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KR102017239B1 - A separator for electrochemical device comprising a porous coating layer comprising heat-resistant particles and electrochemical device comprising the same - Google Patents

A separator for electrochemical device comprising a porous coating layer comprising heat-resistant particles and electrochemical device comprising the same Download PDF

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KR102017239B1
KR102017239B1 KR1020160055793A KR20160055793A KR102017239B1 KR 102017239 B1 KR102017239 B1 KR 102017239B1 KR 1020160055793 A KR1020160055793 A KR 1020160055793A KR 20160055793 A KR20160055793 A KR 20160055793A KR 102017239 B1 KR102017239 B1 KR 102017239B1
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윤수진
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Abstract

본원 발명은 전기화학소자용 복합 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 전지의 활성화 과정 중 발생되는 가스의 양이 감소되어 내부 저항 증가 및 전지 용량 퇴화 방지 효과를 갖는 복합 분리막에 대한 것이다. The present invention relates to a composite separator for an electrochemical device and an electrochemical device comprising the same. More particularly, the present invention relates to a composite separator having an effect of reducing the amount of gas generated during activation of a battery, thereby increasing internal resistance and preventing battery capacity deterioration.

Description

내열 입자를 포함하는 다공성 코팅층을 구비한 복합 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자{A separator for electrochemical device comprising a porous coating layer comprising heat-resistant particles and electrochemical device comprising the same}A separator for electrochemical device comprising a porous coating layer comprising heat-resistant particles and electrochemical device comprising the same}

본원 발명은 전기화학소자용 복합 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 전지의 활성화 과정 중 발생되는 가스의 양이 감소되어 내부 저항 증가 및 전지 용량 퇴화 방지 효과를 갖는 복합 분리막에 대한 것이다. The present invention relates to a composite separator for an electrochemical device and an electrochemical device comprising the same. More particularly, the present invention relates to a composite separator having an effect of reducing the amount of gas generated during activation of a battery, thereby increasing internal resistance and preventing battery capacity deterioration.

이차 전지는 양극/음극/분리막/전해액을 기본으로 구성되어 화학에너지와 전기에너지가 가역적으로 변환되면서 충방전이 가능한 에너지 말도가 높은 에너지 저장체로, 휴대폰, 노트북 등의 소형 전자 장비에 폭넓게 사용된다. 최근에는 환경문제, 고유가, 에너지 효율 및 저장을 위한 대응으로 복합 전기 자동차(전기 자동차(hybrid electric vehicles, HEV), 플러그 전기 자동차(Plug-in EV), 전기자전거(e-bike) 및 에너지 저장 시스템(Energy storage system, ESS)으로의 응용이 급속히 확대되고 있다.Secondary battery is composed of anode / cathode / membrane / electrolyte based on the reversible conversion of chemical energy and electrical energy, which can be charged and discharged with high energy density energy storage body, which is widely used in small electronic equipment such as mobile phones and laptops. In recent years, combined electric vehicles (hybrid electric vehicles (HEV), plug-in EVs, e-bikes and energy storage systems) have been developed to address environmental issues, high oil prices, energy efficiency and storage. Applications to energy storage systems (ESS) are expanding rapidly.

상기와 같은 이차 전지는 최근 전기화학 소자의 발화 및 폭발 사고와 같은 안전 사고의 잠재 위험성이 급증 함에 따라 전기화학 소자의 안전성 평가 및 안전성 확보가 매우 중요한 이슈로 떠올랐다. 이에 전 세계적으로 국가차원뿐만 아니라 수요자 중심의 안전성 확인에 대한 요구가 증가되면서 정부를 중심으로 강제 인증 규제 시행 및 확대가 진행되고 있으며 기술의 표준화도 추진되고 있다. 이러한 전기화학 소자는 작동 환경에 따라 오작동을 일으킬 수 있으며, 오작동시 과열으로 인한 열폭주가 일어나 소자내 구비된 분리막이 분해될 경우에는 내부단락으로 인하여 급격히 좁아진 전극의 전위차로 인한 전기 에너지 방출과 그로 인한 전해액의 기화로 내부 폭발을 일으키게 될 우려가 있다. 특히, 현재 일반적인 전기화학소자의 분리막으로 사용되는, 재료의 열역학적 상분리 방법으로 제조되는 폴리올레핀계 다공성 기재는 소형 모바일기기에 적합한 기계적 특성, 화학적 안정성,In the secondary battery as described above, as the potential risk of safety accidents such as ignition and explosion accidents of electrochemical devices has rapidly increased, safety evaluation and safety of electrochemical devices have emerged as a very important issue. Accordingly, as the demand for safety verification not only at the national level but also at the consumer level is increasing worldwide, the government is enforcing and expanding the mandatory certification regulations and standardizing technology. Such an electrochemical device may cause a malfunction depending on the operating environment.In case of malfunction, a thermal runaway occurs due to overheating, and when a separator provided in the device is decomposed, electrical energy is discharged due to the potential difference of the electrode, which is rapidly narrowed due to an internal short circuit. There is a fear that internal explosion may occur due to vaporization of the electrolyte solution. In particular, polyolefin-based porous substrates prepared by thermodynamic phase separation of materials, which are currently used as separators of general electrochemical devices, have suitable mechanical properties, chemical stability,

적절한 생산 비용이라는 특성이 있지만, 통상적으로 200℃ 이하에서 용융되는 재료 특성과 기공 크기 및 기공도를 조절하기 위한 연신의 제조 공정상의 특성으로 인하여 100℃ 이상의 온도에서 극심한 열 수축 거동을 보임으로써 고온에서 안정성이 취약하고, 중대형 전기화학 소자에 적용하기에는 기계적 강도가 약해 내부 단락 위험이 상존하고 있다.Although it has the property of reasonable production cost, it is characterized by extreme heat shrinkage behavior at temperatures above 100 ° C due to the material properties that are usually melted below 200 ° C and the nature of the drawing process to control pore size and porosity. The stability is weak and the mechanical strength is insufficient to be applied to medium and large electrochemical devices, and the risk of internal short circuit exists.

상기와 같은 전기화학소자 내 구비된 폴리올레핀계 분리막의 열적, 기계적 특성을 보완하고자, 일본 특허공개 번호 제2003-022707호와 Polymer Journal, vol. 42, P. 425-437, 2010 등에는 무기물 입자와 폴리올레핀계 수지를 혼합하여, 용매와 고분자, 무기물 입자의 열역학적 상분리를 이용한 미세다공성 구조를 갖는 유/무기 복합 분리막 제조 방법이 제안되었다. 뿐만 아니라, 대한민국 특허공개공보 제 10-2006-72065호, 제 10-2007-231호, 제 10-2008-0010166호 등에는 다공성 기재의 일면 또는 양면에 무기물 필러 입자와 고분자 바인더의 혼합물로된 다공성 코팅층을 형성한 분리막이 제안되었다. 다공성 기재에 형성된 미세다공성 코팅층의 무기 필러 입자들은 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 패시베이션(passivation) 역할을 함으로써 전기화학소자의 오작동에 의한 과열시 다공성 기재가 열 수축되는 것을 억제하게 됨과 동시에, 고분자 바인더와 함께 무기 필러 입자들 사이에는 빈 공간이 존재하여 미세 기공을 형성한다. 이와 같이, 다공성 기재에 형성된 미세다공성 코팅층은 전기화학소자의 안전성 향상에 기여한다. 종래 기술에 따라 미세다공성 코팅층 형성에 사용되는 무기 필러 입자로는 주로, Al2O3를 사용하는데, 알루미나의 비표면적이 높을수록 전지의 초기 활성화 과정에서 발생되는 가스의 양이 많은 문제점을 가지고 있다. In order to complement the thermal and mechanical properties of the polyolefin-based separator provided in the electrochemical device as described above, Japanese Patent Publication No. 2003-022707 and Polymer Journal, vol. 42, P. 425-437, 2010, etc. have proposed a method for producing an organic / inorganic composite membrane having a microporous structure by mixing the inorganic particles and the polyolefin resin, using thermodynamic phase separation of a solvent, a polymer, and inorganic particles. In addition, the Republic of Korea Patent Publication Nos. 10-2006-72065, 10-2007-231, 10-2008-0010166, etc., the porous material consisting of a mixture of inorganic filler particles and a polymeric binder on one or both sides of the porous substrate A separator having a coating layer has been proposed. Inorganic filler particles of the microporous coating layer formed on the porous substrate serve as a kind of passivation to maintain physical shape, thereby inhibiting thermal shrinkage of the porous substrate during overheating due to malfunction of the electrochemical device, and Together, an empty space exists between the inorganic filler particles to form fine pores. As such, the microporous coating layer formed on the porous substrate contributes to improving the safety of the electrochemical device. According to the prior art, Al 2 O 3 is mainly used as the inorganic filler particles used to form the microporous coating layer. The higher the specific surface area of the alumina, the more the amount of gas generated during the initial activation of the battery has a problem. .

본원 발명은 전지의 초기 활성화 과정 중 발생되는 가스의 양이 저감된 복합 분리막을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 한편, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에서 기재되는 수단 또는 방법, 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.An object of the present invention is to provide a composite membrane in which the amount of gas generated during the initial activation of the battery is reduced. Other objects and advantages of the invention will be understood by the following description. On the other hand, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means or method described in the claims, and combinations thereof.

본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서, 코어부 및 상기 코어부의 표면의 적어도 일부에 형성된 쉘부를 포함하는 코어-쉘 구조의 내열 입자를 포함하는 전기화학소자용 복합 분리막에 대한 것이다. 여기에서 상기 코어부는 비도전성 입자를 포함하며, 상기 쉘부는 티탄산 바륨(BaTiO3)을 포함한다. The present invention is to solve the above technical problem, and relates to a composite separator for an electrochemical device comprising heat-resistant particles of the core-shell structure including a core portion and a shell portion formed on at least part of the surface of the core portion. Here, the core portion includes non-conductive particles, and the shell portion includes barium titanate (BaTiO 3 ).

여기에서, 상기 비도전성 입자는 전기화학소자의 작동 전압 범위 내에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이다. Herein, the non-conductive particles do not undergo oxidation and / or reduction reactions within the operating voltage range of the electrochemical device.

여기에서 상기 비도전성 입자는 무기물 입자 또는 유기물 입자 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. Herein, the non-conductive particles may include inorganic particles or organic particles or both.

본 발명에 있어서, 상기 무기물 입자는 산화알루미늄(알루미나), 산화알루미늄의 수화물(베마이트 (AlOOH), 깁사이트(Al(OH)3), 베이크라이트, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 산화철, 산화규소, 산화티탄 (티타니아), 산화칼슘 중 1종 이상인 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 중 1종 이상인 질화물, 실리카, 황산바륨 및 불화칼슘, 불화칼륨에서 선택된 1종 이상일 수 있다. In the present invention, the inorganic particles are aluminum oxide (alumina), hydrate of aluminum oxide (boehmite (AlOOH), gibbsite (Al (OH) 3 ), bakelite, magnesium oxide, magnesium hydroxide, iron oxide, silicon oxide, Titanium oxide (titania), at least one oxide of calcium oxide, aluminum nitride, at least one nitride of silicon nitride, silica, barium sulfate and calcium fluoride, and at least one selected from potassium fluoride.

여기에서, 상기 유기물 입자는 고분자 중합체 입자인 것이다.Herein, the organic particles are high molecular polymer particles.

또한, 본 발명은 다공성 고분자 기재; 및 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일측 표면상에 형성된 다공성 코팅층; 을 포함하며, 여기에서 상기 다공성 코팅층은 내열 입자가 바인더 수지를 매개로 하여 서로 결착되고 집적되어 층상으로 형성된 것으로서 입자 사이의 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)에 기인한 다공성 구조를 갖는 것이며, 상기 내열 입자는 코어부 및 상기 코어부의 표면의 적어도 일부에 형성된 쉘부를 포함하고 상기 코어부는 비도전성 입자이며, 상기 쉘부는 티탄산 바륨(BaTiO3)을 포함하는 것인, 전기화학소자용 복합 분리막에 대한 것이다. In addition, the present invention is a porous polymer substrate; And a porous coating layer formed on at least one surface of the porous polymer substrate. Wherein the porous coating layer is formed of layers in which heat-resistant particles are bound and integrated with each other through a binder resin and have a porous structure due to an interstitial volume between the particles. Particles include a core portion and a shell portion formed on at least a portion of the surface of the core portion, wherein the core portion is a non-conductive particle, the shell portion is a composite separator for an electrochemical device, including barium titanate (BaTiO 3 ). .

여기에서, 상기 비도전성 입자는 전기화학소자의 작동 전압 범위 내에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이다. Herein, the non-conductive particles do not undergo oxidation and / or reduction reactions within the operating voltage range of the electrochemical device.

또한, 여기에서, 상기 비도전성 입자는 무기물 입자 또는 유기물 입자 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. In addition, the non-conductive particles may include inorganic particles or organic particles or both thereof.

여기에서, 상기 무기물 입자는 산화알루미늄(알루미나), 산화알루미늄의 수화물(베마이트 (AlOOH), 깁사이트(Al(OH)3), 베이크라이트, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 산화철, 산화규소, 산화티탄 (티타니아), 산화칼슘 중 1종 이상인 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 중 1종 이상인 질화물, 실리카, 황산바륨 및 불화칼슘, 불화칼륨에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. Herein, the inorganic particles include aluminum oxide (alumina), hydrate of aluminum oxide (boehmite (AlOOH), gibbsite (Al (OH) 3 ), bakelite, magnesium oxide, magnesium hydroxide, iron oxide, silicon oxide, titanium oxide (Titania), at least one oxide of calcium oxide, at least one of aluminum nitride, at least one nitride of silicon nitride, silica, barium sulfate and calcium fluoride, and potassium fluoride.

여기에서, 상기 유기물 입자는 고분자 중합체 입자인 것이다.Herein, the organic particles are high molecular polymer particles.

또한, 상기 고분자 중합체 입자는 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 멜라민 수지 및 페놀 수지에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. In addition, the polymer particles may include at least one selected from polystyrene, polyethylene, polyimide, melamine resin, and phenol resin.

또한, 상기 고분자 중합체 입자는 유리전이온도가 150℃ 이상인 것이다. In addition, the polymer particles are the glass transition temperature is 150 ℃ or more.

여기에서, 상기 고분자 중합체 입자는 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 멜라민 수지 및 페놀 수지에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. Here, the polymer polymer particles may include at least one selected from polystyrene, polyethylene, polyimide, melamine resin, and phenol resin.

여기에서, 상기 고분자 중합체 입자는 유리전이온도가 150℃ 이상인 것이다.Herein, the polymer polymer particles have a glass transition temperature of 150 ° C. or higher.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 다공성 고분자 기재는 하기 a) 내지 e) 중 어느 하나인 것이다:In the present invention, the porous polymer substrate is any one of the following a) to e):

a) 고분자 수지를 용융/압출하여 성막한 다공성 필름,a) porous film formed by melting / extruding polymer resin,

b) 상기 a)의 다공성 필름이 2층 이상 적층된 다층막,b) a multilayer film in which two or more porous films of a) are laminated;

c) 고분자 수지를 용융/방사하여 얻은 필라멘트를 집적하여 제조된 부직포 웹,c) nonwoven web made by integrating filament obtained by melting / spinning polymer resin,

d) 상기 b)의 부직포 웹이 2층 이상 적층된 다층막, d) a multilayer film in which two or more layers of the nonwoven web of b) are laminated;

e) 상기 a) 내지 d) 중 둘 이상을 포함하는 다층 구조의 복합 다공성 기재.e) A composite porous substrate having a multilayer structure comprising two or more of a) to d).

여기에서, 상기 무기물 입자는 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자 및/또는 유전율 상수가 5 이상인 고유전율 무기물 입자를 포함할 수 있다. Herein, the inorganic particles may include inorganic particles having ion transfer ability and / or high dielectric constant inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more.

또한, 본 발명은 음극, 양극 및 상기 음극과 양극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극 조립체에 대한 것이다. 여기에서, 상기 분리막은 전술한 특징을 갖는 복합 분리막인 것이다. 또한, 본 발명은 상기 전극 조립체를 포함하는 전기화학소자를 제공한다. The present invention also relates to an electrode assembly comprising a cathode, an anode, and a separator interposed between the cathode and the anode. Here, the separator is a composite separator having the above characteristics. In addition, the present invention provides an electrochemical device including the electrode assembly.

본원 발명에 따른 분리막은 BTO로 표면이 코팅된 내열 입자를 포함하는 다공성 코팅층이 구비된 것으로서, 상기 분리막을 전지에 적용하면 활성화 공정 중 가스 발생량이 감소하는 효과가 크다. 또한, 알루미나 등 기존의 무기물 입자를 BTO로 코팅하므로 소재 변경에 따른 비용 상승 폭이 크지 않은 장점이 있다. The separator according to the present invention has a porous coating layer including heat-resistant particles coated on the surface of BTO. When the separator is applied to a battery, the amount of gas generated during the activation process is greatly reduced. In addition, since conventional inorganic particles such as alumina are coated with BTO, the cost increase due to material change is not significant.

첨부된 도면은 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것으로, 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에 수록된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 축척 또는 비율 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장될 수 있다.
도 1은 본원 발명에 따른 내열 입자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 입자의 D50와 가스 발생량의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 입자의 BET와 가스 발생량의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예에서 발생된 가스의 양을 비교하여 나타낸 그래프이다.
The accompanying drawings illustrate preferred embodiments of the invention, and together with the description serve to explain the principles of the invention, but the scope of the invention is not limited thereto. On the other hand, the shape, size, scale or ratio of the elements in the drawings included in this specification may be exaggerated to emphasize a more clear description.
Figure 1 schematically shows the cross section of the heat-resistant particles according to the present invention.
2 is a graph showing the correlation between D 50 of particles and the amount of gas generated.
3 is a graph showing the correlation between the BET of the particles and the gas generation amount.
Figure 4 is a graph comparing the amount of gas generated in the Examples and Comparative Examples according to the present invention.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

본 발명은 내열 입자를 포함하는 다공성 코팅층이 구비된 전기화학소자용 분리막에 대한 것이다. 상기 내열 입자는 비도전성 입자의 표면에 티탄산바륨 코팅층이 형성되어 있어 전지의 활성화 과정 중 가스의 발생량이 적어 내부 저항 증가율 및 전지 용량퇴화가 낮다. The present invention relates to a separator for an electrochemical device equipped with a porous coating layer containing heat-resistant particles. The heat-resistant particles have a barium titanate coating layer formed on the surface of the non-conductive particles, so that the amount of gas generated during the activation of the battery is small, so that the internal resistance increase rate and the battery capacity deterioration are low.

도 1은 상기 복합 분리막 중 다공성 코팅층에 포함되는 내열 입자의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 이하 상기 도면을 참조하여 본원 발명에 대해 상세하게 설명한다. 1 schematically shows a cross section of heat resistant particles included in a porous coating layer of the composite separator. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 일 측면에 따른 분리막은 고분자 소재를 포함하는 다공성 고분자 기재를 포함하며, 상기 다공성 고분자 기재의 일측 표면 또는 양측 표면에 내열 입자를 포함하는 다공성 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 분리막은 음극과 양극 사이의 전기적 접촉을 차단하면서 이온을 통과시키는 이온 전도성 배리어(porous ion-conducting barrier)의 역할을 수행하는 것이다. The separator according to an aspect of the present invention includes a porous polymer substrate including a polymer material, and a porous coating layer including heat-resistant particles is formed on one or both surfaces of the porous polymer substrate. In the present invention, the separator serves as a porous ion-conducting barrier for passing ions while blocking electrical contact between the cathode and the anode.

이하 본 발명을 구성 요소별로 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail for each component.

1. 다공성 고분자 기재1. Porous Polymer Base

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 다공성 고분자 기재는 음극 및 양극을 전기적으로 절연시켜 단락을 방지하면서 리튬 이온의 이동 경로를 제공할 수 있는 것으로서 통상적으로 전기화학소자의 분리막 소재로 사용 가능한 것이라면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. 이러한 다공성 기재로는, 예를 들어, 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴레페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈렌과 같은 고분자 수지 중 적어도 어느 하나로 형성된 다공성 기재 등이 있으나 특별히 여기에 한정되는 것이 아니다. According to one specific embodiment of the present invention, the porous polymer substrate is capable of providing a migration path of lithium ions while electrically insulating the negative electrode and the positive electrode to prevent a short circuit. Can be used without limitation. Examples of such porous substrates include polyolefins, polyethylene terephthalates, polybutylene terephthalates, polyacetals, polyamides, polycarbonates, polyimides, polyetheretherketones, polyethersulfones, polyphenylene oxides, and polyphenyls. Porous substrates formed of at least one of polymer resins such as rensulphide and polyethylene naphthalene, but are not particularly limited thereto.

또한, 상기 다공성 고분자 기재로는 고분자 수지를 용융하여 성막한 시트 형태의 필름이나 고분자 수지를 용융방사하여 얻은 필라멘트를 집적시킨 부직포 형태를 모두 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 고분자 수지를 용융/성형 하여 시트 형태로 제조된 다공성 기재인 것이다. In addition, as the porous polymer substrate, any of a sheet-like film in which a polymer resin is melted and formed into a film or a nonwoven fabric in which filaments obtained by melting and spinning a polymer resin may be used. Preferably it is a porous substrate prepared in the form of a sheet by melting / molding the polymer resin.

구체적으로 상기 다공성 고분자 기재는 하기 a) 내지 e) 중 어느 하나인 것이다. Specifically, the porous polymer substrate is any one of the following a) to e).

a) 고분자 수지를 용융/압출하여 성막한 다공성 필름 a) Porous film formed by melting / extruding polymer resin

b) 상기 a)의 다공성 필름이 2층 이상 적층된 다층막,b) a multilayer film in which two or more porous films of a) are laminated;

c) 고분자 수지를 용융/방사하여 얻은 필라멘트를 집적하여 제조된 부직포 웹,c) nonwoven web made by integrating filament obtained by melting / spinning polymer resin,

d) 상기 b)의 부직포 웹이 2층 이상 적층된 다층막, d) a multilayer film in which two or more layers of the nonwoven web of b) are laminated;

e) 상기 a) 내지 d) 중 둘 이상을 포함하는 다층 구조의 다공성 복합막.e) A porous composite membrane having a multilayer structure comprising two or more of a) to d).

본원 발명에 있어서, 상기 다공성 고분자 기재의 두께는 5 내지 50 ㎛일 수 있다. 다공성 기재의 범위가 특별히 전술한 범위로 한정되는 것은 아니지만, 두께가 전술한 하한보다 지나치게 얇은 경우에는 기계적 물성이 저하되어 전지 사용 중 분리막이 쉽게 손상될 수 있다. 한편, 다공성 기재에 존재하는 기공 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.01 내지 50 ㎛ 및 10 내지 95%일 수 있다. In the present invention, the thickness of the porous polymer substrate may be 5 to 50 ㎛. Although the range of the porous substrate is not particularly limited to the above-mentioned range, when the thickness is too thin than the above-described lower limit, the mechanical properties may be degraded and the separator may be easily damaged during battery use. On the other hand, the pore size and pore present in the porous substrate is also not particularly limited, but may be 0.01 to 50 ㎛ and 10 to 95%, respectively.

2. 다공성 코팅층2. Porous Coating Layer

상기 다공성 코팅층은 상기 고분자 기재의 일측 표면 또는 양측 표면에 층상으로 형성되는 것으로서, 복수의 내열 입자와 바인더 수지의 혼합물을 포함한다. 이와 같이 다공성 고분자 기재의 표면이 내열 입자로 피복됨으로써 분리막의 내열성 및 기계적 물성이 더욱 향상된다. The porous coating layer is formed as a layer on one surface or both surfaces of the polymer substrate, and comprises a mixture of a plurality of heat resistant particles and a binder resin. As such, the surface of the porous polymer substrate is coated with heat-resistant particles to further improve heat resistance and mechanical properties of the separator.

상기 다공성 코팅층은 내열 입자간 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)에 의한 미세 다공성 구조를 가질 뿐만 아니라 다공성 코팅층의 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 겸하게 된다. 상기 인터스티셜 볼륨은 인접한 비도전성 입자들이 실질적으로 면접하여 한정되는 공간을 의미한다. 또한, 상기 내열 입자는 일반적으로 200℃ 이상의 고온이 되어도 물리적 특성이 변하지 않는 특성을 갖기 때문에, 분리막은 형성된 다공성 코팅층에 의해 우수한 내열성을 갖는다. 본 발명에 있어서, 상기 다공성 코팅층은 두께가 1㎛ 내지 50㎛, 또는 2㎛ 내지 30㎛인 또는 2㎛ 내지 20㎛이다. The porous coating layer not only has a microporous structure by interstitial volume between heat-resistant particles, but also serves as a kind of spacer capable of maintaining the physical form of the porous coating layer. The interstitial volume means a space in which adjacent nonconductive particles are substantially interviewed and defined. In addition, since the heat-resistant particles generally have a property that physical properties do not change even at a high temperature of 200 ° C. or more, the separator has excellent heat resistance by the formed porous coating layer. In the present invention, the porous coating layer has a thickness of 1 μm to 50 μm, or 2 μm to 30 μm, or 2 μm to 20 μm.

상기 다공성 코팅층에서, 상기 내열 입자와 바인더 수지의 함량비는 최종 제조되는 본 발명의 다공성 코팅층의 두께, 기공 크기 및 기공도를 고려하여 결정하되, 중량비를 기준으로 무기물 입자가 50 내지 99.9 중량% 또는 70 내지 99.5 중량%, 고분자 수지가 0.1 내지 50중량% 또는 0.5 내지 30중량% 인 것이다. 다공성 코팅층에서의 내열 입자의 함유 비율을 상기 범위 내로 함으로써, 내열 입자끼리 접촉부를 가지면서, 이온의 이동이 저해되지 않을 정도로 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)을 형성할 수 있다. 상기 내열 입자의 함량이 50 중량% 미만일 경우 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 내열 입자들 사이에 형성되는 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다. 반면, 99.9 중량%를 초과할 경우 고분자 함량이 너무 적기 때문에 무기물 사이의 접착력 약화로 인해 최종 다공성 코팅층의 기계적 물성이 저하된다. In the porous coating layer, the content ratio of the heat-resistant particles and the binder resin is determined in consideration of the thickness, pore size and porosity of the porous coating layer of the present invention to be finally produced, based on the weight ratio of inorganic particles 50 to 99.9% by weight or 70 to 99.5% by weight, polymer resin is 0.1 to 50% by weight or 0.5 to 30% by weight. By setting the content ratio of the heat-resistant particles in the porous coating layer within the above range, it is possible to form an interstitial volume to the extent that the movement of ions is not inhibited while the heat-resistant particles have contact portions. When the content of the heat-resistant particles is less than 50% by weight, the content of the polymer is excessively large, and the pore size and porosity due to the reduction of the interstitial volume formed between the heat-resistant particles are reduced, resulting in deterioration of final cell performance. May be caused. On the other hand, if it exceeds 99.9% by weight, the polymer content is too small, the mechanical properties of the final porous coating layer is reduced due to the weakening of the adhesion between the inorganic materials.

한편, 다공성 코팅층의 기공 크기 및 기공도는 포함되는 내열 입자의 크기에 의존하는데, 예컨대 입경이 1㎛ 이하인 내열 입자를 사용하는 경우, 형성되는 기공 역시 1㎛ 이하가 된다. 이와 같은 기공 구조는 추후 주액되는 전해액으로 채워지게 되고, 이와 같이 채워진 전해액은 이온 전달 역할을 하게 된다. 따라서 상기 기공의 크기 및 기공도는 다공성 무기 코팅층의 이온 전도도 조절에 중요한 영향 인자이다. 본원 발명의 다공성 코팅층의 기공 크기 및 기공도(porosity)는 각각 0.001 내지 10㎛이고, 5 내지 95% 범위인 것이 바람직하다. On the other hand, the pore size and porosity of the porous coating layer depends on the size of the heat-resistant particles included, for example, when using the heat-resistant particles having a particle size of 1㎛ or less, the pore formed is also 1㎛ or less. The pore structure is filled with the electrolyte solution to be poured later, the electrolyte thus filled serves to transfer the ion. Therefore, the pore size and porosity are important factors in controlling ion conductivity of the porous inorganic coating layer. The pore size and porosity of the porous coating layer of the present invention is 0.001 to 10㎛, respectively, preferably in the range of 5 to 95%.

3. 내열 입자3. Heat resistant particles

본원 발명에 있어서 상기 내열 입자는 코어부 및 상기 코어부 표면의 적어도 일부에 형성된 쉘부를 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는다. 본 발명에 있어서, 상기 코어부는 비도전성 입자이며, 상기 쉘부는 티탄산 바륨(BaTiO3)을 포함한다. 도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 내열 입자의 구성을 개략적으로 도시한 것이다. In the present invention, the heat resistant particles have a core-shell structure including a core portion and a shell portion formed on at least a portion of the surface of the core portion. In the present invention, the core portion is non-conductive particles, and the shell portion includes barium titanate (BaTiO 3 ). Figure 1 schematically shows the configuration of the heat-resistant particles according to an embodiment of the present invention.

상기 내열 입자의 평균 입자 직경 (체적 평균의 D50 평균 입자 직경) 은 5 ㎚ ∼ 10 ㎛, 또는 50 ㎚ ∼ 5 ㎛, 또는 100㎚ ∼ 5 ㎛, 또는 500nm~2㎛ 또는 500 nm~1.5㎛ 인 것이다. 내열 입자의 평균 입자 직경을 상기 범위로 함으로써, 분산 상태의 제어가 용이해지고, 균질한 소정 두께의 내부 저항을 억제한 다공성 코팅층이 얻어지기 쉬워진다. 또한, 지나치게 큰 기공 형성으로 인한 내부 단락 발생을 방지할 수 있다. 내열 입자의 평균 입자 직경을 50 ㎚ ∼5㎛ 의 범위로 하면, 분산, 도포의 용이성, 공극의 컨트롤성이 우수하므로 보다 바람직하다. The average particle diameter (D50 average particle diameter of the volume average) of the said heat resistant particle is 5 nm-10 micrometers, or 50 nm-5 micrometers, or 100 nm-5 micrometers, or 500 nm-2 micrometers, or 500 nm-1.5 micrometers . By making the average particle diameter of heat resistant particle | grains into the said range, control of a dispersion state becomes easy and it becomes easy to obtain the porous coating layer which suppressed the internal resistance of a uniform predetermined thickness. In addition, it is possible to prevent the occurrence of internal short circuit due to the formation of too large pores. When the average particle diameter of heat resistant particle | grains is made into the range of 50 nm-5 micrometers, since it is excellent in dispersion | distribution, ease of application | coating, and controllability of a space | gap, it is more preferable.

본 발명에 있어서의 내열 입자의 평균 입자 직경은 투과형 전자현미경 사진으로 무작위로 선택한 내열 입자 이미지 100 개의 직경을 측정하고, 그 산술 평균값으로서 산출되는 수평균 입자 직경이다.The average particle diameter of the heat resistant particles in the present invention is a number average particle diameter calculated by measuring the diameter of 100 heat resistant particle images randomly selected by a transmission electron microscope photograph and calculating the arithmetic mean value.

또, 이들 내열 입자의 BET 비표면적은, 입자의 응집을 억제하고, 내열층용 슬러리의 유동성을 호적화하는 관점에서, 구체적으로는 0.9 ∼ 200 ㎡/g 또는 1 ~ 100㎡/g , 또는 1 ~ 50㎡/g 또는 1 ~ 10㎡/g 인 것이다. In addition, the BET specific surface area of these heat resistant particles is specifically 0.9 to 200 m 2 / g or 1 to 100 m 2 / g or 1 to 1 from the viewpoint of suppressing the aggregation of the particles and making the fluidity of the slurry for the heat resistant layer suitable. 50 m <2> / g or 1-10 m <2> / g.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 내열 입자는 볼 밀링(ball milling) 또는 유성형 볼 밀(planetary milling) 등 통상의 기계적 합금 방법에 의해 형성될 수 있으며, 전기 분해, 화학적 또는 물리적 증착법 등의 방법에 의해서형성될 수 있다. According to one specific embodiment of the present invention, the heat-resistant particles may be formed by a conventional mechanical alloying method such as ball milling or planetary milling, and the method of electrolysis, chemical or physical vapor deposition, etc. It can be formed by.

4. 4. 코어부Core part -- 비도전성Non-conductive 입자 particle

상기 코어부를 형성하는 비도전성 입자는 이차 전지의 사용환경 하에서 안정적으로 존재하는 것으로서 전기화학적으로 안정하다면 비도전성의 무기물 입자 또는 유기물 입자 또는 이 둘 모두를 사용할 수 있다. 즉, 상기 비도전성 입자는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다.The non-conductive particles forming the core part may be non-conductive inorganic particles or organic particles, or both, as long as they are stably present in a secondary battery environment and are electrochemically stable. In other words, the non-conductive particles are not particularly limited as long as the oxidation and / or reduction reactions do not occur in the operating voltage range (for example, 0 to 5 V on the basis of Li / Li +) of the electrochemical device to be applied.

본 발명에 있어서 무기물 입자의 재료로는, 전기 화학적으로 안정되고, 또한 다른 재료, 예를 들어 후술하는 점도 조정제 등과 혼합 하여 내열층용 슬러리 조성물을 조제하는 데에 적합한 재료가 바람직하다. 이와 같은 관점에서, 무기물 입자로는, 산화알루미늄 (알루미나), 산화알루미늄의 수화물 (베마이트 (AlOOH), 깁사이트 (Al(OH)3), 베이크라이트, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 산화철, 산화규소, 산화티탄 (티타니아), 산화칼슘 등의 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 등의 질화물, 실리카, 황산바륨, 불화칼슘, 불화칼륨 등이 사용된다. 이들 중에서도, 전해액 중에서의 안정성과 전위 안정성의 관점에서 산화물이 바람직하고, 그 중에서도 흡수성이 낮고 내열성(예를 들어 180 ℃ 이상의 고온에 대한 내성) 이 우수한 관점에서 알루미나, 산화티탄, 베마이트, 산화마그네슘 및 수산화마그네슘이 바람직하고, 알루미나, 베마이트, 산화마그네슘 및 수산화마그네슘이 특히 바람직하다. In this invention, the material of inorganic particle is electrochemically stable, and the material suitable for preparing the slurry composition for heat-resistant layers by mixing with another material, for example, a viscosity modifier etc. which are mentioned later is preferable. From such a viewpoint, the inorganic particles include aluminum oxide (alumina), hydrates of aluminum oxide (boehmite (AlOOH), gibbsite (Al (OH) 3 ), bakelite, magnesium oxide, magnesium hydroxide, iron oxide, silicon oxide Oxides such as titanium oxide (titania), calcium oxide, nitrides such as aluminum nitride, silicon nitride, silica, barium sulfate, calcium fluoride, potassium fluoride, etc. Among these, oxides are considered from the viewpoint of stability in electrolyte solution and potential stability. Among them, alumina, titanium oxide, boehmite, magnesium oxide and magnesium hydroxide are preferable from the viewpoint of low water absorption and excellent heat resistance (for example, resistance to high temperature of 180 ° C or higher), and alumina, boehmite, magnesium oxide are preferred. And magnesium hydroxide are particularly preferred.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 무기물 입자는 알루미나인 것이다. 알루미나는 상온에서 10Ω·cm이상의 부피 저항을 가지면 승온시에도 다른 절연체보다 저항이 크기 때문에 분리막용 절연재료로써 바람직한 물성을 갖는다. 또한, 알루미나는 융점이 약 2,047℃로서 고온에서의 강도도 우수하고 산, 알칼리 등 부식성 기체, 액체에 안정하며 잘 반응하지 않아 전기화학적 안전성이 매우 높다. 또한, 알루미나는 지각의 광물 중 산화 규소 다음으로 많이 부존되어 있는 광물로써 정제하기가 쉬워 원료 가격이 싸고 비교적 간단한 고정으로 고순도의 제품을 생산할 수 있기 때문에 가장 가격 경쟁력이 우수한 측면이 있다. According to one specific embodiment of the present invention, the inorganic particles are alumina. Alumina has a bulk resistance of 10 Ω · cm or more at room temperature, and thus has a higher physical resistance than other insulators even at elevated temperatures, and thus has preferable physical properties as an insulating material for separators. In addition, the alumina has a melting point of about 2,047 ° C., which is excellent in strength at high temperatures and stable to corrosive gases and liquids such as acids and alkalis and does not react well. In addition, alumina is a mineral that is next to silicon oxide among the minerals in the earth's crust, so it is easy to purify, and thus the raw material price is low and high purity products can be produced with relatively simple fixation.

한편, 상기 무기물 입자는 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 전기화학소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있다. 또한, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 또는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체를 포함할 수 있다. 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1 - xLaxZr1 - yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, SiC, TiO2등을 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다. On the other hand, the inorganic particles, in particular, when using the inorganic particles having ion transfer ability can be improved performance by increasing the ionic conductivity in the electrochemical device. In addition, when inorganic particles having a high dielectric constant are used as the inorganic particles, the ionic conductivity of the electrolyte may be improved by contributing to an increase in the dissociation degree of the electrolyte salt such as lithium salt in the liquid electrolyte. Accordingly, according to one specific embodiment of the present invention, the inorganic particles may include high dielectric constant inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, or 10 or more, inorganic particles having a lithium ion transfer ability, or a mixture thereof. Non-limiting examples of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 - x La x Zr 1 - y Ti y O 3 (PLZT, where 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, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC, TiO 2 , and the like may be used alone or in combination of two or more thereof. In addition, synergistic effects of the high dielectric constant inorganic particles and the inorganic particles having lithium ion transfer ability may be doubled.

상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li3 . 25Ge0 .25P0. 75S4등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 glass(LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5등과 같은 P2S5 계열 glass(LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다. Non-limiting examples of the inorganic particles having a lithium ion transfer capacity is lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <3) , Lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), 14Li 2 O-9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P (LiAlTiP) x O y series glass such as 2 O 5 (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3 ), Li 3 . 25 Ge 0 .25 P 0. 75 S 4 Mani lithium germanium thiophosphate Titanium (Li x Ge y P z S w, 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w such as <5), lithium nitrides such as Li 3 N (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), and SiS 2 based glass such as Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 (Li P 2 S 5 series glass (Li x P y S z , 0, such as x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), LiI-Li 2 SP 2 S 5, etc. <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) or mixtures thereof.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 유기물 입자로는, 통상적으로는 폴리머(중합체)의 입자를 사용한다. 유기물 입자는, 그 표면의 관능기의 종류 및 양을 조정함으로써, 물에 대한 친화성을 제어할 수 있고, 나아가서는 본 발명의 내열층에 포함되는 수분량을 제어할 수 있다. 비도전성 입자의 유기 재료로서 바람직한 예를 들면, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 멜라민 수지, 페놀 수지 등의 각종 고분자 화합물 등을 들 수 있다. 입자를 형성하는 상기 고분자 화합물은 혼합물, 변성체, 유도체, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체, 그래프트 공중합체, 블록 공중합체, 가교체 등이어도 사용할 수 있다. 유기물 입자는 2 종 이상의 고분자 화합물의 혼합물에 의해 형성되어 있어도 된다.In addition, in this invention, the particle | grains of a polymer (polymer) are used normally as said organic substance particle | grains. The organic particle | grains can control affinity with water by adjusting the kind and quantity of the functional group of the surface, and can also control the moisture content contained in the heat-resistant layer of this invention. As an organic material of a nonelectroconductive particle, various high molecular compounds, such as polystyrene, polyethylene, a polyimide, a melamine resin, a phenol resin, etc. are mentioned, for example. The polymer compound forming the particles may be a mixture, a modified product, a derivative, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer, a crosslinked product or the like. The organic particle | grains may be formed of the mixture of 2 or more types of high molecular compounds.

비도전성 입자로서 유기물 입자를 사용하는 경우, 유리 전이 온도를 갖고 있어도 되고, 갖고 있지 않아도 되지만, 당해 유기물 입자를 형성하는 고분자 화합물이 유리 전이 온도를 갖는 경우, 그 유리 전이 온도는 통상 150 ℃ 이상, 바람직하게는 200 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 250 ℃ 이상이다. When using organic particle | grains as a nonelectroconductive particle, although it may or may not have a glass transition temperature, when the high molecular compound which forms the said organic particle has a glass transition temperature, the glass transition temperature is 150 degreeC or more normally, Preferably it is 200 degreeC or more, More preferably, it is 250 degreeC or more.

상기 비도전성 입자는 필요에 따라 원소 치환, 표면 처리, 고용체화 등이 실시되어 있어도 된다. 또, 비도전성 입자는 1 개의 입자 중에 상기 재료 중 1 종류를 단독으로 함유하는 것이어도 되고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합해서 함유하는 것이어도 된다. 또한, 비도전성 입자는 상이한 재료로 형성된 2 종류 이상의 입자를 조합해서 사용해도 된다.As for the said nonelectroconductive particle, element substitution, surface treatment, solid solution, etc. may be given as needed. Moreover, a nonelectroconductive particle may contain one type of the said material independently in one particle | grain, and may contain it combining two or more types by arbitrary ratios. In addition, you may use a nonelectroconductive particle combining 2 or more types of particle | grains formed from the different material.

본 발명에 있어서, 비도전성 형상은 구상, 침상, 봉상, 인편상, 판상, 테트라포드 (등록 상표) 상 (연결 입자) 등으로, 특별히 한정되지 않지만, 내열 입자로서 무기물 입자를 사용하는 경우에는, 테트라포드상 (연결 입자), 판상, 인편상이 바람직하다. 무기물 입자가 상기의 형상을 가짐으로써, 다공성 코팅층의 공극률 (기공률)이 확보되어 이온 전도도의 저하를 억제할 수 있다.In the present invention, the non-conductive shape is spherical, acicular, rod-shaped, flaky, plate-like, tetrapod (registered trademark) phase (linked particles) and the like, but is not particularly limited, but in the case of using inorganic particles as heat-resistant particles, tetrapod Phase (connected particle), plate shape, and flaky phase are preferable. When the inorganic particles have the above-described shape, the porosity (porosity) of the porous coating layer can be ensured, and the decrease in ion conductivity can be suppressed.

5. 5. 쉘부Shell -- BTOBTO 코팅층 Coating layer

상기 쉘부를 형성하는 코팅층은 티탄산 바륨(BaTiO3, BTO)를 포함한다. 티탄산 바륨(BTO)은 상온에서 정방정계상을 가지며 유전 상수가 매우 높은 세라믹 물질이다. 도 4는 각각 알루미나 입자와 티탄산 바륨 입자를 포함하는 다공성 코팅층을 구비한 분리막의 가스 발생량을 비교하여 나타낸 것으로서 따르면 티탄산 바륨의 경우 알루미나에 비해 가스 발생량이 20%에 불과한 것을 확인할 수 있다. The coating layer forming the shell portion is barium titanate (BaTiO 3 , BTO). Barium titanate (BTO) is a ceramic material having a tetragonal phase at room temperature and having a very high dielectric constant. Figure 4 shows the gas generation amount of the separator having a porous coating layer comprising alumina particles and barium titanate particles, respectively, it can be seen that in the case of barium titanate gas generation amount is only 20% compared to alumina.

6. 다공성 코팅층의 제조 방법6. Manufacturing method of porous coating layer

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 다공성 코팅층은 분산매에 내열 입자와 바인더 수지를 혼합하여 다공성 코팅층용 슬러리를 준비하고 이를 다공성 기재상에 도포하고 건조시킴으로써 형성된다. In one specific embodiment of the present invention, the porous coating layer is formed by mixing the heat-resistant particles and the binder resin in a dispersion medium to prepare a slurry for the porous coating layer and apply it on a porous substrate and dried.

상기 다공성 코팅층에 포함되는 바인더 수지는 바람직하게는 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 가능한 낮은 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 상기 유리 전이 온도는 바람직하게는 -200℃ 내지 200℃ 범위이다. 이는 복합 분리막의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 상기 바인더 수지는 무기물 입자간 점착을 안정하게 고정함으로써 최종 제조되는 다공성 코팅층의 기계적 물성 저하 방지에 기여한다. 본 발명에 있어서, 상기 바인더 수지는 이온 전도 능력을 반드시 가질 필요는 없으나, 이온 전도 능력을 갖는 고분자 수지를 사용할 경우 전기 화학 소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 바인더 수지는 가능한 유전율 상수가 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1 /2인 고분자 수지가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 MPa1 /2 및 30 내지 45 MPa1 / 2범위이다. 따라서, 폴리올레핀류와 같은 소수성 고분자 수지들 보다는 극성기를 많이 갖는 친수성 고분자 수지들이 바람직하다. 용해도 지수가 15 MPa1 /2 미만 및 45 MPa1 /2를 초과하는 경우 통상적인 전지용 액체 전해액에 의해 함침되기 어렵다. The binder resin included in the porous coating layer may be preferably a low polymer resin capable of a glass transition temperature (Tg), and the glass transition temperature is preferably in the range of -200 ° C to 200 ° C. This is because mechanical properties such as flexibility and elasticity of the composite separator can be improved. The binder resin stably fixes the adhesion between the inorganic particles, thereby contributing to the prevention of mechanical property deterioration of the final porous coating layer. In the present invention, the binder resin does not necessarily have an ion conductivity, but when using a polymer resin having an ion conductivity, it is possible to further improve the performance of the electrochemical device. Therefore, the binder resin is preferably as high as possible dielectric constant. Accordingly, a solubility parameter of 15 to 45 MPa 1/2 of a polymer resin is preferable, and more preferably 15 to 25 MPa 1/2, and 30 to 45 MPa 1/2 range. Therefore, hydrophilic polymer resins having more polar groups are preferable than hydrophobic polymer resins such as polyolefins. If the solubility is more than 15 MPa 1/2 and less than 45 MPa 1/2 hard to be impregnated with a conventional liquid electrolyte batteries.

본원 발명에 있어서 사용 가능한 바인더 수지의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 수지 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 그러나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. Non-limiting examples of the binder resin usable in the present invention include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene , Polymethylmethacrylate, polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethyl Sucrose (cyanoethylsucrose), pullulan and carboxyl Butyl cellulose may be a (carboxyl methyl cellulose) any of the polymeric resin or a mixture of two or more of those selected from the group consisting of. However, it is not particularly limited thereto.

본 발명에 있어서 상기 분산매는 유기 용매인 것으로서, 상기 내열 입자 및 바인더 수지를 균일하게 분산할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. In the present invention, the dispersion medium is an organic solvent and is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the heat-resistant particles and the binder resin.

상기 유기 용매로는 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 고리형 지방족 탄화수소류;톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류;아세톤, 에틸메틸케톤, 디이소프로필케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산 등의 케톤류;메틸렌클로라이드, 클로로포름, 사염화탄소 등 염소계 지방족 탄화수소;아세트산에틸, 아세트산 부틸, γ-부티로락톤, ε-카프로락톤 등의 에스테르류;아세토니트릴, 프로피오니트릴 등의 아실로니트릴류;테트라하이드로푸란, 에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류:메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올류;N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류를 들 수 있다.Examples of the organic solvent include cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and ethylbenzene; acetone, ethyl methyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexane, Ketones such as ethylcyclohexane; chlorine aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform and carbon tetrachloride; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone and ε-caprolactone; acylonitrile such as acetonitrile and propionitrile Ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether; alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol and ethylene glycol monomethyl ether; N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide and the like; Amides may be mentioned.

이들 분산매는 단독으로 사용해도 되고, 이들을 2 종 이상 혼합하여 혼합 용매로서 사용해도 된다. 이들 중에서도 특히, 비점이 낮고 휘발성이 높은 용매를, 단시간에 또한 저온에서 제거할 수 있으므로 바람직하다. 구체적으로는, 아세톤, 톨루엔, 시클로헥사논, 시클로펜탄, 테트라하이드로푸란, 시클로헥산, 자일렌, 혹은 N-메틸피롤리돈, 또는 이들의 혼합 분산매가 바람직하다.These dispersion mediums may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used as a mixed solvent. Among these, especially a solvent with low boiling point and high volatility can be removed in a short time and at low temperature, and it is preferable. Specifically, acetone, toluene, cyclohexanone, cyclopentane, tetrahydrofuran, cyclohexane, xylene, N-methylpyrrolidone, or a mixed dispersion medium thereof is preferable.

상기 슬러리를 다공성 기재 상에 도포하여 다공성 코팅층을 형성하는 방법은 제한이 없으며, 딥(Dip) 코트법, 다이(Die) 코트법, 롤(roll) 코트법, 콤마(comma) 코트법, 닥터 블레이드 코트법, 리버스롤 코트법, 다이렉트롤 코트법 등의 방법을 들 수 있다. The method of forming the porous coating layer by applying the slurry on the porous substrate is not limited, and may be a dip coating method, a die coating method, a roll coating method, a comma coating method, or a doctor blade. The coating method, the reverse roll coating method, the direct roll coating method, etc. are mentioned.

이와 같이 제조된 본 발명의 복합 분리막은 전기화학소자의 분리막으로 이용될 수 있다. 상기 전기 화학 소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 2차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차 전지가 바람직하다. The composite separator of the present invention prepared as described above may be used as a separator of an electrochemical device. The electrochemical device includes all devices that undergo an electrochemical reaction, and specific examples thereof include all kinds of primary, secondary cells, fuel cells, solar cells, or capacitors. In particular, a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery among the secondary batteries is preferable.

또한, 본 발명에 따른 구체적인 일 실시양태에 있어서, 리튬 이차 전지는 당 기술 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 본원 발명에 따른 일 실시양태에 따르면 양극과 음극 사이에 전술한 분리막을 개재(介在)시켜 전극 조립체를 준비하고 이를 전지 케이스에 장입한 후 전해액을 주입함으로써 이차 전지를 제조할 수 있다. In addition, in one specific embodiment according to the present invention, the lithium secondary battery may be manufactured according to conventional methods known in the art. According to an embodiment of the present invention, a secondary battery may be manufactured by preparing an electrode assembly by interposing the aforementioned separator between a positive electrode and a negative electrode, inserting the same into a battery case, and then injecting an electrolyte solution.

본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 이차 전지의 전극은 당업계에 알려진 통상 적인 방법에 따라 전극 활물질을 전극 전류집전체에 접착된 형태로 제조할 수 있다. 상기 전극 활물질 중 양극 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기 화학 소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극 활물질이 사용가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들의 조합에 의하여 형성되는 복합산화물 등과 같은 리튬흡착물질(lithium intercalation material) 등이 바람직하다. 음극 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기 화학 소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극 활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. 양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.In one embodiment of the present invention, the electrode of the secondary battery can be prepared in the form of the electrode active material adhered to the electrode current collector according to a conventional method known in the art. Non-limiting examples of the positive electrode active material of the electrode active material may be used a conventional positive electrode active material that can be used for the positive electrode of the conventional electrochemical device, in particular lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide or Lithium intercalation materials such as composite oxides formed by combination are preferred. Non-limiting examples of the negative electrode active material may be a conventional negative electrode active material that can be used for the negative electrode of the conventional electrochemical device, in particular lithium metal or lithium alloys, carbon, petroleum coke, activated carbon, Lithium adsorbents such as graphite or other carbons are preferred. Non-limiting examples of the positive electrode current collector is a foil made by aluminum, nickel or a combination thereof, and non-limiting examples of the negative electrode current collector by copper, gold, nickel or copper alloy or a combination thereof Foils produced.

본 발명에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, NCF3SO2)2 -, CCF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC),디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 (γ-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Electrolyte that may be used in the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, K + comprises an alkaline metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as, and B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl - , Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, NCF 3 SO 2) 2 -, CCF 2 SO 2) 3 - Salts containing ions consisting of anions or combinations thereof such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide , Acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone (γ-butyrolactone) or their Some are dissolved or dissociated in an organic solvent composed of a mixture, but are not limited thereto.

상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다. 본 발명의 전극 조립체를 전지로 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage of the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and the required physical properties of the final product. That is, it may be applied before the battery assembly or at the end of battery assembly. As a process of applying the electrode assembly of the present invention to a battery, a lamination (stacking) and folding (folding) process of the separator and the electrode may be performed in addition to the general winding process.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

실시예Example

내열 입자의 제조Preparation of heat resistant particles

진공 증착 방법을 통해 알루미나 입자 표면에 BTO가 코팅된 내열 입자를 수득하였다. 상기 진공 증착 방법은 진공 중에서 금속(BTO)을 가열 및 증발시켜 생성된 금속 증발분자를 증기 온도보다 온도가 낮은 알루미나 표면에 부착시키는 방식으로 수행되었다. 이때 가열온도는 700 ~ 1,000℃로 제어하였으며, 진공 증착기를 이용하여 알루미나 입자 표면에 BTO를 두께는 약 50~100nm로 코팅하였다. 증착 시간은 5~10초로 제어 하였다. Heat-resistant particles coated with BTO on the surface of the alumina particles were obtained by a vacuum deposition method. The vacuum deposition method was performed by attaching metal evaporation molecules generated by heating and evaporating metal (BTO) in a vacuum to the surface of alumina having a temperature lower than the vapor temperature. At this time, the heating temperature was controlled to 700 ~ 1,000 ℃, a thickness of about 50 ~ 100nm was coated BTO on the surface of the alumina particles using a vacuum evaporator. Deposition time was controlled to 5-10 seconds.

가스 발생량 측정Gas generation measurement

상기에서 제조된 내열 입자를 전해액(ethylene carbonate : ethylpropionate=3:7, 중량비)에 함침시킨 후 전해액 85℃ 조건에서 3일간 방치한 후 가스 발생량을 측정하였다. 사용된 입자의 양은 0.7g 이며, 전해액은 1.5g 이었다. 가스 발생량은 하기 표 1에 정리한 바와 같다. The heat-resistant particles prepared above were impregnated in an electrolyte solution (ethylene carbonate: ethylpropionate = 3: 7, weight ratio), and then allowed to stand for 3 days in an electrolyte solution at 85 ° C., and gas generation was measured. The amount of particles used was 0.7 g, and the electrolyte solution was 1.5 g. Gas generation amount is as summarized in Table 1 below.

비교예Comparative example

Al2O3 입자와 BTO 입자를 각각 전해액(ethylene carbonate : ethylpropionate=3:7, 중량비)에 함침시킨 후 전해액 85℃ 조건에서 3일간 방치한 후 가스 발생량을 측정하였다. 사용된 입자의 양은 0.7g 이며, 전해액은 1.5g 이었다. 가스 발생량은 하기 표 1 및 도 4에 정리한 바와 같다. Al2O3 particles and BTO particles were impregnated in an electrolyte solution (ethylene carbonate: ethylpropionate = 3: 7, weight ratio), and then allowed to stand for 3 days in an electrolyte solution at 85 ° C., and gas generation was measured. The amount of particles used was 0.7 g, and the electrolyte solution was 1.5 g. The amount of gas generated is as summarized in Table 1 below and FIG. 4.

실시예Example 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 무기물 종류Mineral type Al2O3/BTO
(9:1 중량비)
Al2O3 / BTO
(9: 1 weight ratio)
Al2O3Al2O3 BTOBTO 무기물 미투입
전해액
No mineral input
Electrolyte
D50(㎛)D50 (μm) 0.650.65 0.500.50 1.001.00 -- BET(m2/g)BET (m2 / g) 3.503.50 5.895.89 2.202.20 -- 순도(%) water(%) 99.9999.99 99.9999.99 99.9999.99 -- CH(㎕)CH (μl) 113.4113.4 103.6103.6 0000 26.226.2 CO2(㎕)CO2 (μl) 1724.01724.0 3189.43189.4 710.4710.4 49.549.5 CO(㎕)CO (μl) 17.917.9 7.77.7 38.938.9 0.80.8 TotalTotal 1855.31855.3 3300.73300.7 749.3749.3 76.576.5

상기 실험결과를 통해서 Al2O3/BTO 복합 입자가 Al2O3에 비해 가스 발생량이 현저하게 저감되는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 비교예 2의 BTO 입자에 비해 실시예 입자의 가스 발생량이 높으나 실시예의 경우 비교예 2에 비해 BTO 성분이 10%만 사용된 것으로 BTO 투입량에 비해 가스 발생량 저감 효과가 매우 높은 것을 확인할 수 있다. 따라서 알루미나 입자를 BTO와 복합화함으로써 비용 절감 및 가스 발생량 저감 효과를 높일 수 있다. Through the experimental results, it was confirmed that the Al 2 O 3 / BTO composite particles significantly reduced gas generation compared to Al 2 O 3 . On the other hand, compared with the BTO particles of Comparative Example 2, the amount of gas generated in the Example particles is higher, but in the case of Example, only 10% of the BTO component is used compared to Comparative Example 2, it can be seen that the gas generation amount reduction effect is very high compared to the BTO input amount. . Therefore, by combining the alumina particles with BTO it is possible to increase the cost reduction and gas generation amount reduction effect.

실험예Experimental Example

입자의 D50 및 BET 표면적과 가스 발생량과의 관련성 확인Confirmation of particle D50 and BET surface area and gas generation

각기 다른 알루미나 입자 시료 5종에 대해 전해액 중 가스 발생량을 측정하였다. 입자 시료의 양은 0.7g 이며, 각 시료에 대해 사용된 전해액은 각 1.5g 이었다. 사용된 알루미나 입자 시료의 D50과 BET 표면적은 하기 표 2에 정리한 바와 같다. The amount of gas generated in the electrolyte was measured for five different alumina particle samples. The amount of the particle sample was 0.7 g, and the electrolyte solution used for each sample was 1.5 g each. The D50 and BET surface areas of the alumina particle samples used are summarized in Table 2 below.

시료sample AA BB CC DD EE D50(㎛)D50 (μm) 0.490.49 0.580.58 0.510.51 0.990.99 0.690.69 BET(m2/g)BET (m2 / g) 5.95.9 5.05.0 5.45.4 4.84.8 4.54.5 순도(%) water(%) 99.0099.00 99.9999.99 99.9099.90 99.9999.99 99.9499.94

상기 A 내지 E의 알루미나 입자들을 각각 전해액(ethylene carbonate : ethylpropionate=3:7, 중량비)에 함침시킨 후 전해액 85℃ 조건에서 3일간 방치한 후 가스 발생량을 측정하였다. 가스 발생량은 하기 표 3에 정리한 바와 같다. The alumina particles of A to E were impregnated in an electrolyte solution (ethylene carbonate: ethylpropionate = 3: 7, weight ratio), respectively, and left for 3 days at 85 ° C. in an electrolyte solution. The gas generation amount is as summarized in Table 3 below.

시료sample AA BB CC DD EE CH(㎕)CH (μl) 103.6103.6 197.1197.1 167.9167.9 159.6159.6 126.0126.0 CO2(㎕)CO2 (μl) 3189.43189.4 3245.13245.1 3450.63450.6 2246.42246.4 2429.92429.9 CO(㎕)CO (μl) 7.77.7 52.152.1 173.1173.1 255.7255.7 138.7138.7 TotalTotal 3300.73300.7 3494.43494.4 3791.63791.6 2661.72661.7 2694.62694.6

또한, 도 2는 내열 입자의 직경과 가스 발생량 사이의 상관 관계를 그래프로 나타낸 것이다. 이에 따르면 내열 입자의 직경이 작아질수록 가스 발생량이 증가되는 경향을 보이므로 가스 발생량을 줄이기 위해서는 입자의 직경이 큰 것이 바람직하다.2 is a graph showing the correlation between the diameter of the heat-resistant particles and the amount of gas generated. According to this, since the gas generation amount tends to increase as the diameter of the heat resistant particles decreases, it is preferable that the diameter of the particles be large to reduce the gas generation amount.

한편, 도 3은 내열 입자의 비표면적과 가스 발생량 사이의 상관 관계를 그래프로 나타낸 것이다. 이에 따르면 내열 입자의 비표면적이 높아질수록 가스 발생량이 증가되는 경향을 보이므로 가스 발생량을 줄이기 위해서는 입자의 BET 비표면적이 낮은 것이 바람직하다. 상기 내열 입자의 BET 비표면적은 비표면적 측정 장치 (제이미니 2310:시마즈 제작소사 제조)를 사용하여, 내열 입자에 질소 가스를 흡착시켜 BET 측정법으로 측정하였다. 3 is a graph showing the correlation between the specific surface area of the heat-resistant particles and the gas generation amount. According to this, since the gas generation amount tends to increase as the specific surface area of the heat-resistant particles increases, it is preferable that the BET specific surface area of the particles is low in order to reduce the gas generation amount. The BET specific surface area of the heat-resistant particles was measured by BET measurement method by adsorbing nitrogen gas to the heat-resistant particles using a specific surface area measuring device (Jamini 2310: manufactured by Shimadzu Corporation).

100...내열 입자
11...쉘부
12...코어부
100 ... heat-resistant particles
11.shell part
12 ... core part

Claims (16)

다공성 고분자 기재; 및
상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일측 표면상에 형성된 다공성 코팅층; 을 포함하며,
여기에서 상기 다공성 코팅층은 내열 입자가 바인더 수지를 매개로 하여 서로 결착되고 집적되어 층상으로 형성된 것으로서 입자 사이의 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)에 기인한 다공성 구조를 갖는 것이며,
상기 내열 입자는 코어부 및 상기 코어부의 표면의 적어도 일부에 형성된 쉘부를 포함하고 상기 코어부는 비도전성 입자이며, 상기 쉘부는 티탄산 바륨(BaTiO3)을 포함하고,
상기 비도전성 입자는 전기화학소자의 작동 전압 범위 내에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것으로서 무기물 입자인 것인 전기화학소자용 복합 분리막.
Porous polymer substrates; And
A porous coating layer formed on at least one surface of the porous polymer substrate; Including;
Here, the porous coating layer is a heat-resistant particles are bound to each other via a binder resin and are integrated with each other formed in a layered form having a porous structure due to the interstitial volume between the particles,
The heat-resistant particles include a core portion and a shell portion formed on at least a portion of a surface of the core portion, the core portion is non-conductive particles, and the shell portion includes barium titanate (BaTiO 3 ),
The non-conductive particles are composite particles for an electrochemical device which is an inorganic particle as the oxidation and / or reduction does not occur within the operating voltage range of the electrochemical device.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 무기물 입자는 산화알루미늄(알루미나), 산화알루미늄의 수화물(베마이트 (AlOOH), 깁사이트(Al(OH)3), 베이크라이트, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 산화철, 산화규소, 산화티탄 (티타니아), 산화칼슘 중 1종 이상인 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 중 1종 이상인 질화물, 실리카, 황산바륨 및 불화칼슘, 불화칼륨에서 선택된 1종 이상인 것인, 전기화학소자용 복합 분리막.
The method of claim 1,
The inorganic particles are aluminum oxide (alumina), hydrate of aluminum oxide (boehmite (AlOOH), gibbsite (Al (OH) 3 ), bakelite, magnesium oxide, magnesium hydroxide, iron oxide, silicon oxide, titanium oxide (titania) At least one selected from oxides of aluminum oxide, aluminum nitride, at least one nitride of silicon nitride, silica, barium sulfate and calcium fluoride, potassium fluoride, composite separator for an electrochemical device.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다공성 고분자 기재는 하기 a) 내지 e) 중 어느 하나인 것인, 전기화학소자용 복합 분리막:
a) 고분자 수지를 용융/압출하여 성막한 다공성 필름,
b) 상기 a)의 다공성 필름이 2층 이상 적층된 다층막,
c) 고분자 수지를 용융/방사하여 얻은 필라멘트를 집적하여 제조된 부직포 웹,
d) 상기 b)의 부직포 웹이 2층 이상 적층된 다층막,
e) 상기 a) 내지 d) 중 둘 이상을 포함하는 다층 구조의 복합 다공성 기재.
The method of claim 1,
The porous polymer substrate is any one of the following a) to e), the composite separator for an electrochemical device:
a) porous film formed by melting / extruding polymer resin,
b) a multilayer film in which two or more porous films of a) are laminated;
c) nonwoven web made by integrating filament obtained by melting / spinning polymer resin,
d) a multilayer film in which two or more layers of the nonwoven web of b) are laminated;
e) A composite porous substrate having a multilayer structure comprising two or more of a) to d).
제1항에 있어서,
상기 무기물 입자는 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자 및/또는 유전율 상수가 5 이상인 고유전율 무기물 입자를 포함하는 것인, 전기화학소자용 복합 분리막.
The method of claim 1,
Wherein the inorganic particles include inorganic particles having ion transfer ability and / or high dielectric constant inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, composite separator for an electrochemical device.
음극, 양극 및 상기 음극과 양극 사이에 개재되는 분리막을 포함하며, 상기 분리막은 제1항, 제4항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 따른 복합 분리막인 것인, 전극 조립체.
An electrode assembly comprising a cathode, an anode and a separator interposed between the cathode and the anode, wherein the separator is a composite separator according to any one of claims 1, 4, 8 and 9.
제10항에 따른 전극 조립체를 포함하는 전기화학소자.
An electrochemical device comprising the electrode assembly of claim 10.
코어부 및 상기 코어부의 표면의 적어도 일부에 형성된 쉘부를 포함하는 코어-쉘구조의 내열 입자를 포함하며,
여기에서 상기 코어부는 비도전성 입자를 포함하며, 상기 쉘부는 티탄산 바륨(BaTiO3)을 포함하고,
상기 비도전성 입자는 전기화학소자의 작동 전압 범위 내에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것으로서 무기물 입자인 것인 전기화학소자용 복합 분리막.
It comprises a core-shell structured heat-resistant particles comprising a core portion and a shell portion formed on at least a portion of the surface of the core portion,
Wherein the core portion includes non-conductive particles, the shell portion includes barium titanate (BaTiO 3 ),
The non-conductive particles are composite particles for an electrochemical device which is an inorganic particle as the oxidation and / or reduction does not occur within the operating voltage range of the electrochemical device.
삭제delete 삭제delete 제12항에 있어서,
상기 무기물 입자는 산화알루미늄(알루미나), 산화알루미늄의 수화물(베마이트 (AlOOH), 깁사이트(Al(OH)3), 베이크라이트, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 산화철, 산화규소, 산화티탄 (티타니아), 산화칼슘 중 1종 이상인 산화물, 질화알루미늄, 질화규소 중 1종 이상인 질화물, 실리카, 황산바륨 및 불화칼슘, 불화칼륨에서 선택된 1종 이상인 것인, 전기화학소자용 복합 분리막.


The method of claim 12,
The inorganic particles are aluminum oxide (alumina), hydrate of aluminum oxide (boehmite (AlOOH), gibbsite (Al (OH) 3 ), bakelite, magnesium oxide, magnesium hydroxide, iron oxide, silicon oxide, titanium oxide (titania) At least one selected from oxides of aluminum oxide, aluminum nitride, at least one nitride of silicon nitride, silica, barium sulfate and calcium fluoride, potassium fluoride, composite separator for an electrochemical device.


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