트가 상기 양극 페이스트 도포 영역으로 이전하는 것을 한정할 수 있고, 도포 속도를 향상시키는 동시에 융합 영역의 블러 폭을 현저하게 저하시켜 이차 전지의 안전성능을 향상시킬 수 있다. 본 출원의 절연 페이스트는 이차 전지가 높은 에너지 밀도를 가지도록 담보할 수 있다. 본 출원의 절연 페이스트로 제조된 절연 코팅층은 동시에 높은 기계적 강도, 높은 내열성, 높은 절연성, 높은 접착성 및 우수한 내전해액성을 가질 수 있어 음극 활성재료층이 이물질, 거스러미 등 원인으로 세퍼레이터를 찔러 양극 극편에 접촉하더라도 음극 활성재료층과 양극 집전체가 직접 접촉하지 않아 이차 전지가 높은 안전성능을 가지도록 담보할 수 있다. 본 출원의 전지 모듈, 전지팩 및 전기 장치는 본 출원이 제공하는 이차 전지를 포함하므로 적어도 상기 이차 전지와 동일한 우세를 가진다.
본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 뚜렷이 하기 위하여 아래에는 본 출원의 실시예에서 사용해야 할 도면에 대해 간단히 소개하고자 한다. 아래 설명에서의 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예로서, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 진보적인 창출에 힘쓸 필요가 없이 이러한 도면에 따라 기타 도면을 획득할 수 있다는 것은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원에 따른 양극 극편의 일 실시형태의 모식도이다.
도 2는 본 출원에 따른 이차 전지의 일 실시형태의 모식도이다.
도 3은 도 2에 따른 이차 전지의 실시형태의 분해도이다.
도 4는 본 출원에 따른 전지 모듈의 일 실시형태의 모식도이다.
도 5는 본 출원에 따른 전지팩의 일 실시형태의 모식도이다.
도 6은 도 5에 도시된 전지팩의 실시형태의 분해도이다.
도 7은 본 출원에 따른 이차 전지를 전원으로 포함하는 전기 장치의 일 실시형태의 모식도이다.
도 8은 실시예1과 비교예1에서 제조한 절연 페이스트가 고속 도포에서의 결과 비교도이다.
도면에서, 도면은 실제 비율에 따라 제작되지 않을 수 있다.
이하, 도면의 상세한 설명을 적당히 참조하여 본 출원의 절연 페이스트 및 이의 제조방법, 양극 극편, 이차 전지, 전지 모듈, 전지팩 및 전기 장치의 실시형태를 구체적으로 개시한다. 그러나, 불필요한 상세한 설명을 생략하는 경우가 존재하게 된다. 예를 들면, 이미 공지된 사항에 대한 상세한 설명, 실제로 동일한 구조에 대한 중복 설명을 생략하는 경우가 존재하게 된다. 이는 아래의 설명이 불필요하게 길어지는 것을 방지하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위함이다. 이 외에, 도면 및 아래의 설명은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 본 출원을 충분히 이해하도록 하기 위하여 제공한 것으로, 청구범위에 기재된 주제를 한정하기 위한 것이 아니다.
본 출원이 개시한 "범위"는 하한 및 상한의 형태로 한정하고, 주어진 범위는 하나의 하한 및 하나의 상한을 선택하는 것을 통해 선택할 수 있으며, 선택한 하한 및 상한은 특별 범위의 경계를 한정한다. 이러한 방식으로 한정한 범위는 엔드값을 포함하거나 엔드값을 포함하지 않을 수 있고, 임의로 조합할 수 있는 바, 즉 임의의 하한은 임의의 상한과 조합하여 하나의 범위를 이룰 수 있다. 예를 들면, 만약 특정된 파라미터에 60-120 및 80-110의 범위를 나열하면 60-110 및 80-120의 범위도 예상할 수 있다. 이 외에, 만약 나열한 최소 범위값이 1과 2이고, 또 나열한 최대 범위값이 3, 4 및 5이면 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4 및 2-5와 같은 범위는 모두 예상할 수 있다. 기타 설명이 존재하지 않은 한, 수치 범위 "a-b"는 a로부터 b 사이의 임의의 실수 조합의 축약 표시를 나타낼 수 있고, 여기서 a와 b는 모두 실수이다. 예를 들면 수치 범위 "0-5"는 본 명세서에서 이미 나열한 "0-5" 사이의 모든 실수를 나타내고, "0-5"는 이러한 수치 조합의 축약 표시일 뿐이다. 그 밖에, 어느 파라미터가 ≥2인 정수라고 설명하면 이는 이 파라미터가 예를 들면 정수 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 등이라고 개시한 것과 같다.
특별한 설명이 없으면 본 출원의 모든 실시형태 및 선택적인 실시형태는 서로 조합하여 새로운 기술적 해결수단을 이룰 수 있고, 이러한 기술적 해결수단은 본 출원의 개시 내용에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.
특별한 설명이 없으면 본 출원의 모든 기술적 특징 및 선택적인 기술적 특징은 서로 조합하여 새로운 기술적 해결수단을 이룰 수 있고, 이러한 기술적 해결수단은 본 출원의 개시 내용에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.
특별한 설명이 없으면 본 출원의 모든 단계는 순차적으로 진행될 수도 있고, 랜덤으로 진행될 수도 있는 바, 바람직하게는 순차적으로 진행된다. 예를 들면, 상기 방법이 단계(a)와 단계(b)를 포함한다는 것은, 상기 방법이 순차적으로 진행되는 단계(a)와 단계(b)를 포함한다는 것을 나타낼 수도 있고 순차적으로 진행되는 단계(b)와 단계(a)를 포함한다는 것을 나타낼 수도 있다. 예를 들면, 상기 언급한 상기 방법이 단계(c)를 더 포함한다는 것은, 단계(c)가 임의의 순서로 상기 방법에 추가될 수 있다는 것을 나타내는 바, 예를 들면, 상기 방법은 단계(a), 단계(b) 및 단계(c)를 포함할 수도 있고, 단계(a), 단계(c) 및 단계(b)를 포함할 수도 있으며, 단계(c), 단계(a) 및 단계(b)를 포함할 수도 있다는 것 등을 나타낸다.
특별한 설명이 없으면 본 출원에서 언급한 "포함" 및 "포괄"은 개방형을 나타낼 수도 있고, 폐쇄형을 나타낼 수도 있다. 예를 들면, 상기 "포함" 및 "포괄"은 나열되지 않은 기타 구성 요소를 더 포함 또는 포괄할 수도 있고, 나열된 구성 요소만 포함 또는 포괄할 수도 있다는 것을 나타낼 수 있다.
특별한 설명이 없으면 본 출원에서, 용어 "또는"은 포괄적인 것이다. 예를 들어 설명하면, 구절"A 또는 B"는 "A, B, 또는 A와 B 둘"을 나타낸다. 보다 구체적으로, 아래에서 A가 진짜(또는 존재)이고 B가 가짜(또는 존재하지 않음); A가 가짜(또는 존재하지 않음)이고 B가 진짜(또는 존재); 또는 A와 B가 모두 진짜(또는 존재)와 같은 조건에서의 임의의 조건은 모두 조건 "A 또는 B"를 만족시킨다.
본 출원에서, 용어 "2차원 무기 재료"는 형태가 2차원을 이루거나 또는 2차원 구조와 근사한 무기 재료를 지칭하는 바, 예를 들면, 무기 재료의 형태는 층상, 박편상 또는 박판상을 이룬다.
이차 전지는 충전 전지 또는 축전지라고도 하는데, 전지가 충방전한 후 충전의 방식을 통해 활성재료를 활성화하여 계속 사용하는 전지를 지칭한다. 통상적인 경우, 이차 전지팩은 전극 어셈블리와 전해질을 포함하고, 전극 어셈블리는 양극 극편, 음극 극편 및 세퍼레이터를 포함한다. 양극 극편은 양극 집전체와 양극 활성재료층을 포함하는데, 양극 활성재료층은 양극 집전체의 표면에 도포되고, 양극 활성재료층은 양극 활성재료를 포함한다. 음극 극편은 음극 집전체와 음극 활성재료층을 포함하는데, 음극 활성재료층은 음극 집전체의 표면에 도포되고, 음극 활성재료층은 음극 활성재료를 포함한다. 전지의 충방전 과정에서, 활성 이온은 양극 극편과 음극 극편 사이에서 왕복으로 임베딩 및 이탈한다. 세퍼레이터는 양극 극편과 음극 극편 사이에 설치되어 주요하게 양극, 음극 단락을 방지하는 작용을 하는 동시에 활성 이온이 통과하도록 한다. 전해질은 양극 극편과 음극 극편 사이에서 활성 이온을 전도하는 작용을 한다.
안전 문제는 이차 전지의 응용 및 보급을 제약하는 중요한 요소인데, 여기서 내부 단락은 이차 전지의 안전 문제에 영향을 미치고, 심지어 이차 전지가 효력을 잃도록 하는 주요한 원인이다. 이차 전지의 내부 단락 형태는 주요하게 (1)음극 집전체와 양극 집전체 사이의 단락; (2)음극 활성재료층과 양극 활성재료층 사이의 단락; (3)음극 활성재료층과 양극 집전체 사이의 단락; (4)양극 활성재료층과 음극 집전체 사이의 단락과 같은 네 가지를 포함한다. 대부분의 연구는 음극 활성재료층과 양극 집전체 사이의 단락이 제일 위험하다고 생각하는데, 주요한 이유는 음극 활성재료층이 전자의 양도체이므로 단락 포인트의 저항이 작고, 단락한 후 전압이 급격하게 저하되며, 단락 포인트 온도가 급격하게 상승하여 최종적으로 연소를 일으키거나 심지어 폭발을 일으킬 수 있다.
이차 전지의 안전성능을 향상시키기 위하여 통상적으로 사용하는 책략은 양극 집전체 표면에서 양극 활성재료층과 인접한 영역에 대해 절연 처리를 진행하는 것인 바, 예를 들면 한 층의 절연 코팅층을 도포하는 것이다. 그러나, 양극 극편의 건조 공정에서, 기존의 절연 페이스트는 양극 페이스트 도포 영역으로 이전하여 건조가 완료된 후, 양극 활성재료층과 절연 코팅층 사이의 경계에서 융합 영역(가상 에지, 즉 migration width of insulating coating to positive active material layer)을 형성하는데, 융합 영역의 블러 폭은 실제로 절연 페이스트가 양극 페이스트 도포 영역으로 이전한 거리이거나 또는 양극 활성재료층이 절연 코팅층에 의해 커버된 영역의 너비이다. 융합 영역의 출현은 레이저 다이 커팅 공정에서 CCD(Charge Coupled Device) 시각 검사 기기의 포지셔닝이 어렵고, 양극 극편 다이 커팅 사이즈가 정확하지 않으며, 심지어 이차 전지의 Overhang을 위협하여 이차 전지에 엄중한 안전 위험을 가져오게 된다. 이 외에, 융합 영역은 실제로는 절연 코팅층 성분과 양극 활성재료층 성분이 서로 융합하여 형성한 영역이거나 또는 양극 활성재료층이 절연 코팅층에 의해 커버되어 형성한 영역으로서, 융합 영역의 이온 전도성은 통상적으로 비교적 약하여 일부 활성 이온의 이탈과 임베딩을 저지/저해하므로 융합 영역의 출현은 이차 전지의 에너지 밀도를 저하시키는 바, 융합 영역이 넓을수록 이차 전지의 에너지 밀도의 저하가 보다 뚜렷하게 된다. 그 밖에, 도포 속도가 빠를수록 융합 영역이 넓고, 심지어 고속 도포, 예를 들면 도포 속도＞30m/min일 경우, 융합 영역의 블러 폭은 3mm를 초과할 수 있다. 주요한 원인은, 도포 속도가 빠를수록 대응되는 건조 온도가 더 높고, 고온에서 절연 페이스트의 요동성이 더 양호하며, 표면 장력이 더 낮아 양극 페이스트 도포 영역으로의 이전이 보다 쉬워진다.
이차 전지의 응용 및 보급과 더불어 도포 속도에 대한 요구도 점점 높아지므로 효과적인 기술적 수단으로 도포 속도를 향상시키는 동시에 융합 영역의 블러 폭을 저하시켜야 한다.
절연 페이스트
본 출원의 실시형태의 제1 양태는 수지, 무기 충전재 및 유기 용매를 포함하는 절연 페이스트를 제공하는데, 여기서, 상기 수지는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지에서 선택되고, 상기 무기 충전재는 2차원 무기 재료에서 선택된다.
폴리플루오르화 올레핀 수지는 우수한 접착력, 내전해액성, 내전기화학산화성 등 장점을 가지므로 현재 양극 페이스트와 절연 페이스트에 광범위하게 사용된다. 그러나 폴리플루오르화 올레핀 수지를 사용한 절연 페이스트는 불가피하게 양극 페이스트 도포 영역으로 이전하게 되고, 건조가 완료된 후 양극 활성재료층과 절연 코팅층 사이의 경계에 넓은 융합 영역을 형성하며; 동시에, 도포 속도가 빠를수록 융합 영역이 더 넓어져 도포 속도의 향상을 제약하게 된다. 현재, 당업자는 융합 영역이 형성되는 근본적인 원인을 찾지 못하여 융합 영역의 블러 폭을 저하시키고 이차 전지가 높은 안전성능을 가지도록 담보하기 위하여 종래기술에서 통상적으로 사용하는 책략은 도포 속도를 저하시키는 것이다.
본 출원의 발명자는 대량의 연구를 거쳐 기존의 절연 페이스트에 넓은 융합 영역이 쉽게 형성되는 원인이 기존의 절연 페이스트가 에멀젼 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 사용함에 있다는 것을 우연하게 발견하게 되었다. 에멀젼 중합체계는 통상적으로 모노머, 유화제, 개시제 및 물과 같은 4가지 기본적인 성분을 포함하는데, 여기서, 유화제가 에멀젼 중합체계에서의 작용은 표면 장력을 저하시켜 모노머로 하여금 작은 액적으로 분산되도록 하고; 액적 표면에 보호층을 형성하여 응집을 방지하며; 가용화 작용을 구비하는 것을 포함한다. 에멀젼 중합법으로 폴리플루오르화 올레핀 수지를 제조할 경우, 일반적으로 불소 함유 유화제를 사용하는데, 제일 흔히 사용하는 불소 함유 유화제는 펜타데카플루오로옥탄산(Pentadecafluorooctanoic acid, PFOA) 및 이의 알칼리 금속염, 퍼플루오로부탄술폰산, 퍼플루오로부탄술폰산염, 퍼플루오로폴리에테르, 불소 함유 폴리에테르산 및 이의 염(예를 들면 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산, 암모늄 퍼플루오로폴리에테르 카르복실레이트) 등을 포함한다. 중합공법 등 원인으로 인하여 에멀젼 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지에서의 유화제는 제거가 어려우므로 절연 페이스트의 표면 장력이 낮아지고; 이 외에, 불소의 전기 음도성이 제일 커 강렬한 전자 흡인성을 가지게 되는 동시에 C-F결합 에너지가 높으므로 사용한 유화제가 불소 함유 유화제일 경우, 이의 표면 활성이 더 높아지고 표면 장력이 더 낮아져 절연 페이스트의 표면 장력이 추가로 저하되며, 양극 페이스트의 표면 장력보다 뚜렷하게 작게 된다. 따라서, 에멀젼 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지의 절연 페이스트는 불가피하게 넓은 융합 영역을 형성하여 도포 속도의 향상을 제약하게 된다.
본 출원의 절연 페이스트는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 사용한다. 현탁 중합체계는 통상적으로 모노머, 분산제, 개시제, 연쇄 이동제 및 물과 같은 5가지 기본적인 성분을 포함하는데, 여기서 분산제의 주요한 작용은 모노머 액체 표면에 흡착되어 중합체계의 안정을 유지시키고; 중합물 입자 사이에 합체가 발생하는 것을 포함한다. 현탁 중합법으로 폴리플루오르화 올레핀 수지를 제조할 경우, 일반적으로 셀룰로오스 에테르 및 폴리비닐알코올과 같은 수용성 분산제를 사용하는데, 에멀젼 중합법과 비교하여 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지 입자에 흡착된 분산제가 적고 쉽게 제거할 수 있어 수지의 순도가 더 높다.
본 출원의 절연 페이스트는 유화제를 포함하지 않거나 기본적으로 포함하지 않고, 이의 질량 백분율은 검출 하한보다 낮은 바, 예를 들면 ≤ 1/1000000이다. 따라서, 본 출원에서 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 사용하여 얻은 절연 페이스트는 기존의 절연 페이스트에 비해 더 높은 표면 장력을 가지게 되어 양극 페이스트와의 표면 장력차를 축소시키고, 나아가 본 출원의 절연 페이스트는 융합 영역의 블러 폭을 저하시킬 수도 있다.
본 출원의 절연 페이스트의 기술적 해결수단에서는, 2차원 무기 재료를 무기 충전재로 사용한다. 상기 무기 충전재가 2차원(또는 2차원에 가까운) 구조를 가질 경우, 액체 용액(즉 상기 수지 용액)이 상기 양극 페이스트 도포 영역을 향해 확산하는 경로가 길어지고 확산하는 저항이 커진다. 따라서, 2차원 무기 재료를 무기 충전재로 사용하면 상기 절연 페이스트의 이전 속도를 저하시키고 상기 절연 페이스트가 상기 양극 페이스트 도포 영역으로 이전하는 것을 한정하여 융합 영역의 블러 폭을 추가로 저하시킬 수 있다.
따라서, 본 출원의 절연 페이스트의 기술적 해결수단에서는, 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 2차원 무기 재료와 조합하여 사용함으로써 상기 절연 페이스트가 상기 양극 페이스트 도포 영역으로 이전하는 것을 한정할 수 있고, 도포 속도를 향상시키는 동시에 융합 영역의 블러 폭을 현저하게 저하시켜 이차 전지의 안전성능을 향상시킬 수 있다. 본 출원의 기술적 해결수단은 도포 속도가 60m/min 이상일 경우, 융합 영역의 블러 폭은 ≤ 0.5mm, 심지어 ≤ 0.2mm 일 수 있어 업계 평균 수준(도포 속도가 30m/min~40m/min일 경우, 융합 영역의 블러 폭＞2mm)보다 훨씬 우월하다. 본 출원의 절연 페이스트의 기술적 해결수단은 이차 전지가 높은 에너지 밀도를 가지도록 담보할 수 있다. 본 출원의 절연 페이스트로 제조된 절연 코팅층은 동시에 높은 기계적 강도, 높은 내열성, 높은 절연성, 높은 접착성 및 우수한 내전해액성을 가질 수 있어 음극 활성재료층이 이물질, 거스러미 등 원인으로 세퍼레이터를 찔러 양극 극편에 접촉하더라도 음극 활성재료층과 양극 집전체가 직접 접촉하지 않아 이차 전지가 높은 안전성능을 가지도록 담보할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지의 질량 백분율w1은 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%, 3.5%, 4%, 4.5%, 5% 또는 이상의 임의의 수치로 조성된 범위 일 수 있다. 선택적으로, 상기 수지의 질량 백분율w1은 1%~5%, 1.5%~5%, 2%~5%, 2.5%~5%, 3%~5%, 3.5%~5%, 4%~5%, 1%~4%, 1.5%~4%, 2%~4%, 2.5%~4%, 3%~4%, 3.5%~4%, 1%~3%, 1.5%~3%, 2%~3%, 2.5%~3%, 1%~2% 또는 1.5%~2%이다.
수지의 질량 백분율이 높을 경우, 절연 코팅층의 기계적 강도, 내열성 및 절연성이 낮아 음극 활성재료층과 양극 집전체가 직접적으로 접촉하는 것을 효과적으로 방지할 수 없어 이차 전지 내부 단락 위험을 증가시키는 동시에 수지의 질량 백분율이 높을 경우, 절연 페이스트의 점도는 통상적으로 높아 코팅이 용이하지 않고; 수지의 질량 백분율이 낮을 경우, 절연 코팅층의 접착성과 내전해액성이 약하여 양극 집전체에서 쉽게 탈락하게 되어 이차 전지를 오랜 시간동안 사용할 경우의 안전성능도 담보할 수 없게 된다. 따라서, 수지의 질량 백분율이 적합한 범위 내에 놓일 경우, 절연 코팅층이 동시에 높은 기계적 강도, 높은 내열성, 높은 절연성, 높은 접착성 및 우수한 내전해액성을 가지게 되어 음극 활성재료층이 이물질, 거스러미 등 원인으로 세퍼레이터를 찔러 양극 극편에 접촉하더라도 음극 활성재료층과 양극 집전체가 직접 접촉하지 않아 이차 전지가 오랜 시간동안 사용할 때 더 높은 안전성능을 가지도록 담보한다.
일부 실시예에서, 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 무기 충전재의 질량 백분율w2는 5%, 8%, 10%, 12%, 14%, 16%, 18%, 20%, 22%, 24%, 26%, 28%, 30%, 32%, 35% 또는 이상의 임의의 수치로 조성된 범위 일 수 있다. 선택적으로, 상기 무기 충전재의 질량 백분율w2는 5%~35%, 10%~35%, 15%~35%, 20%~35%, 25%~35%, 30%~35%, 5%~32%, 10%~32%, 15%~32%, 20%~32%, 25%~32%, 5%~30%, 10%~30%, 15%~30%, 20%~30%, 25%~30%, 5%~28%, 10%~28%, 15%~28%, 20%~28%, 25%~28%, 5%~26%, 10%~26%, 15%~26%, 20%~26%, 5%~24%, 10%~24%, 15%~24%, 20%~24%, 5%~22%, 10%~22%, 15%~22%, 5%~20%, 10%~20% 또는 15%~20%이다.
무기 충전재의 질량 백분율이 높을 경우, 절연 코팅층의 접착성과 내전해액성이 약하여 양극 집전체에서 쉽게 탈락하므로 이차 전지를 오랜 시간동안 사용할 경우의 안전성능을 담보할 수 없고; 무기 충전재의 질량 백분율이 낮을 경우, 절연 코팅층의 기계적 강도, 내열성 및 절연성이 낮아 음극 활성재료층과 양극 집전체가 직접적으로 접촉하는 것을 효과적으로 방지할 수 없어 이차 전지 내부 단락 위험을 증가시킨다. 따라서, 무기 충전재의 질량 백분율이 적합한 범위 내에 놓일 경우, 절연 코팅층이 동시에 높은 기계적 강도, 높은 내열성, 높은 절연성, 높은 접착성 및 우수한 내전해액성을 가지게 되어 음극 활성재료층이 이물질, 거스러미 등 원인으로 세퍼레이터를 찔러 양극 극편에 접촉하더라도 음극 활성재료층과 양극 집전체가 직접 접촉하지 않아 이차 전지가 오랜 시간동안 사용할 때 더 높은 안전성능을 가지도록 담보한다.
일부 실시예에서, 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 유기 용매의 질량 백분율w3은 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 94% 또는 이상의 임의의 수치로 조성된 범위 일 수 있다. 선택적으로, 상기 유기 용매의 질량 백분율w3은 60%~94%, 65%~94%, 70%~94%, 75%~94%, 80%~94%, 85%~94%, 90%~94%, 60%~90%, 65%~90%, 70%~90%, 75%~90%, 80%~90%, 85%~90%, 60%~85%, 65%~85%, 70%~85%, 75%~85%, 80%~85%, 60%~80%, 65%~80%, 70%~80%, 75%~80%, 60%~75%, 65%~75%, 70%~75%, 60%~70% 또는 65%~70%이다.
일부 실시예에서, 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지의 질량 백분율w1은 1%~5%, 상기 무기 충전재의 질량 백분율w2는 5%~35%, 상기 유기 용매의 질량 백분율w3은 60%~94%이다. 수지, 무기 충전재 및 유기 용매의 질량 백분율을 합리적으로 조절함으로써 도포 속도를 현저하게 향상시키는 동시에, 융합 영역의 블러 폭을 효과적으로 저하시킬 수 있다. 이 외에, 이렇게 얻은 절연 코팅층은 동시에 높은 기계적 강도, 높은 내열성, 높은 절연성, 높은 접착성 및 우수한 내전해액성을 가지므로 이 절연 코팅층을 사용한 이차 전지는 양호한 전기 화학 성능을 가지는 동시에 더 높은 안전성능을 가진다.
w1/w2가 작을 경우, 무기 충전재의 질량 백분율은 높고, 절연 코팅층의 접착성과 내전해액성이 약하며; w1/w2가 클 경우, 무기 충전재의 질량 백분율이 적어 상기 수지 용액이 상기 양극 페이스트 도포 영역으로 이전하는 것을 효과적으로 저해할 수 없어 융합 영역이 쉽게 넓어진다. w1/w2가 적합한 범위 내에 놓일 경우, 융합 영역의 블러 폭을 효과적으로 저하시키는 동시에, 절연 코팅층이 동시에 높은 기계적 강도, 높은 내열성, 높은 절연성, 높은 접착성 및 우수한 내전해액성을 가지도록 담보할 수 있다. 일부 실시예에서, w1/w2는 0.05~1이다. 선택적으로, w1/w2는 0.1~1, 0.12~1, 0.15~1 또는 0.18~1이다.
절연 페이스트의 점도는 주요하게 절연 페이스트의 코팅 성능에 영향을 미치게 되는 바, 점도가 너무 크면 절연 페이스트가 양극 집전체 표면에 도포될 수 없게 되고; 동시에 절연 페이스트의 점도도 너무 작지 말아야 하는 바, 이때 절연 페이스트의 유동성이 강하여 융합 영역이 쉽게 넓어진다. 일부 실시예에서, 상기 절연 페이스트가 25℃에서의 점도는 1000cps~20000cps이다. 예를 들면, 상기 절연 페이스트가 25℃에서의 점도는 1000cps, 2000cps, 3000cps, 4000cps, 5000cps, 6000cps, 7000cps, 8000cps, 9000cps, 10000cps, 11000cps, 12000cps, 13000cps, 14000cps, 15000cps, 16000cps, 17000cps, 18000cps, 19000cps, 20000cps 또는 이상의 임의의 수치로 조성된 범위이다. 선택적으로, 상기 절연 페이스트가 25℃에서의 점도는 2000cps~20000cps, 4000cps~20000cps, 6000cps~20000cps, 8000cps~20000cps, 10000cps~20000cps, 12000cps~20000cps, 14000cps~20000cps, 16000cps~20000cps, 18000cps~20000cps, 1000cps~15000cps, 2000cps~15000cps, 4000cps~15000cps, 6000cps~15000cps, 8000cps~15000cps, 10000cps~15000cps, 12000cps~15000cps, 1000cps~10000cps, 2000cps~10000cps, 4000cps~10000cps, 6000cps~10000cps, 8000cps~10000cps, 1000cps~8000cps, 2000cps~8000cps, 3000cps~8000cps, 4000cps~8000cps, 5000cps~8000cps, 6000cps~8000cps, 1000cps~5000cps, 2000cps~5000cps, 3000cps~5000cps 또는 4000cps~5000cps이다.
상기 절연 코팅층이 우수한 접착성과 우수한 내전해액성을 동시에 구비해야 한다는 것을 고려하면 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지는 중등 분자량을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 수평균 분자량은 600000~1500000이다. 선택적으로, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 수평균 분자량은 1100000~1300000이다.
상기 절연 코팅층이 우수한 접착성과 우수한 내전해액성을 동시에 구비해야 한다는 것을 고려하고, 동시에 상기 양극 극편의 가공 성능을 고려하면 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지는 중등 결정도를 가질 수 있다. 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 결정도가 낮을 경우, 전해액에서의 이의 팽윤도가 높아 절연 코팅층의 내전해액성이 약해지므로 이차 전지를 오랜 시간동안 사용할 경우, 쉽게 양극 집전체에서 탈락하게 되고; 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 결정도가 높을 경우, 이로써 제조된 양극 극편의 가공 성능이 약해져 권취할 경우 쉽게 끊어진다. 일부 실시예에서, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 결정도는 30%~60%이다. 선택적으로, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 결정도는 40%~50%이다.
상기 절연 코팅층이 우수한 접착성과 우수한 내전해액성을 동시에 구비해야 한다는 것을 고려하고, 동시에 상기 양극 극편의 가공 성능을 고려하면 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지는 중등 용융점을 가질 수 있다. 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 용융점이 낮을 경우, 전해액에서의 이의 팽윤도가 높아 절연 코팅층의 내전해액성이 약해지므로 이차 전지를 오랜 시간동안 사용할 경우, 쉽게 양극 집전체에서 탈락하게 되고; 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 용융점이 높을 경우, 이로써 제조된 양극 극편의 가공 성능이 약해져 권취할 경우 쉽게 끊어진다. 일부 실시예에서, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 용융점Tm은 150℃~180℃이다. 선택적으로, 상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 용융점은 155℃~175℃이다.
일부 실시예에서, 상기 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지는 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF) 수지, 폴리불화비닐 수지, 테프론 수지, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체(VDF-HFP) 수지, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로펜 공중합체 수지에서의 적어도 하나에서 선택된다.
상기 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지는 Solvay 회사 또는 kureha 회사 등에서 구매할 수 있고, 물론 상기 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지는 합성을 통해 얻을 수도 있다. 예시로서, 상기 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지는 상업적으로 구매한 Solef®6008, Solef®6010, Solef®6012, Solef®6020, Solef®5120, Solef®5130, Solef®5140, Solef®9007, Solef®1015, Solef®75040, Solef®75130에서의 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 2차원 무기 재료의 형태는 층상, 박편상 또는 박판상을 이룬다.
일부 실시예에서, 상기 2차원 무기 재료의 재질은 층상 규산염, 2차원 분자체에서의 적어도 하나에서 선택된다. 상기 층상 규산염과 상기 2차원 분자체의 형태는 2차원 또는 2차원에 가까운 구조를 이루는 바, 예를 들면 층상, 박편상 또는 박판상을 이룬다.
층상 규산염의 결정체 구조는 구조 유닛층(또는 결정층)이 서로 평행되게 중첩되어 이루어진 것이다. 구조 유닛층은 시트층과 층간물 두 부분을 포함하는데 시트층은 통상적으로 규소-산소 사면체 시트(Tetrahedral sheet)와 금속 양이온(예를 들면, Mg2+, Fe2+, Al3+ 등)-산소 팔면체 시트(Octohedral sheet)가 1:1 또는 2:1의 방식으로 구성된 것이다. 시트층 사이는 층간물인데, 층간물은 비어있을 수도 있고, 물분자, 양이온, 음이온 등을 충진할 수도 있다. 2차원 분자체는 결정 상태의 알루미늄 규산염으로서, 이의 공간 네트워크 구조는 규소-산소 사면체와 알루미늄-산소 사면체가 교차적으로 배열되어 이루어진 것이다.
본 출원에서 사용한 층상 규산염과 2차원 분자체의 형태는 층상이고, 박편상 또는 박판상을 이루어 상기 절연 페이스트가 상기 양극 페이스트 도포 영역으로 이전할 경우, 상기 무기 충전재는 상기 액체 용액(즉 상기 수지 용액)이 상기 양극 페이스트 도포 영역으로 확산하는 경로와 확산하는 저항을 증가시켜 절연 페이스트 이전 속도를 저하시키는 작용을 함으로써 융합 영역의 블러 폭을 저하시킨다. 층상 규산염과 2차원 분자체는 강한 흡착 능력을 가져 절연 페이스트에서의 수지와 반데르발스 힘에 의해 결합되어 절연 페이스트의 이전 속도와 융합 영역의 블러 폭을 추가로 저하시킬 수 있다.
층상 규산염과 2차원 분자체는 모두 열안정성이 양호하고 비용이 저렴한 우세를 가지는 동시에 흑연과 유사한 시트층 구조를 가지며, 층간 구조의 반데르발스 힘이 층 내의 이온력보다 훨씬 작아 압착을 받을 경우 층간 슬라이딩을 발생할 수 있다. 따라서, 사용한 상기 무기 충전재의 절연 코팅층이 보다 우수한 내열성과 절연성을 가져 이차 전지의 안전성능을 추가로 향상시킬 수 있다. 이 외에, 층상 규산염과 2차원 분자체가 또 보다 양호한 인성을 가져 이로써 제조된 양극 극편이 양호한 가공 성능을 가짐으로써 권취될 때 쉽게 끊어지지 않는다.
선택적으로, 상기 층상 규산염은 운모분, 플루오로플로고파이트 파우더, 활석분, 하이드로탈사이트, 하이드로탈사이트 유사 화합물에서의 적어도 하나를 포함한다.
선택적으로, 상기 2차원 분자체는 MWW형, SAPO형, FER형, PLS-n형 분자체에서의 적어도 하나를 포함한다. 예시로서, 상기 2차원 분자체는 MCM-22, MCM-49, MCM-56, SAPO-34, SAPO-18, Al-PLS-3에서의 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 절연 페이스트가 운모분, 활석분에서의 적어도 하나를 포함할 경우, 산 세척 및 물 세척 공법을 통해 운모분, 활석분에서의 일부 전이금속 이물질을 미리 제거할 수 있다. 이러한 전이금속 이물질은 이차 전지전기 화학 성능의 발휘를 방해할 수 있는 바, 예를 들면 이차 전지의 자기 방전 등을 증가시킬 수 있다. 본 출원은 산 세척 및 물 세척의 횟수에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 실제 수요에 따라 선택할 수 있다. 산 세척을 진행할 경우, 바람직하게 붕산 수용액과 같은 약산성 수용액을 바람직하게 사용할 수 있고, 물론, 강산성인 희박 용액, 예를 들면 질량 분율이 1% 정도인 질산, 황산 또는 염산 수용액을 사용할 수도 있다.
일부 실시예에서, 상기 2차원 무기 재료의 체적 평균 입자 직경Dv50은 0.5μm~10μm이다. 예를 들면, 상기 2차원 무기 재료의 체적 평균 입자 직경Dv50은 0.5μm, 1μm, 2μm, 3μm, 4μm, 5μm, 6μm, 7μm, 8μm, 9μm, 10μm 또는 이상의 임의의 수치로 조성된 범위 일 수 있다. 선택적으로, 상기 2차원 무기 재료의 체적 평균 입자 직경Dv50은 0.5μm~9μm, 0.5μm~8μm, 0.5μm~7μm, 0.5μm~6μm, 0.5μm~5μm, 0.5μm~4μm, 0.5μm~3μm, 1μm~10μm, 1μm~9μm, 1μm~8μm, 1μm~7μm, 1μm~6μm, 1μm~5μm, 1μm~4μm 또는 1μm~3μm이다.
상기 2차원 무기 재료의 형태는 층상, 박편상 또는 박판상을 이루므로 상기 2차원 무기 재료는 통상적으로 높은 직경 두께비(diameter-thickness ratio)를 가진다. 상기 2차원 무기 재료의 직경 두께비가 가 작을 경우, 이가 상기 절연 페이스트 이전 속도를 저하시키는 작용이 약하여 융합 영역의 블러 폭이 조금 증가하게 된다. 일부 실시예에서, 상기 2차원 무기 재료의 직경 두께비는 ≥30:1, ≥40:1, ≥50:1, ≥60:1, ≥70:1, ≥80:1, ≥90:1, ≥100:1, ≥110:1, ≥120:1, ≥130:1, ≥140:1, ≥150:1 일 수 있다. 상기 2차원 무기 재료의 직경 두께비가 클수록 상기 절연 페이스트 이전 속도를 저하시키는 작용이 더 뚜렷하지만 상기 2차원 무기 재료의 제조비용이 증가하게 된다. 일부 실시예에서, 선택적으로, 상기 2차원 무기 재료의 직경 두께비는 50:1~150:1, 50:1~140:1, 50:1~130:1, 50:1~120:1, 50:1~110:1, 50:1~100:1, 50:1~90:1 또는 50:1~80:1이다.
본 출원은 상기 유기 용매의 종류를 특별히 한정하지 않는 바, 본 기술분야에서 공지된 상기 수지를 용해할 수 있는 화합물을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 유기 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP), 트리에틸 인산염, 디메틸 설폭사이드, N, N-디메틸포름아미드, N, N-디메틸아세트아미드에서의 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 절연 페이스트는 수지, 무기 충전재 및 유기 용매를 포함하는데, 상기 수지는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지에서 선택되고, 상기 무기 충전재는 2차원 무기 재료에서 선택되며; 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지의 질량 백분율w1은 1%~5%, 상기 무기 충전재의 질량 백분율w2는 5%~35%, 상기 유기 용매의 질량 백분율w3은 60%~94%이고; 상기 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지는 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지, 폴리불화비닐 수지, 테프론 수지, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로펜 공중합체 수지에서의 적어도 하나에서 선택되며; 상기 2차원 무기 재료의 형태는 층상, 박편상 또는 박판상을 이루고; 상기 2차원 무기 재료의 직경 두께비는 ≥50:1이며; 상기 2차원 무기 재료의 재질은 층상 규산염, 2차원 분자체에서의 적어도 하나에서 선택된다.
본 출원에서, 수지의 수평균 분자량은 본 기술분야에서 공지된 의미로서, 본 기술분야에서 공지된 기기 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들면 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하여 측정할 수 있고, 테스트는 애질런트(Agilent)1290 Infinity II GPC 시스템을 사용할 수 있다.
본 출원에서, 수지의 결정도는 본 기술분야에서 공지된 의미로서, 본 기술분야에서 공지된 기기 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들면 시차 주사 열량측정법(DSC)을 사용하여 측정할 수 있고, 테스트는 메틀러 토레도(Mettler-Toledo)의 DSC-3형 시차 주사 열량계를 사용할 수 있다.
본 출원에서, 수지의 용융점은 본 기술분야에서 공지된 의미로서, 본 기술분야에서 공지된 기기 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들면 GB/T 29611-2013《생고무 유리전이온도의 측정 시차 주사 열량측정법(DSC)》을 참조하여 측정할 수 있고, 테스트는 메틀러 토레도(Mettler-Toledo)의 DSC-3형 시차 주사 열량계를 사용할 수 있다.
본 출원에서, 절연 페이스트의 점도는 본 기술분야에서 공지된 의미로서, 본 기술분야에서 공지된 기기 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들면 GB/T 2794-2013《접착제 점도의 측정 단일 실린더 회전 점도계 방법》을 참조하여 측정할 수 있다.
본 출원에서, 재료의 체적 평균 입자 직경Dv50은 본 기술분야에서 공지된 의미로서, 이는 누적 부피 분포 비율이 50%에 도달할 때 대응되는 입경을 나타내는 바, 본 기술분야에서 공지된 기기 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들면 GB/T 19077-2016 입도 분포 레이저 회절법을 참조할 수 있고, 영국 맬번 기기 유한회사의 Mastersizer 2000E형 레이저 입도 분석기와 같은 레이저 입도 분석기를 사용하여 편리하게 측정할 수 있다.
본 출원에서, 2차원 무기 재료의 직경 두께비는 본 기술분야에서 공지된 의미로서, 본 기술분야에서 공지된 기기 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 예를 들면 JC/T 2063-2011《운모분 직경 두께비 측정 방법》을 참조하여 측정할 수 있다.
절연 페이스트의 제조방법
본 출원의 실시형태의 제2 양태는 절연 페이스트의 제조방법을 제공하는데, 이는, 유기 용매와 무기 충전재를 균일하게 분산하여 제1 페이스트를 얻는 단계S100; 분산 상태에서 이미 얻은 제1 페이스트에 수지 입자를 추가하고, 균일하게 분산한 후 절연 페이스트를 얻는 단계S200을 포함하는데; 여기서, 상기 무기 충전재는 2차원 무기 재료에서의 적어도 하나에서 선택되고, 상기 수지 입자는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지에서 선택됨에서의 적어도 하나이다.
일부 실시예에서, 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지 입자의 질량 백분율은 1%~5%, 상기 무기 충전재의 질량 백분율은 5%~30%, 상기 유기 용매의 질량 백분율은 65%~94%이다.
상기 수지 입자는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 사용하므로 상기 수지 입자의 입경은 통상적으로 크고 쉽게 모이지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 수지 입자는 일차 입자 형태이다. 선택적으로, 상기 일차 입자의 체적 평균 입자 직경Dv50은 20μm~150μm이다. 예를 들면, 상기 일차 입자의 체적 평균 입자 직경Dv50은 20μm, 30μm, 40μm, 50μm, 60μm, 70μm, 80μm, 90μm, 100μm, 110μm, 120μm, 130μm, 140μm, 150μm 또는 이상의 임의의 수치로 조성된 범위 일 수 있다. 선택적으로, 상기 일차 입자의 체적 평균 입자 직경Dv50은 30μm~150μm, 50μm~150μm, 70μm~150μm, 90μm~150μm, 20μm~120μm, 30μm~120μm, 50μm~120μm, 70μm~120μm, 90μm~120μm, 20μm~100μm, 30μm~100μm, 50μm~100μm, 70μm~100μm, 20μm~80μm, 30μm~80μm 또는 50μm~80μm이다.
일부 실시예에서, 단계S100에서, 분산 선속도는 20m/s~100m/s, 분산 시간은 15min~120min이다.
일부 실시예에서, 단계S200에서, 분산 선속도는 20m/s~100m/s, 분산 시간은 120min~480min이다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 절연 페이스트를 여과하여 얻는 단계S300을 더 포함한다. 선택적으로, 100~200메쉬 여과망으로 여과하여 얻은 절연 페이스트를 사용한다.
본 출원의 실시형태의 제2 양태에 따른 절연 페이스트의 제조방법은 본 출원의 실시형태의 제1 양태에 따른 절연 페이스트를 제조할 수 있다. 설명해야 할 것은, 본 출원의 실시형태의 제2 양태에 따른 절연 페이스트의 제조방법을 통해 제조된 절연 페이스트의 관련 파라미터는 본 출원의 실시형태의 제1 양태의 각 실시예에서 제공하는 절연 페이스트를 참조할 수 있다.
양극 극편
본 출원의 실시형태의 제3 양태는 양극 집전체, 양극 활성재료층 및 절연 코팅층을 포함하는 양극 극편을 제공하는데, 여기서, 상기 양극 활성재료층은 상기 양극 집전체의 적어도 일부 표면에 위치하고, 상기 절연 코팅층은 상기 양극 집전체 표면에 위치하는 동시에 상기 양극 집전체 길이 방향을 따라 상기 양극 활성재료층 가장자리와 접하며, 상기 절연 코팅층은 본 출원의 실시형태의 제1 양태의 임의의 한 실시예에 따른 절연 페이스트가 건조된 후 형성한 층이거나 또는 본 출원의 실시형태의 제2 양태의 임의의 한 실시예에 따른 방법을 통해 제조된 절연 페이스트가 건조된 후 형성한 층이다.
본 출원의 양극 극편은 음극 활성재료층과 양극 집전체가 직접 접촉하는 확률을 저하시켜 이차 전지가 높은 안전성능을 가지도록 담보할 수 있다. 본 출원의 양극 극편은 양호한 가공 성능을 더 구비하여 권취될 때 쉽게 끊어지지 않는다.
일부 실시예에서, 상기 절연 코팅층은 상기 양극 활성재료층이 길이 방향을 따르는 일측 또는 양측에 위치한다. 선택적으로, 상기 절연 코팅층은 상기 양극 활성재료층이 길이 방향을 따르는 양측에 위치한다. 도 1은 본 출원의 양극 극편의 일 실시형태의 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 양극 극편은 양극 집전체(101), 양극 활성재료층(102) 및 절연 코팅층(103)을 포함하는데, 절연 코팅층(103)은 양극 활성재료층(102)이 길이 방향L을 따르는 양측에 위치하지만 본 출원은 이에 한정되지 않는다.
본 출원은 상기 절연 코팅층의 두께에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 실제 수요에 따라 조절할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 절연 코팅층의 두께는 2μm~150μm이다.
본 출원은 상기 절연 코팅층의 너비에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 실제 수요에 따라 조절할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 절연 코팅층의 너비는 0.1mm~15mm이다.
일부 실시예에서, 상기 양극 집전체는 자신의 두께 방향에서 대향하는 두 개의 표면을 가지고, 상기 양극 활성재료층은 상기 양극 집전체의 두 개의 대향하는 표면에서의 임의의 하나 또는 둘에 설치된다.
일부 실시예에서, 상기 양극 집전체는 자신의 두께 방향에서 대향하는 두 개의 표면을 가지고, 상기 절연 코팅층은 상기 양극 집전체의 두 개의 대향하는 표면에서의 임의의 하나 또는 둘에 설치된다.
상기 양극 활성재료층은 양극 활성재료를 포함하는데, 상기 양극 활성재료는 본 기술분야에서 공지된 이차 전지에 사용되는 양극 활성재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 양극 활성재료는 리튬 전이 금속 산화물, 감람석 구조의 리튬 함유 인산염 및 이들 각각의 변성 화합물에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 리튬 전이 금속 산화물의 예는 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 산화물, 리튬 망간 코발트 산화물, 리튬 니켈 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 및 이의 변성 화합물에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 감람석 구조의 리튬 함유 인산염의 예는 리튬 철 인산염, 리튬 철 인산염과 탄소의 복합 재료, 리튬 망간 인산염, 리튬 망간 인산염과 탄소의 복합 재료, 리튬 철 망간 인산염, 리튬 철 망간 인산염과 탄소의 복합 재료 및 이들 각각의 변성 화합물에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 출원은 이러한 재료에 한정되지 않고 이차 전지 양극 활성재료로 사용될 수 있는 기타 전통적으로 공지된 재료를 사용할 수도 있다. 이러한 양극 활성재료는 한 가지를 단독으로 사용할 수도 있고 두 가지 이상의 조합을 사용할 수도 있다. 본 출원에서, 상기 각 양극 활성재료의 변성 화합물은 상기 양극 활성재료를 도핑 변성하거나 또는 표면을 피복 변성한 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 양극 활성재료는 감람석 구조의 리튬 함유 인산염 및 이의 변성 화합물에서의 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 양극 활성재료층은 양극 도전제를 선택적으로 더 포함한다. 본 출원은 상기 양극 도전제의 종류에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 예시로서, 상기 양극 도전제는 초전도 탄소, 전도성 흑연, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 카본 도트, 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소나노섬유에서의 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 양극 활성재료층의 총 질량을 기준으로, 상기 양극 도전제의 질량 백분율≤5%이다.
일부 실시예에서, 상기 양극 활성재료층은 양극 접착제를 선택적으로 더 포함한다. 본 출원은 상기 양극 접착제의 종류에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 예시로서, 상기 양극 접착제는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 테프론(PTFE), 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-프로필렌 삼원공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌 삼원공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로펜 공중합체, 불소 함유 아크릴 수지에서의 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 양극 활성재료층의 총 질량을 기준으로, 상기 양극 접착제의 질량 백분율은 ≤5%이다.
일부 실시예에서, 상기 양극 집전체는 금속 호일 또는 복합 집전체를 사용할 수 있다. 금속 호일의 예로서, 알루미늄 호일을 사용할 수 있다. 복합 집전체는 고분자 재료 기저층 및 고분자 재료 기저층의 적어도 한 표면에 형성된 금속 재료층을 포함한다. 예시로서, 금속 재료는 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 은, 은 합금에서의 적어도 하나에서 선택될 수 있다. 예시로서, 고분자 재료 기저층은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌(PE) 등에서 선택될 수 있다.
상기 양극 활성재료층은 통상적으로 양극 페이스트를 양극 집전체에 도포하고, 건조, 냉간 압착을 거쳐 형성된 것이다. 상기 양극 페이스트는 통상적으로 양극 활성재료, 선택적인 도전제, 선택적인 접착제 및 임의의 기타 조성성분을 용매에 분산시키고 균일하게 교반하여 형성한 것이다. 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP) 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 출원의 양극 극편의 제조방법은 공지된 것이다. 일부 실시예에서는 양극 페이스트와 본 출원의 실시형태의 제1 양태의 임의의 한 실시예에 따른 절연 페이스트를 양극 집전체에 도포하고, 건조, 냉간 압착을 거쳐 형성할 수 있다.
이차 전지
본 출원의 실시형태의 제4 양태는 양극 극편, 음극 극편 및 전해질을 포함하는 이차 전지를 제공한다. 이차 전지의 충방전 과정에서, 활성 이온은 상기 양극 극편과 상기 음극 극편 사이에서 왕복으로 임베딩 및 이탈하고, 상기 전해질은 상기 양극 극편과 상기 음극 극편 사이에서 활성 이온을 전달하는 작용을 한다.
[양극 극편]
본 출원의 이차 전지에서 사용한 양극 극편은 본 출원의 실시형태의 제3 양태의 임의의 한 실시예에 따른 양극 극편이다.
[음극 극편]
일부 실시예에서, 상기 음극 극편은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체의 적어도 한 표면에 설치되는 동시에 음극 활성재료를 포함하는 음극 활성재료층을 포함한다. 예를 들면, 상기 음극 집전체는 자신의 두께 방향에서 대향하는 두 개의 표면을 가지고, 상기 음극 활성재료층은 상기 음극 집전체의 두 개의 대향되는 표면에서의 임의의 하나 또는 둘에 설치된다.
상기 음극 활성재료는 본 기술분야에서 공지된 이차 전지에 사용되는 음극 활성재료를 사용할 수 있다. 예시로서, 상기 음극 활성재료는 천연 흑연, 인조 흑연, 소프트 카본, 하드카본, 실리콘계 재료, 주석계 재료, 티탄산리튬에서의 적어도 하나를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 상기 실리콘계 재료는 단형질 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 탄소 복합물, 실리콘 질소 복합물, 실리콘 합금 재료에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 주석계 재료는 단형질 주석, 주석 산화물, 주석 합금 재료에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 출원은 이러한 재료에 한정되지 않고, 이차 전지의 음극 활성재료로 사용될 수 있는 기타 전통적으로 공지된 재료를 사용할 수도 있다. 이러한 음극 활성재료는 한 가지를 단독으로 사용할 수도 있고 두 가지 이상의 조합을 사용할 수도 있다.
일부 실시예에서, 상기 음극 활성재료층은 음극 도전제를 선택적으로 더 포함한다. 본 출원은 상기 음극 도전제의 종류에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 예시로서, 상기 음극 도전제는 초전도 탄소, 전도성 흑연, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 케첸 블랙, 카본 도트, 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소나노섬유에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 음극 활성재료층의 총 질량을 기준으로, 상기 음극 도전제의 질량 백분율은 ≤5%이다.
일부 실시예에서, 상기 음극 활성재료층은 음극 접착제를 선택적으로 더 포함한다. 본 출원은 상기 음극 접착제의 종류에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 예시로서, 상기 음극 접착제는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 수용성 불포화 수지SR-1B, 수성 아크릴 수지(예를 들면, 폴리아크릴산(PAA), 폴리메타크릴산(PMAA), 폴리아크릴산나트륨(PAAS)), 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리비닐알코올(PVA), 알긴산나트륨(SA), 카르복시메틸 키토산(CMCS)에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부 실시예에서, 상기 음극 활성재료층의 총 질량을 기준으로, 상기 음극 접착제의 질량 백분율은 ≤5%이다.
일부 실시예에서, 상기 음극 활성재료층은 기타 보조제를 선택적으로 더 포함한다. 예시로서, 기타 보조제는 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC-Na), PTC서미스터 재료 등과 같은 증점제를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 음극 활성재료층의 총 질량을 기준으로, 상기 기타 보조제의 질량 백분율은≤2%이다.
일부 실시예에서, 상기 음극 집전체는 금속 호일 또는 복합 집전체를 사용할 수 있다. 금속 호일의 예로서, 구리 호일을 사용할 수 있다. 복합 집전체는 고분자 재료 기저층 및 고분자 재료 기저층의 적어도 한 표면에 형성된 금속 재료층을 포함할 수 있다. 예시로서, 금속 재료는 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 은, 은 합금에서의 적어도 하나에서 선택될 수 있다. 예시로서, 고분자 재료 기저층은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌(PE) 등에서 선택될 수 있다.
상기 음극 활성재료층은 통상적으로 음극 페이스트를 음극 집전체에 도포하고, 건조, 냉간 압착을 거쳐 형성된 것이다. 상기 음극 페이스트는 통상적으로 음극 활성재료, 선택적인 도전제, 선택적으로 접착제, 기타 선택적인 보조제를 용매에 분산시키고 균일하게 교반하여 형성한 것이다. 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP) 또는 탈이온수 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 음극 극편은 상기 음극 활성재료층을 제외한 기타 부가 기능층을 배제하지 않는다. 예를 들면, 어떠한 실시예에서, 본 출원에 따른 음극 극편은 상기 음극 집전체와 상기 음극 활성재료층 사이에 끼이고, 상기 음극 집전체 표면에 설치되는 전도성 프라이머(예를 들면 도전체와 접착제로 조성됨)를 더 포함한다. 그 밖의 일부 실시예에서, 본 출원에 따른 음극 극편은 상기 음극 활성재료층 표면에 커버되는 보호층을 더 포함한다.
[전해질]
본 출원은 상기 전해질의 종류에 대해 구체적으로 한정하지 않는 바, 실제 수요에 따라 선택할 수 있다. 예를 들면, 상기 전해질은 고체 전해질 및 액체 전해질(즉 전해액)에서의 적어도 하나에서 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 전해질은 전해액을 사용하고, 상기 전해액은 전해질염과 용매를 포함한다.
상기 전해질염의 종류는 구체적인 한정을 받지 않는 바, 실제 수요에 따라 선택할 수 있다. 일부 실시예에서, 예시로서, 상기 전해질염은 육불화인산리튬(LiPF6), 사불화붕산리튬(LiBF4), 과염소산리튬(LiClO4), 육불화비산리튬(LiAsF6), 리튬 비스플루오로술폰이미드(LiFSI), 리튬 비스트리플루오로메탄술폰이미드(LiTFSI), 리튬트리플레이트(LiTFS), 리튬디플루오로옥살레이트보레이트(LiDFOB), 리튬비스옥살레이트보레이트(LiBOB), 리튬디플루오로포스페이트(LiPO2F2), 리튬디플루오로디옥살레이트포스페이트(LiDFOP), 리튬테트라플루오로옥살레이트포스페이트(LiTFOP)에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 용매의 종류는 구체적인 한정을 받지 않는 바, 실제 수요에 따라 선택할 수 있다. 일부 실시예에서, 예시로서, 상기 용매는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 메틸프로필카보네이트(MPC), 에틸프로필카보네이트(EPC), 부틸렌카보네이트(BC), 플루오로에틸렌카보네이트(FEC), 메틸포르메이트(MF), 메틸아세테이트(MA), 에틸아세테이트(EA), 프로필아세테이트(PA), 메틸프로피오네이트(MP), 에틸프로피오네이트(EP), 프로필프로피오네이트(PP), 메틸부티레이트(MB), 에틸부티레이트(EB), 1,4-부티로락톤(GBL), 술포란(SF), 디메틸설폰(MSM), 메틸에틸설폰(EMS) 및 디에틸설폰(ESE)에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 전해액은 첨가제를 선택적으로 더 포함한다. 예를 들면, 상기 첨가제는 음극 필름 형성 첨가제를 포함할 수도 있고 양극 필름 형성 첨가제를 더 포함할 수도 있으며, 전지의 과충전 성능을 개선하는 첨가제, 전지의 고온 성능을 개선하는 첨가제, 전지의 저온 파워 성능을 개선하는 첨가제 등과 같은 전지의 어떠한 성능을 개선할 수 있는 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
[세퍼레이터]
전해액을 사용한 이차 전지 및 일부 고체 전해질을 사용하는 이차 전지에는 세퍼레이터가 더 포함된다. 상기 세퍼레이터는 상기 양극 극편과 상기 음극 극편 사이에 설치되어 주요하게 양극, 음극 단락을 방지하는 작용을 하는 동시에 활성 이온이 통과하도록 할 수 있다. 본 출원은 상기 세퍼레이터의 종류에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 양호한 화학 안정성과 기계적 안정성을 가지는 임의의 공지된 다공성 구조의 세퍼레이터를 선택할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 세퍼레이터의 재질은 유리섬유, 부직포, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리비닐리덴플루오라이드에서의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 세퍼레이터는 단층 필름일 수도 있고 다층의 복합 필름일 수도 있다. 상기 세퍼레이터가 다층의 복합 필름일 경우, 각 층의 재료는 동일하거나 상이하다.
일부 실시예에서, 상기 양극 극편, 상기 세퍼레이터 및 상기 음극 극편은 권취 공법 또는 적층 공법을 통해 전극 어셈블리로 제조될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 이차 전지는 겉포장을 포함할 수 있다. 이 겉포장은 상기 전극 어셈블리 및 전해질을 패키징 할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 이차 전지의 겉포장은 하드 플라스틱 케이스, 알루미늄 케이스, 스틸 케이스 등과 같은 하드 케이스일 수 있다. 상기 이차 전지의 겉포장은 봉투형 소프트 케이스와 같은 소프트 케이스일 수도 있다. 상기 소프트 케이스의 재질은 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS) 등에서의 적어도 하나와 같은 플라스틱일 수 있다.
본 출원은 상기 이차 전지의 형상에 대해 특별히 한정하지 않는 바, 이는 원기둥형, 사각형 또는 기타 임의의 형상일 수 있다. 도 2는 하나의 예시로서의 사각형 구조의 이차 전지(5)이다.
일부 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 겉포장은 케이싱(51)과 커버 플레이트(53)를 포함할 수 있다. 여기서, 케이싱(51)은 바닥판 및 바닥판에 연결되는 측판을 포함할 수 있는데, 바닥판과 측판은 수용 캐비티를 에워싸고 형성한다. 케이싱(51)은 수용 캐비티와 연통되는 개구를 구비하고, 커버 플레이트(53)는 상기 개구를 커버하여 상기 수용 캐비티를 밀폐시킨다. 양극 극편, 음극 극편 및 세퍼레이터는 권취 공법 또는 적층 공법을 통해 전극 어셈블리(52)를 이룬다. 전극 어셈블리(52)는 상기 수용 캐비티에 패키징된다. 전해액은 전극 어셈블리(52)에 침윤된다. 이차 전지(5)가 포함하는 전극 어셈블리(52)의 수량은 하나 또는 다수 일 수 있으며, 수요에 따라 조절할 수 있다.
본 출원의 이차 전지의 제조방법은 공지된 것이다. 일부 실시예에서는 양극 극편, 세퍼레이터, 음극 극편 및 전해액을 조립하여 이차 전지를 형성할 수 있다. 예시로서, 양극 극편, 세퍼레이터, 음극 극편을 권취 공법 또는 적층 공법을 거쳐 전극 어셈블리를 형성할 수 있는데, 전극 어셈블리를 겉포장에 설치하고, 건조한 후 전해액을 주입하여 진공 패키징, 정치, 화성, 성형 등 공법을 거쳐 이차 전지를 얻는다.
본 출원의 일부 실시예에서는 본 출원에 따른 이차 전지가 전지 모듈을 조립할 수 있고, 전지 모듈이 포함하는 이차 전지의 수량은 다수 일 수 있으며, 구체적인 수량은 전지 모듈의 응용과 용량에 따라 조절할 수 있다.
도 4는 하나의 예시로서의 전지 모듈(4)의 모식도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전지 모듈(4)에서, 다수의 이차 전지(5)는 전지 모듈(4)의 길이 방향을 따라 순차적으로 배열되게 설치할 수 있다. 물론, 기타 임의의 방식에 따라 배포할 수도 있다. 나아가, 체결부재를 통해 이 다수의 이차 전지(5)를 고정할 수 있다.
선택적으로, 전지 모듈(4)은 수용 공간을 구비하는 하우징을 더 포함할 수 있고, 다수의 이차 전지(5)는 이 수용 공간에 수용된다.
일부 실시예에서, 상기 전지 모듈은 전지팩을 조립할 수도 있고, 전지팩이 포함하는 전지 모듈의 수량은 전지팩의 응용과 용량에 따라 조절할 수 있다.
도 5 및 도 6은 하나의 예시로서의 전지팩(1)의 모식도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전지팩(1)에는 전지 박스 및 전지 박스에 설치되는 다수의 전지 모듈(4)이 포함될 수 있다. 전지 박스는 어퍼 박스 바디(2)와 로어 박스 바디(3)를 포함하는데, 어퍼 박스 바디(2)는 로어 박스 바디(3)를 커버하고, 전지 모듈(4)을 수용하는 밀폐 공간을 형성한다. 다수의 전지 모듈(4)은 임의의 방식으로 전지 박스에 배포될 수 있다.
전기 장치
본 출원의 실시형태는 전기 장치를 더 제공하는데, 상기 전기 장치는 본 출원의 이차 전지, 전지 모듈 또는 전지팩에서의 적어도 하나를 포함한다. 상기 이차 전지, 전지 모듈 또는 전지팩은 상기 전기 장치의 전원으로 사용될 수도 있고 상기 전기 장치의 에너지 저장 유닛으로 사용될 수도 있다. 상기 전기 장치는 모바일 기기(예를 들면 휴대폰, 노트북 등), 전기 차량(예를 들면 순수 전기차, 하이브리드 전기차, 플러그인 하이브리드 전기차, 전기 자전거, 전기 스쿠터, 전기 골프 카트, 전기 트럭 등), 전기 기차, 선박 및 위성, 에너지 저장 시스템 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 전기 장치는 이의 사용 수요에 따라 이차 전지, 전지 모듈 또는 전지팩을 선택할 수 있다.
도 7은 하나의 예시로서의 전기 장치의 모식도이다. 이 전기 장치는 순수 전기차, 하이브리드 전기차 또는 플러그인 하이브리드 전기차 등이다. 이 전기 장치가 고출력 및 고 에너지 밀도에 대한 수요를 만족시키기 위하여 전지팩 또는 전지 모듈을 사용할 수 있다.
다른 한 예시로서의 전기 장치는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 등 일 수 있다. 이 전기 장치는 통상적으로 경박화를 요구하는 바, 이차 전지를 전원으로 사용할 수 있다.
실시예
아래 실시예는 본 출원이 개시한 내용을 보다 구체적으로 설명하는데, 이러한 실시예는 단지 서술적인 설명을 위한 것으로, 본 출원이 개시한 내용의 범위 내에서 여러 가지 수정과 변화를 진행할 수 있다는 것은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 명백한 것이다. 별도로 설명하지 않은 한, 아래 실시예에서 보도한 모든 분, 백분율 및 비율은 모두 질량을 기준으로 하고, 실시예에서 사용한 모든 시약은 모두 상업적으로 구매하여 얻거나 또는 통상적인 방법에 따라 합성하여 얻을 수 있으며, 추가적인 처리가 필요없이 직접 사용할 수 있고, 실시예에서 사용한 기기는 모두 상업적으로 구매하여 얻을 수 있다.
여기서, 에멀젼 중합법으로 제조한 폴리플루오르화 올레핀 수지는 모두 아케마회사에서 구매할 수 있고, 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지는 모두 Solvay회사에서 구매할 수 있다.
실시예1
절연 페이스트의 제조
체적 평균 입자 직경Dv50가 2μm이고 직경 두께비가 100:1인 산 세척과 물 세척을 거쳐 이물질을 제거한 후의 활석분을 유기 용매 NMP에 추가하여 균일하게 분산하되, 분산 선속도는 22m/s, 분산 시간은 60min이며; 계속하여 분산 상태에서 수평균 분자량이 1100000이고 결정도는 45%, 용융점Tm이 172℃인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 수지 Solef®5130을 추가하되, 분산 선속도는 20m/s, 분산 시간은 240min이며; 마지막으로 150메쉬 여과망으로 여과하여 절연 페이스트를 얻는다. 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지의 질량 백분율w1은 3.8%, 상기 무기 충전재의 질량 백분율w2는 21.2%, 상기 유기 용매의 질량 백분율w3은 75.0%이다.
양극 극편의 제조
양극 활성재료인 리튬 철 인산염, 도전제인 카본 블랙(Super P), 접착제인 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF)를 97:1:2의 질량비에 따라 적당한 양의 용매 NMP에서 충분히 교반하고 혼합하여 균일한 양극 페이스트를 형성하며; 양극 페이스트와 상기 절연 페이스트를 도 1에 도시된 방식에 따라 동일한 도포 속도로 양극 집전체 알루미늄 호일의 표면에 균일하게 도포하고, 건조(양극 극편에서 NMP의 함량 ＜0.3%가 될 때까지 건조), 냉간 압착을 거친 후 양극 극편을 얻는다. 양극 페이스트의 도포 중량은 360mg/1540.25mm2이고, 절연 페이스트의 도포 너비는 10mm, 도포 속도60m/min이다.
음극 극편의 제조
음극 활성재료인 흑연, 접착제인 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 증점제인 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC-Na), 도전제인 카본 블랙(Super P)을 96.2:1.8:1.2:0.8의 질량비로 적당한 양의 용매 탈이온수에서 충분히 교반하고 혼합하여 균일한 음극 페이스트를 형성하며; 음극 페이스트를 음극 집전체 구리 호일의 표면에 균일하게 도포하고, 건조, 냉간 압착을 거친 후 음극 극편을 얻는다.
전해액의 제조
에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 디메틸카보네이트(DMC)를 1:1:1의 부피비에 따라 혼합하여 유기 용매를 얻고, 이어서 충분히 건조된 LiPF6을 상기 유기 용매에 용해시켜 농도가 1mol/L인 전해액을 조제한다.
세퍼레이터의 제조
다공성 폴리에틸렌 필름을 세퍼레이터로 사용한다.
이차 전지의 제조
양극 극편, 세퍼레이터, 음극 극편을 순서에 따라 스택하고 권취하여 전극 어셈블리를 얻으며; 전극 어셈블리를 겉포장에 설치하고, 건조한 후 전해액을 주입하여 진공 패키징, 정치, 화성, 성형 등 공법을 거쳐 이차 전지를 얻는다.
실시예2~실시예21 및 비교예1~비교예3
이차 전지의 제조방법은 실시예1과 유사하고, 상이한 점은 절연 페이스트의 조성이 상이한 것이며, 구체적인 파라미터는 표1을 참조하기 바란다. 여기서, 실시예1~실시예15, 실시예19~실시예21과 비교예3이 사용한 활석분 또는 운모분은 산 세척(질량 분율이 1%인 염산 수용액)과 물 세척 처리를 거치고, 실시예16이 사용한 활석분은 산 세척과 물 세척 처리를 거치지 않았다.
비교예4
이차 전지의 제조방법은 실시예1과 유사하고, 상이한 점은 절연 페이스트의 원료 추가 순서가 상이한 것이다.
수평균 분자량이 1100000, 결정도는 45%, 용융점Tm이 172℃인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 수지 Solef®5130을 유기 용매 NMP에 추가하여 균일하게 분산하되, 분산 선속도는 22m/s, 분산 시간은 60min이며; 계속하여 분산 상태에서 체적 평균 입자 직경Dv50이 2μm이고 직경 두께비가 100:1인 산 세척과 물 세척을 거쳐 이물질을 제거한 후의 활석분을 추가하되, 분산 선속도는 20m/s, 분산 시간은 240min이며; 마지막으로 150메쉬 여과망으로 여과하여 절연 페이스트를 얻는다. 상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지의 질량 백분율w1은 3.8%, 상기 무기 충전재의 질량 백분율w2는 21.2%, 상기 유기 용매의 질량 백분율w3은 75.0%이다.
테스트 부분
(1)절연 페이스트의 점도 테스트
GB/T 2794-2013《접착제 점도의 측정 단일 실린더 회전 점도계 방법》으로 측정하여 얻은 절연 페이스트의 점도를 참조한다. 테스트 온도는 25℃이고, 테스트 기기는 미국 브룩필드회사의 Brookfield DVS+형 회전 점도계를 사용한다.
(2)절연 페이스트의 표면 장력 테스트
독일 dataphysics회사의 DCAT9T형 표면 장력 테스트기로 측정하여 얻은 절연 페이스트가 25℃에서의 표면 장력을 사용한다.
(3)절연 페이스트의 고속 도포 결과 분석
각 실시예와 비교예에 대응되는 양극 극편을 각각 CCD 시각 검사 기기를 통해 양극 극편에서의 융합 영역의 블러 폭(즉 최대 너비)를 측량한다. 여기서, 비교예1과 비교에3의 양극 페이스트와 절연 페이스트의 도포 속도는 모두 36m/min이고, 비교예2의 양극 페이스트와 절연 페이스트의 도포 속도는 모두 45m/min이며, 실시예1~실시예21의 양극 페이스트와 절연 페이스트의 도포 속도는 모두 60m/min이다.
(4)절연 코팅층의 내전해액성 테스트
각 실시예와 비교예에 대응되는 양극 극편을 각각 상온에서 상기 표준 전해액에 168h동안 담근 다음, 글러브 박스 내에서 표준 전해액을 제거하며, 절연 코팅층이 벗겨질 때까지 면봉으로 절연 코팅층을 반복적으로 닦는다. 여기서, 면봉으로 닦는 횟수가 많을수록 절연 코팅층의 내전해액성이 더 양호하다.
(5)절연 코팅층의 접착성 테스트
각 실시예와 비교예에서 제조한 이차 전지를 60℃에서 1C의 정전류로 3.65V까지 충전한 다음 3.65V에서 정전압으로 전류가 ≤0.05mA일 때까지 충전하고; 5min동안 정치한 후, 1C의 정전류로 2.50V까지 방전하는데, 이는 하나의 순환 충방전 과정이다. 이차 전지를 상기 방법에 따라 500회 순환 충방전 테스트를 진행한 후, 이차 전지를 해체하여 절연 코팅층이 양극 집전체에서 탈락하였는지 여부를 관찰한다.
(6)이차 전지 K값 테스트
각 실시예와 비교예에서 제조한 이차 전지를 상온에서 48h동안 정치한 후, 개로 전압을 테스트하고 OCV1이라고 기록하며; 이차 전지를 상온에서 계속하여 48h 정치한 후, 개로 전압을 테스트하고 OCV2라고 기록한다. 이차 전지의 K값은 (mV/h)=(OCV1-OCV2)/48이다.
(7)이차 전지 고온 순환 성능 테스트
각 실시예와 비교예에서 제조한 이차 전지를 60℃에서 1C의 정전류로 3.65V까지 충전한 다음 3.65V에서 정전압으로 전류 ≤0.05mA일 때까지 충전하며; 5min동안 정치한 후, 1C의 정전류로 2.50V까지 방전하는데, 이는 하나의 순환 충방전 과정이다. 이차 전지를 상기 방법에 따라 500회 순환 충방전 테스트를 진행한 후, 용량 유지율을 측정한다.
이차 전지를 60℃에서 500회 순환한 후, 용량 유지율(%)=500번째 순환한 방전 용량/1번째 순환한 방전 용량Х100%이다.
(8)이차 전지의 고온 저장 성능 테스트
각 실시예와 비교예에서 제조한 이차 전지를 상온에서 1/3C의 정전류로 3.65V까지 충전하고; 그 다음 60℃에서 60일동안 저장한 후, 상온에서 5h 유지하며, 1/3C의 정전류로 2.50V까지 방전하고, 계속하여 1/3C의 정전류로 3.65V까지 충전하며, 다시 1/3C의 정전류로 2.50V까지 방전하여 이차 전지의 저장한 후의 방전 용량을 얻는다.
이차 전지를 60℃에서 60일동안 저장한 후, 용량 유지율(%)=이차 전지를 저장한 후의 방전 용량/이차 전지의 정격 용량Х100%이다.
표 2는 실시예1~실시예21 및 비교예1~비교예4의 성능 테스트 결과를 제공한다.
도 8은 실시예1과 비교예1에서 제조한 절연 페이스트가 고속으로 도포한 결과 비교도로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 출원의 절연 페이스트의 기술적 해결수단은 융합 영역의 블러 폭을 효과적으로 저하시킬 수 있다. 표 2의 테스트 결과로부터 알 수 있다 시피, 실시예1에서 제조한 절연 페이스트는 60m/min의 도포 속도에서 융합 영역의 블러 폭은 단지 0.4mm이고, 비교예1에서 제조한 절연 페이스트가 36m/min의 도포 속도에서 융합 영역의 블러 폭은 이미 2.2mm에 도달하였다. 따라서, 본 출원은 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 2차원 무기 재료와 조합하여 사용함으로써 상기 절연 페이스트가 상기 양극 페이스트 도포 영역으로 이전하는 것을 한정할 수 있고, 도포 속도를 향상시키는 동시에 융합 영역의 블러 폭을 현저하게 저하시킬 수도 있다.
비교예2는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 통상적인 구형 또는 구형과 유사한 무기 충전재인 베마이트와 조합하여 사용함으로써 일정한 정도에서 도포 속도를 향상시키고 융합 영역의 블러 폭을 저하시킬 수 있지만 개선 효과가 한정되는 바, 절연 페이스트는 45m/min의 도포 속도에서 융합 영역의 블러 폭이 이미 1.0mm에 도달하므로 비교예2에서 제조된 절연 페이스트는 60m/min이상의 도포 속도에서 사용이 어렵게 된다. 비교예3은 에멀젼 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지를 2차원 무기 재료와 조합하여 사용함으로써 일정한 정도에서 도포 속도를 향상시키고 융합 영역의 블러 폭을 저하시킬 수 있으나 개선 효과가 한정되는 바, 절연 페이스트는 36m/min의 도포 속도에서 융합 영역의 블러 폭이 이미 1.5mm에 도달하므로 비교예3에서 제조된 절연 페이스트도 60m/min이상의 도포 속도에서 사용이 어렵게 된다. 비교예4는 절연 페이스트를 제조할 때, 먼저 수지를 추가한 후 무기 충전재를 추가하므로 무기 충전재가 균일하게 분산될 수 없도록 한다.
표 2의 테스트 결과로부터 더 알 수 있다 시피, 수지, 무기 충전재 및 유기 용매의 질량 백분율을 합리적으로 조절하여 w1이 1%~5%, w2가 5%~35%, w3이 60%~94%를 만족시키도록 할 경우, 양극 극편의 융합 영역의 블러 폭을 추가로 저하시킬 수 있도록 한다. 이 외에, 이 기초상에서 수지 및 무기 충전재의 질량비를 추가로 합리적으로 조절하여 w1/w2를 0.1 내지 1 사이에 제어할 경우, 절연 코팅층은 더 높은 접착성과 내전해액성을 구비하게 된다.
실시예1, 실시예19~실시예21의 테스트 결과로부터, 2차원 무기 재료의 직경 두께비가 높을수록 절연 페이스트 이전 속도를 저하시키는 작용이 더 뚜렷하고 양극 극편 융합 영역의 블러 폭이 더 작다는 것을 더 알 수 있다.
설명해야 할 것은, 본 출원은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 상기 실시형태는 단지 예시일 뿐, 본 출원의 기술적 해결수단의 범위 내에서 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고 동일한 작용 효과를 발휘하는 실시형태는 모두 본 출원의 기술적 범위 내에 포함된다. 이 외에, 본 출원의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 실시형태에 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 생각해낼 수 있는 여러 가지 변형을 추가하고, 실시형태에서의 일부 구성 요소를 조합하여 구축한 기타 형태도 본 출원의 범위 내에 포함된다.
[표 1]
Figure pct00001
Figure pct00002
[표 2]
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006

Claims (20)

  1. 수지, 무기 충전재 및 유기 용매를 포함하는 절연 페이스트에 있어서,
    상기 수지는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지에서 선택되고, 상기 무기 충전재는 2차원 무기 재료에서 선택되며,
    선택적으로, 상기 2차원 무기 재료의 형태는 층상, 박편상 또는 박판상을 이루는 것을 특징으로 하는 절연 페이스트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지의 질량 백분율w1은 1%~5%, 상기 무기 충전재의 질량 백분율w2는 5%~35%, 상기 유기 용매의 질량 백분율w3은 60%~94%이고;
    선택적으로, w1/w2는 0.05~1, 선택적으로는 0.1~1인 것을 특징으로 하는 절연 페이스트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 페이스트가 25℃에서의 점도는 1000cps~20000cps, 선택적으로는 3000cps~8000cps인 것을 특징으로 하는 절연 페이스트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 수평균 분자량은 600000~1500000, 선택적으로는 1100000~1300000; 및/또는,
    상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 결정도는 30%~60%, 선택적으로는 40%~50%; 및/또는,
    상기 폴리플루오르화 올레핀 수지의 용융점은 150℃~180℃, 선택적으로는 155℃~175℃인 것을 특징으로 하는 절연 페이스트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폴리플루오르화 올레핀 수지는 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지, 폴리불화비닐 수지, 테프론 수지, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌 공중합체 수지, 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로펜 공중합체 수지에서의 적어도 하나에서 선택되는 것을 특징으로 하는 절연 페이스트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차원 무기 재료는 층상 규산염, 2차원 분자체에서의 적어도 하나에서 선택되고;
    선택적으로, 상기 층상 규산염은 운모분, 플루오로플로고파이트 파우더, 활석분, 하이드로탈사이트, 하이드로탈사이트 유사 화합물에서의 적어도 하나를 포함하며;
    선택적으로, 상기 2차원 분자체는 MWW형, SAPO형, FER형, PLS-n형 분자체에서의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 페이스트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차원 무기 재료의 체적 평균 입자 직경Dv50은 0.5μm~10μm, 선택적으로는 0.5μm~5μm; 및/또는,
    상기 2차원 무기 재료의 직경 두께비는 ≥50:1, 선택적으로는 50:1~100:1인 것을 특징으로 하는 절연 페이스트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 용매는 N-메틸피롤리돈, 트리에틸 인산염, 디메틸 설폭사이드, N, N-디메틸포름아미드, N, N-디메틸아세트아미드에서의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 페이스트.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 페이스트에서 유화제의 질량 백분율은 1/1000000보다 작거나 같고, 선택적으로, 상기 절연 페이스트에서 유화제의 질량 백분율은 0%인 것을 특징으로 하는 절연 페이스트.
  10. 유기 용매와 무기 충전재를 균일하게 분산하여 제1 페이스트를 얻는 단계S100;
    분산 상태에서 이미 얻은 제1 페이스트에 수지 입자를 추가하고, 균일하게 분산한 후 절연 페이스트를 얻는 단계S200을 포함하는 절연 페이스트의 제조방법에 있어서,
    상기 무기 충전재는 2차원 무기 재료에서 선택되고, 상기 수지 입자는 현탁 중합법으로 제조된 폴리플루오르화 올레핀 수지에서 선택되는 것을 특징으로 하는 절연 페이스트의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 절연 페이스트의 총 질량을 기준으로, 상기 수지 입자의 질량 백분율은 1%~5%, 상기 무기 충전재의 질량 백분율은 5%~35%, 상기 유기 용매의 질량 백분율은 60%~94%인 것을 특징으로 하는 절연 페이스트의 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    단계S100에서, 분산 선속도는 20m/s~100m/s, 분산 시간은 15min~120min; 및/또는,
    단계S200에서, 분산 선속도는 20m/s~100m/s, 분산 시간은 120min~480min인 것을 특징으로 하는 절연 페이스트의 제조방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    여과하여 얻은 절연 페이스트는, 선택적으로, 100~200메쉬 여과망으로 여과하여 얻은 절연 페이스트를 사용하는 단계S300을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 페이스트의 제조방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 입자는 일차 입자이고, 상기 일차 입자의 체적 평균 입자 직경Dv50은 20μm~150μm, 선택적으로는 50μm~100μm인 것을 특징으로 하는 절연 페이스트의 제조방법.
  15. 양극 집전체;
    상기 양극 집전체의 적어도 일부 표면에 위치하는 양극 활성재료층; 및
    상기 양극 집전체 표면에 위치하는 동시에 상기 양극 집전체 길이 방향을 따라 상기 양극 활성재료층 가장자리와 접하는 절연 코팅층을 포함하는 양극 극편에 있어서,
    상기 절연 코팅층은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 절연 페이스트가 건조된 후 형성한 층이거나 또는 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 통해 제조한 절연 페이스트가 건조된 후 형성한 층인 것을 특징으로 하는 양극 극편.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 절연 코팅층의 두께는 2μm~150μm; 및/또는,
    상기 절연 코팅층의 너비는 0.1mm~15mm인 것을 특징으로 하는 양극 극편.
  17. 제15항 또는 제16항에 따른 양극 극편을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제17항에 따른 이차 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  19. 제17항에 따른 이차 전지 또는 제18항에 따른 전지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  20. 제17항에 따른 이차 전지, 제18항에 따른 전지 모듈, 제19항에 따른 전지팩에서의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
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