JP6657185B2 - High heat resistant and flame retardant separation membrane and electrochemical cell - Google Patents

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Description

本発明は、高耐熱性および難燃性の分離膜およびこれを含む電気化学電池に関する。   The present invention relates to a high heat-resistant and flame-retardant separation membrane and an electrochemical cell including the same.

電気化学電池用分離膜(separator)は、電池内で正極と負極を互いに隔離させながらイオンの伝導度を持続的に維持させて電池の充電と放電を可能にする中間膜を意味する。   The separator for an electrochemical cell refers to an intermediate layer that maintains the conductivity of ions while separating a positive electrode and a negative electrode from each other in the cell, thereby enabling charging and discharging of the cell.

最近、電子機器の携帯性を高めるための電気化学電池の軽量化および小型化の傾向と共に、電気自動車などへの使用のための高出力大容量電池を必要とする傾向にある。前記高出力大容量用途のための中大型電池パックの単位電池(バッテリーセル)で容量に比べて高出力を提供するリチウム二次電池について多くの研究がなされている。   2. Description of the Related Art Recently, there has been a trend toward a need for a high-output large-capacity battery for use in an electric vehicle and the like along with a trend toward a reduction in the weight and size of an electrochemical battery for improving the portability of electronic devices. Many studies have been made on lithium secondary batteries that provide high output compared to the capacity of a unit battery (battery cell) of a medium- to large-sized battery pack for the high-output large-capacity application.

リチウム二次電池は、前記のような多様な長所により中大型電池パックの単位電池として有力な候補であるが、充放電時に電池内部温度が上昇し、電解液の分解反応による可燃性ガス、電解液と電極の反応による可燃性ガス、正極の分解による酸素の発生などにより爆発したり火災が発生したりするという問題点がある。また、二次電池の分離膜としてポリオレフィン系フィルムを用いる場合、比較的低い温度でフィルムがメルトダウンするという問題がある(大韓民国登録特許第10−0775310号)。   Lithium secondary batteries are promising candidates as unit batteries for medium- and large-sized battery packs due to the various advantages described above.However, the internal temperature of the battery rises during charging and discharging, causing flammable gas and electrolytic There is a problem that explosion or fire occurs due to generation of flammable gas due to reaction between the liquid and the electrode and oxygen due to decomposition of the positive electrode. In addition, when a polyolefin-based film is used as a separation membrane of a secondary battery, there is a problem that the film melts at a relatively low temperature (Korean Registered Patent No. 10-0775310).

したがって、電気化学電池、特に中大型容量の電池で発火を予防したり抑制し、耐熱性が改善されながらも、電池本来の性能が改善されたり維持される新たな分離膜を提供する必要がある。   Therefore, there is a need to provide a new separation membrane that prevents or suppresses ignition in electrochemical cells, especially in medium- to large-capacity cells, and that improves or maintains the original performance of the battery while improving heat resistance. .

大韓民国登録特許第10−0775310号Republic of Korea registered patent No. 10-0775310

本発明は、難燃性および高耐熱性を有し、多孔性基材との接着力と耐酸化性に優れ、多孔性耐熱層の無機粒子の分散性が改善された分離膜およびこれを用いた電気化学電池を提供することを目的とする。   The present invention provides a separation membrane having flame retardancy and high heat resistance, excellent adhesion to a porous substrate and excellent oxidation resistance, and improved dispersibility of inorganic particles in a porous heat-resistant layer. The purpose of the present invention is to provide an electrochemical cell.

本発明の一実施形態で、多孔性基材と、前記多孔性基材の一つの面あるいは両面に形成された多孔性耐熱層と、を含み、前記多孔性耐熱層は、第1成分と第2成分を含有する繰り返し単位を含む高分子樹脂を含み、前記第1成分は、ホスフェートあるいはホスホネートを含有し、前記第2成分は、窒素を含有する分離膜が提供される。   In one embodiment of the present invention, including a porous substrate, a porous heat-resistant layer formed on one or both surfaces of the porous substrate, the porous heat-resistant layer, the first component and the first A separation membrane containing a polymer resin containing a repeating unit containing two components, wherein the first component contains phosphate or phosphonate, and the second component contains nitrogen is provided.

また、本発明の他の実施形態は、前記一様態による分離膜から形成された電気化学電池を提供する。   According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrochemical cell formed from the separator according to the above aspect.

本発明の一実施形態による分離膜およびこれを用いた電気化学電池は、難燃性および高耐熱性を有し、多孔性基材と多孔性耐熱層との接着力に優れ、無機粒子の分散性が改善され、耐酸化性に優れた特性を示す。   A separation membrane according to an embodiment of the present invention and an electrochemical battery using the same have flame retardancy and high heat resistance, have excellent adhesion between a porous substrate and a porous heat-resistant layer, and have a dispersion of inorganic particles. It has improved properties and excellent properties in oxidation resistance.

図1は一実施形態による電気化学電池の分解斜視図である。 電気化学電池(100)は、正極(10)と負極(20)との間に分離膜(30)を介在させて巻き取られた電極組立体(40)と、前記電極組立体(40)が内蔵されているケース(50)を含んでいる。上記正極(10)、前記負極(20)と、前記分離膜(30)は、電解液(図示せず)に含浸される。FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrochemical cell according to one embodiment. The electrochemical cell (100) includes an electrode assembly (40) wound with a separation membrane (30) interposed between a positive electrode (10) and a negative electrode (20), and the electrode assembly (40). Includes built-in case (50). The positive electrode (10), the negative electrode (20), and the separation membrane (30) are impregnated with an electrolytic solution (not shown).

本発明の一実施形態によれば、多孔性基材と、前記多孔性基材の一つの面あるいは両面に形成された多孔性耐熱層と、を含み、前記多孔性耐熱層は、第1成分と第2成分を含有する繰り返し単位を含む高分子樹脂を含み、前記第1成分は、ホスフェートあるいはホスホネートを含有し、前記第2成分は、窒素を含有する分離膜が提供される。   According to one embodiment of the present invention, a porous substrate, and a porous heat-resistant layer formed on one surface or both surfaces of the porous substrate, wherein the porous heat-resistant layer comprises a first component And a polymer resin containing a repeating unit containing a second component and a second component, wherein the first component contains a phosphate or a phosphonate, and the second component contains a nitrogen-containing separation membrane.

前記多孔性基材は、多数の気孔を有し、通常、電気化学素子に使用可能な多孔性基材を用いてもよい。多孔性基材としては、非制限的にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、サイクリックオレフィンコポリマー、ポリフェニレンスルフィドおよびポリエチレンナフタレンからなる群より選択されたいずれか一つの高分子またはこれらのうちの2種以上の混合物から形成された高分子膜であってもよい。一例として、前記多孔性基材は、ポリオレフィン系基材であってもよく、ポリオレフィン系基材は、シャットダウン(shut down)機能に優れて電池の安全性の向上に寄与する。ポリオレフィン系基材は、例えば、ポリエチレン単一膜、ポリプロピレン単一膜、ポリエチレン/ポリプロピレンの二重膜、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの三重膜およびポリエチレン/ポリプロピレン/ポリエチレンの三重膜からなる群より選択されてもよい。他の例として、ポリオレフィン系樹脂は、オレフィン樹脂以外に非オレフィン樹脂を含むか、またはオレフィンと非オレフィンモノマーとの共重合体を含んでもよい。前記多孔性基材の厚さは、1μm〜40μmであってもよく、より具体的には5μm〜15μm、さらに具体的に5μm〜10μmであってもよい。前記厚さ範囲内の多孔性基材を用いる場合、電池の正極と負極の短絡を防止可能な程度に十分に厚いながらも、電池の内部抵抗を増加させるほど厚くはない、適切な厚さを有する分離膜を製造することができる。   The porous substrate has a large number of pores, and may be a porous substrate that can be generally used for an electrochemical device. Examples of the porous substrate include, but are not limited to, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polyimide, polycarbonate, polyetheretherketone, polyaryletherketone, polyetherimide, polyamideimide, and poly (imide). Polymer membrane formed from any one polymer selected from the group consisting of benzimidazole, polyether sulfone, polyphenylene oxide, cyclic olefin copolymer, polyphenylene sulfide and polyethylene naphthalene, or a mixture of two or more thereof It may be. For example, the porous substrate may be a polyolefin-based substrate, and the polyolefin-based substrate has an excellent shutdown down function and contributes to an improvement in battery safety. The polyolefin-based substrate is selected from the group consisting of, for example, a single film of polyethylene, a single film of polypropylene, a double film of polyethylene / polypropylene, a triple film of polypropylene / polyethylene / polypropylene, and a triple film of polyethylene / polypropylene / polyethylene. Is also good. As another example, the polyolefin-based resin may include a non-olefin resin in addition to the olefin resin, or may include a copolymer of an olefin and a non-olefin monomer. The thickness of the porous substrate may be 1 μm to 40 μm, more specifically, 5 μm to 15 μm, and more specifically, 5 μm to 10 μm. When using a porous substrate within the above thickness range, the appropriate thickness is not thick enough to increase the internal resistance of the battery, while being thick enough to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode of the battery. Can be manufactured.

前記多孔性耐熱層は、ホスフェートまたはホスホネートを含有する第1成分と窒素を含有する第2成分を含有する繰り返し単位を含む高分子樹脂を含んでもよい。このとき、前記第1成分を含有する第1繰り返し単位および前記第2成分を含有する第2繰り返し単位を含む共重合体の形態であるか、または前記第1成分と第2成分を同時に含有する一つの繰り返し単位を含む重合体の形態であってもよい。前記高分子樹脂は、ホスフェートまたはホスホネートを含有することによって正極の分解による酸素の発生などにより電池が爆発したり火災が発生したりすることを防止することができ、また、窒素を含有することによって多孔性基材との接着力を改善することができ、また、多孔性耐熱層が無機粒子を含む場合において、前記無機粒子の分散性を改善させることができる。特定の理論にしばられることはないが、分離膜内のリン酸基を含むホスフェートまたはホスホネート構造は、熱分解によりポリメタリン酸を生成してもよい。生成されたポリメタリン酸は、分離膜上に保護層を形成したり、ポリメタリン酸の生成過程に脱水作用が伴って発生する炭素被膜が酸素を遮断するようになって難燃性を示したりすることができる。また、特定の理論にしばられることはないが、窒素を含有するとき、窒素の非共有電子対の提供により多孔性基材との接着力および無機粒子の分散性が改善されると推測される。また、本発明の一実施形態による分離膜は、上記のように多孔性耐熱層にホスフェートまたはホスホネートを含有する第1成分と窒素を含有する第2成分を含有する繰り返し単位を含む高分子樹脂を用いることによって、別のバインダー、別の難燃剤、あるいは別の無機粒子がなくても分離膜基材との十分な接着力、発火抑制および耐熱性を同時に確保できるという点で利点がある。   The porous heat-resistant layer may include a polymer resin including a repeating unit containing a first component containing phosphate or phosphonate and a second component containing nitrogen. At this time, it is in the form of a copolymer containing a first repeating unit containing the first component and a second repeating unit containing the second component, or contains the first component and the second component simultaneously. It may be in the form of a polymer containing one repeating unit. The polymer resin can prevent a battery from exploding or generating a fire due to generation of oxygen due to decomposition of the positive electrode by containing phosphate or phosphonate, and also contains nitrogen. The adhesive strength with the porous substrate can be improved, and when the porous heat-resistant layer contains inorganic particles, the dispersibility of the inorganic particles can be improved. Without being bound by any particular theory, the phosphate or phosphonate structure containing phosphate groups in the separation membrane may generate polymetaphosphate by thermal decomposition. The generated polymetaphosphoric acid forms a protective layer on the separation membrane, and the carbon coating generated by the dehydration action during the polymetaphosphoric acid generation process blocks oxygen and shows flame retardancy. Can be. Also, without being bound by any particular theory, it is speculated that when nitrogen is contained, the provision of lone pairs of nitrogen improves the adhesion to the porous substrate and the dispersibility of the inorganic particles. . Further, the separation membrane according to one embodiment of the present invention includes a polymer resin containing a repeating unit containing a first component containing phosphate or phosphonate and a second component containing nitrogen in the porous heat-resistant layer as described above. Use of such a material is advantageous in that sufficient adhesive strength to a separation membrane substrate, ignition suppression, and heat resistance can be simultaneously secured without using another binder, another flame retardant, or another inorganic particle.

本発明の一実施形態の高分子樹脂においてホスフェートまたはホスホネートを含有する前記第1成分の例は次のとおりである。

Figure 0006657185
Figure 0006657185
前記化学式1および化学式2で、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素、または、置換もしくは非置換の、C1-6のアルキル、C2-6のアルケニル、C2-6のアルキニル、C3-20のシクロアルキル、およびC6-30のアリールからなる群より選択されてもよい。一例として、前記化学式1および化学式2で、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素、または、非置換もしくは、ハロゲン、OH、C1-6アルキル、アルコキシ、ニトロ、シアノ、カルボニル、チオールで1つ以上置換された、C1-6のアルキル、C6-30アリールまたはC3-10のシクロアルキルであってもよい。具体的な例として、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素、または、非置換もしくは、ハロゲン、OH、またはC1-6アルキルで1つ以上置換されたフェニル、ナフチル、シクロプロピル、シクロブチル、メチル、エチル、プロピル、ブチルなどであってもよい。 Examples of the first component containing a phosphate or a phosphonate in the polymer resin of one embodiment of the present invention are as follows.
Figure 0006657185
Figure 0006657185
In the above formulas 1 and 2, R 1 and R 2 are each independently hydrogen or substituted or unsubstituted C 1-6 alkyl, C 2-6 alkenyl, C 2-6 alkynyl. , C 3-20 cycloalkyl, and C 6-30 aryl. For example, in Formulas 1 and 2, R 1 and R 2 are each independently hydrogen or unsubstituted or halogen, OH, C 1-6 alkyl, alkoxy, nitro, cyano, carbonyl, thiol. May be a C 1-6 alkyl, a C 6-30 aryl or a C 3-10 cycloalkyl substituted with one or more of As specific examples, R 1 and R 2 are each independently hydrogen or phenyl, naphthyl, cyclopropyl, unsubstituted or substituted with one or more halogen, OH, or C 1-6 alkyl. It may be cyclobutyl, methyl, ethyl, propyl, butyl and the like.

本発明の一実施形態の高分子樹脂において窒素を含有する第2成分は、イミドあるいはアミド含有構造であってもよい。第2成分がイミドまたはアミド含有構造である場合、分子間のイミド結合あるいはアミド結合により結合力が強いため、比較的高い温度でも多孔性基材がメルトダウンされない高耐熱性を有することができる。   In the polymer resin of one embodiment of the present invention, the nitrogen-containing second component may have an imide or amide-containing structure. When the second component has an imide- or amide-containing structure, since the bonding force is strong due to an imide bond or an amide bond between molecules, the porous substrate can have high heat resistance such that the porous substrate is not melted down even at a relatively high temperature.

具体的な例として、前記第2成分は、フタルイミド含有構造で、炭素数1〜10のアルキルアミド含有残基、アルケニルアミド含有残基またはアリールアミド含有残基であってもよい。特に、前記第2成分は、フタルイミド含有構造であってもよく、フタルイミド含有構造である場合、アミン基の水素数が小さくてより広い電位窓を有することができるため、高電圧でも安定しやすくて簡単には分解されない利点がある。   As a specific example, the second component may have a phthalimide-containing structure and may be an alkylamide-containing residue, an alkenylamide-containing residue or an arylamide-containing residue having 1 to 10 carbon atoms. In particular, the second component may have a phthalimide-containing structure. If the second component has a phthalimide-containing structure, the amine group has a small number of hydrogen atoms and can have a wider potential window. There is an advantage that it is not easily disassembled.

窒素を含有する第2成分の他の具体的な例は次のとおりである。

Figure 0006657185
前記化学式3で、R3は、水素、または、置換もしくは非置換の、C1-6のアルキル、C2-6のアルケニル、C2-6のアルキニル、C3-10のシクロアルキル、およびC6-30のアリールからなる群より選択される。一例として、前記化学式3で、R3は、水素、または、非置換もしくは、ハロゲン、OH、C1-6アルキル、C2-6アルケニル、アルコキシ、ニトロ、シアノ、カルボニル、チオールまたはC2-6アルキニルで1つ以上置換された、C1-6のアルキル、C6-30アリールまたはC3-10のシクロアルキルであってもよい。具体的な例として、R3は、水素、または、非置換もしくは、ハロゲン、OH、C1-6アルキルまたはC2-6アルケニルで1つ以上置換された、フェニル、ナフチル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、メチル、エチル、プロピル、ブチル、エテニル、プロフェニル、ヘプテニルあるいはブテニルであってもよい。 Other specific examples of the second component containing nitrogen are as follows.
Figure 0006657185
In the above formula 3, R 3 is hydrogen or substituted or unsubstituted C 1-6 alkyl, C 2-6 alkenyl, C 2-6 alkynyl, C 3-10 cycloalkyl, and C 3-10. Selected from the group consisting of 6-30 aryls. For example, in Formula 3, R 3 is hydrogen or unsubstituted or halogen, OH, C 1-6 alkyl, C 2-6 alkenyl, alkoxy, nitro, cyano, carbonyl, thiol or C 2-6 It may be C 1-6 alkyl, C 6-30 aryl or C 3-10 cycloalkyl substituted with one or more alkynyl. As a specific example, R 3 is hydrogen, or phenyl, naphthyl, cyclopropyl, cyclobutyl, unsubstituted or substituted with one or more halogen, OH, C 1-6 alkyl or C 2-6 alkenyl. It may be cyclopentyl, methyl, ethyl, propyl, butyl, ethenyl, prophenyl, heptenyl or butenyl.

窒素を含有する第2成分のまた他の例として、窒素含有ヘテロ芳香族炭化水素環含有構造が挙げられる。本明細書で「窒素含有ヘテロ芳香族炭化水素環」とは、芳香族炭化水素環化合物の1個以上の炭素が窒素で置換されたヘテロ芳香族炭化水素環をいう。前記芳香族炭化水素環化合物は、1環、2環または3環構造であってもよい。その例として、2個以上の、窒素含有ヘテロ芳香族炭化水素環が直接結合されるか、または、1個以上の、窒素含有ヘテロ芳香族炭化水素環および1個以上の、芳香族炭化水素環化合物がメチル基の水素の代わりに置換された構造が挙げられる。具体的な例として、多環芳香族炭化水素(poly−aromatic hydrocarbons)で少なくとも一つの芳香族炭化水素環の少なくとも一つの炭素が窒素で置換された構造が挙げられる。   Still another example of the nitrogen-containing second component includes a nitrogen-containing heteroaromatic hydrocarbon ring-containing structure. As used herein, the term "nitrogen-containing heteroaromatic hydrocarbon ring" refers to a heteroaromatic hydrocarbon ring in which one or more carbon atoms of an aromatic hydrocarbon ring compound are substituted with nitrogen. The aromatic hydrocarbon ring compound may have a monocyclic, bicyclic or tricyclic structure. Examples are two or more nitrogen-containing heteroaromatic hydrocarbon rings directly attached, or one or more nitrogen-containing heteroaromatic hydrocarbon rings and one or more aromatic hydrocarbon rings. Examples include a structure in which a compound is substituted for hydrogen in a methyl group. A specific example is a structure in which at least one carbon of at least one aromatic hydrocarbon ring is substituted with nitrogen in poly-aromatic hydrocarbons.

より具体的な例として、窒素を含有する第2成分は次の中から選択されてもよい。

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As a more specific example, the second component containing nitrogen may be selected from the following.
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前記高分子樹脂は一例として、化学式4または化学式5の繰り返し単位を含むことができる。

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前記化学式4および5で、R1、R2およびR3置換基の定義は、前記化学式1〜3でのR1、R2およびR3置換基の定義と同一である。 For example, the polymer resin may include a repeating unit of Formula 4 or Formula 5.
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In Formulas 4 and 5, the definition of R 1, R 2 and R 3 substituents are the same definition of R 1, R 2 and R 3 substituents in Formula 1-3.

前記高分子樹脂は、ガラス転移温度が180℃〜300℃であってもよく、具体的には、200℃〜280℃、より具体的には、220℃〜250℃であってもよい。前記範囲を満たす高分子樹脂を多孔性耐熱層に含む分離膜の場合、比較的高い温度でもメルトダウンされないため、高耐熱特性を有することができる。   The polymer resin may have a glass transition temperature of 180 ° C to 300 ° C, specifically, 200 ° C to 280 ° C, and more specifically, 220 ° C to 250 ° C. In the case of a separation membrane in which the porous heat-resistant layer contains a polymer resin satisfying the above range, since the melt-down is not performed even at a relatively high temperature, it can have high heat resistance.

前記高分子樹脂の重量平均分子量は、5,000〜350,000の範囲であってもよく、前記範囲であれば接着力および耐熱性の側面から有利になり得る。   The weight average molecular weight of the polymer resin may be in the range of 5,000 to 350,000, and if it is in the range, it may be advantageous from the viewpoint of adhesive strength and heat resistance.

以下、本発明の他の実施形態による分離膜について説明する。本実施形態による分離膜は、多孔性基材と、前記多孔性基材上に形成された多孔性耐熱層と、を含み、前記多孔性耐熱層がホスフェートまたはホスホネートを含有する第1成分と窒素を含有する第2成分を含有する繰り返し単位を含む高分子樹脂以外に追加のバインダー成分を含むという点で前記本発明の一実施形態による分離膜とは差がある。以下、これを中心に説明し、一実施形態と実質的に同一の構成要素については詳細な説明は省略する。本実施形態は追加のバインダー成分をさらに含むことによって多孔性基材との接着力をさらに向上させることができるだけでなく、耐熱性およびサイクル特性が向上する。   Hereinafter, a separation membrane according to another embodiment of the present invention will be described. The separation membrane according to the present embodiment includes a porous substrate, and a porous heat-resistant layer formed on the porous substrate, wherein the porous heat-resistant layer contains a phosphate or a phosphonate-containing first component and nitrogen. There is a difference from the separation membrane according to the embodiment of the present invention in that an additional binder component is included in addition to the polymer resin including the repeating unit containing the second component. Hereinafter, this will be mainly described, and detailed description of components substantially the same as those of the embodiment will be omitted. In the present embodiment, by further including an additional binder component, not only the adhesive strength with the porous substrate can be further improved, but also the heat resistance and the cycle characteristics are improved.

前記追加のバインダー成分は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(Polyvinylidene fluoride、PVdF)系ポリマーであってもよい。ポリフッ化ビニリデン系ポリマーは、ポリフッ化ビニリデン(Polyvinylidene fluoride、PVdF)ホモポリマー、ポリフッ化ビニリデンコポリマー(Polyvinylidene fluoride copolymer)、またはこれらの混合物を含むことができる。前記ポリフッ化ビニリデンホモポリマーは、フッ化ビニリデン(Vinylidene fluoride、VDF)由来繰り返し単位だけを含むか、またはフッ化ビニリデン由来繰り返し単位以外の他の種類の繰り返し単位を5重量%以下で含むポリマーを意味する。ここで、前記ポリフッ化ビニリデンホモポリマーは、前記他の種類の繰り返し単位としてヘキサフルオロプロピレン(Hexafluoropropylene、HFP)由来繰り返し単位は含まない。ポリフッ化ビニリデンコポリマーは、フッ化ビニリデン以外に他のモノマーを併用して重合したものを意味し、具体的には、ヘキサフルオロプロピレン由来繰り返し単位を含むか、またはフッ化ビニリデン繰り返し単位およびヘキサフルオロプロピレン由来繰り返し単位以外に他の種類の繰り返し単位を5重量%を超えて含むものを意味する。前記ポリフッ化ビニリデンコポリマーは、フッ化ビニリデンに由来する繰り返し単位とヘキサフルオロプロピレンに由来する繰り返し単位とを含むポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(Polyvinylidene fluoride−Hexafluoropropylene、PVdF−HFP)系コポリマーを含んでもよい。前記ポリフッ化ビニリデン−ヘキサプロピレン系コポリマーは、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(Polyvinylidene fluoride−Hexafluoropropylene、PVdF−HFP)二元共重合体、またはフッ化ビニリデン由来繰り返し単位およびヘキサフルオロプロピレン由来繰り返し単位以外に他の繰り返し単位を追加的に含む三元以上の共重合体をすべて含むことができる。前記追加のバインダー成分のまた他の例として、ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate)、ポリアクリロニトリル(polyacrylonitrile)、ポリビニルピロリドン(polyvinylpyrrolidone)、ポリビニルアセテート(polyvinylacetate)、ポリエチレンオキシド(polyethyleneoxide)、セルロースアセテート(cellulose acetate)、セルロースアセテートブチレート(cellulose acetate butyrate)、セルロースアセテートプロピオネート(cellulose acetate propionate)、シアノエチルプルラン(cyanoethylpullulan)、シアノエチルポリビニルアルコール(cyanoethylpolyvinylalcohol)、シアノエチルセルロース(cyanoethylcellulose)、シアノエチルスクロース(cyanoethylsucrose)、プルラン(pullulan)、カルボキシルメチルセルロース(carboxyl methyl cellulose)、およびアクリロニトリルスチレンブタジエン共重合体(acrylonitrilestyrene−butadiene copolymer)からなる群より選択された単独またはこれらの混合物が挙げられる。   The additional binder component may be, for example, a polyvinylidene fluoride (PVdF) -based polymer. The polyvinylidene fluoride-based polymer may include a polyvinylidene fluoride (PVdF) homopolymer, a polyvinylidene fluoride copolymer, or a mixture thereof. The polyvinylidene fluoride homopolymer refers to a polymer containing only a repeating unit derived from vinylidene fluoride (VDF) or containing 5% by weight or less of other types of repeating units other than the repeating unit derived from vinylidene fluoride. I do. Here, the polyvinylidene fluoride homopolymer does not include a hexafluoropropylene (Hexafluoropropylene, HFP) -derived repeating unit as the other type of repeating unit. Polyvinylidene fluoride copolymer means a polymer obtained by polymerizing other monomers in addition to vinylidene fluoride, and specifically includes a hexafluoropropylene-derived repeating unit, or a vinylidene fluoride repeating unit and hexafluoropropylene. It means those containing more than 5% by weight of other types of repeating units in addition to the derived repeating units. The polyvinylidene fluoride copolymer may include a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) copolymer containing a repeating unit derived from vinylidene fluoride and a repeating unit derived from hexafluoropropylene. . The polyvinylidene fluoride-hexapropylene copolymer includes a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) binary copolymer, or a vinylidene fluoride-derived repeating unit and a hexafluoropropylene-derived repeating unit. It may include all ternary or higher copolymers additionally containing other repeating units. Other examples of the additional binder component include polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, oxide, polyethylene oxide, polyethylene oxide, polyethylene oxide, polyethylene oxide, polyethylene oxide, polyethylene oxide, polyethylene oxide, polyethylene oxide and polyethylene oxide. Cellulose acetate butyrate (cellulose acetate butyrate), cellulose acetate propionate (cellulose acetate propionate), cyanoethyl pullulan (cyanoethyl pullulan), Ano ethyl polyvinylalcohol (cyanoethylpolyvinylalcohol), cyanoethyl cellulose (cyanoethylcellulose), cyanoethyl sucrose (cyanoethylsucrose), pullulan (pullulan), from the group consisting of carboxymethyl cellulose (carboxyl methyl cellulose), and acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer (acrylonitrilestyrene-butadiene copolymer) Selected alone or mixtures thereof are mentioned.

以下、本発明の他の実施形態による分離膜について説明する。本実施形態による分離膜は、多孔性基材および多孔性耐熱層を含み、前記多孔性耐熱層が無機粒子を追加的に含有するという点で本発明の一実施形態とは差がある。以下、これを中心に説明し、一実施形態と実質的に同一の構成要素については詳細な説明は省略する。本実施形態による分離膜は、無機粒子を含有することによって耐熱性を向上させることができるだけでなく、イオンの伝導性を向上させることができる程度に適切な透過度を確保するのに有利である。   Hereinafter, a separation membrane according to another embodiment of the present invention will be described. The separation membrane according to the present embodiment includes a porous substrate and a porous heat-resistant layer, and differs from the embodiment of the present invention in that the porous heat-resistant layer additionally contains inorganic particles. Hereinafter, this will be mainly described, and detailed description of components substantially the same as those of the embodiment will be omitted. The separation membrane according to the present embodiment is advantageous not only for improving the heat resistance by containing the inorganic particles, but also for securing appropriate permeability to the extent that the ion conductivity can be improved. .

前記多孔性耐熱層に含有される無機粒子の種類は特に制限されず、当該分野で通常用いる無機粒子を用いてもよい。。前記無機粒子の非制限的な例としては、Al23、SiO2、B23、Ga23、TiO2またはSnO2などが挙げられる。これらは単独で用いたり2種以上を混合して用いたりすることができ、例えば、Al23(アルミナ)を用いることができる。前記多孔性耐熱層内の無機粒子は多孔性耐熱層の物理的形態を維持することができる一種のスペーサ(spacer)の役割を果たす。これによって、電池などの組み立て過程で多孔性耐熱層内の無機粒子が脱離する問題を防止して形態安定性を確保することができ、多孔性耐熱層と多孔性基材との間に十分な接着力を付与して熱による多孔性基材の収縮を抑制することができるだけでなく、電極の短絡を防止することができ、高温安全性に優れている利点がある。 The type of inorganic particles contained in the porous heat-resistant layer is not particularly limited, and inorganic particles generally used in the art may be used. . Non-limiting examples of the inorganic particles, Al 2 O 3, SiO 2 , B 2 O 3, Ga 2 O 3, etc. TiO 2 or SnO 2 and the like. These can be used alone or in combination of two or more. For example, Al 2 O 3 (alumina) can be used. The inorganic particles in the porous heat-resistant layer serve as a kind of spacer that can maintain the physical form of the porous heat-resistant layer. In this way, it is possible to prevent the problem of inorganic particles in the porous heat-resistant layer being detached in the process of assembling a battery or the like, to secure morphological stability, and to provide a sufficient space between the porous heat-resistant layer and the porous substrate. In addition to providing a strong adhesive force, it is possible not only to suppress the shrinkage of the porous base material due to heat, but also to prevent short-circuiting of the electrodes, which is advantageous in high-temperature safety.

前記無機粒子の大きさは特に制限されないが、平均粒径が100nm〜1000nmであってもよく、具体的に300nm〜600nmであってもよい。前記大きさ範囲の無機粒子を用いる場合、多孔性耐熱層組成液内での無機粒子の分散性およびコーティング加工性が低下することを防止することができ、多孔性耐熱層の厚さを適切に調節することができる。   The size of the inorganic particles is not particularly limited, but may have an average particle size of 100 nm to 1000 nm, or specifically 300 nm to 600 nm. When using the inorganic particles of the size range, it is possible to prevent the dispersibility and coating processability of the inorganic particles in the porous heat-resistant layer composition liquid from being reduced, and to appropriately adjust the thickness of the porous heat-resistant layer. Can be adjusted.

前記無機粒子は、多孔性耐熱層内で70重量%〜98重量%で含有されてもよく、具体的には、80重量%〜95重量%で含有されてもよい。前記範囲内で分離膜の形態安定性を確保することができ、多孔性耐熱層と多孔性基材との間に十分な接着力を付与して熱による多孔性基材の収縮を抑制することができるだけでなく、電極の短絡を効果的に防止することができる。   The inorganic particles may be included in the porous heat-resistant layer in an amount of 70% by weight to 98% by weight, specifically, 80% by weight to 95% by weight. Within the above range, the morphological stability of the separation membrane can be ensured, and sufficient adhesion between the porous heat-resistant layer and the porous base material is provided to suppress shrinkage of the porous base material due to heat. In addition to this, it is possible to effectively prevent short-circuiting of the electrodes.

以下、本発明の一実施形態による分離膜の製造方法について説明する。本発明の一実施形態による分離膜の製造方法は、ホスフェートあるいはホスホネートを含有する第1成分と窒素を含有する第2成分を含有する繰り返し単位を含む高分子樹脂と、溶媒とを含有する多孔性耐熱層組成物を製造し、多孔性基材の一つの面あるいは両面に前記多孔性耐熱層組成物で多孔性耐熱層を形成することを含む。   Hereinafter, a method for manufacturing a separation membrane according to an embodiment of the present invention will be described. According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a separation membrane comprising a porous resin containing a polymer resin containing a repeating unit containing a first component containing a phosphate or a phosphonate and a second component containing nitrogen, and a solvent. Producing a heat-resistant layer composition, and forming a porous heat-resistant layer with the porous heat-resistant layer composition on one or both surfaces of a porous substrate.

具体的には、前記分離膜は、多孔性基材上に多孔性耐熱層組成物を塗布した後、これを乾燥させて形成されてもよい。前記多孔性基材の微細孔は、一般に知られた製造方法により形成されてもよい。非制限的な例として、乾式法と湿式法が知られており、具体的には、前記多孔性基材は、多孔性基材用組成物を押出し延伸して多孔性基材に微細孔を形成して製造されてもよい。   Specifically, the separation membrane may be formed by applying a porous heat-resistant layer composition on a porous substrate and then drying the composition. The micropores of the porous substrate may be formed by a generally known manufacturing method. As a non-limiting example, a dry method and a wet method are known.Specifically, the porous substrate extrudes and stretches the composition for a porous substrate to form fine pores in the porous substrate. It may be formed and manufactured.

分離膜の多孔性耐熱層を形成するための多孔性耐熱層組成物は、前述した高分子樹脂および溶媒を含んでもよく、他の例では、前記組成に無機粒子を追加的に含んでもよい。多孔性耐熱層組成物を製造する方法に特別な制限はないが、高分子樹脂を溶媒に溶解した高分子溶液を多孔性耐熱層組成物として用いたり、前記高分子溶液に無機粒子を分散させてこれを多孔性耐熱層組成物として用いたり、前記高分子溶液と、無機粒子を分散させた無機粒子分散液をそれぞれ製造した後、これらを適切な溶媒と共に混合したりする方式で多孔性耐熱層組成物を製造してもよい。。多孔性耐熱層組成物を製造する一つの方法は、本明細書に開示された高分子樹脂および溶媒、あるいはここに無機粒子を追加的に混合して10℃〜40℃で30分〜5時間攪拌することを含んでもよい。   The porous heat-resistant layer composition for forming the porous heat-resistant layer of the separation membrane may include the above-described polymer resin and a solvent. In another example, the composition may further include inorganic particles. Although there is no particular limitation on the method for producing the porous heat-resistant layer composition, a polymer solution obtained by dissolving a polymer resin in a solvent can be used as the porous heat-resistant layer composition, or inorganic particles can be dispersed in the polymer solution. This is used as a porous heat-resistant layer composition, or after preparing the polymer solution and an inorganic particle dispersion liquid in which inorganic particles are dispersed, and mixing these with an appropriate solvent. A layer composition may be manufactured. . One method of preparing the porous heat-resistant layer composition is as follows: a polymer resin and a solvent disclosed herein, or an inorganic particle is additionally added thereto, and the mixture is heated at 10 to 40 ° C. for 30 minutes to 5 hours. Stirring may be included.

前記高分子溶液および無機粒子分散液の製造に使用される溶媒は、高分子樹脂を溶解可能であり、無機粒子を十分に分散可能である溶媒であれば特に制限されない。本発明で使用可能な前記溶媒の非制限的な例としては、ジメチルホルムアミド(Dimethyl formamide)、ジメチルスルホキシド(Dimethyl sulfoxide)、ジメチルアセトアミド(Dimethyl acetamide)、ジメチルカーボネート(Dimethyl carbonate)またはN−メチルピロリドン(N−methylpyrrolydone)などが挙げられる。多孔性耐熱層組成物の重量を基準に、溶媒の含有量は20重量%〜99重量%であってもよく、具体的には50重量%〜95重量%であってもよく、より具体的には70重量%〜95重量%であってもよい。前記範囲の溶媒を含有する場合、多孔性耐熱層組成物の製造が容易になり、多孔性耐熱層の乾燥工程が円滑に行われ得る。また、前記高分子樹脂は、多孔性耐熱層組成物の固形分の総重量を基準に、2重量%〜100重量%、例えば、2重量%〜70重量%で含有されてもよい。より具体的な例では、5重量%〜30重量%で含有されてもよい。   The solvent used for producing the polymer solution and the inorganic particle dispersion is not particularly limited as long as the solvent is capable of dissolving the polymer resin and sufficiently dispersing the inorganic particles. Non-limiting examples of the solvent that can be used in the present invention include dimethylformamide, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide, dimethylcarbonate or dimethyl carbonate (N-methyl carbonate). N-methylpyrrolydone) and the like. Based on the weight of the porous heat-resistant layer composition, the content of the solvent may be 20% by weight to 99% by weight, specifically, 50% by weight to 95% by weight, and more specifically. May be 70% to 95% by weight. When the solvent is contained in the above range, the production of the porous heat-resistant layer composition becomes easy, and the drying step of the porous heat-resistant layer can be performed smoothly. Further, the polymer resin may be contained in an amount of 2% by weight to 100% by weight, for example, 2% by weight to 70% by weight based on the total weight of the solid content of the porous heat-resistant layer composition. In a more specific example, it may be contained at 5% by weight to 30% by weight.

前記高分子溶液および無機粒子分散液に追加的に溶媒を混合した後、ボールミル(Ball mill)、ビーズミル(Beads mill)またはスクリューミキサー(Screw mixer)などを用いて十分に攪拌する工程を経て混合物形態の多孔性耐熱層組成液を製造することができる。   After the solvent is added to the polymer solution and the inorganic particle dispersion, the mixture is thoroughly stirred using a ball mill, a beads mill, a screw mixer, or the like. Can be produced.

前記多孔性基材に多孔性耐熱層を形成させる方法は特に制限されず、本発明の技術分野で通常用いる方法、例えば、コーティング法、ラミネーション(lamination)、共押出(coextrusion)などを用いてもよい。前記コーティング方法の非制限的な例としては、ディップ(Dip)コーティング法、ダイ(Die)コーティング法、ロール(Roll)コーティング法またはコンマ(Comma)コーティング法などが挙げられる。これらは単独または2種類以上の方法を混合して適用可能である。本発明の分離膜の多孔性耐熱層は、例えば、ディップコーティング法により形成されたものであってもよい。   The method for forming the porous heat-resistant layer on the porous substrate is not particularly limited, and may be a method usually used in the technical field of the present invention, for example, using a coating method, lamination, coextrusion, or the like. Good. Non-limiting examples of the coating method include a dip coating method, a die coating method, a roll coating method, and a comma coating method. These can be applied alone or as a mixture of two or more methods. The porous heat-resistant layer of the separation membrane of the present invention may be formed by, for example, a dip coating method.

本発明の実施形態による多孔性耐熱層の厚さは、0.01μm〜20μmであってもよく、具体的には、1μm〜15μmであってもよい。前記厚さ範囲内で、適切な厚さの多孔性耐熱層を形成して優れた熱的安定性および接着力を得ることができ、分離膜全体の厚さが過度に厚くなることを防止して電池の内部抵抗が増加することを抑制することができる。   The thickness of the porous heat-resistant layer according to the embodiment of the present invention may be 0.01 μm to 20 μm, and specifically, may be 1 μm to 15 μm. Within the thickness range, a porous heat-resistant layer having an appropriate thickness can be formed to obtain excellent thermal stability and adhesive strength, and prevent the entire separation membrane from being excessively thick. Thus, it is possible to suppress an increase in the internal resistance of the battery.

本発明の実施形態で多孔性耐熱層を乾燥するには、温風、熱風、低湿風による乾燥や真空乾燥または遠赤電子線などを照射する方法を用いてもよい。そして、乾燥温度は、溶媒の種類に応じて差があるが、ほぼ60℃〜120℃の温度で乾燥することができる。乾燥時間も溶媒の種類に応じて差があるが、ほぼ1分〜1時間で乾燥することができる。具体的な例では、90℃〜120℃の温度で1分〜30分、または1分〜10分間で乾燥することができる。   To dry the porous heat-resistant layer in the embodiment of the present invention, a method of drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, or irradiation with a far-red electron beam may be used. Although the drying temperature varies depending on the type of the solvent, the drying can be performed at a temperature of approximately 60C to 120C. The drying time also varies depending on the type of the solvent, but it can be dried in about 1 minute to 1 hour. In a specific example, drying can be performed at a temperature of 90C to 120C for 1 minute to 30 minutes, or 1 minute to 10 minutes.

本発明の実施形態に記載された多孔性耐熱層を含む分離膜を200℃で30分間放置した後の機械方向(Machine Direction、MD)または直角方向(Transverse Direction、TD)への熱収縮率は、それぞれ10%以下、具体的には、5%以下、より具体的には3%以下であってもよい。前記範囲内で、電極の短絡を効果的に防止して電池の安全性を向上させる利点がある。   The heat shrinkage in the machine direction (Machine Direction, MD) or the perpendicular direction (Transverse Direction, TD) after leaving the separation membrane including the porous heat-resistant layer described in the embodiment of the present invention at 200 ° C. for 30 minutes is as follows. , Each may be 10% or less, specifically 5% or less, more specifically 3% or less. Within the above range, there is an advantage that the short circuit of the electrode is effectively prevented and the safety of the battery is improved.

前記分離膜の熱収縮率を測定する方法は特に制限されず、本発明の技術分野で通常用いる方法を用いてもよい。   The method for measuring the heat shrinkage of the separation membrane is not particularly limited, and a method usually used in the technical field of the present invention may be used.

分離膜の熱収縮率を測定する方法の非制限的な例は次のとおりである。つまり、製造された分離膜を横(MD)約5cm×縦(TD)約5cmの大きさで切断し、これを200℃のチャンバー(chamber)で30分間保管した後、前記分離膜のMD方向およびTD方向の収縮程度を測定して熱収縮率を計算する方式で行うことができる。   A non-limiting example of a method for measuring the heat shrinkage of a separation membrane is as follows. That is, the manufactured separation membrane is cut into a size of about 5 cm in width (MD) × about 5 cm in length (TD), and stored in a 200 ° C. chamber for 30 minutes, and then in the MD direction of the separation membrane. And the degree of shrinkage in the TD direction is measured to calculate the heat shrinkage.

本発明の実施形態に記載された多孔性耐熱層を含む分離膜の難燃性がUL94VB難燃規定に準拠して測定した時、V0以上の優れた難燃性のグレードであってもよい。前記範囲内で、前記分離膜の燃焼が効果的に防止されるため、電池の安全性が向上することができる。   When the flame retardancy of the separation membrane including the porous heat-resistant layer described in the embodiment of the present invention is measured in accordance with UL94VB flame retardancy regulations, it may be an excellent flame retardancy grade of V0 or more. Within the above range, the combustion of the separation membrane is effectively prevented, so that the safety of the battery can be improved.

前記分離膜の難燃性を測定する方法は特に制限されず、本発明の技術分野で通常用いる方法を用いることができる。   The method for measuring the flame retardancy of the separation membrane is not particularly limited, and a method generally used in the technical field of the present invention can be used.

前記分離膜の難燃性を測定する方法の非制限的な例は次のとおりである。つまり、製造された10cm×50cmの分離膜を畳んで10cm×2cmに作った後、上下部分を固定して試片を製造し、UL94VBに準拠して難燃性のグレードは、試片の燃焼時間を目安に測定する。   A non-limiting example of a method for measuring the flame retardancy of the separation membrane is as follows. In other words, after the manufactured 10 cm x 50 cm separation membrane is folded to make 10 cm x 2 cm, the upper and lower parts are fixed to produce a test piece, and the flame-retardant grade conforms to UL94VB, Measure with time as a guide.

本発明の実施形態に記載された多孔性耐熱層を含む分離膜の通気度は、400sec/100cc以下であってもよく、具体的には、310sec/100cc以下であってもよく、より具体的には、280sec/100cc以下であってもよい。前記範囲内で、前記分離膜を含む電池内部のイオンおよび電子の流れが円滑で、電池性能が改善され得る。   The air permeability of the separation membrane including the porous heat-resistant layer described in the embodiment of the present invention may be 400 sec / 100 cc or less, specifically, 310 sec / 100 cc or less, and more specifically. May be 280 sec / 100 cc or less. Within this range, the flow of ions and electrons inside the battery including the separation membrane may be smooth, and the battery performance may be improved.

前記分離膜の通気度を測定する方法は特に制限されず、本発明の技術分野で通常用いる方法を用いてもよい。   The method for measuring the air permeability of the separation membrane is not particularly limited, and a method generally used in the technical field of the present invention may be used.

前記分離膜の通気度を測定する方法の非制限的な例は次のとおりである。つまり、製造された分離膜に対して100ccの空気が分離膜を通過するのにかかる時間を測定する方式で通気度を求める。   A non-limiting example of a method for measuring the air permeability of the separation membrane is as follows. That is, the air permeability is obtained by measuring the time required for 100 cc of air to pass through the separation membrane with respect to the manufactured separation membrane.

本発明のまた他の実施形態によれば、本明細書に開示された第1成分と第2成分を含有する繰り返し単位を含む高分子樹脂を含む多孔性耐熱層を含む多孔性分離膜および正極、負極を含み、電解質で満たされた電気化学電池を提供する。   According to yet another embodiment of the present invention, a porous separation membrane including a porous heat-resistant layer including a polymer resin including a repeating unit containing a first component and a second component disclosed herein, and a positive electrode , An electrochemical cell including an anode and filled with an electrolyte.

前記電気化学電池の種類は特に制限されず、本発明の技術分野で知られた種類の電池であってもよい。   The type of the electrochemical cell is not particularly limited, and may be a cell of a type known in the technical field of the present invention.

本発明の一実施形態による前記電気化学電池は、具体的にはリチウム金属二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池またはリチウムイオンポリマー二次電池などのようなリチウム二次電池であってもよい。   The electrochemical cell according to an embodiment of the present invention is specifically a lithium secondary battery such as a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery. There may be.

本発明の一実施形態による電気化学電池を製造する方法は特に制限されず、本発明の技術分野で通常用いる方法を用いることができる。   The method for manufacturing the electrochemical cell according to one embodiment of the present invention is not particularly limited, and a method generally used in the technical field of the present invention can be used.

図1は、一実施形態による電気化学電池の分解斜視図である。一実施形態による電気化学電池は、角型であるものを例に挙げて説明するが、本発明がこれに制限されるのではなく、リチウムポリマー電池、円筒型電池など多様な形態の電池に適用可能である。   FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrochemical cell according to an embodiment. An electrochemical battery according to an embodiment will be described by taking a prismatic battery as an example, but the present invention is not limited thereto, and may be applied to various types of batteries such as a lithium polymer battery and a cylindrical battery. It is possible.

図1を参照すると、一実施形態に係る電気化学電池100は、正極10と負極20との間に分離膜30を介して巻き取られた電極組立体40と、前記電極組立体40が内蔵されるケース50とを含む。前記正極10、前記負極20および前記分離膜30は電解液(図示せず)に含浸される。   Referring to FIG. 1, an electrochemical battery 100 according to an embodiment includes an electrode assembly 40 wound between a positive electrode 10 and a negative electrode 20 with a separator 30 interposed therebetween, and the electrode assembly 40 is incorporated therein. Case 50. The positive electrode 10, the negative electrode 20, and the separation membrane 30 are impregnated with an electrolyte (not shown).

前記分離膜30は、前述したとおりである。   The separation membrane 30 is as described above.

前記正極10は、正極集電体と、前記正極集電体の上に形成される正極活物質層とを含むことができる。前記正極活物質層は、正極活物質と、バインダーと、選択的に導電剤とを含んでもよい。   The positive electrode 10 may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector. The positive electrode active material layer may include a positive electrode active material, a binder, and optionally a conductive agent.

前記正極集電体としては、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)などを用いてもよいが、これに限定されない。   As the positive electrode current collector, aluminum (Al), nickel (Ni), or the like may be used, but is not limited thereto.

前記正極活物質としては、リチウムの可逆的な挿入および脱離が可能な化合物を用いてもよい。具体的には、コバルト、マンガン、ニッケル、アルミニウム、鉄またはこれらの組み合わせの金属とリチウムとの複合酸化物または複合リン酸化物の中で1種以上を用いてもよい。より具体的には、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、リチウム鉄リン酸化物またはこれらの組み合わせを用いてもよい。   As the positive electrode active material, a compound capable of reversibly inserting and removing lithium may be used. Specifically, at least one of a complex oxide or a complex phosphor of lithium and a metal of cobalt, manganese, nickel, aluminum, iron or a combination thereof may be used. More specifically, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphorus oxide, or a combination thereof may be used.

前記バインダーは、正極活物質粒子を互いに良好に付着させるだけでなく、正極活物質を正極集電体に良好に付着させる役割を果たし、具体的な例としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、カルボキシル化されたポリ塩化ビニル、ポリビニルフルオライド、エチレンオキシド含有ポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエンラバー、アクリル化スチレン−ブタジエンラバー、エポキシ樹脂、ナイロンなどがあるが、これに限定されない。これらは単独または2種以上混合して用いてもよい。   The binder not only makes the positive electrode active material particles adhere well to each other, but also plays a role of making the positive electrode active material adhere well to the positive electrode current collector. Specific examples include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, and hydroxypropyl. Cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethylene oxide-containing polymer, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride-based polymer, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, Examples include, but are not limited to, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記導電剤は、電極に導電性を付与するものであり、その例として天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、金属粉末、金属繊維などがあるが、これに限定されない。
これらは、単独または2種以上混合して用いてもよい。前記金属粉末と前記金属繊維は、銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属を用いてもよい。
The conductive agent imparts conductivity to the electrode, and examples thereof include, but are not limited to, natural graphite, artificial graphite, carbon black, carbon fiber, metal powder, and metal fiber.
These may be used alone or in combination of two or more. The metal powder and the metal fiber may use a metal such as copper, nickel, aluminum, and silver.

前記負極20は、負極集電体と、前記負極集電体の上に形成される負極活物質層とを含んでもよい。   The negative electrode 20 may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector.

前記負極集電体は、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、銅合金などを用いてもよいが、これに限定されない。   The negative electrode current collector may use copper (Cu), gold (Au), nickel (Ni), a copper alloy, or the like, but is not limited thereto.

前記負極活物質層は、負極活物質と、バインダーと、選択的に導電剤とを含んでもよい。   The negative electrode active material layer may include a negative electrode active material, a binder, and, optionally, a conductive agent.

前記負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に挿入および脱離することができる物質、リチウム金属、リチウム金属の合金、リチウムをドープおよび脱ドープすることができる物質、遷移金属酸化物またはこれらの組み合わせを用いることができる。   As the negative electrode active material, a material capable of reversibly inserting and removing lithium ions, a lithium metal, an alloy of lithium metal, a material capable of doping and undoping lithium, a transition metal oxide, or a transition metal oxide thereof Combinations can be used.

前記リチウムイオンを可逆的に挿入および脱離することができる物質としては、炭素系物質が挙げられ、その例としては、結晶質炭素、非晶質炭素またはこれらの組み合わせが挙げられる。前記結晶質炭素の例としては、無定形、板状、鱗片状(flake)、球状または繊維状の天然黒鉛または人造黒鉛が挙げられる。前記非晶質炭素の例としては、ソフトカーボン(soft carbon)またはハードカーボン(hard carbon)、メソフェーズピッチ炭化物、焼成されたコークスなどが挙げられる。前記リチウム金属の合金としては、リチウムとNa、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、Pb、In、Zn、Ba、Ra、Ge、AlおよびSnからなる群より選択される金属の合金を用いることができる。前記リチウムをドープおよび脱ドープすることができる物質としては、Si、SiOx(0<x<2)、Si−C複合体、Si−Y合金、Sn、SnO2、Sn−C複合体、Sn−Yなどが挙げられ、またこれらの中の少なくとも一つとSiO2を混合して用いてもよい。前記元素Yとしては、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Poおよびこれらの組み合わせからなる群より選択されてもよい。前記遷移金属酸化物としては、バナジウム酸化物、リチウムバナジウム酸化物などが挙げられる。 Examples of the substance capable of reversibly inserting and removing lithium ions include a carbon-based substance, and examples thereof include crystalline carbon, amorphous carbon, and a combination thereof. Examples of the crystalline carbon include amorphous, plate-like, flake-like, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite. Examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon, mesophase pitch carbide, calcined coke, and the like. Examples of the alloy of lithium metal include a group consisting of lithium and Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, and Sn. An alloy of a more selected metal can be used. Examples of the substance capable of doping and undoping lithium include Si, SiO x (0 <x <2), Si—C composite, Si—Y alloy, Sn, SnO 2 , Sn—C composite, and Sn. —Y and the like, and at least one of them may be mixed with SiO 2 for use. As the element Y, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, It may be selected from the group consisting of S, Se, Te, Po and combinations thereof. Examples of the transition metal oxide include vanadium oxide and lithium vanadium oxide.

前記負極に使用されるバインダーと導電剤の種類は前述した正極で使用されるバインダーと導電剤と同一である。   The types of the binder and the conductive agent used for the negative electrode are the same as the binder and the conductive agent used for the positive electrode described above.

前記正極と負極は、それぞれの活物質およびバインダーと選択的に導電剤を溶媒中に混合して各活物質組成物を製造し、前記活物質組成物をそれぞれの集電体に塗布して製造することができる。この時、前記溶媒は、N−メチルピロリドンなどを用いることができるが、これに限定されない。このような電極製造方法は、当該分野に広く知られた内容であるため、本明細書で詳細な説明は省略する。   The positive electrode and the negative electrode are manufactured by mixing each active material and a binder and a conductive agent in a solvent to prepare each active material composition, and applying the active material composition to each current collector. can do. At this time, the solvent may be N-methylpyrrolidone or the like, but is not limited thereto. Since such an electrode manufacturing method is widely known in the art, a detailed description thereof will be omitted in this specification.

前記電解液は、有機溶媒と、リチウム塩とを含む。   The electrolyte includes an organic solvent and a lithium salt.

前記有機溶媒は、電池の電気化学的反応に関与するイオンが移動可能な媒質の役割を果たす。その具体的な例としては、カーボネート系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒および非プロトン性溶媒から選択されてもよい。   The organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. Specific examples thereof may be selected from carbonate solvents, ester solvents, ether solvents, ketone solvents, alcohol solvents and aprotic solvents.

前記カーボネート系溶媒の例としては、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、エチルプロピルカーボネート(EPC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)などが挙げられる。具体的には、鎖状カーボネート化合物と環状カーボネート化合物を混合して用いる場合、誘電率を高めると同時に粘性が小さい溶媒として製造され得る。このとき、環状カーボネート化合物および鎖状カーボネート化合物は、1:1〜1:9の体積比で混合して用いることができる。   Examples of the carbonate-based solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), ethyl methyl carbonate (EMC), and ethylene. Carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) and the like. Specifically, when a mixture of a chain carbonate compound and a cyclic carbonate compound is used, it can be produced as a solvent having a low viscosity while increasing the dielectric constant. At this time, the cyclic carbonate compound and the chain carbonate compound can be mixed and used at a volume ratio of 1: 1 to 1: 9.

前記エステル系溶媒の例としては、メチルアセテート、エチルアセテート、n−プロピルアセテート、ジメチルアセテート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、γ−ブチロラクトン、デカノリド(decanolide)、バレロラクトン、メバロノラクトン(mevalonolactone)、カプロラクトン(caprolactone)などが挙げられる。前記エーテル系溶媒の例としては、ジブチルエーテル、テトラグリム、ジグリム、ジメトキシエタン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。前記ケトン系溶媒としては、シクロヘキサノンなどが挙げられ、前記アルコール系溶媒としては、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどが挙げられる。   Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, γ-butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone, and mevalonolactone. Caprolactone and the like. Examples of the ether solvent include dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran and the like. Examples of the ketone-based solvent include cyclohexanone, and examples of the alcohol-based solvent include ethyl alcohol and isopropyl alcohol.

前記有機溶媒は、単独または2種以上混合して用いてもよく、2種以上混合して用いる場合の混合比率は、目的とする電池性能に応じて適切に調節してもよい。   The organic solvents may be used singly or as a mixture of two or more kinds. When two or more kinds are used in combination, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the intended battery performance.

前記リチウム塩は、有機溶媒に溶解されて、電池内でリチウムイオンの供給源として作用して基本的な電気化学電池の作動を可能にし、正極と負極との間のリチウムイオンの移動を促進させる物質である。   The lithium salt is dissolved in an organic solvent and acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of a basic electrochemical battery and promote the movement of lithium ions between a positive electrode and a negative electrode. Substance.

前記リチウム塩の例としては、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO3252、LiN(CF3SO22、LiC49SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(Cx2x+1SO2)(Cy2y+1SO2)(xおよびyは、自然数である)、LiCl、LiI、LiB(C242またはこれらの組み合わせが挙げられる。 Examples of the lithium salt, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, LiN (SO 3 C 2 F 5) 2, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiC 4 F 9 SO 3, LiClO 4, LiAlO 2, LiAlCl 4, LiN ( C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y + 1 SO 2) (x and y are natural numbers), LiCl, LiI, LiB ( C 2 O 4) 2 Or a combination thereof.

前記リチウム塩の濃度は、0.1M〜2.0Mの範囲内で用いることができる。リチウム塩の濃度が前記範囲内である場合、電解液が適切な伝導度および粘度を有するため、優れた電解液性能を示すことができ、リチウムイオンが効果的に移動することができる。   The concentration of the lithium salt can be used in the range of 0.1M to 2.0M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, since the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity, excellent electrolyte performance can be exhibited, and lithium ions can move effectively.

以下、製造例、実施例、比較例および実験例を記述することによって、本発明をより詳細に説明する。ただし、下記の製造例、実施例、比較例および実験例は、本発明の一例に過ぎず、本発明の内容がこれに限定されると解釈されてはならない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by describing Production Examples, Examples, Comparative Examples, and Experimental Examples. However, the following production examples, examples, comparative examples, and experimental examples are merely examples of the present invention, and the present invention should not be construed as being limited thereto.

製造例1:高分子樹脂1の製造
フェノールフタレイン(100g、314mmol)に28%アンモニア水溶液を添加して製造された溶液を室温で20日間攪拌した。前記溶液がほぼ透明になったとき、濃塩酸と氷に前記溶液を注いで反応を終了した。結果物を中性になるように蒸溜水で洗浄後、エタノールと水を用いて再結晶して化学式3−1の化合物を合成した。前記合成された化学式3−1の化合物(44.4g、140mmol)とトリエチルアミン(triethylamine)(35.8g、350mmol)をメチレンクロリド(methylenechloride)(210mL)に添加した後、0℃に冷却させた。28.1gのフェニルホスホン酸ジクロリド(ベンゼンホスホン酸ジクロリド)(phenylphosphonic dichloride(benzenephosphorus oxydichloride、BPOD))をメチレンクロリド(15mL)に溶かした溶液を徐々に1時間にかけて添加した後、室温で4時間反応した。反応が終わった溶液を希釈したHCl溶液と蒸溜水で数回洗浄した。洗浄された高分子を80℃真空オーブンで48時間乾燥して、重量平均分子量が125,000g/molであり、ガラス転移温度が248℃である化学式6の繰り返し単位を有する高分子樹脂1を得た。

Figure 0006657185
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Preparation Example 1: Preparation of Polymer Resin 1 A solution prepared by adding a 28% aqueous ammonia solution to phenolphthalein (100 g, 314 mmol) was stirred at room temperature for 20 days. When the solution became almost transparent, the solution was poured into concentrated hydrochloric acid and ice to terminate the reaction. The resulting product was washed with distilled water so as to be neutral, and then recrystallized using ethanol and water to synthesize a compound of the formula 3-1. The compound of Formula 3-1 (44.4 g, 140 mmol) and triethylamine (35.8 g, 350 mmol) were added to methylene chloride (210 mL), and then cooled to 0 ° C. A solution prepared by dissolving 28.1 g of phenylphosphonic dichloride (benzenephosphorus oxydichloride, BPOD) in methylene chloride (15 mL) was gradually added over 1 hour, and then reacted at room temperature for 4 hours. . The solution after the reaction was washed several times with a diluted HCl solution and distilled water. The washed polymer is dried in an 80 ° C. vacuum oven for 48 hours to obtain a polymer resin 1 having a weight average molecular weight of 125,000 g / mol and a glass transition temperature of 248 ° C. and having a repeating unit of the formula (6). Was.
Figure 0006657185
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製造例2:高分子樹脂2の製造
フェノールフタレイン(100g、314mmol)に40%メチルアミン(methylamine)水溶液を添加して製造された溶液を30℃で24時間反応させた。この後、前記溶液を濃塩酸と氷に注いで反応を終了した。結果物をフィルターした後、蒸溜水で洗浄後、エタノールと水を用いて再結晶して化学式3−2の化合物を合成した。前記合成された化学式3−2の化合物(46.4g、140mmol)を前記製造例1と同一の条件で反応を行って重量平均分子量が138,000g/molであり、ガラス転移温度が210℃である化学式7の繰り返し単位を有する高分子樹脂2を得た。

Figure 0006657185
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Preparation Example 2 Preparation of Polymer Resin 2 A solution prepared by adding a 40% aqueous solution of methylamine to phenolphthalein (100 g, 314 mmol) was reacted at 30 ° C. for 24 hours. Thereafter, the solution was poured into concentrated hydrochloric acid and ice to terminate the reaction. The resulting product was filtered, washed with distilled water, and recrystallized using ethanol and water to synthesize a compound of Formula 3-2. The synthesized compound of Formula 3-2 (46.4 g, 140 mmol) was reacted under the same conditions as in Preparation Example 1 to have a weight average molecular weight of 138,000 g / mol and a glass transition temperature of 210 ° C. A polymer resin 2 having a repeating unit of the formula 7 was obtained.
Figure 0006657185
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製造例3:高分子樹脂3の製造
フェノールフタレイン(100g、314mmol)にアニリン(aniline)(300mL、3287mmol)とアニリンヒドロクロリド(aniline hydrochloride)(100g、965mmol)を添加して製造された溶液を185℃で5時間反応させた。この後、温度を下げ、前記溶液を濃塩酸と氷に注いで反応を終了した。結果物をフィルターした後、蒸溜水で洗浄後、エタノールを用いて再結晶して化学式3−3の化合物を合成した。前記合成された化学式3−3の化合物(55.1g、140mmol)を前記製造例1と同一の条件で反応を行って重量平均分子量が148,000g/molであり、ガラス転移温度が202℃である化学式8の繰り返し単位を有する高分子樹脂3を得た。

Figure 0006657185
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Preparation Example 3: Preparation of Polymer Resin 3 A solution prepared by adding aniline (300 mL, 3287 mmol) and aniline hydrochloride (100 g, 965 mmol) to phenolphthalein (100 g, 314 mmol). The reaction was performed at 185 ° C. for 5 hours. Thereafter, the temperature was lowered, and the solution was poured into concentrated hydrochloric acid and ice to terminate the reaction. The resulting product was filtered, washed with distilled water, and recrystallized using ethanol to synthesize a compound of Formula 3-3. The synthesized compound of Formula 3-3 (55.1 g, 140 mmol) was reacted under the same conditions as in Preparation Example 1 to have a weight average molecular weight of 148,000 g / mol and a glass transition temperature of 202 ° C. A polymer resin 3 having a repeating unit of the formula 8 was obtained.
Figure 0006657185
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実施例1:分離膜の製造(高分子樹脂1+無機粒子含有分離膜)
前記製造例1で製造された高分子樹脂1を10重量%でテトラヒドロフラン(THF)に溶解してポリマー溶液を製造した。またAl23日本軽金属社製、LS235A)をアセトン(大井化金社製)に25重量%で添加し、ビーズミルを用いて25℃で3時間ミリングして分散させて無機分散液を製造した。前記製造された高分子樹脂溶液および無機分散液と、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)およびTHFの混合溶媒がそれぞれ2.5:5:2.5の重量比になるように混合し、パワーミキサーで25℃で1時間攪拌して多孔性耐熱層組成物を製造した。
Example 1: Production of separation membrane (polymer resin 1 + separation membrane containing inorganic particles)
The polymer resin 1 prepared in Preparation Example 1 was dissolved at 10% by weight in tetrahydrofuran (THF) to prepare a polymer solution. Also, Al 2 O 3 (LS235A, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) was added to acetone (manufactured by Oi Kakin Co., Ltd.) at 25% by weight, and the mixture was milled and dispersed at 25 ° C. for 3 hours using a bead mill to produce an inorganic dispersion. . The prepared polymer resin solution and inorganic dispersion were mixed with a mixed solvent of N, N-dimethylacetamide (DMAc) and THF at a weight ratio of 2.5: 5: 2.5, respectively. The mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour with a mixer to produce a porous heat-resistant layer composition.

前記製造された多孔性耐熱層組成物を厚さ9μmのポリエチレン単一膜の多孔性基材の両面にディップコーティング方式でそれぞれ1.5μmの厚さにコーティングした後、これを110℃で1分間乾燥して分離膜を製造した。   The prepared porous heat-resistant layer composition was coated on both surfaces of a 9 μm-thick polyethylene single-layer porous base material by a dip coating method to a thickness of 1.5 μm, respectively, and then applied at 110 ° C. for 1 minute. After drying, a separation membrane was manufactured.

実施例2:分離膜の製造(高分子樹脂2+無機粒子含有分離膜)
前記実施例1で製造例1の高分子樹脂1の代わりに製造例2の高分子樹脂2を用いたことを除いては同様に実施して総厚さ12μmの分離膜を製造した。
Example 2: Production of separation membrane (polymer resin 2 + inorganic particle-containing separation membrane)
A separator having a total thickness of 12 μm was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the polymer resin 2 of Production Example 2 was used instead of the polymer resin 1 of Production Example 1.

実施例3:分離膜の製造(高分子樹脂3+無機粒子含有分離膜)
前記実施例1で製造例1の高分子樹脂1の代わりに製造例3の高分子樹脂3を用いたことを除いては同様に実施して総厚さ12μmの分離膜を製造した。
Example 3: Production of separation membrane (polymer resin 3 + separation membrane containing inorganic particles)
A separation membrane having a total thickness of 12 μm was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the polymer resin 3 of Production Example 3 was used instead of the polymer resin 1 of Production Example 1.

比較例1:分離膜の製造
前記製造例1で製造された高分子樹脂1の代わりにポリ(ブチルアクリレート−co−メチルメタクリレート−co−ビニルアセテート)を用いたことを除いては、実施例1と同様な方法で分離膜を製造した。
Comparative Example 1 Preparation of Separation Membrane Example 1 except that poly (butyl acrylate-co-methyl methacrylate-co-vinyl acetate) was used instead of the polymer resin 1 prepared in Preparation Example 1. A separation membrane was produced in the same manner as described above.

実験例
製造例1〜3の高分子樹脂と比較例1のポリ(ブチルアクリレート−co−メチルメタクリレート−co−ビニルアセテート)に対して重量平均分子量(Mw)およびガラス転移温度(Tg)と難燃性をそれぞれの以下の方法で測定し、その結果を下記表1に示した。
(1)重量平均分子量(Mw):ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算数値で示した。
(2)ガラス転移温度(Tg):示差走査熱量測定法(DSC)で測定した。
(3)難燃性(1/8"):UL94VB難燃規定に準拠して測定した。
Experimental Example Weight average molecular weight (Mw), glass transition temperature (Tg), and flame retardancy of the polymer resins of Production Examples 1 to 3 and poly (butyl acrylate-co-methyl methacrylate-co-vinyl acetate) of Comparative Example 1 The properties were measured by the following methods, and the results are shown in Table 1 below.
(1) Weight average molecular weight (Mw): expressed as a polystyrene converted value measured by gel permeation chromatography (GPC).
(2) Glass transition temperature (Tg): measured by differential scanning calorimetry (DSC).
(3) Flame retardancy (1/8 "): Measured in accordance with UL94VB flame retardant regulations.

Figure 0006657185
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前記実施例1〜3および比較例1で製造された分離膜に対して以下に開示された測定方法により難燃性、熱収縮率、および通気度を測定し、その結果を表2に示した。   The flame retardancy, heat shrinkage, and air permeability of the separation membranes manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were measured by the measurement methods disclosed below, and the results are shown in Table 2. .

実験例1:難燃性の測定
前記実施例1〜3および比較例1で製造した分離膜に対して下記のような方法で試片を製造し、UL94VB難燃規定に準拠して難燃性を評価した。
Experimental Example 1: Measurement of Flame Retardancy A test piece was produced from the separation membranes produced in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 by the following method, and the flame retardancy was determined in accordance with UL94VB flame retardancy regulations. Was evaluated.

実施例1〜3および比較例1で製造した10cm×50cmの分離膜を畳んで10cm×2cmに作った後、上下部分を固定して試片を製造した。UL94VBに準拠して難燃性のグレードは、試片の燃焼時間を目安に測定した。   The 10 cm × 50 cm separation membranes manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were folded to form 10 cm × 2 cm, and the upper and lower portions were fixed to manufacture test pieces. Flame-retardant grades were measured in accordance with UL94VB with reference to the burning time of test pieces.

実験例2:熱収縮率の測定
前記実施例1〜3および比較例1で製造された分離膜の熱収縮率を測定するために下記の方法を行った。前記実施例および比較例により製造された分離膜のそれぞれを横(MD)5cm×縦(TD)5cmに切断し、総7個の試料を製作した。前記各試料を200℃のチェンバでそれぞれ30分間保管した後、各試料のMD方向およびTD方向の収縮程度を測定して熱収縮率を計算した。
Experimental Example 2: Measurement of heat shrinkage The following method was used to measure the heat shrinkage of the separation membranes manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. Each of the separation membranes manufactured according to the example and the comparative example was cut into a width (MD) of 5 cm and a length (TD) of 5 cm to prepare a total of seven samples. After each sample was stored in a 200 ° C. chamber for 30 minutes, the degree of shrinkage of each sample in the MD and TD directions was measured to calculate the heat shrinkage.

実験例3:通気度の測定
前記実施例1〜3および比較例1で製造された分離膜の通気度をEG01−55−1MR(旭精工社製)を用いて100ccの空気が分離膜を通過するのにかかる時間を測定する方法で測定した。

Figure 0006657185
Experimental Example 3: Measurement of air permeability 100 cc of air passed through the separation membrane by using EG01-55-1MR (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd.) for the air permeability of the separation membranes manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. It was measured by a method of measuring the time required to perform the measurement.
Figure 0006657185

前記表2を参照すると、ホスホネートを含有する第1成分と窒素を含有する第2成分を含む高分子樹脂を用いて分離膜を製造する場合、難燃性がV0と優れている。また熱収縮率が1%未満であり、通気度は250sec/100cc以下であることが確認された。   Referring to Table 2, when a separation membrane is manufactured using a polymer resin containing a first component containing a phosphonate and a second component containing nitrogen, the flame retardancy is excellent at V0. Further, it was confirmed that the heat shrinkage was less than 1% and the air permeability was 250 sec / 100 cc or less.

以上で本発明の特定の部分を詳細に記述したところ、当業系の通常の知識を有する者にこのような具体的記述は単に好ましい実施例に過ぎず、これによって本発明の範囲が制限されるのではない点は明白であろう。したがって、本発明の実質的な範囲は、請求項とそれらの等価物により定義されるといえる。   Having described in detail the specific parts of the present invention, those skilled in the art will appreciate that such specific descriptions are merely preferred embodiments, which limit the scope of the present invention. It is clear that this is not the case. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

100 電気化学電池
10 正極
20 負極
30 分離膜
40 電極組立体
50 ケース
REFERENCE SIGNS LIST 100 Electrochemical battery 10 Positive electrode 20 Negative electrode 30 Separation membrane 40 Electrode assembly 50 Case

Claims (10)

多孔性基材と、
前記多孔性基材の一つの面あるいは両面に形成された多孔性耐熱層と、
を含み、
前記多孔性耐熱層は、下記化学式1で表される構造単位または下記化学式2で表される構造単位のうちの一つ以上、及び下記化学式3で表される構造単位からなる高分子樹脂を含分離膜。
Figure 0006657185
Figure 0006657185
(前記化学式1および化学式2で、R 1 およびR 2 は、それぞれ独立して、水素、または、置換もしくは非置換の、C 1-6 のアルキル、C 2-6 のアルケニル、C 2-6 のアルキニル、C 3-20 のシクロアルキル、およびC 6-30 のアリールからなる群より選択される。)
Figure 0006657185
(前記化学式3で、R 3 は、水素、または、置換もしくは非置換の、C 1-6 のアルキル、C 2-6 のアルケニル、C 2-6 のアルキニル、C 3-10 のシクロアルキル、およびC 6-30 のアリールからなる群より選択される。)
A porous substrate;
A porous heat-resistant layer formed on one surface or both surfaces of the porous substrate,
Including
The porous heat-resistant layer includes a polymer resin comprising at least one of a structural unit represented by the following chemical formula 1 or a structural unit represented by the following chemical formula 2 and a structural unit represented by the following chemical formula 3. No separation membrane.
Figure 0006657185
Figure 0006657185
(In Formulas 1 and 2, R 1 and R 2 are each independently hydrogen, or a substituted or unsubstituted alkyl of C 1-6, alkenyl C 2-6, the C 2-6 Selected from the group consisting of alkynyl, C3-20 cycloalkyl, and C6-30 aryl.)
Figure 0006657185
(Wherein R 3 is hydrogen or substituted or unsubstituted C 1-6 alkyl, C 2-6 alkenyl, C 2-6 alkynyl, C 3-10 cycloalkyl, and Selected from the group consisting of C 6-30 aryl.)
前記高分子樹脂は、下記化学式4で表される構造単位または下記化学式5で表される構造単位のうちの一つ以上からなる、請求項1に記載の分離膜。
Figure 0006657185
Figure 0006657185
(前記化学式4および化学式5で、R1からR3は、それぞれ独立して、水素、または、置換もしくは非置換の、C1-6のアルキル、C2-6のアルケニル、C2-6のアルキニル、C3-20のシクロアルキル、およびC6-30のアリールからなる群より選択される。)
The separation membrane according to claim 1, wherein the polymer resin comprises at least one of a structural unit represented by the following chemical formula 4 or a structural unit represented by the following chemical formula 5 .
Figure 0006657185
Figure 0006657185
(In the above formulas 4 and 5, R 1 to R 3 are each independently hydrogen or substituted or unsubstituted C 1-6 alkyl, C 2-6 alkenyl, C 2-6 Selected from the group consisting of alkynyl, C3-20 cycloalkyl, and C6-30 aryl.)
前記高分子樹脂は、ガラス転移温度が180℃から300℃である、請求項1に記載の分離膜。   The separation membrane according to claim 1, wherein the polymer resin has a glass transition temperature of 180C to 300C. 前記多孔性耐熱層は、ポリフッ化ビニリデン系ポリマーを追加的に含む、請求項1に記載の分離膜。   The separation membrane according to claim 1, wherein the porous heat-resistant layer additionally includes a polyvinylidene fluoride-based polymer. 前記多孔性耐熱層は、無機粒子を追加的に含有する、請求項1に記載の分離膜。   The separation membrane according to claim 1, wherein the porous heat-resistant layer additionally contains inorganic particles. 前記無機粒子は、Al23、SiO2、B23、Ga23、TiO2およびSnO2からなる群より選択される1種以上を含む、請求項に記載の分離膜。 The inorganic particles, Al 2 O 3, SiO 2 , B 2 O 3, Ga 2 O 3, contains at least one element selected from the group consisting of TiO 2 and SnO 2, the separation membrane according to claim 5. 前記無機粒子の含有量は、前記多孔性耐熱層全体の固形分の総重量に対して70重量%から98重量%である、請求項に記載の分離膜。 The separation membrane according to claim 6 , wherein the content of the inorganic particles is 70% by weight to 98% by weight based on the total weight of the solid content of the entire porous heat-resistant layer. 下記化学式1で表される構造単位または下記化学式2で表される構造単位のうちの一つ以上、及び下記化学式3で表される構造単位からなる高分子樹脂と、溶媒とを含有する多孔性耐熱層組成物を製造し、
多孔性基材の一つの面あるいは両面に前記多孔性耐熱層組成物で多孔性耐熱層を形成することを含む分離膜の製造方法。
Figure 0006657185
Figure 0006657185
(前記化学式1および化学式2で、R 1 およびR 2 は、それぞれ独立して、水素、または、置換もしくは非置換の、C 1-6 のアルキル、C 2-6 のアルケニル、C 2-6 のアルキニル、C 3-20 のシクロアルキル、およびC 6-30 のアリールからなる群より選択される。)
Figure 0006657185
(前記化学式3で、R 3 は、水素、または、置換もしくは非置換の、C 1-6 のアルキル、C 2-6 のアルケニル、C 2-6 のアルキニル、C 3-10 のシクロアルキル、およびC 6-30 のアリールからなる群より選択される。)
Porosity containing a polymer resin comprising a structural unit represented by the following chemical formula 1 or one or more structural units represented by the following chemical formula 2, and a structural unit represented by the following chemical formula 3, and a solvent Producing a heat-resistant layer composition,
A method for producing a separation membrane, comprising forming a porous heat-resistant layer with the porous heat-resistant layer composition on one or both surfaces of a porous substrate.
Figure 0006657185
Figure 0006657185
(In Formulas 1 and 2, R 1 and R 2 are each independently hydrogen, or a substituted or unsubstituted alkyl of C 1-6, alkenyl C 2-6, the C 2-6 Selected from the group consisting of alkynyl, C3-20 cycloalkyl, and C6-30 aryl.)
Figure 0006657185
(Wherein R 3 is hydrogen or substituted or unsubstituted C 1-6 alkyl, C 2-6 alkenyl, C 2-6 alkynyl, C 3-10 cycloalkyl, and Selected from the group consisting of C 6-30 aryl.)
正極と、負極と、分離膜と、電解質とを含む電気化学電池であって、前記分離膜は、請求項乃至のいずれか一項に記載の分離膜である、電気化学電池。 An electrochemical battery including a positive electrode, a negative electrode, a separation membrane, and an electrolyte, wherein the separation membrane is the separation membrane according to any one of claims 1 to 7 . 前記電気化学電池は、リチウム二次電池である、請求項に記載の電気化学電池。
The electrochemical cell according to claim 9 , wherein the electrochemical cell is a lithium secondary battery.
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