활물질의 용출 억제 구조를 갖는 전도성 다공성 중간막 및 이를 포함하는 이차전지
A CONDUCTIVE MULTIPOROUS INTERLAYER HAVING A STRUCTURE THAT INHIBITS DISSOLUTION OF ACTIVE MATERIALS AND A SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME
특허 요약
본 발명은 활물질의 용출 억제 구조를 갖는 이차전지용 다공성 중간막 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지용 다공성 중간막은 다량의 기공을 포함하는 동시에 높은 전기 전도성을 가지므로, 전해질 용해성 활물질이 전극 외부로 용출되는 현상을 억제하고, 자체 전기전도성 및 이온전도성을 활용하여 전극의 활물질 활용도를 추가적으로 증대시킬 수 있다. 또한, 접을 수 있는 중간막을 복수 개의 전극에 적용함으로써 전극 내 활물질의 함량을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 나아가 집전체와의 직접 접합을 통해 전지를 구동하는 동안 가용성 활물질의 활용도를 더욱 높일 수 있다.
청구항
번호청구항
1

도전재 및 바인더를 포함하는 다공성 구조의 전도성 중간막으로서,내부의 거대기공과 적어도 일 표면의 미세기공을 포함하고, 전기적 전도성이 있으며, 접을 수 있는 것을 특징으로 하는, 이차전지용 다공성 중간막.

2

제1항에 있어서,상기 도전재는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물을 포함하는 탄소계 물질인 것을 특징으로 하는, 이차전지용 다공성 중간막.

3

제1항에 있어서,상기 도전재 및 바인더는 3:7 내지 9:1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는, 이차전지용 다공성 중간막.

4

제1항에 있어서,상기 중간막은 내부에 구비되는 상기 중간막 두께의 50% 초과 내지 100% 미만의 직경을 갖는 기둥형의 거대기공을 포함하는, 이차전지용 다공성 중간막.

5

제1항에 있어서,상기 표면 미세기공의 평균 직경은 1 nm 내지 5㎛인 것을 특징으로 하는, 이차전지용 다공성 중간막.

6

제1항에 있어서,상기 중간막은 적어도 일면이 집전체 또는 외부 전극에 직접 접촉하고, 다른 적어도 일면이 반대 전극 방향으로 배치되도록 접을 수 있는 것을 특징으로 하는, 이차전지용 다공성 중간막.

7

제1항에 있어서,상기 이차전지는 황을 양극 활물질로 하는 이차전지인 것을 특징으로 하는, 이차전지용 다공성 중간막.

8

황 함유 활물질을 포함하는 양극; 상기 양극과 대치하여 위치하고, 리튬, 나트륨, 칼슘, 칼륨, 마그네슘 금속, 이를 포함하는 합금 또는 이들 금속의 이온의 가역적인 산화/환원반응이 가능한 탄소계 물질을 포함하는 음극;제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 다공성 중간막; 및상기 양극, 음극 및 분리막에 함침되고 금속염을 포함하는 전해질;을 포함하는, 이차전지.

9

제8항에 있어서,상기 양극이 음극을 마주보는 방향의 반대 방향에서 상기 양극을 지지하는 양극 집전체 또는 외부 전극;을 더 포함하며,상기 중간막은 1회 이상 접히며, 접혀서 포개어지는 면 사이에 각각 양극이 배치되고, 상기 중간막의 적어도 일면이 상기 양극과 상기 양극 집전체 또는 외부 전극 사이 영역에서 상기 양극 집전체 또는 외부 전극과 접촉되도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 이차전지.

10

제9항에 있어서,상기 양극은 1 이상의 층이 적층된 구조이며, 각각의 층 사이에 상기 중간막의 적어도 일부가 배치되는 것을 특징으로 하는, 이차전지.

11

제8항에 있어서,상기 양극은 황 함유 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 다공성 전극 구조체인 것을 특징으로 하는, 이차전지.

12

제11항에 있어서,상기 다공성 전극 구조체는 두께 방향으로 수 개 적층되며, 수 개의 층 중 선택되는 적어도 어느 하나의 층이 두께 방향에 대하여 반대 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는, 이차 전지.

13

제11항에 있어서,상기 다공성 전극 구조체는 단위 면적당 2 mg/cm2 이상의 황을 함유하며,상기 황 함유 활물질, 상기 도전재 및 상기 바인더의 혼합 비율은 4:2:4 내지 6:2:2의 중량비인 것을 특징으로 하는, 이차 전지.

14

(a) 도전재, 바인더 및 혼합용매를 포함하는 슬러리를 준비하는 단계; (b) 상기 슬러리를 기판 상에 도포하는 단계;(c) 상기 슬러리 도포 후 비용매에 담금하여 상전이를 유도하는 단계; 및(d) 기판으로부터 중간막을 분리한 후 건조하는 단계;를 포함하며,상기 (a) 단계에서 도전재와 바인더는 3:7 내지 9:1의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 이차전지용 다공성 중간막의 제조방법.

15

제14항에 있어서, 상기 (a) 단계의 혼합용매는 상기 (c) 단계의 비용매에 용해 가능한 유기용매인 것을 특징으로 하는, 이차전지용 다공성 중간막의 제조방법.