KR0173087B1 - Composition of blended solid polymer electro-chemicals - Google Patents

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Abstract

본 발명은 블렌드 고체 고분자 전해질에 관한 것이다. 본 발명의 블렌드 고체 고분자 전해질은 폴리올리고옥시에틸옥시세바코일 약 10~60중량%, 폴리에틸렌옥사이드 약 10~60중량%, 리튬염 약 15~25중량%, 바람직하게는 약 16~64중량%, 약 16~64 중량% 및 약 19~20중량%로 조성된다. 본 발명의 블렌드 고체 고분자 전해질들은 기계적 물성 및 이온 전도 특성이 모두 우수하고, 유기 용매를 전혀 포함하고 있지 않아 전해액 누출 및 전극의 부식 문제가 없으며, 상용성이 뛰어나고, 특히 제조공정이 간단하고 가격이 저렴하여 인-라인 프로세스를 이용한 고분자 전해질 필름 제조시 공정성이 크게 향상되어 리튬 고분자 이차전지를 비롯한 여러 전기화학장치에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to blended solid polymer electrolytes. The blended solid polymer electrolyte of the present invention is about 10 to 60% by weight of polyoligooxyethyloxysebacoyl, about 10 to 60% by weight of polyethylene oxide, about 15 to 25% by weight of lithium salt, preferably about 16 to 64% by weight, About 16 to 64% by weight and about 19 to 20% by weight. The blended solid polymer electrolytes of the present invention are excellent in both mechanical properties and ionic conduction properties, and do not contain any organic solvents, so there is no problem of electrolyte leakage and electrode corrosion, and excellent compatibility, in particular, the manufacturing process is simple and the price is low. Due to the low cost, the processability of the polymer electrolyte film manufactured using the in-line process is greatly improved, and thus it may be usefully used in various electrochemical devices including a lithium polymer secondary battery.

Description

블렌드 고체 고분자 전해질 조성물Blend Solid Polymer Electrolyte Compositions

제1도는 본 발명에 따른 블렌드 고체 고분자 전해질의 온도에 따른 이온 전도도를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the ionic conductivity according to the temperature of the blended solid polymer electrolyte according to the present invention.

본 발명은 블렌드 고체 고분자 전해질 조성물에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 폴리에틸렌옥사이드, 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 및 리튬염을 주성분으로 하는, 이온 전도 특성과 기계적 물성이 우수하고, 유기 용매를 전혀 포함하고 있지 않아 전해액 누출 및 전극 부식 문제가 없으며, 상용성이 뛰어난 리튬 고분자 이차전지용 블렌드 고체 고분자 전해질 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to blended solid polymer electrolyte compositions. More specifically, the present invention is excellent in ion conduction properties and mechanical properties, mainly composed of polyethylene oxide, polyoligooxyethyleneoxy sebacoyl and lithium salts, and does not contain any organic solvents, thereby preventing electrolyte leakage and electrode corrosion. The present invention relates to a blended solid polymer electrolyte for lithium polymer secondary batteries having excellent compatibility and a method of manufacturing the same.

전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업이 급속히 발전함에 따라 고성능, 고안정성의 이차전지에 대한 수요가 점차 증가되어 왔고, 특히 전기 전자제품의 경박단소화 및 휴대화 추세에 따라 이 분야의 핵심 부품인 이차전지에 대해서도 박막화 소형화가 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해 액체 전해질을 이용하는 리튬 이차전지가 개발된 바 있다. 그러나, 이러한 이차전지는 액체 전해질의 누출에 따른 안정성 문제가 제기되고 있어, 이를 보완하는 정극 물질과 안전 장치를 장착하는 방법등이 개발되고 있으나, 그에 따라 제조 단가가 상승하고 대형 리튬 이차전지에 적용할 수 없다는 문제점이 있었다.With the rapid development of the electric, electronic, telecommunication and computer industries, the demand for high performance and high stability secondary batteries has been gradually increasing. Thinning and miniaturization is also required for batteries. To meet these demands, lithium secondary batteries using liquid electrolytes have been developed. However, these secondary batteries have raised stability problems due to leakage of liquid electrolytes, and methods for mounting positive electrode materials and safety devices have been developed. However, manufacturing cost increases and they are applied to large lithium secondary batteries. There was a problem that can not be done.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 리튬 고분자 이차전지(lithium polymer battery, LPB)가 개발되어 고성능 차세대 신형 전지로서 많은 각광을 받고 있다. LPB는 크게 부극, 전해질 및 정극 물질로 구성되는데, 부극 활물질로는 리튬, 리튬-알루미늄 합금, 탄소 등이 사용되고, 전해질로는 고체 고분자 전해질이 사용되며, 정극 활물질로는 전이금속 화합물, 고분자 전해질 및 전기 전도성 물질로 구성된 복합 재료가 사용되고 있다.In order to solve this problem, recently, a lithium polymer secondary battery (lithium polymer battery, LPB) has been developed has attracted much attention as a new generation of high performance new battery. LPB is largely composed of a negative electrode, an electrolyte and a positive electrode material, lithium, lithium-aluminum alloy, carbon, etc. are used as the negative electrode active material, a solid polymer electrolyte is used as the electrolyte, a transition metal compound, a polymer electrolyte and Composite materials composed of electrically conductive materials are used.

따라서, LPB는 박막형 전지를 값싸게 제조할 수 있고, 크기나 모양을 원하는 대로 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 액체 전해질에서 발생될 수 있는 자기 방전 등의 부차적인 반응이 없고, 전해액의 누출없이 2극식(bipolar)형태로 제작 가능하며, 단위 무게당 에너지 밀도가 매우 크다.Therefore, LPB can manufacture a thin-film battery at a low cost, control the size and shape as desired, and there is no secondary reaction such as self discharge that can be generated in the liquid electrolyte, and without dilution of the electrolyte solution. It can be manufactured in the form of bipolar and has a very high energy density per unit weight.

따라서, 유연성을 갖는 박막의 LPB는 휴대용 무선 전자제품 이외에도 차세대 신용 사회의 첨단 제품인 스마트카드(smart card) 용 메모리 백업 전지로 사용될 수 있고, 적층에 의한 고전압.대용량의 전지 개발이 용이하여 전기 자동차용 전원으로도 개발이 가능하다.Therefore, flexible thin-film LPB can be used as a memory backup battery for smart card, which is a cutting-edge product of the next generation credit society, in addition to portable wireless electronic products, and is easy to develop high voltage and large capacity batteries by stacking. It can also be developed with power.

이러한 기대에 부응하여, 우수한 전도 특성을 나타내는 고분자 전해질을 개발하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로, 고분자 전해질로 사용하기 위해 요구되는 고분자의 구조상의 특징은 이온 배위능을 갖는 극성기가 고분자 사슬내에 존재하고 그 분포가 적절해야 하며, 염의용매와에 필요한 고분자 사슬의 기하학적 형태가 용이하고, 유리전이온도가 낮아 사스르이 유연성이 좋아야 하며, 이온 전도에 장애가 되는 결정화도가 낮아야 한다.In response to these expectations, many studies have been made to develop polymer electrolytes exhibiting excellent conductivity. In general, the structural characteristics of the polymer required for use as a polymer electrolyte is that the polar group having an ion coordination ability must be present in the polymer chain and its distribution must be appropriate, and the geometrical shape of the polymer chain necessary for the solvent of the salt is easy, The low glass transition temperature requires good flexibility and low crystallinity which impedes ion conduction.

위와 같은 요구조건을 모두 만족시킬 수 있는 고분자는 의외로 많지 않으며, 지금까지는 주로 폴리에틸렌옥사이드에 대하여 연구가 집중되어 있는 실정이다. 그러나, 폴리에틸렌옥사이드는 상온에서 결정화도가 높은 고분자 물질로서, 이들과 리튬염을 이용하여 제조된 고분자 전해질들은 고온전도 특성은 우수하나, 온도가 감소함에 따라 결정화가 진행되어 실온 부근에서 이온 전도도가 매우 낮다는 문제점이 있었다.Surprisingly, there are not many polymers that can satisfy all of the above requirements. However, polyethylene oxide is a polymer material having high crystallinity at room temperature. Polymer electrolytes prepared using these and lithium salts have excellent high-temperature conductivity, but crystallization proceeds as the temperature decreases, resulting in very low ion conductivity near room temperature. Had a problem.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 폴리에틸렌옥사이드에 다른 고분자를 혼합하여 폴리에틸렌옥사이드의 결정화도를 감소시키는 방법이 제안되었다. 예를 들면, 유럽특허 제78505호에는 리튬 퍼클로레이트를 포함하는 폴리에틸렌옥사이드에 부타디엔-아클릴로니트릴 공중합체 또는 에틸렌-메타크릴레이트 공중합체 등의 엘라스토머를 1~25% 혼합하여 고분자 전해질을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법에 따라 제조된 고분자 전해질의 경우 무정형 구조를 갖는 엘라스토머가 결정형 고분자인 폴리에틸렌옥사이드에 혼합되기 때문에, 고분자 매트릭스의 결정화도 감소에 의한 전도도 상승 효과는 얻을 수 있었지만, 두 고분자간의 상용성 문제로 일정시간이 지난 후에 상분리가 일어나는 문제가 있었다.In order to solve this problem, a method of reducing the crystallinity of polyethylene oxide by mixing other polymers with polyethylene oxide has been proposed. For example, European Patent No. 78505 discloses a method for preparing a polymer electrolyte by mixing an elastomer such as butadiene-acrylonitrile copolymer or ethylene-methacrylate copolymer with polyethylene oxide containing lithium perchlorate. It is described. However, in the case of the polymer electrolyte prepared according to this method, since an elastomer having an amorphous structure is mixed with polyethylene oxide, which is a crystalline polymer, the conductivity increase effect can be obtained by reducing the crystallinity of the polymer matrix. There was a problem that phase separation occurs after a certain time.

또한, 미국특허 제5,102,752호에는 프로필렌카르보네이트, 디메톡시에탄, 폴리에틸렌옥사이드, 리튬 트리폴레이트, 조사 가교제를 포함한 혼합물을 자외선 또는 전자선에 의해 조사하여 고분자 전해질을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 미국특허에 개시된 고분자 전해질의 경우, 유기 용매를 다량으로 포함하고 있어, 전극이 부식되거나 전해액이 누출되어 안정성에 문제가 있으며, 또한 제조공정이 까다롭고 많은 시간과 비용이 소모되는 관계로 대량 생산에 많은 문제점을 안고 있었다.U.S. Pat.No. 5,102,752 also describes a process for preparing a polymer electrolyte by irradiating a mixture comprising propylene carbonate, dimethoxyethane, polyethylene oxide, lithium trifolate, irradiation crosslinking agent with ultraviolet or electron beam. However, since the polymer electrolyte disclosed in this US patent contains a large amount of organic solvents, the electrode is corroded or the electrolyte leaks, which causes a problem in stability, and also requires a complicated manufacturing process and consumes a lot of time and cost. There were many problems with mass production.

한편, 리튬 고분자 이차전지의 고체 전해질로서 폴리에틸렌옥사이드, 리튬염 및 폴리포스파겐으로 구성된 고체 고분자 전해질[참조;K.M. Abraham et al., J. Electrochem. Soc., 138:921(1991)]과, 폴리에틸렌옥사이드, 리튬 퍼클로레이트 및 폴리비닐피리딘으로 구성된 고체 고분자 전해질[Jean Li et al., Macromolecules, 26:4544(1993)]보고된 바 있다.On the other hand, as a solid electrolyte of a lithium polymer secondary battery, a solid polymer electrolyte composed of polyethylene oxide, lithium salt and polyphosphazene [see K.M. Abraham et al., J. Electrochem. Soc., 138: 921 (1991) and solid polymer electrolytes composed of polyethylene oxide, lithium perchlorate and polyvinylpyridine (Jean Li et al., Macromolecules, 26: 4544 (1993)).

그러나, 이러한 고체 고분자 전해질들은 폴리에틸렌옥사이드에 결정화도를 감소시키기 위해 혼합되는 고분자인 폴리포스파겐과 폴리비닐피리딘의 합성공정이 매우 까다롭고, 폴리에틸렌옥사이드와의 혼합에 있어서 두 성분간의 상용성이 나쁘기 때문에 상분리가 일어난다는 문제가 있었다.However, these solid polymer electrolytes are difficult to synthesize polyphosphazene and polyvinylpyridine, which are polymers mixed to reduce crystallinity in polyethylene oxide, and phase separation due to poor compatibility between two components in mixing with polyethylene oxide. There was a problem that happened.

이에, 본 발명자들은 리튬 고분자 이차전지의 고체 전해질로 사용될 수 있는 고체 고분자 전해질에 관하여 예의 연구를 거듭한 결과, 폴리에틸렌옥사이드와, 폴리에틸렌옥사이드 주쇄에 메틸렌 단위가 규칙적으로 도입된 신규 고분자인 폴리올리고옥시에틸렌오시세바코일을 블랜딩시킴으로써, 이온 전도 특성과 기계적 물성이 우수하고, 유기 용매를 전혀 포함하고 있지 않아 전해액 누출 및 전극의 부식 문제가 없으며, 상용성이 뛰어난 리튬 고분자 이차 전지용 고체 고분자 전해질을 간단히 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors have intensively studied a solid polymer electrolyte that can be used as a solid electrolyte of a lithium polymer secondary battery. As a result, polyethylene oligopolyethylene and polyoligooxyethylene, which is a novel polymer in which methylene units are regularly introduced into a polyethylene oxide main chain, have been studied. By blending osceva coil, it has excellent ion conduction properties and mechanical properties, contains no organic solvents, eliminates electrolyte leakage and electrode corrosion, and makes it easy to manufacture solid polymer electrolytes for lithium polymer secondary batteries. It has been confirmed that the present invention can be completed.

결국, 본 발명의 주된 목적은 이온 전도 특성과 기계적 물성이 우수하고, 유기용매를 전혀 포함하지 않으며, 상용성이 뛰어난 리튬 고분자 이차전지용 블랜드 고체 고분자 전해질을 제공하는 것이다.After all, the main object of the present invention is to provide a blended solid polymer electrolyte for lithium polymer secondary batteries that is excellent in ion conduction properties and mechanical properties, does not contain any organic solvents, and has excellent compatibility.

본 발명의 다른 목적은 상기 블랜드 고체 고분자 전해질의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the blended solid polymer electrolyte.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 블렌드 고체 고분자 전해질을 구성하는 신규한 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 고분자를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a novel polyoligooxyethyleneoxysebacoyl polymer constituting the blended solid polymer electrolyte.

이하, 본 발명의 블렌드 고체 고분자 전해질 및 그의 제조방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the blended solid polymer electrolyte of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail.

본 발명의 블렌드 고체 고분자 전해질 조설물은,Blend solid polymer electrolyte tongue preparation of the present invention,

폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 약 10~70 중량%;Polyoligooxyethyleneoxycebacoyl about 10-70 wt%;

폴리에틸렌옥사이드 약 10~70 중량%; 및,About 10-70 wt% polyethylene oxide; And,

리튬염 약 15~25 중량%로 구성된다.Lithium salt is composed of about 15 to 25% by weight.

상기 본 발명의 블렌드 고체 고분자 전해질을 구성하는 폴리에틸렌옥사이드는 평균 분자량이 약 5,000,000인 고분자량 고분자로서, 당업계에 공지되어 있거나 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 리튬염으로서는 일반적으로 리튬 고분자 이차전지에 사용되는 리튬염이 사용될 수 있지만, 리튬퍼클로레이트가 바람직하게 사용된다.The polyethylene oxide constituting the blended solid polymer electrolyte of the present invention is a high molecular weight polymer having an average molecular weight of about 5,000,000, and may be known in the art or prepared by a known method. As lithium salts, lithium salts generally used in lithium polymer secondary batteries can be used, but lithium perchlorate is preferably used.

상기 본 발명의 블렌드 고체 고분자 전해질을 구성하는 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일은 폴리에틸렌옥사이드 주쇄에 메틸렌 단위가 규칙적으로 도입된 하기 일반식으로 표시되는 반복단위를 갖는 신규한 고분자이다;The polyoligooxyethylene ethylene sebacoyl constituting the blended solid polymer electrolyte of the present invention is a novel polymer having a repeating unit represented by the following general formula in which methylene units are regularly introduced into a polyethylene oxide main chain;

상기 식에서, n은 20 내지 30의 수(number)이다.Wherein n is a number from 20 to 30.

상기 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 고분자는 폴리에틸렌글리콜과 세바코일 클로라이드를 단량체로 하여 제조되며, 그 합성법은 다음과 같다;The polyoligooxyethyleneoxy sebacoyl polymer is prepared by using polyethylene glycol and sebacoyl chloride as monomers, and the synthesis thereof is as follows;

먼저, 평균 분자량이 1000인 폴리에틸렌글리콜 50g을 트리에틸아민 5g과 함께 150ml의 벤젠 용매에 용해시켜 반응기에 주입한다. 이어서, 세바코일클로라이드 12.2g을 50ml의 벤젠에 용해시켜 적하깔대기에 넣어 1시간에 걸쳐 반응기에 천천히 적가한다. 반응물을 주입하는 동안 반응기 온도는 5℃로 유지시키고, 고순도의 질소를 흘려보내면서 교반기로 격렬하게 반응물을 교반시킨다. 반응물의 주입이 모두 끝나면 반응기 온도를 60℃로 올려 반응을 6시간 진행시킨다. 반응 후, 생성물을 여과하여 부산물인 트리에틸아민, 염화수소염을 제거하고, 걸러진 용액을 다시 동결건조기로 옮겨 48시간 동안 진공하에 벤젠 용매를 완전히 제거하여 흰색 분말로서 평균 분자량 26,300의 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바콩일을 제조한다.First, 50 g of polyethylene glycol having an average molecular weight of 1000 is dissolved in 150 ml of benzene solvent together with 5 g of triethylamine and injected into the reactor. Subsequently, 12.2 g of sebacoyl chloride was dissolved in 50 ml of benzene and placed in a dropping funnel, and slowly added dropwise to the reactor over 1 hour. The reactor temperature is maintained at 5 ° C. during the injection of the reactants and the reactants are vigorously stirred with a stirrer while flowing high purity nitrogen. After the injection of the reactants, the reaction was carried out for 6 hours by raising the reactor temperature to 60 ℃. After the reaction, the product was filtered to remove by-product triethylamine and hydrogen chloride, and the filtered solution was transferred to the lyophilizer again to completely remove the benzene solvent under vacuum for 48 hours to obtain a polyoligooxyethyleneoxy having an average molecular weight of 26,300 as a white powder. Prepare seba conyl.

본 발명의 바람직한 블랜드 고체 고분자 전해질 조성물은, 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 약 16~64 중량%; 폴리에틸렌옥사이드 약 16~64 중량%; 및, 리튬염 19~20중량%로 구성된다.Preferred blended solid polymer electrolyte compositions of the present invention comprise about 16-64% by weight of polyoligooxyethyleneoxycebacoyl; About 16-64 weight percent polyethylene oxide; And it consists of 19-20 weight% of lithium salts.

또한, 본 발명에 따르면, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 및 리튬염을 각각 약 10~70 중량%, 약 10~70 중량% 및 약 15~25 중량%의 비율로 유기용매에 용해시켜 고점성의 균일 용액을 제조하는 단계; 상기 고점성의 균일 용액을 캐스팅하여 필름을 얻는 단계; 및, 상기 필름을 건조시켜 수분 및 용매를 완전히 제거하는 단계를 포함하는 상기 블랜드 고체 고분자 전해질의 제조방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, polyethylene oxide, polyoligooxyethyleneoxy sebacoyl and lithium salts are dissolved in an organic solvent at a ratio of about 10 to 70% by weight, about 10 to 70% by weight and about 15 to 25% by weight, respectively. Preparing a highly viscous homogeneous solution; Casting the high viscosity homogeneous solution to obtain a film; And, drying the film to completely remove moisture and solvent.

상기 본 발명에 따른 블랜드 고체 고분자 전해질의 제조방법을 도다 구체적으로 설명하면, 먼저 폴리에틸렌옥사이드, 상기 일반식의 반복단위를 갖는 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 및 리튬염, 바람직하게는 리튬 퍼클로레이트를 각각 약 10~70중량%, 약 10~70중량% 및 약 15~25중량%, 바람직하게는 약 16~64중량%, 약 16~64 중량% 및 약 19~20 중량%의 비율로 유기 용매, 바람직하게는 아세토니트링에 용해시키고, 약 60℃에서 약 24시간 교반하여 균일한 고점성 용액을 제조한다. 이어서, 얻어진 고점성의 균일 용액을 당업계에 공지된 통상의 방법에 따라 테플론 용기에서 캐스팅하여 필름을 제조하고, 후드내에서 용매를 제거한 후, 최종적으로 약 80℃의 진공 오븐에서 약 48시간 건조시킴으로써 수분 및 용매를 완전히 제거하여 박막 형태의 고분자 전해질 필름을 얻는다.Detailed description of the method for producing a blended solid polymer electrolyte according to the present invention, the polyoligooxyethyleneoxy sebacoyl having a repeating unit of the general formula and a lithium salt, preferably lithium perchlorate, respectively Organic solvent, preferably in a ratio of 10-70%, about 10-70% and about 15-25%, preferably about 16-64%, about 16-64% and about 19-20% Preferably dissolved in acetonitrile and stirred at about 60 ° C. for about 24 hours to produce a uniform high viscosity solution. The resulting highly viscous homogeneous solution is then cast in a Teflon vessel according to conventional methods known in the art to prepare a film, the solvent is removed in the hood, and finally dried in a vacuum oven at about 80 ° C. for about 48 hours. Water and solvent are completely removed to obtain a polymer electrolyte film in thin film form.

이와 같이 하여 제조한 본 발명의 블렌드 고체 고분자 전해질 필름은 하기 실시예 5의 표 1에 나타난 바와 같이 프리스탠딩(free-standing)할 정도로 우수한 기계적 물성을 가질 뿐만 아니라, 고체 고분자 전해질 필름을 직경 12㎜의 디스크 형태로 시편을 만들어 주파수 응답 분석기를 이용하여 여러 온도 범위에 걸쳐 이온 전도도를 측정했을 때 제1도에 나타난 바와 같이 3~4.5 x 10-5-1cm-1의 이온 전도도를 갖는 우수한 이온 전도 특성을 갖는다.The blended solid polymer electrolyte film of the present invention prepared as described above not only has excellent mechanical properties to be free-standing (free-standing) as shown in Table 1 of Example 5 below, the solid polymer electrolyte film 12mm in diameter When the specimens were made in the form of disks and measured using a frequency response analyzer to measure ionic conductivity over various temperature ranges, as shown in Figure 1, the ionic conductivity of 3 to 4.5 x 10 -5 Ω -1 cm -1 was excellent. It has ion conducting properties.

표 1 및 제1도에서 보는 바와 같이, 본 발명의 고체 고분자 전해질들은 기계적 물성 및 이온전도특성이 우수하고, 유기 용매를 전혀 포함하고 있지 않아 전해액 누출 및 전극의 부식 문제가 없으며, 상용성이 뛰어나고, 특히 제조공정이 간단하고 가격이 저렴하여 인-라인 프로세스를 이용한 고분자 전해질 필름 제조시 공정성이 크게 향상되어 리튬 고분자 이차 전지를 비롯한 여러 전기화학장치에 유용하게 사용될 수 있다.As shown in Table 1 and FIG. 1, the solid polymer electrolytes of the present invention have excellent mechanical properties and ionic conductivity, and do not contain any organic solvents, so there is no problem of electrolyte leakage and electrode corrosion, and excellent compatibility. In particular, the manufacturing process is simple and inexpensive, so that the processability of the polymer electrolyte film using the in-line process is greatly improved, and thus it may be usefully used in various electrochemical devices including lithium polymer secondary batteries.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

[실시예 1]Example 1

폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 16.1 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 64.5 중량% 및 리튬 퍼클로레이트 19.4 중량 %를 혼합하여 아세토니트릴 용매에 첨가하고, 60℃에서 교반기를 이용하여 24시간 동안 교반시켜 모든 내용물을 완전히 용해시켜 고점성 용액을 얻었다. 이를 테플론 용기에서 캐스팅하여 필름을 얻고, 후드내에서 용매를 증발 시킨 후, 최종적으로 80℃의 진공 오븐에서 48시간 건조하여, 수분과 용매가 완전히 제거된 박막 형태의 고분자 전해질 필름을 제조하였다.16.1% by weight of polyoligooxyethyleneoxysebacoil, 64.5% by weight of polyethylene oxide and 19.4% by weight of lithium perchlorate were added to the acetonitrile solvent and stirred at 60 ° C. for 24 hours using a stirrer to completely dissolve all contents. A high viscosity solution was obtained. This was cast in a Teflon container to obtain a film, the solvent was evaporated in a hood, and finally dried in a vacuum oven at 80 ° C. for 48 hours to prepare a polymer electrolyte film in a thin film form in which water and solvent were completely removed.

[실시예 2]Example 2

실시예 1에서 고분자 전해질 제조시 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 32.2 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 48.4 중량% 및 리튬 피클로레이트19.4 중량%를 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 고분자 전해질 필름을 제조하였다.In preparing the polymer electrolyte in Example 1, the polymer was polymerized in the same manner as in Example 1, except that 32.2% by weight of polyoligooxyethyleneoxysebacoyl, 48.4% by weight of polyethylene oxide, and 19.4% by weight of lithium picchlorate were mixed. An electrolyte film was prepared.

[실시예 3]Example 3

실시예 1에서 고분자 전해질 제조시 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 48.4 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 32.2 중량 % 및 리튬 퍼클로레이트 19.4 중량%를 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 고분자 전해질 필름을 제조하였다.The polymer electrolyte film was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 48.4 wt% of polyoligooxyethyleneoxy sebacoyl, 32.2 wt% of polyethylene oxide, and 19.4 wt% of lithium perchlorate were mixed when preparing the polymer electrolyte in Example 1. Was prepared.

[실시예 4]Example 4

실시예 1에서 고분자 전해질 제조시 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 64.5 중량%, 폴리에틸렌옥사이드 16.1 중량%, 리튬 퍼클로레이트 19.4 중량%를 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 고분자 전해질 필름을 제조하였다.The polymer electrolyte film was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 64.5 wt% of polyoligooxyethyleneoxy sebacoyl, 16.1 wt% of polyethylene oxide, and 19.4 wt% of lithium perchlorate were mixed when preparing the polymer electrolyte in Example 1. Was prepared.

[실시예 5]Example 5

상기 실시예 1 내지 4에서 제조한 고분자 전해질 필름에 대해 기계적 물성을 측정하고, 아울러 직경이 12mm인 펀치를 이용하여 디스크 형태의 시편을 만들어 주파수 응답 분석기를 이용하여 여러 온도 범위에 걸쳐 온도에 다른 이온 전도도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1 및 제1도에 나타낸 바와 같았다.The mechanical properties of the polymer electrolyte films prepared in Examples 1 to 4 were measured, and disk-shaped specimens were made by using a punch having a diameter of 12 mm, and ions different in temperature over various temperature ranges using a frequency response analyzer. Conductivity was measured. The results were as shown in Table 1 and FIG.

상기 표 1 및 제1도에서 보는 바와 같이, 본 발명의 블렌드 고체 고분자 전해질 필름은 프리스탠딩(free-standing)할 정도로 우수한 기계적 물성을 가질 뿐만 아니라, 3~4.5 x 10 cm 의 이온 전도도값을 나타내어 이온전도 특성도 우수한 것으로 나타났다.As shown in Table 1 and FIG. 1, the blended solid polymer electrolyte film of the present invention not only has excellent mechanical properties such as free-standing, but also 3 to 4.5 x 10. Ω cm The ion conductivity was also shown to be excellent.

이상에서 상세히 설명하고 입증한 바와 같이, 본 발명의 블렌드 고체 고분자 전해질들은 기계적 물성 및 이온 전도 특성이 모두 우수하고, 유기 용매를 전혀 포함하고 있지 않아 전해액 누출 및 전극의 부식 문제가 없으며, 상용성이 뛰어나고, 특히 제조공정이 간단하고 가격이 저렴하여 인-라인 프로세스를 이용한 고분자 전해질 필름 제조시 공정성이 크게 향상되어 리튬 고분자 이차전지를 비롯한 여러 전기화학장치에 유용하게 사용될 수 있다.As described and demonstrated in detail above, the blended solid polymer electrolytes of the present invention are excellent in both mechanical properties and ionic conduction properties, and do not contain any organic solvents, so there is no problem of electrolyte leakage and electrode corrosion, and compatibility. Excellent, in particular, the manufacturing process is simple and inexpensive, the processability is greatly improved when manufacturing the polymer electrolyte film using the in-line process can be useful in various electrochemical devices including lithium polymer secondary batteries.

Claims (3)

폴리에틸렌옥사이드 10~70중량%:하기 일반식으로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 10~70 중량%;10-70 weight% of polyethylene oxides: 10-70 weight% of poly oligooxyethyleneoxy sebacoyl which has a repeating unit represented with the following general formula; [상기식에서, n은 20 내지 30의 수(number)이다]; 및, 리튬염 15~25중량 %를 함유하는 블렌드 고체 고분자 전해질 조성물.[Wherein n is a number from 20 to 30]; And 15-25 wt% of a lithium salt. 폴리에틸렌옥사이드 10~70 중량%; 하기 일반식으로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일 10~70 중량%;10 to 70 wt% polyethylene oxide; 10 to 70% by weight of poly oligooxyethyleneoxy sebacoyl having a repeating unit represented by the following general formula; [상기 식에서, n은 20 내지 30의 수이다]; 및, 리튬염 15~225중량%를 유기용매에 용해시켜 고점성의 균일 용액을 제조하는 단계; 상기 고점성의 균일 용액을 캐스팅하여 필름을 얻는 단계; 및, 상기 필름을 건조시켜 수분 및 용매를 완전히 제거하는 단계를 포함하는 블렌드 고체 고분자 전해질의 제조방법.[Wherein n is a number from 20 to 30]; And, 15 to 225% by weight of the lithium salt dissolved in an organic solvent to prepare a high viscosity uniform solution; Casting the high viscosity homogeneous solution to obtain a film; And drying the film to completely remove the water and the solvent. 하기 일반식으로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리올리고옥시에틸렌옥시세바코일;Polyoligooxyethyleneoxy sebacoyl having a repeating unit represented by the following general formula; 상기 식에서, n은 20 내지 30의 수이다.Wherein n is a number from 20 to 30.
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