KR102124105B1 - Electrode assembly and secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로, 구체적으로 상기 전극 조립체는 전극탭을 포함하는 복수의 전극들; 및 상기 복수의 전극들 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 상기 분리막은, 기재; 및 상기 기재의 적어도 일면의 상단부에 형성된 돌출부를 포함하되, 상기 기재의 상단부는 상기 전극탭에 인접한 부분인 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery including the same, specifically, the electrode assembly includes a plurality of electrodes including an electrode tab; And a separator interposed between the plurality of electrodes, the separator comprising: a substrate; And a protrusion formed on an upper end of at least one surface of the substrate, wherein the upper end of the substrate is a portion adjacent to the electrode tab.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Electrode assembly and a secondary battery comprising the same TECHNICAL TECHNICAL FIELD ELECTRODE ASSEMBLY AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME

본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery comprising the same.

최근 전자, 통신 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 휴대용 전자기기의 보급이 늘어나면서, 휴대용 전자기기의 전원으로는 수명이 길고, 에너지 밀도가 높은 이차 전지에 대한 연구가 대두되고 있다.2. Description of the Related Art With the recent rapid development of the electronic and communication computer industries, the spread of portable electronic devices has increased, and research into secondary batteries having a long life and high energy density as power sources for portable electronic devices has emerged.

이차 전지 중에서도 유기 전해액을 사용하여 기존의 알칼리 수용액을 사용하는 전지보다 2 배 이상 높은 방전 전압 및 높은 에너지 밀도를 보이는 리튬 이차 전지가 각광받고 있다.Among secondary batteries, lithium secondary batteries, which show discharge voltages and high energy densities that are more than twice as high as those using conventional alkaline aqueous solutions using organic electrolytes, are in the spotlight.

상기 리튬 이차 전지는 전극 조립체의 구조에 따라 분류될 수 있는데, 그 대표적인 예로 긴 시트형의 양극들과 음극들이 분리막을 개재한 상태에서 권취된 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들이 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층된 스택형(적층형) 전극 조립체, 소정 단위의 양극과 음극들이 분리막을 개재한 상태로 적층된 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리막 시트로 권취한 스택/폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.The lithium secondary battery may be classified according to the structure of the electrode assembly, a typical example of which is a jelly-roll (winding type) electrode assembly wound in a state in which a long sheet-shaped positive electrode and a negative electrode are interposed with a separator, in units of a predetermined size. A stacked (stacked) electrode assembly in which a plurality of cut out positive and negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, a bi-cell or a full cell stacked in a state in which the positive and negative electrodes of a predetermined unit are interposed with a separator. And stack/folding electrode assemblies in which (Full cells) are wound with a separator sheet.

한편, 전극 조립체 성분에 있어서, 분리막은 음극과 양극 사이의 물리적인 접촉을 방지하는 격리막 역할을 하는 동시에 기공을 통하여 리튬 이온을 통과시키는 역할을 하는 것으로, 그 자체로서는 충ㆍ방전시 전기화학적 반응에 참여하지는 않지만, 공극율, 친수성, 재질 등에 따라 전지의 싸이클 성능 및 안전성에 큰 영향을 미칠 수 있다.On the other hand, in the component of the electrode assembly, the separator serves as a separator to prevent physical contact between the negative electrode and the positive electrode, and at the same time, serves to pass lithium ions through pores, and in itself is used for electrochemical reactions during charging and discharging. Although not participating, porosity, hydrophilicity, material, etc. can have a significant impact on the cycle performance and safety of the battery.

대표적인 분리막으로는 다공성의 폴리 올페핀 분리막을 들 수 있다. 그러나, 상기 폴리 올레핀 분리막은 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정 상의 특징으로 인하여 100 ℃ 이상의 고온에서 극심한 열수축 거동을 보이면서 음극과 양극 사이의 단락을 일으켜 전지 사고의 원인이 될 수 있다. 또한, 기계적 특성 관점에서는 분리막의 물리적 파열 특성이 취약하여 전지 내부 이물질에 의해 전지 내부 단락이 쉽게 발생하는 단점이 있다.A representative separator is a porous polyolpepine separator. However, the polyolefin separator may cause a short circuit between the negative electrode and the positive electrode while exhibiting extreme heat shrinking behavior at a high temperature of 100° C. or higher due to material characteristics and characteristics of a manufacturing process including stretching. In addition, from the viewpoint of mechanical properties, the physical rupture property of the separator is vulnerable, and thus, a short circuit inside the battery is easily caused by foreign matter inside the battery.

따라서, 이러한 열적 안전성 및 기계적 강도를 근본적으로 해결함과 동시에 접착력 및 두께 균일성 등을 제어할 수 있는 유무기 복합 분리막(safety reinforced separator; 이하 ‘SRS 분리막’이라 칭함)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Therefore, research on organic and inorganic composite separators (hereinafter referred to as'SRS separators'), which can fundamentally solve such thermal safety and mechanical strength and control adhesion and thickness uniformity, is being actively conducted. have.

일반적으로 사용되는 유무기 복합 분리막은 고온 시에 고분자 분리막이 수축하는 것을 방지하기 위해 고분자 층의 양 면에 세라믹 층을 코팅하여 안정성을 높이고 있다. In general, the organic-inorganic composite separator is coated with a ceramic layer on both sides of the polymer layer to increase stability in order to prevent the polymer separator from shrinking at high temperatures.

유무기 복합 분리막과 관련된 종래 기술로서 대한민국 등록특허 제 10-0755644호에서는 유/무기 복합 다공성 분리막 및 이를 이용한 전기 화학소자에 관하여 개시한다. 구체적으로 (a) 기공부를 갖는 다공성 분리막 기재; 및 (b) 상기 기재의 표면, 기재 중 기공부 일부 또는 두 영역 모두에 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물이 코팅된 유/무기 다공성 복합층을 포함하는 유/무기 복합 다공성 분리막으로서, 상기 무기물 입자는 직경(直徑)이 50 nm 이상인 마크로 기공(macropore)이 입자 자체 내 복수 개 존재하는 다공성(porosity) 무기물 입자인 것이 특징인 유/무기 복합 다공성 분리막을 제공한다. As a related art related to an organic-inorganic composite membrane, Korean Patent Registration No. 10-0755644 discloses an organic/inorganic composite porous membrane and an electrochemical device using the same. Specifically (a) a porous separator substrate having a pore portion; And (b) an organic/inorganic composite porous membrane comprising an organic/inorganic porous composite layer coated with a mixture of inorganic particles and a binder polymer on a surface of the substrate, a portion of the pores, or both regions of the substrate, wherein the inorganic particles are It provides an organic/inorganic composite porous separator characterized in that the macropore having a diameter of 50 nm or more is a porous inorganic particle having a plurality of macropores in the particle itself.

최근, 고용량 및 고밀도의 이차 전지를 요구하는 기술적 방향에 따라, 전극 조립체 내에서 전극이 차지하는 면적을 넓힘으로써 용량을 증대시키려는 노력이 지속되고 있다.Recently, according to a technical direction requiring a high-capacity and high-density secondary battery, efforts to increase the capacity by increasing the area occupied by the electrode in the electrode assembly have continued.

그러나, 전극이 차지하는 면적을 넓히게 되면 전극 상단과 분리막 상단의 간격을 줄어들게 된다. 따라서 유무기 복합 분리막을 사용함에도 불구하고, 고온 저장 실험(Hot Box Test)에서 분리막의 수축으로 인해 양극과 음극이 맞닿는 쇼트가 발생할 수 있다. 또한, 양극에서 활물질이 미코팅된 부분이 있는 경우, 양극의 집전체와 음극 활물질간의 국부적인 쇼트가 발생할 수 있고, 이는 발화로 이어질 수 있다. However, when the area occupied by the electrode is increased, the gap between the top of the electrode and the top of the separator is reduced. Therefore, despite the use of an organic-inorganic composite separator, a short contact between the positive electrode and the negative electrode may occur due to shrinkage of the separator in a hot box test. In addition, when there is an uncoated portion of the active material in the positive electrode, a local short may occur between the current collector of the positive electrode and the negative electrode active material, which may lead to ignition.

따라서, 전극 상단과 분리막 상단의 간격을 줄여 고용량 및 고밀도의 이차 전지를 제공하면서도 안전성이 우수한 전극 조립체의 개발이 요구된다.Accordingly, there is a need to develop an electrode assembly having excellent safety while providing a high-capacity and high-density secondary battery by reducing the gap between the top of the electrode and the top of the separator.

대한민국 등록특허 제10-0755644호Republic of Korea Registered Patent No. 10-0755644

본 발명의 해결하고자 하는 제1 기술적 과제는, 분리막의 상단부에 무기물 입자를 포함하는 돌출부를 제공함으로써, 고온에서의 전극 간의 쇼트를 방지하여 안전성이 우수한 전극 조립체를 제공하는 것이다.The first technical problem to be solved of the present invention is to provide an electrode assembly having excellent safety by preventing a short circuit between electrodes at a high temperature by providing a protrusion including inorganic particles at an upper end of the separation membrane.

본 발명의 해결하고자 하는 제2 기술적 과제는, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지, 전지 모듈 및 전지 팩을 제공하는 것이다.The second technical problem to be solved of the present invention is to provide a secondary battery, a battery module, and a battery pack including the electrode assembly.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전극탭이 형성된 복수의 전극들; 및 상기 복수의 전극들 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 상기 분리막은, 기재; 및 상기 기재의 적어도 일면의 상단부에 형성된 돌출부를 포함하되, 상기 기재의 상단부는 상기 전극탭에 인접한 부분인 것을 특징으로 하는 전극 조립체를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is a plurality of electrodes formed with an electrode tab; And a separator interposed between the plurality of electrodes, the separator comprising: a substrate; And a protrusion formed on an upper end of at least one surface of the substrate, wherein the upper end of the substrate is a portion adjacent to the electrode tab.

또한, 본 발명은 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지, 전지 모듈 및 전지 팩을 제공한다.In addition, the present invention provides a secondary battery, a battery module and a battery pack including the electrode assembly.

본 발명에 따른 전극 조립체는 분리막의 상단부에 무기물 입자를 포함하는 돌출부를 포함하고 있어서, 130℃ 내지 150℃에서 장기간 방치 시 분리막의 수축이 억제될 수 있다. 이에 따라, 분리막이 수축됨으로써 발생할 수 있는 양극과 음극의 쇼트를 방지할 수 있다. The electrode assembly according to the present invention includes a protrusion including inorganic particles at an upper end of the separator, so that shrinkage of the separator can be suppressed when left at 130°C to 150°C for a long time. Accordingly, it is possible to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode that may occur due to shrinking of the separator.

또한, 전극의 면적을 넓게 형성하여 분리막의 최상단과 전극의 최상단의 간격을 줄어들더라도, 상술한 것과 같이 양극과 음극의 쇼트가 방지될 수 있으므로, 고용량 및 고밀도의 이차 전지를 제조할 수 있다.In addition, even if the gap between the top end of the separator and the top end of the electrode is reduced by forming a large area of the electrode, a short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be prevented as described above, so that a high capacity and high density secondary battery can be manufactured.

도 1의 a), b) 및 c)는 본 발명의 일 실시예에 따라 돌출부가 형성된 분리막을 포함하는 전극 조립체의 정면도를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 c)에 따른 전극 조립체의 단면도를 나타낸 것이다.1 a, b) and c) of FIG. 1 show a front view of an electrode assembly including a separation membrane formed with a protrusion according to an embodiment of the present invention.
2 shows a cross-sectional view of the electrode assembly according to c) of FIG. 1.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 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.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to describe his or her invention in the best way. Based on the principles, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used herein is only used to describe exemplary embodiments, and is not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, the terms "comprises", "haves" or "have" are intended to indicate the presence of implemented features, numbers, steps, elements or combinations thereof, one or more other features or It should be understood that the existence or addition possibilities of numbers, steps, elements, or combinations thereof are not excluded in advance.

또한, 본 명세서에서 “상부”는 전극탭이 집전체의 말단에서 더 돌출된 방향을 의미하며, 이는 도 2의 y방향에 해당하고, “하부”는 도 2의 -y방향에 해당한다. 이에 따라 “상하 방향”은 ±y방향을 의미한다. 더불어, 본 명세서에서 “전극 두께 방향”은 도 2의 ±x방향을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 “중첩”은 특정 방향에서 2 이상의 구성이 물리적으로 접하며 위치하는 것뿐만 아니라 특정 방향에서 2 이상의 구성이 이격되어 위치하는 것을 포함한다.In addition, in this specification, “upper” refers to a direction in which the electrode tab protrudes further from the end of the current collector, which corresponds to the y-direction of FIG. 2, and “lower” corresponds to the -y direction of FIG. 2. Accordingly, “up and down direction” means ±y direction. In addition, in this specification, “electrode thickness direction” means the ±x direction of FIG. 2. In addition, in this specification, "overlapping" includes not only physically contacting and positioning two or more components in a specific direction, but also disposing two or more components apart in a specific direction.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 전극탭(111)이 형성된 복수의 전극들; 및 상기 복수의 전극들 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 상기 분리막은, 기재(211); 및 상기 기재의 적어도 일면의 상단부에 형성된 돌출부(212)를 포함하되, 상기 기재의 상단부는 상기 전극탭(111)에 인접한 부분인 것일 수 있다(도 1 및 도 2 참조).An electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes a plurality of electrodes on which the electrode tab 111 is formed; And a separator interposed between the plurality of electrodes, the separator comprising: a substrate 211; And a protrusion 212 formed on an upper end of at least one surface of the substrate, wherein the upper end of the substrate may be a portion adjacent to the electrode tab 111 (see FIGS. 1 and 2 ).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 전극들은 전극탭(111)을 포함할 수 있으며, 나아가 집전체(112), 활물질층(113)을 더 포함할 수 있다. 상기 전극은 양극 또는 음극일 수 있다(도 1 및 도 2 참조). According to an embodiment of the present invention, the plurality of electrodes may include an electrode tab 111, and further may include a current collector 112 and an active material layer 113. The electrode may be an anode or a cathode (see FIGS. 1 and 2).

상기 집전체는 상기 활물질층을 지지하는 역할을 할 수 있다. 상기 집전체는 말단부(112a)를 포함할 수 있다(도 1 및 도 2 참조). 상기 말단부는 상기 집전체 상부의 최외곽을 의미한다. 상기 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. The current collector may serve to support the active material layer. The current collector may include an end portion 112a (see FIGS. 1 and 2 ). The distal portion means the outermost portion of the upper portion of the current collector. The current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel. Carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used.

상기 활물질층은 상기 집전체의 적어도 일면 상에 배치될 수 있다. 상기 활물질층은 상기 집전체의 말단부와 접하지 않을 수 있다. 또한, 상기 활물질층은 본체부(113a) 및 경사부(113b)를 포함할 수 있다(도 1 및 도 2 참조). The active material layer may be disposed on at least one surface of the current collector. The active material layer may not contact the distal end of the current collector. In addition, the active material layer may include a body portion 113a and an inclined portion 113b (see FIGS. 1 and 2).

상기 본체부의 두께는 일정할 수 있다. 구체적으로 상기 본체부의 두께는 130㎛ 내지 170㎛일 수 있으며, 더욱 구체적으로 100㎛ 내지 140㎛일 수 있다. 상기 두께 범위를 만족할 시, 충분한 전지 용량이 도출될 수 있다. 상기 본체부는 상기 집전체의 상하 방향 길이의 중간 지점 근처 영역 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 본체부는 상기 기재의 적어도 일면과 접하는 부분을 의미할 수 있다.The thickness of the body portion may be constant. Specifically, the thickness of the body portion may be 130 μm to 170 μm, and more specifically 100 μm to 140 μm. When the thickness range is satisfied, a sufficient battery capacity can be derived. The main body portion may be disposed on an area near an intermediate point of the length in the vertical direction of the current collector. In addition, the body portion may mean a portion in contact with at least one surface of the substrate.

상기 경사부는 상기 본체부로부터 상하 방향으로 돌출된 부분일 수 있다. 상기 경사부의 두께는 점차적으로 감소할 수 있다. 상기 경사부의 상하 방향 길이는 0.1㎛ 내지 2㎛일 수 있으며, 더욱 구체적으로 0.5㎛ 내지 2㎛일 수 있다.The inclined portion may be a portion protruding in the vertical direction from the body portion. The thickness of the inclined portion may be gradually reduced. The length of the inclined portion in the vertical direction may be 0.1 μm to 2 μm, and more specifically, 0.5 μm to 2 μm.

상기 전극탭은 이차 전지 모듈에서 다수 개의 셀들이 적층 배치되는 경우, 각 셀들을 전기적으로 연결하는 역할을 할 수 있으며, 이를 위해 상기 전극의 집전체에 연결되어 집전체의 상부로 돌출될 수 있다. 상기 전극탭의 하부는 상기 집전체와 상기 활물질층 사이에 중첩되어 배치되며, 상기 전극탭의 상부는 상기 전극탭의 하부로부터 돌출되어 배치될 수 있다.The electrode tab may serve to electrically connect each cell when a plurality of cells are stacked in a secondary battery module. For this purpose, the electrode tab may be connected to the current collector of the electrode and protrude to the top of the current collector. The lower portion of the electrode tab may be disposed to overlap between the current collector and the active material layer, and the upper portion of the electrode tab may be disposed to protrude from the lower portion of the electrode tab.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에 있어서, 상기 분리막은 기재 및 상기 기재의 적어도 일면의 상단부에 형성된 돌출부를 포함할 수 있다. In the electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the separator may include a substrate and a protrusion formed at an upper end of at least one surface of the substrate.

상기 기재는 통상적으로 이차 전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용이 가능하다. The substrate may be used without particular limitation as long as it is used as a separator in a secondary battery.

이때, 통상적으로 이차 전지에서 사용하는 분리막이란, 양극과 음극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로써, 전해질의 이온 이동에 대하여 낮은 저항이면서 전해질의 함습 능력이 우수한 것을 사용할 수 있다. At this time, the separator used in the secondary battery is usually used to separate the positive electrode and the negative electrode and provide a passage for lithium ions, and one having low resistance to ion migration of the electrolyte and having excellent electrolyte moisture absorption capacity can be used.

상기 기재의 일례로, 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같이 폴리 올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다.As an example of the substrate, porous polymer films such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer and ethylene/methacrylate copolymer, etc. are made of polyolefin polymer. A polymer film or a layered structure of two or more of these may be used.

또한, 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어, 고융점의 유리 섬유, 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. Further, a conventional porous nonwoven fabric, for example, a high melting point glass fiber, a nonwoven fabric made of polyethylene terephthalate fiber or the like may be used.

나아가, 상기 다공성 고분자 필름에 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 무기물 입자 및 바인더 고분자가 포함된 무기물 코팅층이 형성된 유무기 복합 분리막(SRS)이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조가 사용될 수 있다. 특히, 상기 기재로 유무기 복합 분리막을 사용하는 경우, 유무기 복합 분리막의 무기물 입자가 분리막의 수축을 더욱 방지해주기 때문에, 본 발명에서 달성하고자 하는 양극 및 음극 간의 쇼트를 용이하게 막을 수 있다. Furthermore, an organic-inorganic composite separator (SRS) having an inorganic coating layer containing inorganic particles and a binder polymer may be used to secure heat resistance or mechanical strength to the porous polymer film, and a single-layer or multi-layer structure may be used. In particular, when using the organic-inorganic composite separator as the substrate, since the inorganic particles of the organic-inorganic composite separator further prevents the shrinkage of the separator, it is possible to easily prevent the short between the anode and the cathode to be achieved in the present invention.

상기 기재는 12 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 만약, 상기 기재의 두께가 12 ㎛ 미만인 경우에는 양극 및 음극의 쇼트 위험이 발생할 수 있고, 상기 기재의 두께가 20 ㎛ 초과인 경우에는 전극 조립체의 두께가 두꺼워지기 때문에 이차 전지의 소형화에서 경쟁력이 저하하는 문제점이 발생할 수 있다.The substrate may have a thickness of 12 μm to 20 μm. If the thickness of the substrate is less than 12 μm, a short-circuit risk of the positive electrode and the negative electrode may occur, and when the thickness of the substrate is greater than 20 μm, the thickness of the electrode assembly becomes thick, so the competitiveness in miniaturization of the secondary battery decreases. Problems may occur.

상기 돌출부는 상기 기재의 적어도 일면의 상단부에 형성될 수 있다. 상기 기재의 상단부는 상기 전극탭에 인접한 부분일 수 있다. 상기 돌출부는 상기 기재의 양면의 상단부에 형성될 수도 있다. 상기 돌출부는 상기 돌출부가 위치한 영역에 있어서 분리막의 두께를 증가시켜, 상기 영역에서의 전극 쇼트를 방지하는 역할을 할 수 있다. The protrusion may be formed at an upper end of at least one surface of the substrate. The upper end of the substrate may be a portion adjacent to the electrode tab. The protrusion may be formed on the upper ends of both sides of the substrate. The protrusion may increase the thickness of the separator in the region where the protrusion is located, thereby preventing electrode shorts in the region.

상기 돌출부(212)는 상기 전극탭(111)의 상부와 전극 두께 방향으로 중첩할 수 있다(도 1의 a) 참조). 이에 따라, 고온에서 분리막이 수축될 시 돌출부에 의해 수축된 두께가 지나치게 작아지는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 양극의 전극탭과 음극의 전극탭이 쇼트되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 구체적으로, 상기 돌출부는 복수의 전극 각각의 전극탭 사이에 배치될 수 있다. The protrusion 212 may overlap the electrode tab 111 in an electrode thickness direction (see FIG. 1A ). Accordingly, it can be prevented that the thickness contracted by the protrusions becomes too small when the separator shrinks at high temperature. Therefore, shorting of the electrode tab of the positive electrode and the electrode tab of the negative electrode can be effectively prevented. Specifically, the protrusion may be disposed between electrode tabs of each of the plurality of electrodes.

상기 돌출부(212)는 상기 집전체(112)의 말단부(112a)와 전극 두께 방향으로 중첩할 수 있다(도 1의 b) 참조). 이에 따라, 양극의 집전체와 음극의 탭 또는 집전체가 쇼트되거나, 음극의 집전체와 양극의 탭 또는 집전체가 쇼트되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.The protruding portion 212 may overlap the terminal portion 112a of the current collector 112 in the electrode thickness direction (see FIG. 1B ). Accordingly, it can be effectively prevented that the current collector of the positive electrode and the tab or current collector of the negative electrode are shorted, or that the current collector of the negative electrode and the tab or current collector of the positive electrode are shorted.

상기 돌출부(212)는 상기 활물질층(113)의 경사부(113b)의 적어도 일부와 전극 두께 방향으로 중첩할 수 있다(도 1의 c) 참조). 구체적으로, 상기 돌출부와 상기 활물질층의 경사부의 일부는 서로 접할 수도 있다. The protrusion 212 may overlap at least a portion of the inclined portion 113b of the active material layer 113 in the electrode thickness direction (see FIG. 1C ). Specifically, the protrusion and the inclined portion of the active material layer may be in contact with each other.

상기 돌출부의 두께와 상기 돌출부와 접하는 상기 활물질층의 경사부의 일부의 두께의 합은 상기 활물질층의 본체부 두께 이하일 수 있다. 이에 따라, 전지의 두께가 유지될 수 있다. The sum of the thickness of the protruding portion and the thickness of a portion of the inclined portion of the active material layer contacting the protruding portion may be equal to or less than the thickness of the body portion of the active material layer. Accordingly, the thickness of the battery can be maintained.

상기 돌출부의 두께는 1㎛ 내지 2㎛이며, 바람직하게는 1.2㎛ 내지 1.8㎛ 일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 양극과 음극의 쇼트가 효과적으로 방지되면서도, 상기 돌출부의 두께가 상기 전극의 두께를 증가시키지 않을 수 있다. The thickness of the protrusion is 1 µm to 2 µm, and preferably 1.2 µm to 1.8 µm. When the above range is satisfied, while the short circuit between the positive electrode and the negative electrode is effectively prevented, the thickness of the protrusion may not increase the thickness of the electrode.

상기 돌출부의 상하 방향 길이는 1mm 내지 2mm이며, 바람직하게는 1.2mm 내지 1.8mm 일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 분리막의 상단부에서의 전극 간 쇼트가 효과적으로 방지될 수 있으며, 상기 돌출부가 상기 활물질의 본체부와 접하지 않아, 전극의 두께가 커지는 것을 방지할 수 있다.The length of the protrusion in the vertical direction is 1 mm to 2 mm, and preferably 1.2 mm to 1.8 mm. When the above range is satisfied, shorts between the electrodes at the upper end of the separator can be effectively prevented, and the protrusions do not contact the main body of the active material, so that the thickness of the electrode can be prevented from increasing.

상기 돌출부는 단면의 형태가 삼각형, 사각형 등의 다각형, 원형, 반원형 등의 형태를 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예로 상기 돌출부는 단면의 형태가 사각형일 수 있다.The protrusion may have a cross-sectional shape such as a triangular or quadrangular polygon, a circular or semicircular shape, but is not limited thereto. In one embodiment, the protrusion may have a rectangular cross-section.

상기 돌출부는 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함를 포함할 수 있다. 상기 기재가 유무기 복합 분리막인 경우, 상기 돌출부는 상기 유무기 복합 분리막의 무기물 코팅층의 적어도 일면 상에 형성된 것일 수 있다. 이 때, 상기 유무기 복합 분리막 내의 바인더 고분자와 돌출부의 바인더 고분자로 인해 상기 기재와 상기 돌출부의 접착력이 더욱 강화될 수 있으므로, 분리막의 기계적 물성이 향상될 수 있다. 나아가, 상기 돌출부의 무기물 입자는 돌출부의 내열성을 향상시킬 수 있다.The protrusion may include inorganic particles and a binder polymer. When the substrate is an organic-inorganic composite separator, the protrusion may be formed on at least one surface of the inorganic coating layer of the organic-inorganic composite separator. At this time, because the binder polymer in the organic-inorganic composite separator and the binder polymer in the protrusions can further enhance the adhesion between the substrate and the protrusions, mechanical properties of the separators can be improved. Furthermore, the inorganic particles of the protrusion can improve the heat resistance of the protrusion.

상기 돌출부가 포함하는 상기 무기물 입자는 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 구체적으로는 열안정성, 입자의 고른 분포도, 고분자와의 친화성, 가격적인 경쟁력이 좋은 이유에서 세라믹 입자는 Al2O3, BaTiO3을 사용할 수 있다. The inorganic particles included in the protrusion are from the group consisting of SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC and TiO 2 One or more selected types may be used, and specifically, Al 2 O 3 and BaTiO 3 may be used as the ceramic particles for good thermal stability, uniform distribution of particles, affinity with polymers, and competitive price.

상기 바인더 고분자는 폴리 비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVdF), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리 비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate) 및 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 구체적으로 폴리 비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVdF) 및 PVdF-HFP(hexa fluoro propylene Copolymer), CTFE(Chlorotrifluoroethylene)을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The binder polymer includes polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene (polyvinylidene fluoride- cotrichloroethylene, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene-vinyl acetate copolymer , Polyimide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate and one or more selected from the group consisting of cellulose acetate propionate It may be used, specifically, polyvinylidene fluoride (Polyvinylidene fluoride, PVdF) and PVdF-HFP (hexa fluoro propylene Copolymer), CTFE (Chlorotrifluoroethylene) may be used, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재 및 상기 돌출부는 다음과 같은 방법으로 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the substrate and the protrusion may be formed in the following way.

상기 기재는 바인더와 무기물 입자가 교반된 슬러리를 제조하고, 상기 슬러리를 폴리에틸렌 등의 필름에 도포 후, 100℃ 내지 140℃의 온도에서 70분 내지 110분간 건조시여 형성될 수 있다. 이 후, 제조된 기재의 상단부에 바인더와 무기물 입자가 교반된 슬러리를 도포한 뒤, 100℃ 내지 140℃의 온도에서 70분 내지 110분간 건조시켜 돌출부를 형성할 수 있다. 그러나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.The substrate may be formed by preparing a slurry in which a binder and inorganic particles are stirred, and applying the slurry to a film such as polyethylene and drying it at a temperature of 100°C to 140°C for 70 minutes to 110 minutes. Thereafter, after applying the slurry on which the binder and the inorganic particles are stirred, the upper portion of the prepared substrate may be dried at a temperature of 100°C to 140°C for 70 to 110 minutes to form a protrusion. However, it is not necessarily limited to this.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에 있어서, 상기 양극은 양극 활물질 입자, 도전재 및 바인더를 포함하는 양극 합제를 유기 용매에 혼합하여 만들어진 슬러리를 양극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다. In the electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the positive electrode is coated with a slurry made by mixing a positive electrode mixture containing positive electrode active material particles, a conductive material, and a binder in an organic solvent, and then dried and rolled. Can be manufactured.

한편, 상기 음극은 상기 음극 활물질 입자, 도전재 및 바인더를 포함하는 음극 합제를 유기 용매에 혼합하여 만들어진 슬러리를 음극 집전체 상에 도포한 후 건조 및 압연하여 제조될 수 있다. On the other hand, the negative electrode may be prepared by applying a slurry made by mixing a negative electrode mixture containing the negative electrode active material particles, a conductive material, and a binder in an organic solvent, and then drying and rolling the slurry.

상기 양극 활물질은 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로 리튬 전이금속 산화물을 사용할 수 있다. 상기 리튬 전이금속 산화물로는, 예를 들면, LiCoO2 등의 LiㆍCo계 복합 산화물, LiNixCoyMnzO2 등의 LiㆍNiㆍCoㆍMn계 복합 산화물, LiNiO2 등의 LiㆍNi계 복합 산화물, LiMn2O4 등의 LiㆍMn계 복합 산화물 등을 들 수 있고, 이들을 단독 또는 복수 개 혼합하여 사용할 수 있다.The positive electrode active material is not particularly limited, and specifically, a lithium transition metal oxide may be used. As the lithium transition metal oxide, for example, Li·Co-based complex oxide such as LiCoO 2 , Li·Ni·Co•Mn-based complex oxide such as LiNi x Co y Mn z O 2 , Li· such as LiNiO 2 And Li-Mn-based composite oxides such as Ni-based composite oxides and LiMn 2 O 4. These may be used alone or in combination of a plurality of them.

상기 음극 활물질로는 통상적으로 리튬 이온이 흡장 및 방출될 수 있는 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 탄소재를 사용할 수 있는데, 탄소재로는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다. As the negative electrode active material, a carbon material, lithium metal, silicon, tin, or the like, which can normally occlude and release lithium ions, can be used. Preferably, a carbon material may be used, and both low-crystalline carbon and high-crystalline carbon may be used as the carbon material. Soft carbon and hard carbon are typical examples of low crystalline carbon, and natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, and liquid crystal pitch-based carbon fibers include high crystalline carbon. High-temperature calcined carbon such as (mesophase pitch based carbon fiber), meso-carbon microbeads, Mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes are typical examples.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리 아크릴산 (poly acrylic acid) 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 고분자, 또는 다양한 공중합체 등의 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다. The binder includes polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidenefluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, Polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), Various types of binder polymers such as sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, poly acrylic acid, and polymers substituted with hydrogen, Li, Na, or Ca, or various copolymers can be used. Can be.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, panes black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Conductive tubes such as carbon nanotubes; Metal powders such as fluorocarbon, aluminum, and nickel powders; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 용매로는 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 용매일 수 있으며,The solvent may be a solvent generally used in the art,

디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤(acetone) 또는 물 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.And dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropyl alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, or water. Among these, one or a mixture of two or more thereof Can be used.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체 및 전해질을 포함하는 이차 전지를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, a secondary battery including the electrode assembly and an electrolyte is provided.

상기 전해질은 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질, 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.The electrolyte may include an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, a molten inorganic electrolyte, and the like, which can be used in manufacturing a lithium secondary battery, but is not limited thereto.

구체적으로, 상기 전해질은 비수계 유기용매와 금속염을 포함할 수 있다. Specifically, the electrolyte may include a non-aqueous organic solvent and a metal salt.

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

특히, 상기 카보네이트계 유기 용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기 용매로서 유전율이 높아 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해질을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다. Particularly, among the carbonate-based organic solvents, ethylene carbonate and propylene carbonate, which are cyclic carbonates, are high-viscosity organic solvents and have high dielectric constant and can be preferably used because they dissociate lithium salts well. When the same low-viscosity and low-permittivity linear carbonate is mixed and used in an appropriate ratio, an electrolyte having a high electrical conductivity can be produced, and thus it can be more preferably used.

상기 금속염은 리튬염을 사용할 수 있고, 상기 리튬염은 상기 비수 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다.The metal salt may be a lithium salt, the lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, is in the lithium salt anion F -, Cl -, I - , NO 3 -, N (CN ) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF - , (CF 3) 6 P - , CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2 ) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -, SCN - may be used one selected from the group consisting of - and (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N.

상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로 에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다.In addition to the electrolyte components, the electrolyte includes haloalkylene carbonate-based compounds such as difluoro ethylene carbonate, pyridine, and tree for the purpose of improving the life characteristics of the battery, suppressing the decrease in battery capacity, and improving the discharge capacity of the battery. Ethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substitutedoxazolidinone, N,N-substituted imida One or more additives such as zolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol or aluminum trichloride may be further included.

상기 이차 전지는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하다.The secondary battery is useful in portable devices such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, and electric vehicle fields such as hybrid electric vehicles (HEV).

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 이차 전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공한다. 상기 전지 모듈 및 전지 팩은 충격이 우수한 안정성을 갖는 상기 이차 전지를 포함하므로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력 저장용 시스템으로 이루어진 군에서 선택되는 중대형 디바이스의 전원으로 이용될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a battery module including the secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same are provided. Since the battery module and the battery pack include the secondary battery having excellent stability in shock, it is used as a power source for a medium-to-large device selected from the group consisting of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage system. Can be.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

실시예 및 비교예Examples and comparative examples

<실시예><Example>

단계 1: 기재의 제조Step 1: Preparation of the substrate

폴리비닐리덴플로라이드-클로로트리플로로에틸렌 공중합체 (PVdF-CTFE) 고분자를 아세톤에 약 5 중량% 첨가한 후, 50 ℃의 온도에서 약 12시간 이상 용해시켜 고분자 용액을 제조하였다. 이 고분자 용액에 Al2O3 분말을 Al2O3/PVdF-CTFE = 80/20 (중량비)가 되도록 첨가하여 12 시간 이상 볼밀(ball mill)법을 이용하여 무기물 코팅층 슬러리를 제조하였다. A polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer (PVdF-CTFE) polymer was added to acetone in about 5% by weight, and then dissolved at a temperature of 50°C for about 12 hours or more to prepare a polymer solution. To the polymer solution, Al 2 O 3 powder was added to Al 2 O 3 /PVdF-CTFE = 80/20 (weight ratio) to prepare an inorganic coating layer slurry using a ball mill method for 12 hours or more.

이와 같이 제조된 슬러리를 두께 15 ㎛ 정도의 폴리에틸렌 막(기공도 45 %)에 슬롯 다이 코팅법을 이용하여 3 ㎛의 두께로 코팅하여 무기물 코팅층을 형성하고, 이를 120 ℃의 온도에서 90 분간 건조하여, 두께가 15㎛인 기재(유무기 복합 분리막)를 제조하였다. The thus prepared slurry was coated on a polyethylene film having a thickness of about 15 μm (porosity of 45%) to a thickness of 3 μm using a slot die coating method to form an inorganic coating layer, and dried it at 90° C. for 90 minutes. , A substrate having a thickness of 15 μm (organic-inorganic composite separator) was prepared.

단계 2: 돌출부의 제조Step 2: Preparation of protrusions

상기 단계 1에서 제조된 기재의 무기물 코팅층이 형성된 면의 상단부에, 상기 단계 1에서 제조된 슬러리를 슬롯 다이 코팅법을 이용하여 길이 4 mm, 두께 1 ㎛의 코팅층으로 형성하고, 이를 120 ℃의 온도에서 90 분간 건조하여 돌출부를 제조함으로써, 유무기 복합 분리막 기재 상에 돌출부가 형성된 분리막을 제조하였다. On the upper end of the surface on which the inorganic coating layer of the substrate prepared in step 1 is formed, the slurry prepared in step 1 is formed into a coating layer having a length of 4 mm and a thickness of 1 μm using a slot die coating method, and this is a temperature of 120° C. By drying in 90 minutes to prepare a protrusion, a separator having a protrusion formed on an organic-inorganic composite separator substrate was prepared.

단계 3: 양극 및 음극의 제조Step 3: Preparation of anode and cathode

음극 활물질로 탄소 분말, 바인더로 폴리 비닐리덴 디플루오리드, 도전재로 카본 블랙을 각각 96 중량%, 3 중량%, 1 중량%로 하여 용제인 N-메틸-2 피롤리돈에 첨가하여 음극 슬러리 제조하였다. 상기 음극 슬러리를 두께가 10 ㎛인 음극 집전체인 구리 박막에 도포, 건조 후 롤 프레스를 실시하여 음극을 제조하였다. Cathode slurry by adding carbon powder as a negative electrode active material, polyvinylidene difluoride as a binder, and carbon black as a conductive material to 96%, 3%, and 1% by weight, respectively, of N-methyl-2 pyrrolidone as a solvent. It was prepared. The negative electrode slurry was coated on a copper thin film as a negative electrode current collector having a thickness of 10 μm, dried, and then roll-pressed to prepare a negative electrode.

양극 활물질로 리튬 코발트 복합산화물 92 중량%, 도전재로 카본 블랙 4 중량%, 바인더로 PVDF 4 중량%를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈에 첨가하여 양극 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 슬러리를 두께가 20 ㎛인 양극 집전체의 알루미늄 박막에 도포, 건조 후 롤 프레스를 실시하여 양극을 제조하였다. A positive electrode slurry was prepared by adding 92% by weight of lithium cobalt composite oxide as a positive electrode active material, 4% by weight of carbon black as a conductive material, and 4% by weight of PVDF as a binder to the solvent N-methyl-2 pyrrolidone. The positive electrode slurry was coated on an aluminum thin film of a positive electrode current collector having a thickness of 20 μm, dried, and then roll-pressed to prepare a positive electrode.

단계 4: 전극 조립체의 제조Step 4: Preparation of the electrode assembly

상기 단계 3에서 제조된 양극, 음극 및 단계 2에서 제조된 분리막을 도 1b)와 같이 순차적으로 쌓은 후, 이를 스택 앤 폴딩형으로 조립하여 전극 조립체를 제조하였다. After the positive electrode, the negative electrode prepared in step 3, and the separator prepared in step 2 were sequentially stacked as shown in FIG. 1B), an electrode assembly was manufactured by assembling them in a stack and folding type.

단계 5: 이차 전지의 제조Step 5: Preparation of secondary battery

상기 단계 4에서 제조된 전극 조립체에 전해액 (에틸렌카보네이트(EC)/에틸메틸카보네이트(EMC) = 1 / 2 (부피비), 리튬 헥사 플로로 포스페이트 (LiPF6 1몰)을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.An electrolyte (ethylene carbonate (EC)/ethyl methyl carbonate (EMC) = 1/2) (volume ratio) and lithium hexafluorophosphate (1 mole of LiPF 6 ) are injected into the electrode assembly prepared in step 4 to prepare a lithium secondary battery. Did.

<비교예 1><Comparative Example 1>

상기 실시예 1의 단계 2에서 돌출부를 제조하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1와 동일하게 수행하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the protrusion was not prepared in Step 2 of Example 1.

<실험예 1> <Experimental Example 1>

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 리튬 이차 전지를 각각 10 개씩 준비하고, 4.2 V의 완전 충전된 상태로 150 ℃에서 4 시간 동안 고온 저장 실험(Hot Box)을 수행한 후, 발화 여부를 조사하여 이를 하기 표 1에 나타내었다.After preparing each of the lithium secondary batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1 10, and performing a high temperature storage experiment (Hot Box) for 4 hours at 150 ℃ in a fully charged state of 4.2 V, whether or not to ignite Investigation and this are shown in Table 1 below.

발화 여부Ignition or not 실시예 1Example 1 0/100/10 비교예 1Comparative Example 1 8/108/10

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 고온 저장 실험에서 실시예 1에서 제조된 리튬 이차 전지는 발화가 일어나지 않은 반면, 비교예 1에서는 80 %의 발화율을 나타내 대부분의 이차 전지가 발화함을 알 수 있다. As shown in Table 1, in the high temperature storage experiment, the lithium secondary battery prepared in Example 1 did not ignite, whereas in Comparative Example 1, it was found that most of the secondary batteries ignited by showing an ignition rate of 80%.

이를 통해, 돌출부가 형성된 분리막을 사용한 이차 전지의 경우, 분리막의 수축을 용이하게 방지하여 양극과 음극 간의 쇼트가 발생하는 현상을 방지할 수 있음을 알 수 있다. Through this, it can be seen that in the case of a secondary battery using a separator having a protruding portion, shrinkage of the separator can be easily prevented to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 이하의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.

Claims (17)

집전체, 상기 집전체의 적어도 일면 상에 배치된 활물질층, 및 전극탭을 포함하는 복수의 전극들; 및 상기 복수의 전극들 사이에 개재된 분리막;을 포함하고,
상기 분리막은 기재; 및 상기 기재의 적어도 일면의 상단부에 형성된 돌출부;를 포함하며,
상기 기재의 상단부는 상기 전극탭에 인접한 부분이며,
상기 전극탭의 하부는 상기 집전체와 상기 활물질층 사이에 중첩되어 배치되며,
상기 집전체는 상기 활물질층과 접하지 않는 말단부를 포함하고,
상기 돌출부는 상기 집전체의 말단부와 전극 두께 방향으로 중첩하며,
상기 활물질층은 두께가 일정한 본체부 및 두께가 점차적으로 감소하는 경사부를 포함하며,
상기 돌출부는 상기 활물질층의 경사부의 적어도 일부와 전극 두께 방향으로 중첩하며,
상기 기재는 무기물 코팅층을 포함하는 유무기 복합 분리막(SRS)이고,
상기 돌출부와 상기 무기물 코팅층은 동일한 조성을 가지는 전극 조립체.
A plurality of electrodes including a current collector, an active material layer disposed on at least one surface of the current collector, and an electrode tab; And a separator interposed between the plurality of electrodes.
The separator is a substrate; And a protrusion formed on an upper end of at least one surface of the substrate.
The upper end of the substrate is a portion adjacent to the electrode tab,
The lower portion of the electrode tab is disposed overlapping between the current collector and the active material layer,
The current collector includes an end portion not in contact with the active material layer,
The protrusion overlaps the distal end of the current collector in the electrode thickness direction,
The active material layer includes a body portion having a constant thickness and an inclined portion whose thickness gradually decreases,
The protrusion overlaps at least a portion of the inclined portion of the active material layer in the electrode thickness direction,
The substrate is an organic-inorganic composite separator (SRS) comprising an inorganic coating layer,
The protrusion and the inorganic coating layer has the same electrode assembly.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 돌출부는 상기 전극탭의 상부와 전극 두께 방향으로 중첩하는 전극 조립체.
The method according to claim 1,
The protrusion is an electrode assembly that overlaps the electrode tab in the thickness direction.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 돌출부의 두께와 상기 돌출부와 전극 두께 방향으로 중첩하는 상기 활물질층의 경사부의 일부의 두께의 합은 상기 활물질층의 본체부 두께 이하인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
The sum of the thickness of the protruding portion and the thickness of a portion of the inclined portion of the active material layer overlapping the protruding portion and the electrode thickness direction is less than or equal to the thickness of the body portion of the active material layer.
청구항 1에 있어서,
상기 돌출부의 두께는 1㎛ 내지 2㎛인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
The protrusion has a thickness of 1㎛ to 2㎛ electrode assembly.
청구항 1에 있어서,
상기 돌출부의 상하 방향 길이는 1mm 내지 2mm인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
The length of the protrusion in the vertical direction is 1mm to 2mm electrode assembly.
청구항 1에 있어서,
상기 돌출부는 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
The method according to claim 1,
The protrusion is an electrode assembly comprising inorganic particles and a binder polymer.
청구항 9에 있어서,
상기 무기물 입자는 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
The method according to claim 9,
The inorganic particles are one or more selected from the group consisting of SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC and TiO 2 Electrode assembly characterized by.
청구항 9에 있어서,
상기 바인더 고분자는 폴리 비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVdF) 및 PVdF-HFP(hexa fluoro propylene Co polymer), CTFE(Chlorotrifluoroethylene)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
The method according to claim 9,
The binder polymer is an electrode assembly, characterized in that at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (Polyvinylidene fluoride, PVdF) and PVdF-HFP (hexa fluoro propylene Co polymer), CTFE (Chlorotrifluoroethylene).
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 전극은 양극 또는 음극인 전극 조립체.
The method according to claim 1,
The electrode is an anode or cathode electrode assembly.
청구항 1의 전극 조립체 및 전해질을 포함하는 이차 전지.
A secondary battery comprising the electrode assembly and electrolyte of claim 1.
청구항 14의 이차 전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈.
A battery module comprising the secondary battery of claim 14 as a unit cell.
청구항 15의 전지 모듈을 포함하며, 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
A battery pack comprising the battery module of claim 15 and used as a power source for a medium-to-large-sized device.
청구항 16에 있어서,
상기 중대형 디바이스가 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력 저장용 시스템으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 전지 팩.The method according to claim 16,
The battery pack is the medium-to-large device is selected from the group consisting of electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles and power storage systems.
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