KR100739337B1 - Organic/inorganic composite porous film and electrochemical device prepared thereby - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기공을 갖는 다공성 기재 및 상기 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부가 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 코팅된 활성층을 포함하는 유/무기 복합 다공성 필름 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 전기 화학 소자를 제공한다.The present invention is an organic / inorganic composite porous film comprising a porous substrate having pores and an active layer coated with a mixture of inorganic particles and a binder polymer having a pore portion of the substrate or a surface of the substrate having a lithium ion transfer ability and a method of manufacturing the same. It provides an electrochemical device comprising the same.

본 발명에 따라 제조된 유/무기 복합 다공성 필름은 필름을 이루는 활성층 성분으로 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 사용함으로써 최종 필름의 리튬 이온 전도도를 향상시킬 뿐만 아니라 다공성 기재와 활성층 모두에 포함된 기공 구조로 인해 전해액 함침율이 향상되므로, 이를 이용한 리튬 이차 전지는 성능 향상을 나타낼 수 있다. The organic / inorganic composite porous film prepared according to the present invention improves the lithium ion conductivity of the final film as well as the pores contained in both the porous substrate and the active layer by using inorganic particles having lithium ion transfer ability as the active layer component of the film. Since the electrolyte impregnation rate is improved due to the structure, the lithium secondary battery using the same may exhibit an improvement in performance.

다공성 기재, 리튬 이온, 전도도, 무기물, 고분자, 분리막, 겔형 고분자 전해질, 리튬 이차 전지Porous substrate, lithium ion, conductivity, inorganic material, polymer, separator, gel polymer electrolyte, lithium secondary battery

Description

유/무기 복합 다공성 필름 및 이를 이용한 전기 화학 소자{ORGANIC/INORGANIC COMPOSITE POROUS FILM AND ELECTROCHEMICAL DEVICE PREPARED THEREBY}Organic / inorganic composite porous film and electrochemical device using the same {ORGANIC / INORGANIC COMPOSITE POROUS FILM AND ELECTROCHEMICAL DEVICE PREPARED THEREBY}

도 1은 본 발명에 따라 제조된 유/무기 복합 다공성 필름의 구조도이다. 1 is a structural diagram of an organic / inorganic composite porous film prepared according to the present invention.

도 2는 실시예 1에서 제조된 유/무기 복합 다공성 필름(LiTi2(PO4)3 / PVdF-HFP)의 SEM 사진이다. FIG. 2 is an SEM image of the organic / inorganic composite porous film (LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF-HFP) prepared in Example 1. FIG.

도 3a는 실시예 1에서 제조된 유/무기 복합 다공성 필름(LiTi2(PO4)3 / PVdF-HFP) 및 상용화된 PP/PE/PP 분리막의 상온 보존시의 사진이며, 도 3b는 상기 유/무기 복합 다공성 필름 및 PP/PE/PP 분리막을 각각 150℃에서 1시간 방치한 후의 사진이다.Figure 3a is a photograph of the organic / inorganic composite porous film (LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF-HFP) prepared in Example 1 and commercialized PP / PE / PP separator at room temperature storage, Figure 3b It is a photograph after leaving the / inorganic composite porous film and the PP / PE / PP separator at 150 ° C. for 1 hour, respectively.

본 발명은 리튬 이온 전도도 및 전해액 함침율이 향상된 유/무기 복합 다공성 필름 및 이를 포함하는 전기 화학 소자에 관한 것이다. The present invention relates to an organic / inorganic composite porous film having improved lithium ion conductivity and electrolyte impregnation rate and an electrochemical device including the same.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더, 노트북 및 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대됨에 따라 전지의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기 화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목받는 분야이며, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차 전지의 개발은 관심의 촛점이 되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the field of application extends to the energy of mobile phones, camcorders, notebooks and PCs, and even electric vehicles, efforts for research and development of batteries are becoming more concrete. The electrochemical device is the most attracting field in this respect, and among them, the development of a secondary battery capable of charging and discharging has been the focus of attention.

이차 전지는 화학 에너지와 전기 에너지의 가역적 상호변환을 이용해 충전과 방전을 반복할 수 있는 화학 전지로서, Ni-MH 이차 전지와 리튬 이차 전지로 구분된다. 리튬 이차 전지에는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등이 있다.Secondary batteries are chemical cells capable of repeating charging and discharging using reversible interconversion of chemical and electrical energy, and are classified into Ni-MH secondary batteries and lithium secondary batteries. Lithium secondary batteries include lithium metal secondary batteries, lithium ion secondary batteries, lithium polymer secondary batteries or lithium ion polymer secondary batteries.

리튬 이온 전지는 빈 공간이 존재하는 결정 구조의 정극활물질(예, LiCoO2)과 부극활물질(예, graphite)을 각각 전류 집전체(current collector)인 알루미늄 호일 및 구리 호일상에 코팅하여 양 전극을 제조하며, 양 전극 사이에 분리막을 개재시킨 후 전해액을 주입하게 된다. 전지의 충전시에는 정극활물질 결정 내에 삽입된 리튬이 탈리되어 부극의 부극활물질 결정 구조속으로 들어가고, 방전시에는 이와 반대로 부극활물질 속에 있는 리튬이 탈리되어 정극 중의 결정으로 삽입된다. 이와 같이 충방전됨에 따라 리튬 이온이 정극과 부극 간을 상호 이동하며 에너지를 전달하므로, 흔들의자 전지(rocking chair battery)라 부른다. 이와 같은 작동 메커니즘을 가진 리튬 이온 전지는 사용하는 전해질에 따라 LiLB (lithium ion liquid battery), LiPB (lithium ion polymer battery), LPB (lithium polymer battery) 등으로 나눌 수 있다. 즉, LiLB는 액체 전해질을, LiPB는 겔형 고분자 전해질을, LPB는 고체 고분자 전해질을 사용한다. A lithium ion battery coats a positive electrode active material (eg, LiCoO 2 ) and a negative electrode active material (eg, graphite) having a crystal structure on aluminum foil and copper foil, which are current collectors, respectively, to form a positive electrode. It is prepared, and the electrolyte is injected after the separator interposed between the two electrodes. When the battery is charged, lithium inserted in the positive electrode active material crystal is detached and enters the negative electrode active material crystal structure. On discharge, lithium in the negative electrode active material is detached and inserted into the crystal in the positive electrode. As the charge and discharge as described above, lithium ions move energy between the positive electrode and the negative electrode to transfer energy, and thus, are called rocking chair batteries. Lithium ion batteries having such an operation mechanism may be divided into lithium ion liquid battery (LiLB), lithium ion polymer battery (LiPB), and lithium polymer battery (LPB) according to the electrolyte used. That is, LiLB uses a liquid electrolyte, LiPB uses a gel polymer electrolyte, and LPB uses a solid polymer electrolyte.

리튬 이차 전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 크다는 장점이 있기 때문에 현재 많은 회사에서 생산되고 있으나, 그들의 안전성 특성은 각기 다른 양상을 보이고 있다. 전지의 안전성 평가 및 안전성 확보는 가장 중요하게 고려해야 될 사항이므로, 이에 따라 리튬 이차 전지의 안전 규격은 전지 내의 발화 및 발연 등을 엄격히 규제하고 있다. Lithium secondary batteries are currently produced by many companies because of their high operating voltage and high energy density, compared to conventional Ni-MH batteries using aqueous electrolyte solutions, but their safety characteristics are different. The safety evaluation and safety of the battery are the most important considerations, and accordingly, the safety standard of the lithium secondary battery strictly regulates ignition and smoke in the battery.

현재 생산중인 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지는 양극과 음극의 단락을 방지하고자, 폴리올레핀 계열 분리막을 사용하고 있다. 폴리올레핀 계열 분리막은 200℃ 이하에서 용융되는 물성을 가지고 있기 때문에, 내부 및/또는 외부 자극에 의해 전지가 고온으로 상승할 경우 분리막의 수축 혹은 용융 등과 같은 부피 변화가 발생하게 되며, 이로 인해 양 전극의 단락, 전기 에너지의 방출 등으로 폭발 등이 발생할 수 있다. 따라서, 고온에서 열 수축이 일어나지 않는 분리막의 개발이 요구되고 있다.Lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries currently in production use polyolefin-based separators to prevent short circuits between the positive and negative electrodes. Since the polyolefin-based separator has a property of melting at 200 ° C. or lower, when the battery rises to a high temperature due to internal and / or external magnetic poles, a volume change such as shrinkage or melting of the separator occurs. An explosion may occur due to a short circuit, the release of electrical energy, or the like. Therefore, there is a demand for development of a separator in which heat shrinkage does not occur at high temperatures.

상기에 언급된 폴리올레핀 계열 분리막의 문제점을 개선하기 위한 노력으로, 일반적인 고분자 전해질의 연구 방향들 중 한가지인, 분리막의 역할을 수행하면서 무기물이 적용된 전해질을 개발하고자 많은 시도들이 있었다. 이들을 크게 2가지로 분류하면, 첫째는 리튬 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 단독으로 이용하거나 또는 리튬 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자 및 고분자 매트릭스를 혼합하여 복합 고체 전해질을 제조하는 것이다(일본 공개번호 제 2003-022707호; Solid State Ionics, vol.158, n.3, p275, 2003; Journal of Power Sources, vol.112, n.1, p209, 2002; Electrochimica Acta, vol.48, n.14, p2003, 2003). 그러나 액체 전해 질에 비해 낮은 무기물의 이온 전도도 및 고분자와 혼합시 무기물과 고분자간의 계면 저항 증가 등으로 인해 더 이상의 진전이 없는 것으로 알려졌다.In an effort to improve the problems of the polyolefin-based separators mentioned above, there have been many attempts to develop an electrolyte to which inorganic substances are applied while serving as a separator, which is one of research directions of a general polymer electrolyte. If these are largely classified into two categories, the first is to prepare a composite solid electrolyte by using inorganic particles having lithium ion transfer capability alone or by mixing inorganic particles and polymer matrix having lithium ion transfer capability (Japanese Laid-open Publication No. 2003-022707; Solid State Ionics , vol. 158, n.3, p275, 2003; Journal of Power Sources , vol. 112, n.1, p209, 2002; Electrochimica Acta , vol. 48, n.14, p2003 , 2003). However, it is known that no further progress is made due to the low ionic conductivity of the inorganic electrolyte and the increase of the interfacial resistance between the inorganic and the polymer when mixed with the polymer.

둘째는 리튬 이온 전달 능력이 없거나 또는 있는 무기물 입자를 고분자 및 액체 전해질로 구성된 겔형 고분자 전해질(gel polymer electrolyte)과 함께 섞어 전해질을 제조하는 것이다. 이 경우 무기물은 고분자 및 액체 전해질에 비해 소량 투입되며, 액체 전해질에 의해 이루어지는 리튬 이온 전달을 도와주는 보조 기능을 지니게 된다. Second, an electrolyte is prepared by mixing an inorganic particle having no or no lithium ion transfer capacity with a gel polymer electrolyte composed of a polymer and a liquid electrolyte. In this case, the inorganic material is added in a small amount compared to the polymer and the liquid electrolyte, and has an auxiliary function to assist the lithium ion transfer made by the liquid electrolyte.

그러나 상기와 같이 제조된 복합 전해질은 안전성을 향상시키고자 첨가된 무기물 입자의 첨가로 인해 리튬 이온 전도도가 현저히 감소되는 문제점을 나타내었다. 또한, 전해질 내 기공이 존재하지 않거나 또는 기공이 존재한다 하더라도 옹스트롬(Å) 단위의 기공 크기 및 낮은 기공도로 인해 분리막으로서의 역할을 충실히 수행하지 못했다.However, the composite electrolyte prepared as described above has a problem in that lithium ion conductivity is significantly reduced due to the addition of inorganic particles added to improve safety. In addition, even if no pores existed in the electrolyte, or even if there were pores, the pore size and low porosity of the angstrom unit did not serve as a separator.

본 발명자는 상기에 언급된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서, (1) 기공부를 갖는 다공성 기재 및 (2) 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 주요 구성 성분으로 포함하는 활성층으로 구성된 유/무기 복합 다공성 필름을 도입하였다.In order to solve the problems of the prior art mentioned above, the present inventors have an organic / inorganic composition consisting of (1) a porous substrate having pores and (2) an active layer comprising inorganic particles having lithium ion transfer capability as main components. A composite porous film was introduced.

이에, 본 발명은 상기의 유/무기 복합 다공성 필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic / inorganic composite porous film and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명은 상기 유/무기 복합 다공성 필름을 포함하는 전기 화학 소자를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an electrochemical device including the organic / inorganic composite porous film.

본 발명은 a) 기공을 갖는 다공성 기재 및 b) 상기 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부가 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 코팅된 활성층을 포함하는 유/무기 복합 다공성 필름 및 이를 포함하는 전기 화학 소자를 제공한다.The present invention provides an organic / inorganic composite porous film comprising a) a porous substrate having pores, and b) an active layer coated with a mixture of inorganic particles and a binder polymer having a portion of pores on the surface of the substrate or a substrate having lithium ion transfer ability. And it provides an electrochemical device comprising the same.

또한, 본 발명은 a) 고분자를 용매에 용해시키는 단계; b) 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 상기 단계 a)의 고분자 용액에 첨가 및 혼합하는 단계; 및 c) 기공을 갖는 다공성 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부를 상기 단계 b)의 혼합물로 코팅 및 건조하는 단계를 포함하는 유/무기 복합 다공성 필름의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of a) dissolving the polymer in a solvent; b) adding and mixing inorganic particles having lithium ion transfer capability to the polymer solution of step a); And c) coating and drying the surface of the porous substrate having pores or a portion of the pores of the substrate with the mixture of step b).

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 기공부를 갖는 다공성 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부를 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 코팅함으로써, 이를 분리막으로 사용시 리튬 이온 전도도의 향상 효과를 얻을 수 있다. 이때 상기 필름은 필름 내 기재 및 활성층 모두에 포함된 기공 구조로 인해 전해액 함침율이 향상된다. 게다가 고분자의 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용할 경우 전해질로도 동시에 사용할 수 있다는 특징이 있다.The organic / inorganic composite porous film of the present invention is coated on the surface of the porous substrate having the pores or a portion of the pores of the substrate using inorganic particles having a lithium ion transfer capacity and a binder polymer as the active layer component, when using this as a separator The effect of improving the ion conductivity can be obtained. In this case, the film has an improved electrolyte impregnation rate due to the pore structure included in both the substrate and the active layer in the film. In addition, when using a gelable polymer when impregnated with liquid electrolyte as a component of the polymer, it can be used simultaneously as an electrolyte.

본 발명에 따른 유/무기 복합 다공성 필름에서, 다공성 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부를 코팅하여 형성된 활성층 성분 중 하나는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자, 바람직하게는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자이다. 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 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-9Al2O3-38TiO2-39P2O 5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li3.25Ge 0.25P0.75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO 4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 glass (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 glass (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다. In the organic / inorganic composite porous film according to the present invention, one of the active layer components formed by coating a portion of the pores of the surface of the porous substrate or the substrate contains inorganic particles, preferably lithium element, having lithium ion transfer ability, It is an inorganic particle having a function of transferring lithium ions without storing. Inorganic particles having lithium ion transfer ability can transfer and move lithium ions due to a kind of defect present in the particle structure, thereby improving lithium ion conductivity in the battery, thereby improving battery performance. Can be. Non-limiting examples of inorganic particles having a lithium ion transfer capacity include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), Lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), 14Li 2 O-9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P 2 (LiAlTiP) x O y series glass such as O 5 (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3) , Li germanium thiophosphate such as Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 (Li x Ge y P z S w , 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5 ), Lithium nitride such as Li 3 N (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 based glass such as Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 (Li x Si P 2 S 5 series glass (Li x P y S z , 0 <x, such as y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), LiI-Li 2 SP 2 S 5, etc. <3, 0 <y <3, 0 <z <7) or mixtures thereof.

본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 필름의 활성층 구성 성분인 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 크기, 무기물 입자의 함량 및 무기물 입자와 고분 자의 조성을 조절함으로써, 다공성 기재에 포함된 기공과 더불어 활성층의 기공 구조를 형성할 수 있으며, 또한 상기 기공 크기 및 기공도를 함께 조절할 수 있다.The organic / inorganic composite porous film of the present invention controls the size of the inorganic particles having the lithium ion transport ability, which is a constituent of the active layer of the film, the content of the inorganic particles, and the composition of the inorganic particles and the polymer, thereby controlling the active layer together with the pores included in the porous substrate. The pore structure of the can be formed, and also the pore size and porosity can be adjusted together.

무기물 입자의 크기는 제한이 없으나, 0.01 내지 10㎛ 범위인 것이 바람직하다. 0.01㎛ 미만일 경우에는 분산성이 저하되어 유/무기 복합 다공성 필름의 구조 및 물성을 조절하기가 어려우며, 10㎛를 초과할 경우에는 동일한 고형분 함량으로 제조되는 유/무기 복합 다공성 필름의 두께가 증가하여 기계적 물성이 저하되며, 또한 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충방전시 내부 단락이 일어날 확률이 높아진다. The size of the inorganic particles is not limited, but is preferably in the range of 0.01 to 10㎛. If it is less than 0.01㎛ dispersibility is difficult to control the structure and physical properties of the organic / inorganic composite porous film, if it exceeds 10㎛ the thickness of the organic / inorganic composite porous film made of the same solid content increases Deterioration in mechanical properties and excessively large pore size increase the probability of internal short circuits during battery charging and discharging.

상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 함량은 유/무기 복합 다공성 필름을 구성하는 무기물 입자와 고분자의 혼합물 100 중량% 당 50 내지 99 중량% 범위가 바람직하며, 특히 60 내지 95 중량%가 더욱 바람직하다. 50 중량% 미만일 경우 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 무기물 입자들 사이에 형성된 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기되며, 99 중량% 초과시 고분자 함량이 너무 적기 때문에 무기물 사이의 접착력 약화로 인해 최종 유/무기 복합 다공성 필름의 기계적 물성이 저하된다.The content of the inorganic particles having the lithium ion transfer capacity is preferably in the range of 50 to 99 wt%, more preferably 60 to 95 wt%, per 100 wt% of the mixture of the inorganic particles and the polymer constituting the organic / inorganic composite porous film. Do. If the content is less than 50% by weight, the content of the polymer is too high, resulting in a decrease in pore size and porosity due to a decrease in the void space formed between the inorganic particles, resulting in deterioration of the final cell performance. Due to the weakening of the adhesion between the inorganic materials, the mechanical properties of the final organic / inorganic composite porous film is reduced.

본 발명의 활성층 성분 중 하나인 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 당업계에서 통상적으로 사용되는 무기물 입자를 추가적으로 포함할 수 있다. 이의 비제한적인 예로는 SiO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO 2, CeO2, MgO, CaO, ZnO, Y2O3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), BaTiO3, hafnia (HfO2) 또는 SrTiO3 등이 있다. Inorganic particles having lithium ion transfer ability as one of the active layer components of the present invention may further include inorganic particles commonly used in the art. Non-limiting examples thereof include SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, CaO, ZnO, Y 2 O 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), BaTiO 3 , hafnia (HfO 2 ) or SrTiO 3 have.

본 발명에 따른 유/무기 복합 다공성 필름에서, 다공성 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부를 코팅하여 형성된 활성층 성분 중 다른 하나는 당업계에서 통상적으로 사용되는 고분자이다. 특히, 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 -200 내지 200℃ 범위인 고분자가 바람직하며, 이는 최종 필름의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다.In the organic / inorganic composite porous film according to the present invention, the other of the active layer components formed by coating a portion of the pores of the surface of the porous substrate or the substrate is a polymer commonly used in the art. In particular, a polymer having a glass transition temperature (Tg) in the range of -200 to 200 ° C is preferable, because it can improve mechanical properties such as flexibility and elasticity of the final film.

상기 고분자는 무기물 입자들과 입자 사이, 무기물 입자들과 다공성 기재의 표면 및 기재 중 기공부 일부를 연결 및 안정하게 고정시켜주는 바인더 역할을 충실히 수행함으로써, 최종 제조되는 유/무기 복합 다공성 필름의 기계적 물성 저하를 방지한다.The polymer faithfully plays a role of a binder that connects and stably fixes the inorganic particles and the particles, the surface of the inorganic particles and the porous substrate, and a part of the pores of the substrate, thereby mechanically preparing the organic / inorganic composite porous film to be manufactured. Prevents degradation of physical properties.

전술한 기능 이외에, 본 발명의 고분자는 액체 전해액 함침시 겔화됨으로써 높은 전해액 함침율(degree of swelling)을 나타낼 수 있는 특징을 가질 수 있다. 이에 따라 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1/2 인 고분자가 바람직하며, 특히 15 내지 25 MPa1/2 및 30 내지 45 MPa1/2 범위가 더욱 바람직하다. 따라서 폴리올레핀류와 같은 소수성 고분자들보다는 극성기를 많이 가진 친수성 고분자들이 바람직하다. 용해도 지수가 15 MPa1/2 미만 및 45 MPa1/2를 초과할 경우, 통상적인 전지용 액체 전해액에 의해 함침(swelling)되기 어렵게 된다. In addition to the above-described function, the polymer of the present invention may have a feature that can exhibit a high degree of swelling of the electrolyte by gelling when the liquid electrolyte is impregnated. Accordingly, polymers having a solubility index of 15 to 45 MPa 1/2 are preferred, particularly in the range of 15 to 25 MPa 1/2 and 30 to 45 MPa 1/2 . Therefore, hydrophilic polymers having many polar groups are preferable to hydrophobic polymers such as polyolefins. When the solubility index is less than 15 MPa 1/2 and more than 45 MPa 1/2 , it becomes difficult to be swelled by the conventional battery liquid electrolyte.

상기 유리 전이 온도가 -200 내지 200℃ 범위이며, 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1/2인 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide) 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 이외에도 상술한 특성을 포함하는 물질이라면 어느 재료라도 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 용해도 지수 15 내지 45 MPa1/2인 고분자를 사용할 경우, 전술한 무기물 입자의 바인더 역할 이외에 전해액에 녹지 않고 함침(swelling)되어 겔화 가능하므로 전해액 함침율 향상에 기여한다.Non-limiting examples of the polymer having a glass transition temperature in the range of -200 to 200 ° C. and a solubility index of 15 to 45 MPa 1/2 include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene. ), Polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate (polyvinylacetate), ethylene vinyl co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate propionate), cyanoethylpullulan, cyanoethylpoly Cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer butadiene copolymer, polyimide or a mixture thereof. In addition, any material can be used singly or in combination as long as it contains the above-described properties. In the case of using the polymer having a solubility index of 15 to 45 MPa 1/2 , in addition to the binder role of the inorganic particles described above, the polymer can be gelled by being swelled without being dissolved in the electrolyte, thereby contributing to the improvement of the electrolyte impregnation rate.

본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름을 이루는 활성층은 리튬 이온 전달 능력 을 갖는 무기물 입자 및 고분자 이외에, 용매 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.The active layer constituting the organic / inorganic composite porous film of the present invention may further include a solvent and other additives in addition to the inorganic particles and the polymer having lithium ion transfer ability.

본 발명에 따른 유/무기 복합 다공성 필름에서, 상기 활성층 구성 성분인 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물로 코팅하는 기재(substrate)는 당업계에서 통상적으로 사용되는 기공부를 갖는 다공성 기재이다. 이는 전해액이 채워질 공간이 다수 존재하여 리튬의 전달이 용이해지므로, 전지 성능을 향상시킬 수 있기 때문이다. In the organic / inorganic composite porous film according to the present invention, a substrate coated with a mixture of inorganic particles and a binder polymer having lithium ion transfer ability as the active layer component is a porous material having pores commonly used in the art. It is a base material. This is because there are a lot of spaces to be filled with the electrolyte solution to facilitate the transfer of lithium, thereby improving battery performance.

상기 다공성 기재는 섬유 또는 막(membrane) 형태일 수 있으며, 섬유일 경우에는 다공성 웹(web)을 형성하는 부직포로서, 장섬유로 구성된 스폰본드(Spunbond) 또는 멜트 블로운(Melt blown) 형태인 것이 바람직하다. The porous substrate may be in the form of fibers or membranes, and in the case of fibers, a nonwoven fabric that forms a porous web, and may be in the form of a spunbond or melt blown composed of long fibers. desirable.

스폰본드 공법은 하나의 연속 공정을 거치는 것으로, 열을 받아 용융되어 장섬유를 형성하게 되며 뜨거운 공기에 의해 연신(stretching)되어 웹을 형성하는 것이다. 멜트 블로운 공법은 섬유를 형성할 수 있는 고분자를 수 백 개의 작은 오리피스(orifice)로 형성된 방사구금을 통해 방사하는 공정으로서, 직경이 10㎛ 이하의 미세 섬유들이 상호 결합하여 거미줄과 같은 구조 형태(spider-web structure)를 가지는 3차원적 섬유이다. The spawn bond method is a single continuous process, receives heat and melts to form long fibers, and is stretched by hot air to form a web. The melt blown process is a process of spinning a polymer capable of forming a fiber through a spinneret formed of hundreds of small orifices. It is a three-dimensional fiber with a spider-web structure.

종래에 사용되던 다공성 기재인 폴리에틸렌 계열 분리막은 저조한 열적 안전성을 가짐으로써 내부 및 외부 자극에 의해 전지의 안전성이 크게 저하되는 문제점을 가지고 있었다. 따라서, 본 발명에 따른 유/무기 복합 다공성 필름의 다공성 기재는 용융 온도가 200℃ 이상인 내열성 기재가 바람직하다. 이는 외부 및/또는 내부 의 열 자극에 의해 발생되는 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름의 안전성 저하를 향상시킬 수 있기 때문이다. 상기 기공부를 갖고, 용융 온도 200℃ 이상인 다공성 기재 재료의 비제한적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로 (polyphenylenesulfidro), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 또는 이들의 혼합체 등이 있으며, 기타 내열성 엔지니어링 플라스틱을 제한 없이 사용할 수 있다.The polyethylene-based separator, which is a porous substrate used in the related art, has a poor thermal safety and has a problem in that the safety of a battery is greatly reduced by internal and external stimuli. Therefore, the porous substrate of the organic / inorganic composite porous film according to the present invention is preferably a heat resistant substrate having a melting temperature of 200 ° C or higher. This is because it is possible to improve the safety deterioration of the organic / inorganic composite porous film of the present invention caused by the external and / or internal heat stimulation. Non-limiting examples of the porous base material having the pore portion and the melting temperature of 200 ℃ or more include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylenesulfidro, polyethylenenaphthalene (polyethylenenaphthalene) or mixtures thereof, and other heat-resistant engineering plastics can be used without limitation.

상기 다공성 기재의 두께는 크게 제한이 없으나, 1 내지 100㎛ 범위가 바람직하며, 5 내지 50㎛ 범위가 더욱 바람직하다. 1㎛ 미만일 경우에는 기계적 물성을 유지하기가 어렵고, 100㎛를 초과할 경우에는 저항층으로 작용하게 된다.The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 100 μm, more preferably in the range of 5 to 50 μm. If it is less than 1㎛ it is difficult to maintain the mechanical properties, if it exceeds 100㎛ acts as a resistive layer.

다공성 기재 중 기공 크기 및 기공도는 특별한 제한이 없으나, 기공도는 5 내지 95%가 바람직하다. 기공 크기(직경)는 0.01 내지 50㎛가 바람직하며, 0.1 내지 20㎛가 더욱 바람직하다. 기공 크기 및 기공도가 각각 0.01㎛ 및 10% 미만일 경우 저항층으로 작용하게 되며, 기공 크기 및 기공도가 50㎛ 및 95%를 초과할 경우에는 기계적 물성을 유지하기가 어렵게 된다. Pore size and porosity of the porous substrate is not particularly limited, the porosity is preferably 5 to 95%. The pore size (diameter) is preferably 0.01 to 50 µm, more preferably 0.1 to 20 µm. When the pore size and porosity are less than 0.01 μm and 10%, respectively, it acts as a resistive layer, and when the pore size and porosity exceeds 50 μm and 95%, it becomes difficult to maintain mechanical properties.

다공성 기재상에 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물로 코팅하여 형성된 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 기재 자체 내에 기공부가 포함되어 있을 뿐만 아니라, 기재 상에 형성된 활성층 중 무기물 입자간의 빈 공간(interstitial volume)으로 인해 기재와 활성층 모두 기공 구조를 형성하게 된다. 따라서, 상기 기공 구조로 인해 전해액이 들어갈 공간이 증가함으로써 전해액 함침율이 향상된다. The organic / inorganic composite porous film of the present invention formed by coating a mixture of inorganic particles and a binder polymer having lithium ion transfer ability on the porous substrate includes not only pores in the substrate itself, but also inorganic materials in the active layer formed on the substrate. Due to the interstitial volume between the particles, both the substrate and the active layer form a pore structure. Therefore, the electrolyte impregnation rate is improved by increasing the space for the electrolyte solution due to the pore structure.

기공부를 갖는 다공성 기재상에 상기 혼합물로 코팅하여 형성된 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 0.01 내지 10㎛ 크기의 기공을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 필름의 기공도(porosity)는 5 내지 95% 범위가 바람직하다. 추가적으로, 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름의 두께는 1 내지 100㎛ 범위인 것이 바람직하며, 특히 2 내지 30㎛ 범위인 것이 더욱 바람직하다. 상기 두께 범위를 조절함으로써 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. It is preferable that the organic / inorganic composite porous film of the present invention formed by coating the mixture on a porous substrate having pores includes pores having a size of 0.01 to 10 μm. In addition, the porosity of the film is preferably in the range of 5 to 95%. In addition, the thickness of the organic / inorganic composite porous film of the present invention is preferably in the range of 1 to 100 μm, more preferably in the range of 2 to 30 μm. By adjusting the thickness range, battery performance can be improved.

종래 기술이 폴리올레핀 계열 다공성 기재상에 무기물 입자를 코팅한 것에 비해, 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 다공성 기재상에 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 바인더 고분자를 함께 혼합하여 활성층 성분으로 사용함으로써 최종 필름의 리튬 이온 전도도 향상 및 이로 인한 전지의 성능 향상을 도모할 수 있다. 또한 기공부를 갖는 다공성 기재로서 용융 온도가 200℃ 이상인 내열성 기재를 사용할 경우 최종 필름의 열적 안전성을 향상시킬 수 있으며, 이를 분리막으로 포함할 경우 고온 열수축에 의한 전지의 내부 단락 등과 같은 문제점을 해결하여 전지의 안전성을 상승시킬 수 있다. 추가적으로, 상기 필름을 이루는 활성층 의 고분자 성분으로 용해도 지수 15 내지 45MPa1/2의 범위인 고분자를 사용할 경우, 액체 전해액 함침시 겔화되어 높은 전해액 함침율을 나타내므로 전지 성능 향상을 도모할 수 있다.Compared with the conventional technology in which inorganic particles are coated on a polyolefin-based porous substrate, the organic / inorganic composite porous film of the present invention is used as an active layer component by mixing together inorganic particles and a binder polymer having lithium ion transfer ability on the porous substrate. By doing so, it is possible to improve the lithium ion conductivity of the final film and thereby improve the performance of the battery. In addition, when a heat resistant substrate having a melting temperature of 200 ° C. or more is used as a porous substrate having pores, the thermal stability of the final film can be improved, and when it is included as a separator, problems such as an internal short circuit of a battery due to high temperature heat shrinkage are solved. The safety of the battery can be raised. In addition, when a polymer having a solubility index of 15 to 45 MPa 1/2 is used as the polymer component of the active layer constituting the film, the polymer may be gelled when the liquid electrolyte is impregnated to exhibit a high electrolyte impregnation rate, thereby improving battery performance.

본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 최종 전지의 특성에 따라 기존 폴리올레핀 계열 기공 분리막을 함께 사용하여 전지에 적용될 수 있다.The organic / inorganic composite porous film of the present invention can be applied to a battery using a conventional polyolefin-based pore separator according to the characteristics of the final battery.

본 발명에 따라 기공부를 갖는 다공성 기재의 표면 또는 기재 중 기공부에 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 고분자의 혼합물을 코팅하는 방법은 당업계에 알려진 통상적인 코팅 방법을 사용할 수 있다.According to the present invention, a method of coating a mixture of inorganic particles and polymers having lithium ion transfer ability to the pores of the substrate or the surface of the porous substrate having pores may use conventional coating methods known in the art.

이하, 본 발명에 따른 제조 방법의 일 실시 형태를 들면, a) 고분자를 용매에 용해시키는 단계; b) 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 상기 단계 a)의 고분자 용액에 첨가 및 혼합하는 단계; 및 c) 기공을 갖는 다공성 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부를 상기 단계 b)의 혼합물로 코팅 및 건조하는 단계를 포함할 수 있다.Hereinafter, for one embodiment of the production method according to the present invention, a) dissolving a polymer in a solvent; b) adding and mixing inorganic particles having lithium ion transfer capability to the polymer solution of step a); And c) coating and drying the surface of the porous substrate having pores or a portion of the pores in the substrate with the mixture of step b).

1) 우선, 고분자를 적절한 유기 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.1) First, the polymer is dissolved in a suitable organic solvent to prepare a polymer solution.

용매로는 사용하고자 하는 고분자와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point)이 낮은 것이 바람직하다. 이는 혼합이 균일하게 이루어질 수 있으며, 이후 용매를 용이하게 제거할 수 있기 때문이다. 상기 용매의 비제한적인 예로는 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N- 메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산 (cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있다.As the solvent, the solubility index is similar to that of the polymer to be used, and a boiling point is preferably low. This is because mixing can be made uniform, and then the solvent can be easily removed. Non-limiting examples of the solvent include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (N -methyl-2-pyrrolidone (NMP), cyclohexane, water or a mixture thereof.

2) 제조된 고분자 용액에 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 첨가 및 분산시켜 무기물 입자와 고분자의 혼합물을 제조한다. 2) A mixture of inorganic particles and a polymer is prepared by adding and dispersing inorganic particles having lithium ion transfer ability to the prepared polymer solution.

상기에 있어서, 고분자 용액에 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 첨가한 후, 무기물 입자의 파쇄를 실시하는 것이 바람직하다. 이때 파쇄 시간은 1 내지 20시간이 적절하며, 파쇄된 무기물 입자의 입도는 상기에 언급된 바와 같이 0.01 내지 10㎛가 바람직하다. 파쇄 방법으로는 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 특히 볼밀(ball mill)법이 바람직하다. In the above, after adding the inorganic particle which has a lithium ion transfer ability to a polymer solution, it is preferable to grind | pulverize an inorganic particle. In this case, the crushing time is suitably 1 to 20 hours, and the particle size of the crushed inorganic particles is preferably 0.01 to 10 μm as mentioned above. As the shredding method, a conventional method can be used, and a ball mill method is particularly preferable.

리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자와 고분자로 구성되는 혼합물의 조성은 크게 제약이 없으나, 이에 따라 최종 제조되는 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름의 두께, 기공 크기 및 기공도를 조절할 수 있다. Although the composition of the mixture consisting of inorganic particles and polymers having lithium ion transfer ability is not particularly limited, the thickness, pore size and porosity of the organic / inorganic composite porous film of the present invention can be adjusted accordingly.

즉, 고분자(P) 대비 무기물 입자(I)의 비(ratio = I/P)가 증가할수록 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름의 기공도가 증가하게 되며, 이는 동일한 고형분 함량(무기물 입자 중량 + 고분자 중량)에서 유/무기 복합 다공성 필름의 두께가 향상되는 결과를 초래하게 된다. 또한, 무기물 입자들간의 기공 형성 가능성이 증가하여 기공 크기가 증가하게 되는데, 이때 무기물 입자의 크기(입경)가 커질수록 무기물들 사이의 간격(interstitial distance)이 커지므로, 기공 크기가 증가하게 된다.That is, as the ratio (ratio = I / P) of the inorganic particles (I) to the polymer (P) increases, the porosity of the organic / inorganic composite porous film of the present invention increases, which is the same solid content (inorganic particle weight + High molecular weight) resulting in an increase in the thickness of the organic / inorganic composite porous film. In addition, the pore size of the inorganic particles increases, so that the pore size increases. At this time, as the size (particle diameter) of the inorganic particles increases, the interstitial distance between the inorganic particles increases, thereby increasing the pore size.

3) 제조된 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자와 고분자의 혼합물을 준비된 다공성 기재 상에 코팅하고, 이후 건조함으로써 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름을 얻게 된다.3) The mixture of the inorganic particles and the polymer having a lithium ion transfer capacity is coated on the prepared porous substrate, and then dried to obtain the organic / inorganic composite porous film of the present invention.

이때, 다공성 기재 상에 상기 무기물 입자 및 고분자의 혼합물을 코팅하는 공정은 통상적인 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들의 혼합 방식을 통해 도포하는 것이 바람직하다.In this case, the process of coating the mixture of the inorganic particles and the polymer on the porous substrate may use a conventional coating method, Dip coating, Die coating, roll coating, comma coating Or it is preferable to apply | coat through these mixing system.

상기와 같이 제조된 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 리튬 이차 전지의 분리막(separator)으로 사용할 수 있다. 이때 필름을 이루는 활성층의 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용할 경우, 상기 분리막을 이용하여 전지를 조립한 후 전해액 주입에 의해 전해액과 고분자가 반응하여 겔형 유/무기 복합 전해질을 형성할 수 있다.The organic / inorganic composite porous film of the present invention prepared as described above may be used as a separator of a lithium secondary battery. In this case, when using a polymer that can be gelled during liquid electrolyte impregnation as the polymer component of the active layer forming the film, after the assembly of the battery using the separator, the electrolyte and the polymer react by the injection of the electrolyte to form a gel-type organic / inorganic composite electrolyte. have.

본 발명의 겔형 유/무기 복합 전해질은 종래 기술의 겔형 고분자 전해질에 비하여 제조 공정이 용이하며, 다공성 기재 및 활성층 모두에 포함된 기공 구조로 인해 주입되는 액체 전해액이 채울 공간이 다수 존재하여 높은 이온 전도도 및 전해액 함침율을 나타내어 전지 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다. 특히 무기물의 리튬 이온 전달 능력으로 인해 리튬 이온 전도도가 상승하게 된다. 또한 고분자의 성분으로 친수성 고분자를 사용할 경우, 기존의 소수성 폴리올레핀 계열 분리막에 비해 전지용 전해액에 대한 젖음성(wetting)이 개선될 뿐만 아니라 종래에 사용하기 힘들었던 전지용 극성 전해액에 대한 사용이 가능한 장점이 있다.The gel-type organic / inorganic composite electrolyte of the present invention is easier to manufacture than the gel polymer electrolyte of the prior art, and has a large amount of space filled with the liquid electrolyte injected due to the pore structure included in both the porous substrate and the active layer, thereby providing high ion conductivity. And an electrolyte solution impregnation rate, which can significantly improve battery performance. In particular, lithium ion conductivity increases due to the lithium ion transport ability of the inorganic material. In addition, when the hydrophilic polymer is used as a component of the polymer, the wettability of the battery electrolyte is improved as compared to the conventional hydrophobic polyolefin-based separator, and there is an advantage in that the polar electrolyte solution for the battery, which has been difficult to use in the past, can be used.

또한, 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름 및 전해액을 포함하며, 상기 전해액이 유/무기 복합 다공성 필름 내 기공, 고분자 또는 양쪽 모두에 함침되는 것을 특징으로 하는 전기 화학 소자를 제공한다. 이때, 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름 이외에 기존의 폴리올레핀 계열 분리막을 함께 사용 및 적용할 수 있다.In addition, the present invention includes an anode, a cathode, the organic / inorganic composite porous film and the electrolyte of the present invention interposed between the anode and the cathode, the electrolyte is impregnated in pores, polymers or both in the organic / inorganic composite porous film It provides an electrochemical device characterized in that. In this case, in addition to the organic / inorganic composite porous film of the present invention can be used and applied with the existing polyolefin-based separator.

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. 상기 전기 화학 소자에 포함된 유/무기 복합 다공성 필름은 본 발명에서와 동일하게 분리막이자 전해질의 역할을 한다.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. The organic / inorganic composite porous film included in the electrochemical device functions as a separator and an electrolyte as in the present invention.

추가적으로, 본 발명은 a) 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 양극활물질을 포함하는 양극; b) 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 음극활물질을 포함하는 음극; c) 상기의 유/무기 복합 다공성 필름; 및 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. Additionally, the present invention provides a positive electrode comprising a) a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium; b) a negative electrode comprising a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium; c) the organic / inorganic composite porous film; And it provides a lithium secondary battery comprising an electrolyte solution.

상기 리튬 이차 전지는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함한다. The lithium secondary battery includes a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery.

리튬 이차 전지는 당 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들면 양극과 음극 사이에 상기의 유/무기 복합 다공성 필름을 넣고 액체 전해액을 투입하여 제조한다.The lithium secondary battery may be manufactured by a conventional method known in the art, and for example, the organic / inorganic composite porous film is inserted between a positive electrode and a negative electrode and then a liquid electrolyte is added thereto.

유/무기 복합 다공성 필름과 함께 적용될 전극으로는 크게 제한이 없으나, 양극 활물질은 리튬 망간 산화물(lithiated magnesium oxide), 리튬 코발트 산화물(lithiated cobalt oxide), 리튬 니켈 산화물 (lithiated nickel oxide) 또는 이들의 조합에 의해서 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material)을 주성분으로 하고, 이것이 양극 전류 집전체, 즉 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일(foil)과 결착된 형태로 양극이 구성된다.The electrode to be used together with the organic / inorganic composite porous film is not particularly limited, but the positive electrode active material may be lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, or a combination thereof. The main component is a lithium intercalation material such as a composite oxide formed by the anode, and the anode is bound to a foil manufactured by a cathode current collector, that is, aluminum, nickel, or a combination thereof. It is composed.

음극 물질은 리튬 금속, 또는 리튬 합금과 카본(carbon), 석유 코크(petroleum coke), 활성화 카본(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 카본류 등과 같은 리튬 흡착 물질을 주성분으로 하고, 이것이 음극 전류 집전체, 즉 구리, 금, 니켈 혹은 구리 합금 혹은 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일과 결착된 형태로 음극이 구성된다.The negative electrode material is mainly composed of lithium metal or lithium alloy and lithium adsorption material such as carbon, petroleum coke, activated carbon, graphite or other carbons. The negative electrode is configured in the form of a binder bound to a current collector, that is, a foil made of copper, gold, nickel or a copper alloy or a combination thereof.

본 발명에서 사용될 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+ , Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, ASF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF 2SO2)3 -와 같은 음이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드 (dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄 (dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(γ-butyrolactone) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 및 해리된 것이 바람직하다.An electrolytic solution used in the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, and comprising an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K +, B - is PF 6 - , BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, ASF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2 3 ) Salts containing ions consisting of anions such as 3 - or combinations thereof include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), and dimethyl carbonate (dimethyl). carbonate, DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethyl methyl carbonate yl carbonate, EMC), gamma butyrolactone or a mixture thereof is preferably dissolved and dissociated.

전술한 바와 같이, 활성층의 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하여 제조된 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 상기 필름 및 양극과 음극을 이용하여 전지를 조립하고 여기에 전해액을 주입할 경우 필름 중 고분자가 전해액과 반응하여 겔형 고분자 전해질을 형성할 수 있다. As described above, the organic / inorganic composite porous film of the present invention prepared by using a gelable polymer when the liquid electrolyte is impregnated with the polymer component of the active layer is assembled with a battery using the film and the positive electrode and the negative electrode and injected into the electrolyte In this case, the polymer in the film may react with the electrolyte to form a gel polymer electrolyte.

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.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.

본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름을 전지로 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination) 및 접음(folding) 공정이 가능하다. As a process of applying the organic / inorganic composite porous film of the present invention to a battery, a lamination and folding process of a separator and an electrode may be performed in addition to a general winding process.

본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름이 상기 공정 중 적층 공정에 적용될 경우, 전지의 열적 안전성 향상 효과는 현저해진다. 이는 일반적인 권취 공정에 의해 제조된 전지에 비해 적층 및 접음 공정으로 제조된 전지는 분리막의 열 수축이 더욱 심하게 일어나는데 기인한다. 또한, 적층(lamination, stack) 공정은 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름 중 고분자의 우수한 접착력 특성으로 인해 쉽게 조립이 가능한 장점이 있다. 이때 주성분인 무기물 입자 및 고분자의 함량에 의해 접착력 특성이 조절될 수 있다. When the organic / inorganic composite porous film of the present invention is applied to the lamination process in the above process, the thermal safety improvement effect of the battery becomes remarkable. This is due to the heat shrinkage of the separator in the battery produced by the lamination and folding process is more severe than the battery produced by the general winding process. In addition, the lamination (lamination, stack) process has the advantage that can be easily assembled due to the excellent adhesion properties of the polymer in the organic / inorganic composite porous film of the present invention. At this time, the adhesion properties can be controlled by the content of the inorganic particles and the polymer as the main component.

본 발명은 하기의 실시예 및 실험예에 의거하여 더욱 상세히 설명된다. 단, 실 시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 이들만으로 한정하는 것은 아니다.The invention is explained in more detail based on the following examples and experimental examples. However, Examples and Experimental Examples are for illustrating the present invention and are not limited to these.

[실시예 1]Example 1

1-1. 유/무기 복합 다공성 필름(PVdF-HFP / LiTi1-1. Organic / Inorganic Composite Porous Film (PVdF-HFP / LiTi) 22 (PO(PO 44 )) 33 ) 제조) Produce

폴리비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체 (PVdF-HFP) 고분자를 테트라하이드로퓨란 (THF)에 약 5 중량% 첨가한 후, 50℃의 온도에서 약 12시간 이상 용해시켜 고분자 용액을 제조하였다. 이 고분자 용액에 LiTi2(PO4)3 분말을 전체 고형분 20 중량% 농도로 첨가하고 분산시켜 혼합용액(LiTi2(PO4)3 / PVdF-HFP = 80 / 20 (중량%비))을 제조하였다. 이와 같이 제조된 혼합용액을 딥(dip) 코팅법을 이용하여 두께 20㎛ 정도의 폴리에틸렌테레프탈레이트 다공성 기재(기공도 80%)에 코팅하였으며, 코팅 두께는 약 2㎛ 정도로 조절하였다. 기공율 측정 장치(porosimeter)로 측정한 결과, 폴리에틸렌테레프탈레이트 다공성 기재에 함침 및 코팅된 활성층 내의 기공 크기 및 기공도는 각각 0.4㎛ 및 58% 였으며, 이의 구조도는 도 1과 같다.A polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP) polymer was added to tetrahydrofuran (THF) about 5% by weight, and then dissolved at a temperature of 50 ° C. for about 12 hours or more to prepare a polymer solution. . LiTi 2 (PO 4 ) 3 powder was added to this polymer solution at a concentration of 20 wt% of total solids and dispersed to prepare a mixed solution (LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF-HFP = 80/20 (wt%)). It was. The mixed solution thus prepared was coated on a polyethylene terephthalate porous substrate (porosity 80%) having a thickness of about 20 μm by using a dip coating method, and the coating thickness was adjusted to about 2 μm. The porosity and porosity in the active layer impregnated and coated on the polyethylene terephthalate porous substrate were 0.4 μm and 58%, respectively, and the structure thereof is shown in FIG. 1.

1-2. 리튬 이차 전지 제조1-2. Lithium secondary battery manufacturing

양극 제조Anode manufacturing

양극 활물질로 LiCoO2 94 중량%, 도전제로 카본 블랙(carbon black) 3 중량%, 결합제로 PVdF 3 중량%를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 양극 집전체인 두께가 20㎛ 정도 의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포 및 건조하여 양극을 제조하였다.A positive electrode mixture slurry was prepared by adding 94 wt% of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 3 wt% of carbon black as a conductive agent, and 3 wt% of PVdF as a binder to N-methyl-2 pyrrolidone (NMP) as a solvent. . The positive electrode mixture slurry was coated and dried on a thin film of aluminum (Al), which is a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm, which is a positive electrode current collector.

음극 제조Cathode manufacturing

음극 활물질로 탄소 분말, 결합제로 PVdF, 도전제로 카본 블랙(carbon black)을 각각 96 중량%, 3 중량% 및 1 중량%로 하여 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 혼합물 슬러리를 음극 집전체인 두께가 10㎛의 음극 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포 및 건조하여 음극을 제조하였다. A negative electrode mixture slurry was prepared by adding carbon powder as a negative electrode active material, PVdF as a binder, and carbon black as a conductive agent at 96 wt%, 3 wt%, and 1 wt%, respectively, to NMP as a solvent. The negative electrode mixture slurry was coated and dried on a thin film of copper (Cu), which is a negative electrode current collector having a thickness of 10 μm, to prepare a negative electrode.

전지 제조Battery manufacturing

상기 양극, 음극 및 상기 실시예 1-1에서 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 스태킹(stacking) 방식을 이용하여 조립하였으며, 조립된 전지에 1M의 리튬헥사플로로포스페이트(LiPF6)이 용해된 에틸렌카보네이트 / 프로필렌카보네이트 / 디에틸카보네이트 (EC/PC/DEC=30:20:50 중량%)계 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.The positive electrode, the negative electrode, and the organic / inorganic composite porous film prepared in Example 1-1 were assembled using a stacking method, and 1M lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in the assembled battery. An ethylene carbonate / propylene carbonate / diethyl carbonate (EC / PC / DEC = 30: 20: 50% by weight) based electrolyte was injected to prepare a lithium secondary battery.

[실시예 2]Example 2

2-1. 유/무기 복합 다공성 필름(PVdF-HFP / LiTi2-1. Organic / Inorganic Composite Porous Film (PVdF-HFP / LiTi) 22 (PO(PO 44 )) 33 -BaTiO-BaTiO 33 ) 제조 ) Produce

LiTi2(PO4)3 분말 대신 BaTiO3과 LiTi2(PO4 )3의 혼합 분말(중량비=50:50)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 기공율 측정 장치로 측정한 결과, 기공 크기 및 기공도는 각각 0.3㎛ 및 53%였다(도 1 참조).LiTi 2 (PO 4) 3 powder instead of BaTiO 3 and LiTi 2 (PO 4) 3 of the powder mixture (weight ratio = 50:50), except that a was performed in the same manner as in Example 1. The pore size and porosity were 0.3 µm and 53%, respectively, as measured by the porosity measuring device (see FIG. 1).

2-2. 리튬 이차 전지 제조2-2. Lithium secondary battery manufacturing

상기 실시예 2-1에서 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 사용한 것을 제외하 고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured by the same method as Example 1, except that the organic / inorganic composite porous film prepared in Example 2-1 was used.

[비교예 1]Comparative Example 1

PP/PE/PP 분리막을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. 제조된 유/무기 복합 다공성 필름의 기공 크기는 0.01㎛ 이하였으며, 기공도는 5% 수준이었다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the PP / PE / PP separator was used. The pore size of the prepared organic / inorganic composite porous film was less than 0.01㎛, porosity was 5% level.

[비교예 2]Comparative Example 2

2-1. 유/무기 복합 다공성 필름 제조2-1. Organic / Inorganic Composite Porous Film Manufacturing

LiTi2(PO4)3 PVdF-HFP의 조성비를 10:90 중량%비로 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 유/무기 복합 다공성 필름을 제조하였다. 제조된 LiTi2(PO4)3/PVdF-HFP를 기공율 측정 장치로 측정한 결과, 유/무기 복합 다공성 필름의 기공 크기는 0.01㎛ 이하였으며, 기공도는 5% 수준이었다.LiTi 2 (PO 4 ) 3 and An organic / inorganic composite porous film was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composition ratio of PVdF-HFP was used in a ratio of 10: 90% by weight. As a result of measuring the prepared LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF-HFP by the porosity measuring device, the pore size of the organic / inorganic composite porous film was less than 0.01㎛, porosity was 5% level.

2-2. 리튬 이차 전지 제조2-2. Lithium secondary battery manufacturing

상기 비교예 2-1에서 제조된 LiTi2(PO4)3/PVdF-HFP 필름을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF-HFP film prepared in Comparative Example 2-1 was used.

[비교예 3]Comparative Example 3

3-1. 유/무기 복합 다공성 필름 제조3-1. Organic / Inorganic Composite Porous Film Manufacturing

PP/PE/PP 분리막을 다공성 기재로 사용하였으며 리튬 전달 능력이 없는 BaTiO3 와 PVdF-HFP의 조성비를 10:90 중량%비로 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 유/무기 복합 다공성 필름을 제조하였다. 제조된 BaTiO3/PVdF-HFP를 기공율 측정 장치로 측정한 결과, 유/무기 복합 다공성 필름의 기공 크기는 0.01㎛ 이하였으며, 기공도는 5% 수준이었다.A PP / PE / PP separator was used as the porous substrate, and the composition of BaTiO 3 and PVdF-HFP having no lithium transfer capacity was used in a ratio of 10: 90% by weight. An inorganic composite porous film was prepared. As a result of measuring the prepared BaTiO 3 / PVdF-HFP by the porosity measuring device, the pore size of the organic / inorganic composite porous film was less than 0.01㎛, the porosity was 5% level.

3-2. 리튬 이차 전지 제조3-2. Lithium secondary battery manufacturing

상기 비교예 3-1의 유/무기 복합 다공성 필름을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the organic / inorganic composite porous film of Comparative Example 3-1 was used.

실험예 1. 유/무기 복합 다공성 필름의 표면 분석 Experimental Example 1. Surface analysis of organic / inorganic composite porous film

본 발명에 따라 제조된 유/무기 복합 다공성 필름의 표면을 분석하고자, 하기와 같은 실험을 실시하였다.In order to analyze the surface of the organic / inorganic composite porous film prepared according to the present invention, the following experiment was performed.

시료로는 실시예 1에서 제조된 LiTi2(PO4)3 / PVdF-HFP 필름을 사용하였다.Examples of the sample include LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF-HFP film was used.

주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: SEM)으로 표면을 확인한 결과, 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 다공성 기재 뿐만 아니라 다공성 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부에 무기물 입자가 투입되어 기공 구조를 형성함을 확인할 수 있었다(도 2 참조).As a result of confirming the surface by Scanning Electron Microscope (SEM), the organic / inorganic composite porous film of the present invention is not only porous substrate, but also inorganic particles are injected into the surface of the porous substrate or a part of the pores of the substrate to form a pore structure. It was confirmed that (see Figure 2).

실험예 2. 유무기 복합 다공성 필름의 열 수축 분석 Experimental Example 2 Heat Shrinkage Analysis of Organic-Inorganic Composite Porous Film

본 발명에 따라 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 기존 분리막과 비교하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to compare the organic / inorganic composite porous film prepared according to the present invention with a conventional separator, the following experiment was performed.

시료로는 실시예 1에서 제조된 LiTi2(PO4)3 / PVdF-HFP 필름을 사용하였으며, 대조군으로 상용화된 PP/PE/PP 분리막을 사용하였다.Examples of the sample include LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF-HFP film was used, and a commercialized PP / PE / PP separator was used as a control.

상기의 각 시료들을 상온 및 150℃의 온도에서 1시간 방치한 후, 이들을 수집 하여 확인한 결과, 상온의 온도에서는 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름과 대조군 모두 양호한 상태를 보여 주었으나(도 3a 참조), 150℃의 온도에서 1시간 경과한 경우에는 서로 다른 양태를 나타내었다. 대조군인 상용화된 PP/PE/PP 분리막은 PP 및 PE의 낮은 용융점 (PP ~ 165℃, PE ~ 135℃)으로 인해 고온에서 수축하여 거의 형체만 남은 모습을 보여주었으나, 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 열 수축이 전혀 나타나지 않아 상온에서와 동일하게 양호한 상태를 보여주었다(도 3b 참조).After leaving the samples for 1 hour at room temperature and 150 ℃, and collected and confirmed them, the organic / inorganic composite porous film and the control of the present invention showed a good state at room temperature (see Figure 3a) In the case where 1 hour has elapsed at a temperature of 150 ° C., different embodiments are shown. As a control, commercialized PP / PE / PP separators showed shrinkage at high temperature due to the low melting point of PP and PE (PP ~ 165 ℃, PE ~ 135 ℃), but remained almost in the form of organic / inorganic The composite porous film showed no heat shrink at all and showed the same good condition as at room temperature (see FIG. 3B).

이로서, 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 탁월한 열적 안전성을 가짐을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the organic / inorganic composite porous film of the present invention has excellent thermal safety.

실험예 3. 리튬 이차 전지의 안전성 평가Experimental Example 3. Safety Evaluation of a Lithium Secondary Battery

본 발명에서 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 포함하는 리튬 이차 전지의 안전성을 평가하기 위하여, 하기와 같이 수행하였다.In order to evaluate the safety of the lithium secondary battery including the organic / inorganic composite porous film prepared in the present invention, it was performed as follows.

3-1. 고온 노출(Hot Box) 실험3-1. Hot Box Experiment

실시예 1 및 2에서 제조된 리튬 이차 전지를 사용하였으며, 대조군으로 상용화된 PP/PE/PP 분리막을 사용한 비교예 1의 전지, 10:90 중량%비로 이루어진 LiTi2(PO4)3/PVdF-HFP 필름을 분리막으로 사용한 비교예 2의 전지 및 PP/PE/PP 분리막 기재상에 리튬 전달 능력이 없는 무기물 및 고분자 (BaTiO3 / PVdF-HFP)를 적용하여 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 분리막으로 사용한 비교예 3의 전지를 사용하였다. 각 전지들을 150℃ 및 160℃의 고온에서 각각 1시간 동안 보존하였으며, 이후 전지의 상태를 하기 표 1에 기재하였다.Lithium secondary batteries prepared in Examples 1 and 2 were used, the cell of Comparative Example 1 using a commercially available PP / PE / PP separator as a control, LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF- consisting of a ratio of 10: 90% by weight Separation membrane of organic / inorganic composite porous film prepared by applying inorganic material and polymer (BaTiO 3 / PVdF-HFP) having no lithium transfer capability to the battery of Comparative Example 2 and the substrate of PP / PE / PP separator using HFP film as separator The battery of Comparative Example 3 used as was. Each cell was stored at 150 ° C. and 160 ° C. for 1 hour, respectively, after which the state of the cell is shown in Table 1 below.

실험 결과, 상용화된 PP/PE/PP 분리막을 사용한 비교예 1의 전지 및 PP/PE/PP 분리막 기재 상에 리튬 전달 능력이 없는 무기물 및 고분자 (BaTiO3 / PVdF-HFP)를 적용하여 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 분리막으로 사용한 비교예 3의 전지는 160℃의 온도에서 1시간 보존시 전지의 폭발 현상이 나타났다. 이는 고온 보존에 의해 폴리올레핀 계열 분리막의 심한 열 수축, 용융 파괴가 진행되어 전지의 양 전극인 양극 및 음극의 내부 단락을 유발시킨 것을 의미하는 것이다. 이에 비해, 본 발명에서 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 포함하는 리튬 이차 전지는 160℃인 고온에서도 발화 및 연소가 발생하지 않고 안전한 상태를 보여주었다(표 1 참조).As a result, an oil prepared by applying inorganic material and polymer (BaTiO 3 / PVdF-HFP) without lithium transfer ability to the battery of Comparative Example 1 using a commercialized PP / PE / PP separator and a substrate of PP / PE / PP separator The battery of Comparative Example 3 in which the inorganic / inorganic composite porous film was used as a separator exhibited an explosion phenomenon of the battery when stored at 160 ° C. for 1 hour. This means that severe thermal contraction and melt fracture of the polyolefin-based separator proceeded by high temperature storage, causing internal short circuits of the positive electrode and the negative electrode of the battery. In comparison, the lithium secondary battery including the organic / inorganic composite porous film prepared in the present invention showed a safe state without ignition and combustion even at a high temperature of 160 ° C. (see Table 1).

이로서, 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름을 포함하는 리튬 이차 전지는 탁월한 열적 안전성을 가짐을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the lithium secondary battery including the organic / inorganic composite porous film of the present invention had excellent thermal safety.

조건Condition 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 150℃ / 1시간150 ℃ / 1 hour O O O O O 160℃ / 1시간160 ℃ / 1 hour O O XX O XX

3-2. 과충전 실험3-2. Overcharge Experiment

실시예 1 및 2에서 제조된 리튬 이차 전지를 사용하였으며, 대조군으로 상용화된 PP/PE/PP 분리막을 사용한 비교예 1의 전지, 10:90 중량%비로 이루어진 LiTi2(PO4)3/PVdF-HFP 필름을 분리막으로 사용한 비교예 2의 전지 및 PP/PE/PP 분리막 기재 위에 리튬 전달 능력이 없는 무기물 및 고분자 (BaTiO3 / PVdF-HFP)를 적용 하여 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 분리막으로 사용한 비교예 3의 전지를 사용하였다. 각 전지들을 6V/1A 및 10V/1A의 조건으로 충전하였으며, 이후 전지의 상태를 하기 표 2에 기재하였다. Lithium secondary batteries prepared in Examples 1 and 2 were used, the cell of Comparative Example 1 using a commercially available PP / PE / PP separator as a control, LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF- consisting of a ratio of 10: 90% by weight An organic / inorganic composite porous film prepared by applying an inorganic material and a polymer (BaTiO 3 / PVdF-HFP) having no lithium transfer capability to the battery of Comparative Example 2 and the substrate of PP / PE / PP separator using HFP film as a separator was used as a separator. The battery of Comparative Example 3 used was used. Each battery was charged under the conditions of 6V / 1A and 10V / 1A, and then the state of the battery is described in Table 2 below.

실험 결과, 상용화된 PP/PE/PP 분리막을 사용한 비교예 1의 전지 및 PP/PE/PP 분리막 기재 위에 리튬 전달 능력이 없는 무기물 및 고분자 (BaTiO3 / PVdF-HFP)를 적용하여 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 분리막으로 사용한 비교예 3의 전지는 폭발 현상을 나타냈다. 이는 전지의 과충전에 의해 폴리올레핀 계열 분리막의 수축에 의한 전극들의 단락 및 이로 인한 전지의 안전성 저하가 발생됨을 나타내는 것이다. 이에 비해, 본 발명에서 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 포함하는 리튬 이차 전지는 과충전시 안전한 상태를 보여주었다(표 2 참조)As a result, the oil prepared by applying inorganic material and polymer (BaTiO 3 / PVdF-HFP) without lithium transfer capability to the battery of Comparative Example 1 using the commercialized PP / PE / PP separator and the substrate of PP / PE / PP separator The battery of Comparative Example 3 using the inorganic composite porous film as the separator exhibited an explosion phenomenon. This indicates that overcharging of the battery causes short-circuits of the electrodes due to shrinkage of the polyolefin-based separator and a decrease in safety of the battery. In comparison, the lithium secondary battery including the organic / inorganic composite porous film prepared in the present invention showed a safe state when overcharged (see Table 2).

조건Condition 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 6V / 1A6V / 1A O O XX O XX 10V / 1A10V / 1A O O XX O XX

실험예 4. 리튬 이차 전지의 성능 평가Experimental Example 4. Performance Evaluation of Lithium Secondary Battery

본 발명에서 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 포함하는 리튬 이차 전지의 충방전 용량을 측정하기 위하여, 하기와 같이 수행하였다.In order to measure the charge and discharge capacity of the lithium secondary battery including the organic / inorganic composite porous film prepared in the present invention, it was performed as follows.

실시예 1 및 2에서 제조된 리튬 이차 전지를 사용하였으며, 대조군으로 상용화된 PP/PE/PP 분리막을 사용한 비교예 1의 전지, 10:90 중량%비로 이루어진 LiTi2(PO4)3/PVdF-HFP 필름을 분리막으로 사용한 비교예 2의 전지 및 PP/PE/PP 분리막 기재 위에 리튬 전달 능력이 없는 무기물 및 고분자 (BaTiO3 / PVdF-HFP)를 적용 하여 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 분리막으로 사용한 비교예 3의 전지를 사용하였다. 전지 용량이 560mAh인 각 전지들을 0.5C, 1C, 2C의 방전 속도로 사이클링을 하였으며, 이들의 방전 용량을 C-rate 특성별로 도식하여 하기 표 3에 기재하였다.Lithium secondary batteries prepared in Examples 1 and 2 were used, the cell of Comparative Example 1 using a commercially available PP / PE / PP separator as a control, LiTi 2 (PO 4 ) 3 / PVdF- consisting of a ratio of 10: 90% by weight An organic / inorganic composite porous film prepared by applying an inorganic material and a polymer (BaTiO 3 / PVdF-HFP) having no lithium transfer capability to the battery of Comparative Example 2 and the substrate of PP / PE / PP separator using HFP film as a separator was used as a separator. The battery of Comparative Example 3 used was used. Each battery having a battery capacity of 560mAh was cycled at a discharge rate of 0.5C, 1C, and 2C, and their discharge capacities are shown in Table 3 by plotting C-rate characteristics.

실험 결과, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자와 바인더 고분자의 조성비가 10:90 중량%비인 필름을 분리막으로 사용한 비교예 2의 전지 및 PP/PE/PP 분리막 기재 위에 리튬 전달 능력이 없는 무기물 및 고분자 (BaTiO3 / PVdF-HFP = 90/10)를 적용하여 제조된 유/무기 복합 다공성 필름을 분리막으로 사용한 비교예 3의 전지는 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름 및 기존 폴리올레핀 계열 분리막에 비해 방전속도별 용량이 감소됨을 나타냈다. 이는 소량의 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자로 인해 리튬 이온 전도도 향상 효과가 미비함을 나타낸 것이다. 또한 필름을 이루는 활성층 성분인 무기물 입자의 양이 고분자에 비해 상대적으로 작아 최종 필름의 기공 크기 및 기공도가 감소하고, 이에 따라 전지의 성능 저하가 초래되는 것을 의미한다. 또한, 리튬 전달 능력이 없는 무기물과 고분자의 조성비가 10:90 중량비인 유/무기 복합 필름을 분리막으로 사용한 비교예 3의 전지는 비교예 2의 전지와 마찬가지로 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름 및 기존 폴리올레핀 계열 분리막에 비해 방전속도별 용량이 감소됨을 나타냈다. 더욱이 리튬 전달 능력이 없는 관계로 비교예 2의 전지보다 성능 저하가 크게 야기됨을 관찰할 수 있었다. 이에 비해, 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름을 구비한 리튬 이차 전지는 2C의 방전 속도까지 기존 폴리올레핀 계열 분리막과 대등한 고율 방전(C-rate) 특성을 보여주었다(표 3 참조).As a result of the experiment, the inorganic particles and the polymer having no lithium transfer ability on the battery of Comparative Example 2 and the PP / PE / PP separator base material using the film having the composition ratio of the inorganic particles having the lithium ion transfer capacity and the binder polymer ratio of 10: 90% by weight as the separator. The battery of Comparative Example 3 using the organic / inorganic composite porous film prepared by applying (BaTiO 3 / PVdF-HFP = 90/10) as a separator was discharged compared to the organic / inorganic composite porous film of the present invention and the conventional polyolefin-based separator. The rate-specific dose was shown to decrease. This shows that the effect of improving the lithium ion conductivity is insufficient due to the inorganic particles having a small amount of lithium ion transfer ability. In addition, the amount of the inorganic particles that constitute the active layer component of the film is relatively small compared to the polymer, which means that the pore size and porosity of the final film is reduced, thereby degrading the performance of the battery. In addition, the battery of Comparative Example 3 using the organic / inorganic composite film having a composition ratio of 10:90 weight ratio of an inorganic material and a polymer having no lithium transfer capability as the separator of the organic / inorganic composite porous film of the present invention and Compared with the existing polyolefin-based separator, the capacity of each discharge rate is decreased. In addition, it was observed that the deterioration of performance was caused more than the battery of Comparative Example 2 due to the lack of lithium transfer ability. In contrast, the lithium secondary battery having the organic / inorganic composite porous film of the present invention showed a high rate discharge (C-rate) characteristic comparable to the existing polyolefin-based separator up to a discharge rate of 2C (see Table 3).

방전속도Discharge rate 실시예 1 (mAh)Example 1 (mAh) 실시예 2 (mAh)Example 2 (mAh) 비교예 1 (mAh)Comparative Example 1 (mAh) 비교예 2 (mAh)Comparative Example 2 (mAh) 비교예 3 (mAh)Comparative Example 3 (mAh) 0.5C0.5C 556556 557557 558558 430430 412412 1C1C 545545 547547 546546 382382 351351 2C2C 492492 491491 493493 270270 234234

본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름은 필름을 이루는 활성층 성분으로 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 사용함으로써 최종 필름의 리튬 이온 전도도를 향상시킬 수 있다. 또한 다공성 기재와 활성층 모두에 포함된 기공 구조로 인해 전해액이 들어갈 공간이 다수 존재하여 전해액 함침율이 향상되므로, 이를 이용한 리튬 이차 전지는 성능 향상을 제공할 수 있다. The organic / inorganic composite porous film of the present invention can improve the lithium ion conductivity of the final film by using inorganic particles having lithium ion transfer ability as the active layer component of the film. In addition, due to the pore structure included in both the porous substrate and the active layer, there are a lot of spaces for the electrolyte to enter, so that the electrolyte impregnation rate is improved, and thus the lithium secondary battery using the same may provide an improvement in performance.

Claims (15)

(a) 기공을 갖는 다공성 기재; 및(a) a porous substrate having pores; And (b) 상기 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부가 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 코팅된 활성층을 포함하며, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 입자 자체가 리튬 이온을 이동시킬 수 있는 것이 특징인 유/무기 복합 다공성 필름.(b) the surface of the substrate or a portion of the pores of the substrate includes an active layer coated with a mixture of inorganic particles and a binder polymer having a lithium ion transfer capacity, the inorganic particles having a lithium ion transfer capacity contains a lithium element Organic / inorganic composite porous film, characterized in that the particles themselves can move lithium ions without storing lithium. 제 1항에 있어서, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 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), (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트 (LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트 (LixGeyPz Sw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드 (LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 계열 glass 및 P2S5 (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 glass로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 필름.The method of claim 1, wherein 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), (LiAlTiP) x O y series glass (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium thiophosphate (Li x Ge y P z S w , 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitride (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4) Series glass and P 2 S 5 (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) at least one film selected from the group consisting of glass. 제 1항에 있어서, 상기 무기물 입자의 크기는 0.01 내지 10㎛ 범위인 필름.The film of claim 1, wherein the size of the inorganic particles ranges from 0.01 μm to 10 μm. 제 1항에 있어서, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 함량은 무기물 입자와 고분자의 혼합물 100 중량% 당 50 내지 99 중량%인 필름. The film of claim 1, wherein the content of the inorganic particles having the lithium ion transfer ability is 50 to 99 wt% per 100 wt% of the mixture of the inorganic particles and the polymer. 제 1항에 있어서, 상기 고분자는 유리 전이 온도(Tg)가 -200 내지 200℃ 범위인 필름.The film of claim 1, wherein the polymer has a glass transition temperature (Tg) in the range of -200 to 200 ° C. 제 1항에 있어서, 상기 고분자는 용해도지수 15 내지 45MPa1/2 범위인 필름.The film of claim 1, wherein the polymer has a solubility index of 15 to 45 MPa 1/2 . 제 1항에 있어서, 상기 고분자는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 필름.The method of claim 1, wherein the polymer is polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), poly Methyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide ( polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol Cyanoethylcellulose, cyano Til sucrose (cyanoethylsucrose), pullulan (pullulan) and carboxyl methyl cellulose film, at least one member selected from the group consisting of (carboxyl methyl cellulose). 제 1항에 있어서, 상기 다공성 기재는 용융 온도 200℃ 이상의 내열성 기재인 필름.The film of claim 1, wherein the porous substrate is a heat resistant substrate having a melting temperature of 200 ° C. or higher. 제 8항에 있어서, 상기 다공성 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드 및 폴리페닐렌설파이드로 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 필름.The method of claim 8, wherein the porous substrate is polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenylene oxide and poly At least one film selected from the group consisting of phenylene sulfide and polyethylene naphthalene. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 기재의 기공 크기는 0.01 내지 50㎛ 이며, 유/무기 복합 다공성 필름의 기공 크기는 0.01 내지 10㎛ 범위인 필름.The film of claim 1, wherein the pore size of the porous substrate is in a range of 0.01 to 50 μm, and the pore size of the organic / inorganic composite porous film is in a range of 0.01 to 10 μm. 제 1항에 있어서, 상기 유/무기 복합 다공성 필름의 기공도는 5 내지 95% 범위인 필름.The film of claim 1, wherein the porosity of the organic / inorganic composite porous film is in the range of 5 to 95%. 제 1항에 있어서, 상기 유/무기 복합 다공성 필름의 두께는 1 내지 100㎛ 범위인 필름.The film of claim 1, wherein the organic / inorganic composite porous film has a thickness in a range of 1 to 100 μm. a) 양극;a) an anode; b) 음극;b) a cathode; c) 상기 양극과 음극 사이에 개재된 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 유/무기 복합 다공성 필름; 및c) an organic / inorganic composite porous film according to any one of claims 1 to 12, interposed between the anode and the cathode; And d) 전해액d) electrolyte 을 포함하는 전기 화학 소자로서, 상기 전해액이 유/무기 복합 다공성 필름 내 기공, 고분자 또는 양쪽 모두에 함침되는 것을 특징으로 하는 전기 화학 소자.An electrochemical device comprising an electrochemical device, characterized in that the electrolyte is impregnated in the pores, polymers or both in the organic / inorganic composite porous film. 제 13항에 있어서, 상기 전기 화학 소자는 폴리올레핀 계열 분리막을 추가적으로 포함하는 소자.The device of claim 13, wherein the electrochemical device further comprises a polyolefin-based separator. a) 고분자를 용매에 용해시키는 단계;a) dissolving the polymer in a solvent; b) 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 상기 단계 a)의 고분자 용액에 첨가 및 혼합하는 단계; 및b) adding and mixing inorganic particles having lithium ion transfer capability to the polymer solution of step a); And c) 기공을 갖는 다공성 기재의 표면 또는 기재 중 기공부 일부를 상기 단계 b)의 혼합물로 코팅 및 건조하는 단계c) coating and drying the surface of the porous substrate with pores or a portion of the pores in the substrate with the mixture of step b) 를 포함하는 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 유/무기 복합 다공성 필름 의 제조방법.The method of manufacturing an organic / inorganic composite porous film according to any one of claims 1 to 12.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012137847A1 (en) 2011-04-05 2012-10-11 ダブル・スコープ株式会社 Porous membrane and method for producing same
KR101301595B1 (en) * 2011-10-06 2013-08-29 더블유스코프코리아 주식회사 Micro porous separator coated with ceramics and its preparing method
KR101506221B1 (en) * 2013-06-11 2015-03-27 한국기계연구원 Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite film
KR20160068464A (en) * 2014-12-05 2016-06-15 삼성에스디아이 주식회사 Organic/inorganic composite electrolyte, electrode-electrolyte assembly and lithium secondary battery containing the same, and manufacturing method of the electrode-electrolyte assembly
KR20160088973A (en) 2015-01-16 2016-07-27 더블유스코프코리아 주식회사 Micro porous separator coated and its preparing method
KR20160145222A (en) 2015-06-09 2016-12-20 더블유스코프코리아 주식회사 Microporous Membrane for cutting off moisture and method for manufacturing the same
KR20170019522A (en) 2015-08-11 2017-02-22 더블유스코프코리아 주식회사 Micro porous Membrane and method for manufacturing the same
WO2022103116A1 (en) 2020-11-11 2022-05-19 강창기 Method for preparing composite resin composition by using secondary battery waste separators

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3745494A1 (en) 2004-09-02 2020-12-02 Lg Chem, Ltd. Organic/inorganic composite porous film and electrochemical device prepared thereby
KR100775310B1 (en) * 2004-12-22 2007-11-08 주식회사 엘지화학 Organic/inorganic composite microporous membrane and electrochemical device prepared thereby
KR100791791B1 (en) * 2006-03-10 2008-01-04 주식회사 엘지화학 Electrode having porous active coating layer, and manufacturing method thereof and electrochemical device containing the same
EP2135320B1 (en) 2007-04-11 2017-08-23 LG Chem, Ltd. Secondary battery comprising ternary eutectic mixtures and preparation method thereof
KR100966024B1 (en) 2007-04-24 2010-06-24 주식회사 엘지화학 A electrochemical device having a different kind of separators
JP5319947B2 (en) * 2008-03-25 2013-10-16 株式会社東芝 Non-aqueous electrolyte battery
KR101055536B1 (en) * 2009-04-10 2011-08-08 주식회사 엘지화학 Separator comprising a porous coating layer, a method of manufacturing the same and an electrochemical device having the same
US10439188B2 (en) 2009-08-10 2019-10-08 Lg Chem, Ltd. Lithium secondary battery
CN106848377B (en) * 2009-08-10 2019-11-08 株式会社Lg 化学 Lithium secondary battery
KR101330675B1 (en) * 2011-11-29 2013-11-18 더블유스코프코리아 주식회사 Coating separator film for secondary battery and its preparing method
KR101868197B1 (en) * 2014-10-31 2018-06-15 주식회사 엘지화학 Lithium air battery and method for manufacturaing the same
DE102015201409A1 (en) * 2015-01-28 2016-07-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Composite separator and this comprehensive lithium ion battery and method for producing the composite separator
KR20170041470A (en) 2015-10-07 2017-04-17 주식회사 엘지화학 Battery Cell Comprising Electrode Assembly Including Gelation Electrolyte Component in Pores of Separator
US10892519B2 (en) 2016-03-30 2021-01-12 Lg Chem, Ltd. Solid polymer electrolyte and method of preparing the same
KR101879503B1 (en) 2016-09-21 2018-07-18 주식회사 세븐킹에너지 Hybrid solid electrolyte for rechargeable batteries and preparation method of the same
KR102654897B1 (en) * 2017-09-14 2024-04-04 주식회사 엘지에너지솔루션 A method for predicting ion conductivity of an electrode for all solid type battery electrolyte and selecting the same
CN115911752A (en) * 2023-01-29 2023-04-04 河北工业大学 Method for coating meta-aramid fiber lithium ion battery diaphragm with sodium alginate

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030007659A (en) * 2002-11-20 2003-01-23 주식회사 파인셀 Microporous Inorganic Solid Electrolytes and Methods for Preparing Them
KR20040005550A (en) * 2002-07-08 2004-01-16 베스 주식회사 Method of making lithium ion polymer battery and porous polymeric electrolte

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040005550A (en) * 2002-07-08 2004-01-16 베스 주식회사 Method of making lithium ion polymer battery and porous polymeric electrolte
KR20030007659A (en) * 2002-11-20 2003-01-23 주식회사 파인셀 Microporous Inorganic Solid Electrolytes and Methods for Preparing Them

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012137847A1 (en) 2011-04-05 2012-10-11 ダブル・スコープ株式会社 Porous membrane and method for producing same
US9293750B2 (en) 2011-04-05 2016-03-22 W-Scope Corporation Porous membrane and method for manufacturing the same
KR101301595B1 (en) * 2011-10-06 2013-08-29 더블유스코프코리아 주식회사 Micro porous separator coated with ceramics and its preparing method
KR101506221B1 (en) * 2013-06-11 2015-03-27 한국기계연구원 Method of manufacturing solid electrolyte-lithium ion conductivity polymer composite film
KR20160068464A (en) * 2014-12-05 2016-06-15 삼성에스디아이 주식회사 Organic/inorganic composite electrolyte, electrode-electrolyte assembly and lithium secondary battery containing the same, and manufacturing method of the electrode-electrolyte assembly
KR102284480B1 (en) * 2014-12-05 2021-08-02 삼성에스디아이 주식회사 Organic/inorganic composite electrolyte, electrode-electrolyte assembly and lithium secondary battery containing the same, and manufacturing method of the electrode-electrolyte assembly
KR20160088973A (en) 2015-01-16 2016-07-27 더블유스코프코리아 주식회사 Micro porous separator coated and its preparing method
KR20160145222A (en) 2015-06-09 2016-12-20 더블유스코프코리아 주식회사 Microporous Membrane for cutting off moisture and method for manufacturing the same
KR20170019522A (en) 2015-08-11 2017-02-22 더블유스코프코리아 주식회사 Micro porous Membrane and method for manufacturing the same
WO2022103116A1 (en) 2020-11-11 2022-05-19 강창기 Method for preparing composite resin composition by using secondary battery waste separators

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