KR100292978B1 - Monolayer porous membrane and battery separator and cell comprising same - Google Patents

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다카우치쓰토무
야마자키마나부
모리유이치
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로버트 에이치. 해머3세
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Abstract

130℃ 이상의 융점을 갖는 제 1 중합체 및 120℃ 이하의 융점을 갖는 제 2 중합체로 형성되고, 막의 기공의 벽이 통상의 작업 온도 조건하에서는 기공의 투과성을 차단하지 않으나 막이 제 2 중합체의 융점 이상의 온도에 도달하면 차단할 수 있는 양의 제 2 중합체를 갖는 단층 구조의 다공성 막.It is formed of a first polymer having a melting point of 130 ° C. or higher and a second polymer having a melting point of 120 ° C. or lower, and the walls of the pores of the membrane do not block the permeability of the pores under normal operating temperature conditions, but the membrane has a temperature above the melting point of the second polymer. A monolayer porous membrane having a second polymer in an amount capable of blocking upon reaching.

Description

단층구조의 다공성 막 및 이를 포함하는 전지 격리판과 전지Monolayer porous membrane and battery separator and cell comprising same

제1a도 및 제1b도는 각각 소정 온도에서 가열하기 전 및 후에 본 발명에 따른 단층 구조를 갖는 다공성 막의 단면상태의 개략도.1A and 1B are schematic diagrams of cross-sectional states of a porous membrane having a monolayer structure according to the present invention, respectively, before and after heating at a predetermined temperature.

제2도는 한개가 융해층인 복수층을 갖는 통상의 다공성 막 단면의 개략도.2 is a schematic representation of a conventional porous membrane cross section with multiple layers, one of which is a melting layer.

제3도는 본 발명에 따른 단층 구조를 갖는 다공성 막의 이온 투과성을 측정하기 위한 장치의 단면의 개략도.3 is a schematic view of a cross section of an apparatus for measuring the ion permeability of a porous membrane having a monolayer structure according to the present invention.

제4a도 및 제4b도는 각각 115℃에서 가열하기 전 및 후에 본 발명의 실시예 1에서 수득한 단층 구조를 갖는 다공성 막의 단면의 5000 배율 주사 전자현미경사진.4A and 4B are 5000 magnification scanning electron micrographs of the cross section of the porous membrane having the monolayer structure obtained in Example 1 of the present invention before and after heating at 115 ° C., respectively.

제5a 및 제5b도는 각각 115℃에서 가열하기 전 및 후에 본 발명의 실시예2에서 수득한 단층 구조를 갖는 다공성 막의 단면의 5000 배율 주사 전자현미경 사진.5A and 5B are respectively 5000 magnification scanning electron micrographs of the cross section of the porous membrane having the monolayer structure obtained in Example 2 of the present invention before and after heating at 115 ° C.

제6a 및 제6b도는 각각 100℃에서 가열하기 전 및 후에 본 발명의 실시예6에서 수득한 단층 구조를 갖는 다공성 막의 단면의 2000 배율 주사 전자현미경 사진.6A and 6B are 2000 magnification scanning electron micrographs of the cross section of the porous membrane having the monolayer structure obtained in Example 6 of the present invention before and after heating at 100 ° C., respectively.

본 발명은 단층 구조의 다공성 막 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 소정 온도 이상에서 투과성을 상실할 수 있는 다공성 막에 관한 것이다. 본 발명은 또한 다공성 막으로 형성된 전지 격리판 및 전지 격리판을 갖춘 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a porous membrane of a single layer structure and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to porous membranes capable of losing permeability above a predetermined temperature. The invention also relates to a cell with a cell separator and a cell separator formed from a porous membrane.

다공성 중합체 막들은 여과 및 분리기술 분야에 사용되어왔다. 이러한 중합체 막에 소망하는 특정 특성을 부여하기 위해 다양한 수법이 사용되어왔다. 예컨대 강도를 향상시키기 위해 막을 연신시킬 수 있다. 막을 여과에 사용할 때, 여과용액에 대한 친화성을 향상시키기 위해 막을 계면활성제로 처리시킬 수 있다. 특정 관능기를 갖는 다양한 단량체를 그라프팅하거나 또는 공중합하는 것에 의해 막에 이온교환작용을 부여하여왔다.Porous polymer membranes have been used in the field of filtration and separation techniques. Various techniques have been used to impart desired specific properties to such polymer membranes. For example, the membrane can be stretched to improve strength. When the membrane is used for filtration, the membrane can be treated with a surfactant to improve the affinity for the filtrate. Ion exchange has been imparted to membranes by grafting or copolymerizing various monomers having specific functional groups.

특정 용도를 위해, 소정 온도 이상에서 투과성을 상실할 수 있는 다공성 중합체 막이 기대되어왔다. 예컨대 이러한 막은 재충전가능한 리튬 이차 전지에서 격리판 성분으로 매우 바람직하다. 이 막은 통상의 작용 조건하에서 막의 기공을 통하여 전지의 전해질 중에 함유된 이온이 자유로이 통과할 수 있는 특성(“이온 투과성”또는 “전해질 도전성”)을 가져야한다. 그러나 이러한 투과성은 전지내의 온도가 대전공정중의 기능부전 또는 전극간의 회선단락 또는 다른 이유로 인하여 특정 온도를 초과할때 전류를 차단시키도록 충분히 감소되어야 한다. 이러한 전류차단이 달성되지 않으면, 전해질 용액에 사용된 용매의 증기가 전지내 압력에서 과도하게 증가하여 화재 또는 폭발의 위험을 초래하게된다.For certain applications, porous polymer membranes have been expected that can lose permeability above a predetermined temperature. Such membranes, for example, are highly desirable as separator components in rechargeable lithium secondary batteries. This membrane should have the property of freely passing ions contained in the electrolyte of the battery through the pores of the membrane under normal operating conditions (“ion permeability” or “electrolyte conductivity”). However, this permeability should be sufficiently reduced to interrupt the current when the temperature in the cell exceeds a certain temperature due to malfunction during charging process, short circuit between electrodes or other reasons. If this current interruption is not achieved, the vapor of the solvent used in the electrolyte solution is excessively increased at the pressure in the cell, resulting in a risk of fire or explosion.

과거에는, 통상의 전지, 리튬 전지 및 콘덴서에 사용된 격리판으로 크라프트지 또는 마닐라마 쉬트재가 사용되었다. 최근에는 높은 기계적 강도를 갖는 부직포 및 다공성 폴리올레핀 막이 상기 목적을 위해 사용되어왔다. 그러나 이들 막은 전해질 도전성을 감소시켜 전지 전류를 차단시키는 능력을 나타내지 않는다.In the past, kraft paper or manilama sheet material has been used as separators used in conventional batteries, lithium batteries and capacitors. Recently, nonwoven and porous polyolefin membranes with high mechanical strength have been used for this purpose. However, these membranes do not exhibit the ability to cut electrolyte current by reducing electrolyte conductivity.

특히, 리튬 전지는 고밀도 전류가 흐르도록 고안되어있으므로 전극간에 회선 단락이 일으나면 전지내 온도는 급격히 증가할 것이다. 회선단락은 과전류를 유발하여 음극에서 화학작용을 촉진시킨다. 전지내 온도가 급격히 증가하면 매우 위험하다. 보호장치가 없다면 아주 빠르게 140℃ 이상의 온도에 도달한다. 이 조건은 전해질 용액에 사용된 유기용매가 점화되거나 또는 전지폭발을 유발할 수 있다. 이러한 위험을 피하기 위해, 현재 다양한 대응책이 요구되고 있다. 시판 제품의 안정성에 대한 필요성 때문에 그러한 위험으로 부터 보호할 수 있는 장치에 대한 요구가 증대되어왔다.In particular, the lithium battery is designed to flow a high-density current, so if a short circuit occurs between the electrodes, the temperature in the battery will increase rapidly. Short-circuit causes overcurrent to promote chemical action at the cathode. It is very dangerous if the temperature in the battery increases rapidly. Without protection, it can reach temperatures above 140 ° C very quickly. This condition may cause the organic solvent used in the electrolyte solution to ignite or cause a battery explosion. To avoid these risks, various countermeasures are currently required. The need for stability of commercial products has increased the need for devices that can protect against such risks.

상기 문제를 해결하기 위한 일례로서 융해될 수 있고 따라서 그의 융점 이상에서 비공질로 되는 물질을 전지 격리판으로 사용하는 안이 제안되어있다. 발열 조건하에서 격리판은 이온 투과성을 상실할 수 있어 과전류 흐름을 방지할 수 있다. 이러한 목적을 위한 물질로서 폴리올레핀이 제안되어있다. 그러나 폴리올레핀의 기계적 강도는 융점이 감소됨에 따라 감소된다. 따라서 격리판 물질로서 적합한 충분한 강도를 갖는 물질은 130℃ 이상의 융점을 갖는 폴리프로필렌 또는 고밀도 폴리에틸렌이다. 그러나 이러한 물질로써는 전지 온도가 130℃ 이상에 도달한 다음 부터는 다공성이 감소되기 시작하기 때문에 비정상적인 가열에 의한 화재 또는 폭발의 위험이 높다. 이러한 격리판은 소망하는 결과를 달성하기에 부적합하다.As an example for solving the above problem, a proposal has been proposed to use a material that can be melted and becomes nonporous above its melting point as a battery separator. Under exothermic conditions, the separator may lose ion permeability, preventing overcurrent flow. Polyolefins have been proposed as materials for this purpose. However, the mechanical strength of polyolefins decreases as the melting point decreases. Thus, materials having sufficient strength suitable as separator materials are polypropylene or high density polyethylene having a melting point of at least 130 ° C. However, these materials have a high risk of fire or explosion due to abnormal heating since the porosity begins to decrease after the battery temperature reaches 130 ° C or higher. Such separators are inadequate to achieve the desired results.

최근, 다층 구조의 전지 격리판이 발열 조건하에서 전지 회로를 차단하는 수단으로 제안되어왔다. 이러한 격리판은 고융점을 갖는 다공성 중합체 막을 지지층으로 또 저융점의 다공성 중합체 막을 융해층으로 포함한다. 저융점의 다공성 중합체 막이 그의 융점 이상의 온도에서 융해되어 비 투과성 층을 형성하면서 고융점 막의 강도를 제공할 수 있도록 상기 막들을 적층한다. 예컨대 다층의 다공성 폴리올레핀막으로 제조된 전지 격리판은 일본국 공개 특허 소화 62-10857호에 기재되어있고, 비 가교 폴리에틸렌 필름을 가교된 폴리에틸렌 필름상에 적층하는 것은 일본국 공개 특허 평성 3-59947(1991)호에 기재되어있고 또 위에 왁스 코팅을 갖는 부직포가 미합중국 특허 제 4,741,979호에 기재되어있다. 또한 다공성 또는 미세 다공성 중합체의 지지층 및 지지층에 열적으로 접착된 융해성 부직포를 포함하는 다층 구조를 갖는 리튬 전지 격리판이 일본국 공개 특허 평성 2-75152호(1990)에 기재되어있다. 참조를 위해, 융해성 다공성 중합체층을 지지층인 다공성 중합체층위에 적층함으로써 형성된 다층 구조를 갖는 다공성 막의 단면도를 제 2도에 도시한다.Recently, battery separators having a multi-layer structure have been proposed as a means for blocking battery circuits under heating conditions. This separator comprises a porous polymer membrane having a high melting point as a support layer and a porous polymer membrane having a low melting point as a melting layer. The membranes are stacked such that the low melting porous polymer membrane melts at a temperature above its melting point to form the non-permeable layer while providing the strength of the high melting membrane. For example, a battery separator made of a multilayer porous polyolefin membrane is described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-10857, and lamination of a non-crosslinked polyethylene film on a crosslinked polyethylene film is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-59947 ( A nonwoven fabric having a wax coating thereon is described in US Pat. No. 4,741,979. In addition, a lithium battery separator having a multilayer structure including a support layer of a porous or microporous polymer and a fused nonwoven fabric thermally bonded to the support layer is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-75152 (1990). For reference, a cross-sectional view of a porous membrane having a multilayer structure formed by laminating a fusible porous polymer layer on a porous polymer layer as a supporting layer is shown in FIG.

그러나 다층의 다공성 중합체 막으로 형성된 전지 격리판은 두께 및 균일성의 문제가 있다. 소형의 리튬 전지에서, 단위 중량 또는 체적당 향상된 에너지 밀도를 제공하기 위해 전지 격리판인 막의 두께는 감소되어야 하는 동시에 균일하게 제조되어야한다. 다르게 말하면, 현재 기술 상태에서는 격리판으로서 작용하기 위해 필요한 막의 기계적 강도를 달성하기 위해 고융점(일차 전이온도)의 중합체로 형성된 다공성막의 사용을 필요로 하고 있다. 그러나 전지 온도가 약 130℃로 증가할 때 전해질 도전성이 완전히 차단될 필요가 있기 때문에, 막 기공을 완전히 차단하기 위해 저 융점 물질을 사용할 필요가 있다. 융해등에 의해 실질적으로 비공질로 되기 위해 높은 기계적 강도 및 캐패시티를 필요로 하는 것은 본 발명의 중합체 기술과는 상반되는 것이 분명하다.However, battery separators formed of multilayer porous polymer membranes suffer from thickness and uniformity. In small lithium batteries, the thickness of the membrane, which is the battery separator, must be reduced and uniformly produced to provide improved energy density per unit weight or volume. In other words, the state of the art requires the use of a porous membrane formed of a polymer of high melting point (primary transition temperature) to achieve the mechanical strength of the membrane necessary to act as a separator. However, since the electrolyte conductivity needs to be completely blocked when the battery temperature increases to about 130 ° C., it is necessary to use a low melting point material to completely block the membrane pores. It is clear that the need for high mechanical strength and capacity to be substantially nonporous by melting or the like is contrary to the polymer technology of the present invention.

다층의 격리판이 소정 온도에서 실질적으로 비공질로 되는 기계적 강도 및 커패시티를 제공하지만, 이러한 격리판은 높은 에너지 밀도를 달성하는데 필요한 두께 보다 더 두껍기 때문에 상이한 막 층을 적층할 때 적층 층 간에 다공도가 낮은 피부상구조를 형성할 수 있다. 그 결과 다층막의 투과성은 이러한 피부층에 의해 실질적으로 감소, 상실 또는 차단될 수 있다.Multilayer separators provide mechanical strength and capacity that is substantially nonporous at a given temperature, but these separators are thicker than the thickness needed to achieve high energy density, resulting in low porosity between laminated layers when stacking different membrane layers. It may form a skin structure. As a result, the permeability of the multilayer membrane can be substantially reduced, lost or blocked by this skin layer.

얇고 기계적 강도가 크며 저온(예컨대 80°내지 130℃)에서 기계적 강도를 상실하지 않으면서 실질적으로 비공질로 될 수 있는 단층의 다공성 막을 갖는 것이 매우 바람직하다. 이러한 막은 전지에서 격리판으로 적합하므로 과열 및 그로 인한 재해에 대한 안전장치를 제공할 수 있다.It is highly desirable to have a monolayer porous membrane that is thin and has high mechanical strength and can be substantially nonporous without losing mechanical strength at low temperatures (eg, 80 ° to 130 ° C.). Such membranes are suitable as separators in cells, providing a safeguard against overheating and resulting disasters.

본 발명의 목적은 정상적 작업 온도에서 우수한 기계적 강도 및 높은 다공도를 나타내고 또 소정의 승온에서 실질적으로 비공질로 될 수 있어 전지내에서 전해질 도전을 중지시키는 전지 격리판으로 적합한 단층의 다공성 중합체 막을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a monolayer porous polymer membrane which exhibits excellent mechanical strength and high porosity at normal operating temperatures and which can be substantially nonporous at a predetermined elevated temperature, which is suitable as a battery separator for stopping electrolyte conduction in cells. .

본 발명의 다른 목적은 비정상적 열로 부터 안전성을 확실하게 하는 리튬 이차 전지용 전지 격리판을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a battery separator for a lithium secondary battery which ensures safety from abnormal heat.

본 발명에 따른 단층 구조를 갖는 다공성 막은 (a) 내부에 미세기공을 갖고 또 소정의 융점을 갖는 제 1 중합체로 제조된 다공성 중합체 쉬트 및 (b) 제 1 중합체의 소정 융점 보다 더 낮은 융점을 갖는 제 2 중합체로 구성된다. 상기 제 2 중합체는 미세기공의 내부에서 미세기공을 차단하지 않는 상태이지만 막이 제 2 중합체의 융점과 동일하거나 또는 더 높은 온도에 도달할 때 미세기공의 내부를 차단하는 양으로 존재한다. 막의 다공성은 제 2 중합체의 소정 융점에서 실질적으로 상실된다.The porous membrane having a monolayer structure according to the present invention has a (a) a porous polymer sheet made of a first polymer having micropores therein and having a predetermined melting point, and (b) a melting point lower than a predetermined melting point of the first polymer. And a second polymer. The second polymer is in a state that does not block the micropores inside the micropores, but is present in an amount that blocks the inside of the micropores when the membrane reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the second polymer. The porosity of the membrane is substantially lost at the predetermined melting point of the second polymer.

본 발명은 (i) (a) 소정 융점을 갖는 제 1 중합체, (b) 제 1 중합체의 융점 보다 낮은 소정 융점을 갖는 제 2 중합체 및 (c) 제 1 중합체 및 제 2 중합체와 혼합되지 않는 제 3 중합체를 용융 혼합하여 중합체 막을 형성하고;The present invention relates to (i) a first polymer having a predetermined melting point, (b) a second polymer having a predetermined melting point lower than that of the first polymer, and (c) an agent that is not mixed with the first polymer and the second polymer. 3 melt blending the polymer to form a polymer film;

(ii) 제 3 중합체만을 용해시킬 수 있는 용매를 사용하여 상기 제 3 중합체를 추출하는 단계를 포함하는 단층 구조를 갖는 다공성 막을 제조하는 방법을 포함한다.(ii) extracting the third polymer using a solvent capable of dissolving only the third polymer, the method comprising producing a porous membrane having a monolayer structure.

본 발명은 상기 본 발명의 다공성 막으로 형성된 전지 격리판을 포함한다.The present invention includes a battery separator formed from the porous membrane of the present invention.

본 발명은 적어도 한개의 양극/음극 쌍을 갖는 전지, 양극과 음극 사이에 있고 상술한 본 발명의 다공성 막으로 형성된 격리판 및 전해질 조성물을 갖는 전지도 포함한다.The present invention also includes a battery having at least one positive electrode / cathode pair, a battery between the positive electrode and the negative electrode and having a separator and an electrolyte composition formed of the porous membrane of the present invention described above.

본 발명을 더 자세하게 설명하기 위해, 하기한 용어는 각각 본 발명의 상세한 설명 및 첨부한 특허청구의 범위를 통하여 하기 설명한 바와 같은 의미를 갖는다:In order to explain the invention in more detail, the following terms have the meanings as set forth below throughout the description of the invention and the appended claims, respectively:

“막”은 소정의 길이 및 폭과 쉬트 제품의 2개의 주요 표면에 의해 형성된 경계에 의해 규정된 두께를 갖는 쉬트 제품을 의미한다."Film" means a sheet product having a predetermined length and width and a thickness defined by a boundary formed by two major surfaces of the sheet product.

“단층 구조”라는 것은 본 발명의 막을 참조하여 쉬트 제품의 본체 또는 두께를 통하여 실질적으로 균일한 조성을 갖는 쉬트 제품을 의미한다. 이러한 균일한 조성은 단일 중합체 또는 복수의 중합체로 부터 형성될 수 있지만 단층 구조는 적층 구조가 아니다.By "single layer structure" is meant a sheet product having a substantially uniform composition throughout the body or thickness of the sheet product with reference to the membrane of the present invention. This uniform composition may be formed from a single polymer or a plurality of polymers, but the single layer structure is not a laminated structure.

“제 1 중합체”는 약 130℃ 이상의 높은 융점을 갖고 또 사용을 고려할 수 있는 다른 전지 성분(전극 및 전해질 조성물)에 대하여 불활성이며 막을 형성하는데 사용되는 중합체 또는 공중합체를 의미한다.By "first polymer" is meant a polymer or copolymer which is inert to other battery components (electrode and electrolyte compositions) having a high melting point of at least about 130 ° C. and which can be considered for use.

"제 2 중합체"는 80℃ 내지 120℃의 낮은 융점을 갖고 사용을 고려할 수 있는 다는 전지 성분(전극 및 전해질 조성물)에 대하여 불활성이며 막을 형성하는 데 사용되는 중합체 또는 공중합체를 의미한다."Secondary polymer" means a polymer or copolymer that is inert to battery components (electrode and electrolyte compositions) and that is used to form a film that has a low melting point of 80 ° C to 120 ° C and may be considered for use.

“융점”은 중합체의 1차 전이 온도를 의미한다."Melting point" means the primary transition temperature of a polymer.

본 발명의 다공성 막의 단면은 1층 구조이다. 이 막은 그 최종 용도의 요건을 충족시키는데 필요한 길이 및 폭 규모의 본체를 갖고있다. 예컨대, 정확한 규모는 전지의 규모, 전극판의 규모 및 사용유형(예컨대 젤리 로울형태의 격리판, 포켓 격리판, 판 또는 엽상 격리판으로)에 따라 다를 것이다. 격리판은 중합체 혼합물로 구성된 두께를 가지며 채널 또는 기공이 일개 주요 표면으로 부터 다른 주요 표면 까지의 두께에 걸쳐 존재한다. 기공은 전체를 통하여 직선일 필요는 없으나 상호연결되어 2개 주요 표면 사이를 통하게한다. 막 본체의 중합체 혼합물은 한개 이상의 제 1중합체만의 균일혼합물 또는 한개 이상의 제 2중합체와 조합된 균일 혼합물로 구성된다.The cross section of the porous membrane of the present invention has a single layer structure. This membrane has a body of length and width scale necessary to meet the requirements of its end use. For example, the exact scale will depend on the size of the cell, the size of the electrode plate, and the type of use (such as jelly roll-type separators, pocket separators, plates, or leaf separators). The separator has a thickness composed of a polymer mixture and channels or pores exist across the thickness from one major surface to the other. The pores need not be straight through the whole, but are interconnected to lead between the two major surfaces. The polymer mixture of the membrane body consists of a homogeneous mixture of only one or more first polymers or a homogeneous mixture in combination with one or more second polymers.

소망하는 특성을 갖는 단층 쉬트 구조를 형성하는 방법은 먼저 제 1 중합체(여기서 기재된 바와 같이 예컨대 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀)로 제조된 다공성 필름을 사용하는 것을 포함한다. 제 2 중합체를 톨루엔 또는 크실렌등과 같은 용매에서 가열 및 용해시킨 다음 상기 온도에서 유지시킨다. 후술한 다공성 제 1 중합체 필름을 가열 용액에 담그고 미세기공의 내부를 제 2 중합체 용액으로 채운다. 이어 미세기공의 내부가 제 2 중합체 용액으로 채워진 다공성 필름을 공기 건조기등으로 건조시킴으로써 제 2 중합체 잔류물은 남기면서 미세기공 내부의 용매를 제거한다. 제 2 중합체가 다공성 제 1 중합체 필름중의 미세기공의 벽에 대한 접착력이 부족하고 또 제 2 중합체가 기공 내부 벽으로 부터 분리되는 경향이 있으면, 필름은 다시 제어 조건하에서 가열되어 부분적으로 용융되며 미세기공의 차단없이 미세기공의 내부에 있는 제 2 중합체에 접착되어 제 2 중합체의 결합력을 증가시킨다. 상기 가열은 제 1 및 제 2 중합체의 융점보다 낮은 온도에서 실행되어야한다.Methods of forming a monolayer sheet structure with desired properties include first using a porous film made of a first polymer (polyolefin, such as, for example, polypropylene, as described herein). The second polymer is heated and dissolved in a solvent such as toluene or xylene and then maintained at this temperature. The porous first polymer film described below is immersed in a heating solution and the inside of the micropores is filled with a second polymer solution. Subsequently, the porous film filled with the second polymer solution inside the micropores is dried by an air dryer or the like to remove the solvent inside the micropores while leaving the second polymer residue. If the second polymer lacks adhesion to the walls of the micropores in the porous first polymer film and the second polymer tends to separate from the interior walls of the pores, the film is again heated under controlled conditions to partially melt and fine It adheres to the second polymer inside the micropores without blocking the pores, thereby increasing the binding force of the second polymer. The heating should be carried out at a temperature lower than the melting point of the first and second polymers.

상술한 방법에서, 제 2 중합체 용액의 농도는 제 2 중합체에 의한 미세 기공의 차단을 유발하지 않도록 낮아야한다. 바람직한 농도는 다공성 제 1 중합체 필름의 다공성에 따라 다르다. 그러나 어떠한 사람이라도 실험이나 또는 경험적으로 바람직한 농도를 용이하게 결정할 수 있다. 용액의 농도는 주로 0.05 내지 20중량%이어야한다. 예컨대 55% 다공도를 갖는 다공성 필름을 사용하는 경우, 제 2 중합체 용액의 바람직한 농도는 0.1 내지 15중량%이다.In the method described above, the concentration of the second polymer solution should be low so as not to cause the blocking of the micropores by the second polymer. Preferred concentrations depend on the porosity of the porous first polymer film. However, any person can easily determine the desired concentration experimentally or empirically. The concentration of the solution should be mainly 0.05 to 20% by weight. For example, when using a porous film having 55% porosity, the preferred concentration of the second polymer solution is 0.1-15% by weight.

제 1(a)도에 개략적으로 도시한 바와 같이, 제 1 중합체 및 제 2 중합체는 노출되어 막 기공 벽의 일부를 형성한다. 제2 중합체는 그대로 미세기공을 차단하지 않을 정도의 양으로 존재한다. 제 2 중합체는 벽 표면상에 존재하며 또 막 혼합물의 일부에 결합된 부가적인 제 2 중합체를 가질 수 있다. 막을 제 2 중합체의 융점과 동일하거나 또는 더 높은 온도에 처리시킬 때 제 2 중합체에 의한 막의 미세기공의 차단이 일으난다. 상기 온도에서 기공의 벽을 구성하거나 또는 접촉하는 제 2 중합체는 기공채널로 이동한다. 이렇게 하여, 다공성 막의 투과성이 상실되거나 또는 실질적으로 감소된다.As schematically shown in Figure 1 (a), the first polymer and the second polymer are exposed to form part of the membrane pore wall. The second polymer is present in an amount such that it will not block the micropores as it is. The second polymer may have an additional second polymer present on the wall surface and bonded to a portion of the membrane mixture. Blocking the micropores of the membrane by the second polymer occurs when the membrane is treated at a temperature equal to or higher than the melting point of the second polymer. At this temperature the second polymer making up or contacting the walls of the pores migrates into the pore channel. In this way, the permeability of the porous membrane is lost or substantially reduced.

통상의 조건하에서, 이온은 전해질 조성물로 채워진 기공을 통하여 쉽게 통과한다. 따라서 전해질 도전성이 높아 전지가 원하는 대로 작용하게된다. 그러나 온도가 보통 작용 온도 보다 높은 비 정상적인 조건을 나타내게 상승하여 제 2 중합체의 융점을 초과하게되면, 제 2 중합체는 흘러내려 미세기공을 봉인하게되므로 미세기공을 통한 이온의 통과가 제 1(b)도에 도시한 바와 같이 차단된다.Under ordinary conditions, ions easily pass through the pores filled with the electrolyte composition. Therefore, the electrolyte conductivity is high and the battery works as desired. However, when the temperature rises to indicate an abnormal condition higher than the normal operating temperature and exceeds the melting point of the second polymer, the second polymer flows down to seal the micropores, so that the passage of ions through the micropores is first (b). It is blocked as shown in the figure.

본 발명의 막을 형성하는 제 2 방법은 (i) (a) 소정 융점을 갖는 제 1 중합체, (b) 제 1 중합체의 융점 보다 낮은 소정 융점을 갖는 제 2 중합체 및 (c) 상기 제 1 중합체 및 제 2 중합체와 섞이지 않는 제 3 중합체를 용융혼합하여 중합체 막을 형성하고; (ii) 상기 제 3 중합체만을 용해시킬 수 있는 용매를 사용하여 제 3 중합체 만을 추출하는 단계를 포함한다.The second method of forming the film of the present invention comprises (i) (a) a first polymer having a predetermined melting point, (b) a second polymer having a predetermined melting point lower than that of the first polymer and (c) the first polymer and Melt mixing a third polymer that is not mixed with the second polymer to form a polymer film; (ii) extracting only the third polymer using a solvent capable of dissolving only the third polymer.

본 발명의 제한을 의미하지 않으나, 상기 제 2의 바람직한 방식에 따라 막을 제조하는데 있어서, 용융혼합물은 (i) 상기 제 1 중합체, 제 2 중합체 및 제 3 중합체의 분자가 서로 혼합되어 연속적인 층을 형성하거나 또는 (ii) 제 2 중합체의 분자가 제 1 중합체의 표면의 일부(제 1 및 제 3 중합체 상 사이의 경계에서)에서 접착되고 제 1 및 제 3 중합체가 각각 연속적인 상을 형성하면 쉬트상 구조로 형성되며, 또 이 연속상들이 서로 혼합되어 망상 구조를 형성한다.While not meant to be a limitation of the present invention, in preparing the membrane according to the second preferred manner, the melt mixture comprises (i) molecules of the first polymer, the second polymer and the third polymer mixed together to form a continuous layer. Or (ii) the molecule of the second polymer is bonded at a portion of the surface of the first polymer (at the boundary between the first and third polymer phases) and the first and third polymers each form a continuous phase It is formed into a phase structure, and these continuous phases are mixed with each other to form a network structure.

하기한 바와 같은 제 1 중합체 및 제 2 중합체가 양쪽 형성방법 모두에 사용될 수 있고 또 제 3 중합체는 하기에 더 자세하게 설명한 바와 같이 제 2 중합체와 조합되어 사용되는 것이 유용하다.It is useful that the first polymer and the second polymer as described below can be used in both formation methods and the third polymer is used in combination with the second polymer as described in more detail below.

전지 사용조건을 견디기에 충분히 높은 융점을 갖는 중합체가 본 발명의 다공성 중합체 막을 형성하는데 있어서 제 1 중합체로 사용될 수 있다. 제 1 중합체는 단일 중합체이거나 또는 공중합체일 수 있거나 또는 높은 융점 특성을 갖는 중합체의 혼합물일 수 있다. 높은 결정성 및 높은 인장강도를 갖는 중합체가 전지 격리판 막으로서 사용하기에 적합하다. 기계적 강도 또는 탄성률은 중합체를 가교시키는 것에 의해 향상시킬 수 있지만, 본 발명의 목적에 해를 주지 않는 정도로 실행되어야한다. 다공성 중합체 막이 내열성 및 높은 기계적 강도를 갖는 것이 바람직하기 때문에, 다공성 중합체 막을 형성하는 제 1 중합체의 결정성 및 분자량이 높아야하고 및/또는 상기 특성을 부여하기 위해 제 1 중합체의 물리적 가교를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나 분자량 또는 가교도가 과도하면, 얇은 막이 형성될 수 없거나, 또는 소망하는 막의 연도 또는 레질리언스를 달성할 수 없다. 이러한 처리는 제어되어야하고 또 특정 용도에는 바람직하지 않을 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 가교방법은 전자 비임 또는 조사에 의하거나 또는 실란 커플러 또는 퍼옥사이드등을 사용한 통상의 가교법을 포함한다.Polymers having a melting point high enough to withstand cell conditions can be used as the first polymer in forming the porous polymer membrane of the present invention. The first polymer may be a homopolymer or a copolymer or may be a mixture of polymers having high melting point properties. Polymers with high crystallinity and high tensile strength are suitable for use as battery separator membranes. Mechanical strength or modulus of elasticity can be improved by crosslinking the polymer, but should be carried out to a degree that does not harm the object of the present invention. Since the porous polymer membrane preferably has heat resistance and high mechanical strength, it is preferable that the crystallinity and molecular weight of the first polymer forming the porous polymer membrane should be high and / or use physical crosslinking of the first polymer to impart the above characteristics. Do. However, if the molecular weight or degree of crosslinking is excessive, a thin film cannot be formed, or the age or resilience of the desired film cannot be achieved. Such treatment must be controlled and may not be desirable for certain applications. Crosslinking methods usable in the present invention include conventional crosslinking methods by electron beams or irradiation or using silane couplers or peroxides.

본 발명에서 사용될 수 있고 높은 인장 강도, 양호한 탄성률, 레질리언스 및 130℃ 이상의 고융점 특성을 갖는 제 1 중합체의 예는 130℃ 이상의 융점을 갖고 분자량이 약 30,000 내지 약 800,000인 폴리프로필렌, 고분자량(중량평균)의 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀이며, 단독으로 사용되거나 또는 저분자량의 중합체와 혼합되어 사용될 수 있다. 특정 예는 169℃의 융점, 0.5g/10분의 용융유동지수 및 0.91 g/㎤의 밀도를 갖는 폴리프로필렌(미쓰이 니세키 폴리머즈 컴패니 리미티드 제품) 뿐만 아니라 상표명 "NOBLEN JS"(미쓰이 토아쓰 케미컬즈, 인코포레이트 제품), "CHISSOPOLYPRO"(치소 코포레이숀 제품), “IDEMITSU POLYRPO”(이데미쓰 피트로케미컬 컴패니 리미티드 제품), “MITSUBISHI.POLYPRO”(미쓰비시 피트로케미컬 컴패니 리미티드 제품) 및 “TONEN POLYPRO”(토넨 코포레이숀 제품)으로 시판되는 중합체 및 상술한 특성을 갖는 기타 중합체등을 포함한다. 고분자량의 폴리에틸렌, 올레핀과 에틸렌 같은 알파-베타 불포화 단량체와의 공중합체, 아크릴레이트등을 포함하는 기타 중합체가 제 1 중합체로 사용될 수 있다.Examples of the first polymer that can be used in the present invention and have high tensile strength, good elastic modulus, resilience and high melting point properties of 130 ° C. or higher are polypropylene, high molecular weight, having a melting point of 130 ° C. or higher and a molecular weight of about 30,000 to about 800,000. It is a polyolefin such as (weight average) polypropylene, and may be used alone or in admixture with a low molecular weight polymer. Specific examples include the polypropylene (Mitsui Niseki Polymers Company Limited) having a melting point of 169 ° C., a melt flow index of 0.5 g / 10 min and a density of 0.91 g / cm 3, as well as the trade name “NOBLEN JS” (Mitsui Toatsu Chemical) , Incorporated Products), "CHISSOPOLYPRO" (Chiso Corporation), "IDEMITSU POLYRPO" (Idemitsu PITRO Chemical Company Limited), "MITSUBISHI.POLYPRO" (Mitsubishi PITICAL COMPANY LIMITED) and " Polymers commercially available from TONEN POLYPRO ”(manufactured by Tonen Corporation), and other polymers having the above-described properties. Other polymers can be used as the first polymer, including high molecular weight polyethylene, copolymers of olefins with alpha-beta unsaturated monomers such as ethylene, acrylates, and the like.

본 발명의 다공성 막에서 융해상을 형성하는 제 2 중합체는 제 1 중합체의 융점 보다 낮은 융점, 바람직하게는 95℃ 내지 120℃의 융점을 갖는 중합체 및 공중합체로부터 다양하게 선정될 수 있다. 제 2 중합체의 예로는 저분자량 폴리올레핀, 예컨대 상표명 "MITSUBISHI POLYETHYLENE-LD"(미쓰비시 가세이 코포레이숀 제품), "MIRASON"(미쓰이 피트로케미컬 인더스트리스 리미티드 제품), "SUMIKATHENE"(수미토모 케미컬 컴패니 리미티드 제품), "ULTZEX"(미쓰이 피트로케미컬 인더스트리스 리미티드 제품), "FLO-THENE"(수미토모 세이카 케미컬즈 컴패니 리미티드 제품), "NISSEKI REXLON"(니뽕 피트로케미컬 컴패니 리미티드 제품)으로 시판되는 저밀도 폴리에틸렌; 상표명 "SUMIKATHENE-L"(수미토모 케미컬 컴패니 리미티드 제품),The second polymer forming the melting phase in the porous membrane of the present invention can be variously selected from polymers and copolymers having a melting point lower than that of the first polymer, preferably from 95 ° C to 120 ° C. Examples of the second polymer include low molecular weight polyolefins such as the trade name “MITSUBISHI POLYETHYLENE-LD” (manufactured by Mitsubishi Kasei Corp.), “MIRASON” (manufactured by Mitsui Petrochemical Industries Limited), “SUMIKATHENE” (Sumitomo Chemical Company Limited) ), Low density polyethylene sold as "ULTZEX" (Mitsui Fitro Chemicals Limited), "FLO-THENE" (Sumitomo Seika Chemicals Company Limited), "NISSEKI REXLON" (Nippon Fitro Chemicals Company Limited); Trade name "SUMIKATHENE-L" (Sumitomo Chemical Company Limited),

"IDEMISTSU POLYETHYLENE-L"(이데미쓰 피트로케미컬 컴패니 리미티드 제품), "LINIREX"(니뽕 피트로케미컬 컴패니 리미티드 제품)으로 시판되는 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/부타디엔 공중합체, 에틸렌/펜타디엔 공중합체, 에틸렌/메타크릴산 공중합체, 에틸렌/아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/프로필렌/디엔 삼중합체 및 에틸렌, 무수 말레산 및 다른 단량체와의 삼중합체를 포함하는, 폴리에틸렌과 그의 공중합체를 들 수 있다.Linear low-density polyethylene and ethylene / vinyl acetate copolymers, ethylene / butadiene copolymers, ethylene sold as "IDEMISTSU POLYETHYLENE-L" (made by Idemitsu Pyrochemical Co., Ltd.), "LINIREX" (made by Nippon Pyrochemical Co., Ltd.) / Pentadiene copolymers, ethylene / methacrylic acid copolymers, ethylene / acrylate copolymers, ethylene / methacrylate copolymers, ethylene / propylene copolymers, ethylene / propylene / diene terpolymers and ethylene, maleic anhydride and others Polyethylene and its copolymer containing a terpolymer with a monomer are mentioned.

상술한 제 1 중합체 및 제 2 중합체는 적당히 선택 조합되어 본 발명의 단층 구조의 다공성 막을 형성할 수 있다. 그의 선택은 통상 작용 조건하에서 양쪽 중합체의 안정성 및 이온 투과성이 상실되는 소망하는 온도에서 융점을 갖는 제 2 중합체를 기초로 하여 당해업자가 용이하게 실행할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다공성 막이 리튬 전지의 격리판으로 사용되면, 130℃ 이상의 융점을 갖는 폴리프로필렌을 제 1 중합체로 사용하고 또 약 95 내지 120℃의 융점을 갖는 저분자량 폴리에틸렌을 제 2 중합체로 사용함으로써 바람직한 기계적 강도를 갖고 또 소장의 임계 온도에서 투과성이 즉시 상실될 수 있어 격리판이 사용된 전지 또는 정착물의 위험한 파괴를 방지할 수 있는 유용한 전지 격리판을 생성하게된다.The first polymer and the second polymer described above may be suitably selected and combined to form the porous membrane of the monolayer structure of the present invention. Its selection can be readily made by one skilled in the art based on a second polymer having a melting point at a desired temperature at which the stability and ion permeability of both polymers are lost under normal operating conditions. For example, when the porous membrane of the present invention is used as a separator of a lithium battery, polypropylene having a melting point of 130 ° C. or higher is used as the first polymer and low molecular weight polyethylene having a melting point of about 95 to 120 ° C. is used as the second polymer. This results in a useful cell separator that has the desired mechanical strength and can immediately lose its permeability at the critical temperature of the small intestine, thereby preventing the dangerous destruction of the cell or fixture in which the separator is used.

본 발명의 다공성 막을 형성하는 제 1 중합체 및 제 2 중합체 비는 다공성 막의 미세기공이 보통 조건하에서는 제 2 중합체에 의해 차단되지 않지만 소정의 안전 온도를 초과하면 제 2 중합체에 의해 차단되도록 선정되어야한다. 이러한 바람직한 비는 다공성의 두께, 다공성 막에 있는 미세기공의 크기 및 형상, 다공성 막의 제조 방법 및 제 2 중합체를 미세기공에 도입하는 방법에 따라서 다양하며, 당해업자는 실험에 의해 적합한 비를 결정할 수 있다. 제 1 중합체 대 제 2 중합체 중량비는 일반적으로 1:1 내지 9:1이며 바람직하게는 1:1 내지 8:1이다. 예컨대, 50%의 다공도 및 25 ㎛ 두께를 갖는 다공성 막이 사용되면, 제 1 중합체 대 제 2 중합체의 중량비는 바람직하게는 1:1 내지 4:1이다.The ratio of the first polymer and the second polymer forming the porous membrane of the present invention should be selected such that the micropores of the porous membrane are not blocked by the second polymer under normal conditions but exceed the predetermined safe temperature. These preferred ratios vary depending on the thickness of the porosity, the size and shape of the micropores in the porous membrane, the method of making the porous membrane and the method of introducing the second polymer into the micropores, and one skilled in the art can determine the suitable ratio by experiment. have. The weight ratio of the first polymer to the second polymer is generally from 1: 1 to 9: 1 and preferably from 1: 1 to 8: 1. For example, if a porous membrane having a porosity of 50% and a thickness of 25 μm is used, the weight ratio of the first polymer to the second polymer is preferably 1: 1 to 4: 1.

또한 필요에 따라서, 다양한 종류의 첨가제 예컨대 산화방지제, 자외선흡수제, 착색제, 윤활제 및/또는 차단방지제등을 막 형성 중합체 조성물에 부가할 수 있다. 이들은 본 발명에 악영향을 주지 않는 범위내에서 본 발명의 쉬트 제품을 형성하는 공정 동안 제 1 중합체 또는 제 2 중합체에 부가될 수 있다. 이러한 양은 생성한 조성물의 약 5중량%이하, 바람직하게는 약 1중량% 이하이다.Also, if desired, various kinds of additives such as antioxidants, ultraviolet absorbers, colorants, lubricants and / or antiblocking agents, etc. may be added to the film forming polymer composition. These may be added to the first polymer or the second polymer during the process of forming the sheet product of the present invention without causing adverse effects on the present invention. This amount is about 5% by weight or less, preferably about 1% by weight or less of the resulting composition.

제 1 중합체 대 제 2 중합체의 접착을 증가시키기 위해, 올레핀 및 불포화 카르복시산의 공중합체가 초기 중합체 혼합물의 일부인 조성물에 부가될 수 있다. 이러한 공중합체의 예는 상표명 "BONDINE"(수미토모 케미컬 컴패니 리미티드 제품), "YUKARON"(미쓰비시 피트로케미컬 컴패니 리미티드 제품),"ADMER"(폴리올레핀의 그라프트 공중합체, 미쓰이 피트로케미컬 인더스트리스 리미티드 제품), "SUMIFARM"(수미토모 케미컬 컴패니 리미티드 제품) 및 "REUBEX"(아사히 케미컬 인더스트리 컴패니 리미티드 제품)으로 시판되는 것이다. 이러한 공중합체는 접착을 위해 10중량%이하, 바람직하게는 5중량% 이하로 부가될 수 있다.To increase the adhesion of the first polymer to the second polymer, a copolymer of olefin and unsaturated carboxylic acid can be added to the composition that is part of the initial polymer mixture. Examples of such copolymers are the trade names "BONDINE" (Sumitomo Chemical Company Limited), "YUKARON" (Mitsubishi Pyro Chemical Company Limited), "ADMER" (Graft Copolymer of Polyolefin, Mitsui Pyro Chemical Industries Limited) ), "SUMIFARM" (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and "REUBEX" (Asahi Chemical Industries Co., Ltd.). Such copolymers may be added up to 10% by weight, preferably up to 5% by weight for adhesion.

상술한 바와 같은 다양한 방법이 본 발명의 단층 구조를 갖는 다공성 막을 제조하는데 사용될 수 있다. 바람직한 제 2 방법을 하기에 설명한다.Various methods as described above can be used to prepare the porous membrane having the monolayer structure of the present invention. A second preferred method is described below.

다공성 막을 구성하는 제 1 중합체 및 제 2 중합체와 제 1 중합체 및 제 2 중합체와 섞이지 않는 제 3 중합체(상기에서 충분히 설명한 바와 같음)를 용융 혼합하고 이 용융 혼합물을 제 2 중합체의 분자가 상기 제 1 중합체의 표면에 접착되고 그러한 제 1 중합체 및 제 3 중합체가 연속상을 형성하며 이 연속상이 서로 혼합되어 망상 구조를 형성하는 내부 침투형 중합체 망상 구조(이후 "IPN 구조")를 갖는 필름으로 형성시킨다. 이 필름은 주조법, 압출법등과 같은 공지 수법에 의해 형성될 수 있다. 필름 형성에 이어, 제 3 중합체만을 용해시킬 수 있는 용매를 사용하여 제 3 중합체를 추출시켜 본 발명의 단층 구조를 갖는 다공성 쉬트를 형성한다. IPN 구조의 개략적인 모습은 타카시 이노우에 및 쇼지 이치하라에 의해 "POLYMER ALLOY"(편집: Society of Polymer Science, Japan, published by Kyoritsu Shuppan), 3페이지, 제 1.3도에 자세하게 설명되어 있다.The first polymer and the second polymer constituting the porous membrane are melt mixed with a third polymer (as described above sufficiently) that does not mix with the first polymer and the second polymer, and the molten mixture is mixed with the molecules of the second polymer. It is formed into a film having an internally penetrating polymer network structure (hereinafter referred to as "IPN structure") that adheres to the surface of the polymer and such first and third polymers form a continuous phase and the continuous phases mix with each other to form a network structure. . This film may be formed by a known method such as casting, extrusion, or the like. Following film formation, the third polymer is extracted using a solvent capable of dissolving only the third polymer to form a porous sheet having a monolayer structure of the present invention. A schematic view of the IPN structure is described in detail by POIMER ALLOY (edit: Society of Polymer Science, Japan, published by Kyoritsu Shuppan), page 3, Figure 1.3 by Inoshi Takashi and Shoji Ichihara.

제 3 중합체는 본 발명의 다공성 막을 형성하는 제 1 중합체 및 제 2 중합체와 섞이지 않고, 제 1 중합체와 함께 IPN 구조를 형성할 수 있으며 또 특정 유형의 용매를 사용한 추출에 의해 제거될 수 있는 중합체로 부터 선정될 수 있다. 용어 "특정 유형의 용매"는 제 1 중합체와 제 2 중합체의 융점 보다 낮은 소정의 가공 온도에서, 바람직하게는 상기 융점의 가장 낮은 온도 보다 적어도 30℃ 이하, 또 가장 바람직하게는 주위 온도 내지 60℃에서 제 1 중합체 및 제 2 중합체를 용해시킴 없이 제 3 중합체 만을 용해시킬 수 있는 유형의 용매를 의미한다. 당해업자는 제 3 중합체에 대한 용매로서 사용될 수 있는 특정 용매 유형 및 제 1 중합체와 제 2 중합체의 특정 조합물에 대한 용매로 사용될 수 있는 그의 조합물등을 실험과 경험적으로 결정할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 제 3 중합체의 예로는 수 평균 분자량이 약 10,000 내지 300,000이고 "KRATON G"(쉘 케미컬 컴패니 제품)를 포함하는 스티렌/수소화 부타디엔/스티렌 블록 중합체(이후 "SEBS"라 칭함): 수평균 분자량이 약 10,000 내지 300,000인 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 공중합체(이후 "SEPS"라 칭함) 및 수평균 분자량이 약 5,000 내지 200,000인 스티렌/수소화 이소프렌 블록 공중합체이다.The third polymer is a polymer that can form an IPN structure with the first polymer without being mixed with the first polymer and the second polymer forming the porous membrane of the present invention and can be removed by extraction with a specific type of solvent. Can be selected from. The term “particular type of solvent” means that at a predetermined processing temperature below the melting point of the first and second polymers, preferably at least 30 ° C. or less, and most preferably from ambient temperature to 60 ° C. below the lowest temperature of the melting point. By means a solvent of the type capable of dissolving only the third polymer without dissolving the first polymer and the second polymer. Those skilled in the art can empirically and empirically determine the specific solvent types that can be used as solvents for the third polymer and combinations thereof that can be used as solvents for the particular combination of the first and second polymers. Examples of third polymers that may be used in the present invention are styrene / hydrogenated butadiene / styrene block polymers (hereinafter referred to as “SEBS”) having a number average molecular weight of about 10,000 to 300,000 and comprising “KRATON G” (manufactured by Shell Chemical Company). : Styrene / hydrogenated isoprene / styrene block copolymer having a number average molecular weight of about 10,000 to 300,000 (hereinafter referred to as “SEPS”) and a styrene / hydrogenated isoprene block copolymer having a number average molecular weight of about 5,000 to 200,000.

예컨대 SEBS 또는 SEPS가 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀과 함께 용융 혼합되면, IPN 구조를 형성한다. 용융 혼합물로 부터 필름을 형성한 후 특정 유형의 용매를 사용하여 SEBS 또는 SEPS만을 추출함으로써 직통 기공을 갖는 다공성 막을 제조할 수 있다. 스티렌/수소화 부타디엔/스티렌 블록 중합체, 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체 및 스티렌/수소화 이소프렌 블록 중합체에 대해 사용될 수 있는 용매는 용해도 변수 7.5 내지 9.3을 갖는 용매로 예컨대 톨루엔, 크실렌, 시클로헥산, 메틸시클로헥신, 메틸에틸케톤, 사염화 탄소 및 클로로포름이다.For example, when SEBS or SEPS is melt mixed with polyolefins such as polypropylene and polyethylene, an IPN structure is formed. After forming the film from the molten mixture, a porous membrane having direct pores can be prepared by extracting only SEBS or SEPS using a specific type of solvent. Solvents that can be used for styrene / hydrogenated butadiene / styrene block polymers, styrene / hydrogenated isoprene / styrene block polymers and styrene / hydrogenated isoprene block polymers are solvents having solubility variables 7.5 to 9.3, such as toluene, xylene, cyclohexane, methylcyclo Hexyn, methylethylketone, carbon tetrachloride and chloroform.

제 1 중합체, 제 2 중합체 및 제 3 중합체로 구성된 필름을 제조하는 방법의 전형적인 예가 상기 설명되어 있지만, T-다이등을 통한 팽창법, 주조법 및 압출법과 같은 통상의 필름 형성수법을 적용할 수 있다. 또한 최종 생성물로 수득된 다공성 막의 기계적 강도를 증가시키기 위해, 제 1 중합체의 2차 전이 온도보다 높지만 그의 융점 보다 낮은 온도에서 필름을 연신시키고 또 필요에 따라서 이렇게 연신된 필름을 연신온도 보다 높은 온도에서 어닐링시켜 필름 내부에 있는 잔류 응력을 이완시킬 수 있다. 본 발명에서 적용될 수 있는 연신배율은 전형적으로 1.1 내지 10배, 바람직하게는 1.1 내지 5배이다. 연신은 형성된 쉬트로 부터 제 3 중합체를 압출하기 전 또는 이후(바람직하게는)에 실행될 수 있다.Although a typical example of a method for producing a film composed of the first polymer, the second polymer, and the third polymer is described above, conventional film forming methods such as expansion through T-die, casting, and extrusion can be applied. . Also in order to increase the mechanical strength of the porous membrane obtained as the final product, the film is stretched at a temperature higher than the secondary transition temperature of the first polymer but below its melting point, and if necessary the film is stretched at a temperature higher than the stretching temperature. Annealing may relax the residual stresses inside the film. The draw ratios that can be applied in the present invention are typically 1.1 to 10 times, preferably 1.1 to 5 times. Stretching can be carried out before or after (preferably) extruding the third polymer from the formed sheet.

본 발명의 다공성 막의 다공도는 전형적으로 80% 이하이다. 다공도가 80% 보다 크면, 다공성 막의 기계적 강도가 급격하게 감소되므로 다공성 막은 실제로 사용될 수 없다. 또한 다공도가 80% 보다 크면, 제 2 중합체를 융해시키는 것에 의해 다공성 중합체 층의 미세기공을 차단시키기 위해 보다 많은 양의 제 2 중합체를 사용하여야 하므로 제 1 중합체와 제 2 중합체의 조성물의 균형을 상실하게 되어 대부분의 다공성 막이 제 2 중합체로 제조되게된다. 따라서 다공성 막의 기계적 강도가 다양한 목적에 적합하지 않게된다.The porosity of the porous membrane of the present invention is typically 80% or less. If the porosity is greater than 80%, the mechanical strength of the porous membrane is drastically reduced so that the porous membrane cannot be actually used. In addition, if the porosity is greater than 80%, a larger amount of the second polymer must be used to block the micropores of the porous polymer layer by melting the second polymer, thus losing the balance of the composition of the first polymer and the second polymer. Most porous membranes are made of a second polymer. Therefore, the mechanical strength of the porous membrane is not suitable for various purposes.

본 발명의 다공성 막을 전지 격리판으로 사용하면, 다공도는 전형적으로 30% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이다. 다공도가 30% 보다 작으면, 격리판막에서의 전해질 용액의 보류성을 감소시켜 건조 상태로 될 수 있다. 현편, 다공도가 80% 보다 크면, 다공성 막의 기계적 강도가 실제 사용하기에는 너무 낮아서 양극상에 형성된 덴드리트의 침입 및 압착에 의해 단락이 일으나기 쉽다.When the porous membrane of the present invention is used as a battery separator, the porosity is typically 30% to 80%, preferably 40% to 70%. If the porosity is less than 30%, the retention of the electrolyte solution in the separator can be reduced to dryness. If the flanks and porosities are greater than 80%, the mechanical strength of the porous membrane is too low for practical use, and short-circuits are likely to occur due to intrusion and compression of dendrites formed on the anode.

본 발명의 다공성 막의 다공도는 제 1 중합체, 제 2 중합체 및 제 3 중합체로 제조된 필름으로 부터 제 3 중합체를 추출한 후 기공을 형성하는 제 3 중합체의 양에 의해 조절될 수 있다. 초기 쉬트를 형성하는데 사용된 제 3 중합체의 양은 제 1 중합체 및 제 2 중합체 중량합계의 0.5 내지 9배량이 바람직하다. 이 양이 제 1 중합체 및 제 2 중합체의 총량의 0.5배 미만이면, 소망하는 다공도를 얻을 수 없다. 한편, 제 3 중합체의 양이 제 1 중합체 및 제 2 중합체 총량에 대하여 9중량배 이상이면, 생성한 다공성 막의 기계적 강도가 실제 사용하기에는 너무 낮다.The porosity of the porous membrane of the present invention can be controlled by the amount of the third polymer forming pores after extracting the third polymer from the film made of the first polymer, the second polymer and the third polymer. The amount of the third polymer used to form the initial sheet is preferably 0.5 to 9 times the total weight of the first polymer and the second polymer. If this amount is less than 0.5 times the total amount of the first polymer and the second polymer, the desired porosity cannot be obtained. On the other hand, if the amount of the third polymer is 9 weight times or more based on the total amount of the first polymer and the second polymer, the mechanical strength of the resulting porous membrane is too low for practical use.

또한 다공도를 향상시키기 위해, 제 1 중합체, 제 2 중합체 및 제 3 중합체로 형성된 필름을 제 2 중합체의 융점 보다 낮은 온도에서 어닐링처리시킬 수 있다. 상기 어닐링한 결과, 필름 형성시에 각 중합체의 응력이 이완되어 쉬트로 부터 제 3 중합체를 압출한 후 다공성 막의 수직 방향으로의 수축이 감소되게된다.Also to improve porosity, films formed of the first polymer, the second polymer and the third polymer can be annealed at a temperature below the melting point of the second polymer. As a result of the annealing, the stress of each polymer is relaxed during film formation to reduce the shrinkage in the vertical direction of the porous membrane after extruding the third polymer from the sheet.

다공성 막의 평균 기공크기는 용도에 따라 다르지만 전형적으로 0.05 ㎛ 내지 10㎛이다. 다공성 막이 전지 격리판으로 사용되면, 평균 기공 크기는 바람직하게는 0.1㎛ 내지 5㎛이다. 평균 기공크기가 0.05 ㎛ 미만이면, 전기 절연성이 증가되어 전지기능이 저하된다. 한편, 평균 기공크기가 10㎛ 이상이면, 덴드리트의 형성에 기인한 단락의 가능성이 급속하게 증가한다.The average pore size of the porous membrane is typically from 0.05 μm to 10 μm, depending on the application. If a porous membrane is used as the battery separator, the average pore size is preferably 0.1 μm to 5 μm. If the average pore size is less than 0.05 µm, the electrical insulation is increased and the battery function is lowered. On the other hand, when the average pore size is 10 µm or more, the possibility of short circuit due to the formation of dendrites increases rapidly.

다공성 막의 기공 크기는 용융 혼합시에 제 3 중합체가 제 1 중합체와 제 2 중합체의 혼합물에 얼마나 미세하게 용해될 수 있는가, 즉 각 중합체의 구조원소가 얼마나 작게 만들어 질 수 있는가에 의해 결정된다. 이는 제 1, 제 2 및 제 3중합체로 형성된 필름으로 부터 제 3 중합체를 압출시킨 후 기공 형성에 의한 것이다. 따라서, 다공성 막의 기공크기는 용융혼합시 온도와 전단응력 및 제 1, 제 2 및 제 3 중합체의 용융점도에 의해 조절될 수 있다. 예컨대 제 1 중합체, 제 2 중합체 및 제 3 중합체를 각 중합체의 용융 점도가 증가상태에 있는 낮은 온도에서 반죽기로 용융혼합하면, 다공성 막의 기공 크기는 더 작게된다. 한편, 용융 혼합이 승온에서 실행되면, 기공크기는 더 크게된다. 전단 응력이 용융 혼합하는 동안 증가되면, 기공 크기는 더 작게되는 한편, 전단 응력이 감소되면 기공 크기는 더 크게된다. 또한 고분자량의 제 3 중합체가 제 3 중합체로 사용되어 용융 점도가 증가되면, 더 작은 기공 크기를 갖는 다공성 막이 수득될 수 있다. 한편, 저분자량 중합체가 제 3 중합체로 사용되어 용융점도가 감소되면, 더 큰 기공크기를 갖는 다공성 막을 수득할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 다공성 막의 기공 크기는 선택한 상기 인자에 따라 다양하게 다를 수 있다.The pore size of the porous membrane is determined by how finely the third polymer can be dissolved in the mixture of the first polymer and the second polymer during melt mixing, i.e., how small the structural elements of each polymer can be made. This is by pore formation after the third polymer is extruded from the film formed of the first, second and third polymers. Therefore, the pore size of the porous membrane can be controlled by the temperature and shear stress during melt mixing and the melt viscosity of the first, second and third polymers. For example, when the first polymer, the second polymer and the third polymer are melt mixed with the kneader at a low temperature at which the melt viscosity of each polymer is increased, the pore size of the porous membrane becomes smaller. On the other hand, when melt mixing is performed at an elevated temperature, the pore size becomes larger. If the shear stress is increased during melt mixing, the pore size is smaller, while if the shear stress is reduced, the pore size is larger. In addition, when a high molecular weight third polymer is used as the third polymer to increase the melt viscosity, a porous membrane having a smaller pore size can be obtained. On the other hand, if a low molecular weight polymer is used as the third polymer to reduce the melt viscosity, a porous membrane having a larger pore size can be obtained. As mentioned above, the pore size of the porous membrane of the present invention may vary with the above selected factors.

본 발명의 다공성 막의 두께는 그의 용도에 따라 다양할 수 있고 전형적으로 15㎛ 내지 200 ㎛이다. 바람직한 두께는 20 ㎛ 내지 120 ㎛이다. 다공성 막이 전지 격리판으로 사용되면, 다공성 막의 두께는 15 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 20㎛ 내지 120㎛이다. 이 두께가 15㎛ 보다 작으면, 격리판의 기계적 강도가 현저히 감소되어 압착되거나 침입된 덴드리트에 의한 단락이 일으나기 쉽다. 한편, 두께가 200 ㎛를 초과하면, 전지내에서 전지 격리판이 차지하는 부피가 증가되므로 소형화 및 고에너지 밀도와 같은 시장에서의 요건을 만족시키는 능력을 감소시킨다.The thickness of the porous membrane of the present invention may vary depending on its use and is typically 15 μm to 200 μm. Preferred thicknesses are between 20 μm and 120 μm. If a porous membrane is used as the battery separator, the thickness of the porous membrane is 15 µm to 200 µm, preferably 20 µm to 120 µm. If the thickness is smaller than 15 mu m, the mechanical strength of the separator is significantly reduced, which is likely to cause a short circuit due to crimped or penetrated dendritic. On the other hand, if the thickness exceeds 200 mu m, the volume occupied by the battery separator in the battery is increased, thereby reducing the ability to meet market requirements such as miniaturization and high energy density.

본 발명의 전지 격리판을 사용하여 다양한 유형의 전지를 제조할 수 있다. 본 발명의 전지 격리판은 전지내의 온도가 비정상적으로 소정 온도 이상으로 상승할 때 전류의 유동로를 실질적으로 차단하여 화재 또는 폭발의 위험을 방지해야하는 전지에 사용하기에 특히 적합하다.Various types of batteries can be produced using the battery separator of the present invention. The battery separator of the present invention is particularly suitable for use in batteries which must substantially block the flow of current when the temperature in the battery rises abnormally above a predetermined temperature to prevent the risk of fire or explosion.

상기와 관련하여 현재, 본 발명의 전지 격리판의 유용성은 유기 전해질 용액을 사용하는 리튬 전지에서 가장 효과적으로 나타날 것이다. 리튬 전지에서 사용되는 양극 물질, 음극 물질 및 전해질 용액의 조합물은 당해 업자에게 공지되어 있고 또 본 발명의 전지 격리판은 이러한 구성 원소의 조합물로 사용될 수 있다. 리튬 전지에 사용될 수 있는 바람직한 유기 전해질 용액은 탄산 프로필렌 및 1,2-디메톡시에탄의 혼합물에 리튬 퍼클로레이트를 용해시켜 제조한 용액이다. 다른 유기용매 및 전해질의 바람직한 조합물은 탄산 프로필렌, 디메톡시에탄, 디옥솔란, 테트라히드로푸란, 1,2-디메톡시프로판과 같은 유기 용매 및 리튬 트리플루오로메탄술포네이트(CF3SO3Li), LiAsF6, LiBF4및 LiClO4를 포함하는 이러한 용매에 용해되는 통상의 리튬 음극 및 리튬 염을 갖는 전지를 제조하는데 사용될 수 있는 다른 유기용매로 부터 선정될 수 있다. 유용한 음극 물질의 예는 리튬 금속, 고체 캐리어(탄소등과 같은)내에 함유된 리튬염, 리튬/알루미늄 합금, 리튬/실리콘 합금, 리튬/붕소 합금 및 주기율표 IA 및 ⅡA족의 금속을 포함한다. 전류 콜렉터 및 지지 부재로서 사용될 수 있는 금속의 예로는 니켈, 스테인레스 스틸, 알루미늄 및 티탄을 포함한다. 다양한 범위의 양극 활성 물질이 공지되어 있고 또 폴리플루오로 카본 및 폴리올레핀과 같은 다양한 캐리어중의 MnO2, TiS, FeS2, FeS, MoS2, CuO, V6O13, Bi2O3과 같은 칼코겐나이드를 포함한다. 본 발명의 전지 격리판은 리튬 전지 이외의 전지에 대해서도 사용될 수 있다.In connection with the present, the utility of the battery separator of the present invention will be most effectively shown in lithium batteries using organic electrolyte solutions. Combinations of positive electrode materials, negative electrode materials and electrolyte solutions used in lithium batteries are known to those skilled in the art and the battery separator of the present invention can be used as a combination of these constituent elements. Preferred organic electrolyte solutions that can be used in lithium batteries are solutions prepared by dissolving lithium perchlorate in a mixture of propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane. Preferred combinations of other organic solvents and electrolytes include organic solvents such as propylene carbonate, dimethoxyethane, dioxolane, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxypropane and lithium trifluoromethanesulfonate (CF 3 SO 3 Li) , LiA s F 6 , LiBF 4 and LiClO 4 can be selected from other organic solvents that can be used to make batteries with conventional lithium anodes and lithium salts dissolved in these solvents. Examples of useful negative materials include lithium metals, lithium salts contained in solid carriers (such as carbon, etc.), lithium / aluminum alloys, lithium / silicon alloys, lithium / boron alloys, and metals of group IA and IIA of the periodic table. Examples of metals that can be used as current collectors and support members include nickel, stainless steel, aluminum and titanium. A wide range of positive electrode active materials are known and also knives such as MnO 2 , TiS, FeS 2 , FeS, MoS 2 , CuO, V 6 O 13 , Bi 2 O 3 in various carriers such as polyfluorocarbons and polyolefins. Cogenide. The battery separator of the present invention can be used for batteries other than lithium batteries.

하기 실시예는 설명을 위한 것으로 본 발명을 제한하지 않는다.The following examples are illustrative only and do not limit the invention.

하기 실시예에서, 다공성 막의 두께는 다이얼 게이지로 측정하고, 평균기공크기는 다공성 막의 표면과 단면의 주사 전자현미경사진으로 부터 측정한다. 다공성 막의 다공도는 다공성 막을 20mm × 20 mm 크기로 절단하고, 이 시료를 n-부틸 알코올에 침적시키며, 침적된 시료의 중량을 측정하며 완전히 건조된 시료의 중량을 재고 이들 중량으로 부터 하기 식에 따라 계산한다.In the examples below, the thickness of the porous membrane is measured with a dial gauge, and the average pore size is measured from scanning electron micrographs of the surface and cross section of the porous membrane. The porosity of the porous membrane was measured by cutting the porous membrane into 20 mm × 20 mm sizes, immersing the sample in n-butyl alcohol, measuring the weight of the deposited sample, and weighing the completely dried sample according to the following equation. Calculate

다공도 = (기공 부피/다공성 막의 부피) × 100Porosity = (pore volume / volume of porous membrane) × 100

이때, 기공부피 = (n-부틸알코올을 함유하는 다공성 막의 중량 - 완전히 건조된 다공성 막의 중량) / 0.81At this time, the pore volume = (weight of the porous membrane containing n-butyl alcohol-weight of the completely dried porous membrane) / 0.81

제 2 중합체 성분에 의한 시험 다공성 막의 미세기공의 차단은 소정 온도에서 가열하기 전 및 후의 다공성 막의 이온 투과성을 비교함으로써 판단한다. 보다 상세하게는, 다공성 막을 소정 온도에서 소정 기간 동안 가열시킨 후, 다공성 막을 제 3도에 도시한 바와 같이 장치의 2개 챔버 사이에 고정시킨다. 장치의 일개 챔버에, 50cc의 정수를 도입하고 또 다른 챔버에는 나트륨 라우릴 술페이트를 갖는 1중량%의 수성염화나트륨 용액 50 cc를 용액의 표면 장력을 다공성 막의 임계 표면장력 이하로 감소시키는 양으로 도입한다. 이들 2개 용액 사이에서 농도차로 인하여, 이온이 다공성막을 통하여 정수로 이동한다. 이 이온의 정수로의 이동은 시간에 대하여 도전률 측정기로 측정한다. 소정 온도에서 가열하기 전 및 후의 다공성 막의 이온 투과성을 비교하여 가열한 후 이온 이동이 차단되었는지 여부를 판단한다. 또한 소정 온도에서 가열하기 전 및 후에, 시험한 다공성 막의 단면을 주사 전자현미경으로 측정하여 기공이 제 2 중합체의 융해에 의해 차단되었는지의 여부를 판단한다.The blocking of the micropores of the test porous membrane by the second polymer component is determined by comparing the ion permeability of the porous membrane before and after heating at a predetermined temperature. More specifically, after the porous membrane is heated at a predetermined temperature for a predetermined period of time, the porous membrane is fixed between the two chambers of the apparatus as shown in FIG. Into one chamber of the device, an integer of 50 cc is introduced and in another chamber 50 cc of 1% by weight aqueous sodium chloride solution with sodium lauryl sulfate is introduced in an amount that reduces the surface tension of the solution to below the critical surface tension of the porous membrane. do. Due to the concentration difference between these two solutions, ions migrate to the purified water through the porous membrane. The movement of these ions to the constant is measured with a conductivity meter over time. The ion permeability of the porous membrane before and after heating at a predetermined temperature is compared to determine whether ion transport is blocked after heating. In addition, before and after heating at a predetermined temperature, the cross section of the tested porous membrane was measured by scanning electron microscopy to determine whether the pores were blocked by the melting of the second polymer.

[실시예 1]Example 1

융점이 169℃이고, 용융유동지수가 0.5g/10분이며 또 밀도가 0.91 g/㎤인 폴리프로필렌(미쓰이 니세키 폴리머즈 컴패니 리미티드 제품) 50부, 융점이 109℃이고 용융유동지수가 7.0g/10분이며 또 밀도가 0.917 g/㎤인 저밀도 폴리에틸렌(니뽕 피트로케미컬 컴패니 리미티드 제품) 50부 및 용융유동지수가 4 g/10분이고 밀도가 0.93 g/㎤인 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체 100부를 200℃ 내지 220℃ 온도에서 반죽기로 완전히 용융혼합한 다음, 용융 혼합물을 T-다이를 통하여 압출시켜 필름을 형성한다. 이렇게 하여 수득한 필름을 180℃, 200 kg/㎠에서 1분간 압축시켜 150㎛ 두께의 필름을 형성한다. 이 필름을 시클로헥산에 담궈서 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체를 완전히 추출시키고 또 그 표면을 새로운 시클로헥산으로 세척하여 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 구성된 단층 구조의 다공성 막을 수득한다. 추출하기 전 및 후의 중량 변화로 부터 보면, 상기 막은 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체의 함량과 동일한 중량 감소를 나타낸다. 또한, 형성된 다공성 막을 IR 분석하면, 스티렌 성분이 없음을 알 수 있다. 따라서, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 구성된 단층 구조의 다공성 막이 수득됨을 알 수 있다. 이렇게 하여 수득한 다공성 막의 특성을 하기 표 1에 나타내고 또 다공성 막의 이온 투과성을 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타낸 결과로 부터 다공성 막이 115℃에서 가열되어 그의 투과성을 상실한다는 것을 알 수 있다. 115℃에서 가열하기 전 및 후에 다공성 막의 단면의 주사 전자현미경 사진을 각각 제 4(a)도 및 제 4(b)도에 나타낸다. 이들 사진으로 부터 다공성 막에 있는 미세기공이 차단되어 있음을 알 수 있다.50 parts of polypropylene (Mitsui Niseki Polymers Company Limited) having a melting point of 169 ° C, a melt flow index of 0.5 g / 10 minutes and a density of 0.91 g / cm 3, a melting point of 109 ° C. and a melt flow index of 7.0 g Styrene / hydrogenated isoprene / styrene block polymer with 50 parts of low density polyethylene (from Nippon Pyro Chemical Company Limited) with a density of 0.917 g / cm3 and a melt flow index of 4 g / 10 min and density of 0.93 g / cm3 100 parts are thoroughly melt mixed with a kneader at a temperature of 200 ° C. to 220 ° C., and then the melt mixture is extruded through a T-die to form a film. The film thus obtained is compressed at 180 ° C. and 200 kg / cm 2 for 1 minute to form a 150 μm thick film. The film is immersed in cyclohexane to completely extract the styrene / hydrogenated isoprene / styrene block polymer and wash the surface with fresh cyclohexane to obtain a monolayer porous membrane composed of polypropylene and polyethylene. From the weight change before and after extraction, the membrane shows a weight loss equal to the content of styrene / hydrogenated isoprene / styrene block polymer. In addition, IR analysis of the formed porous membrane shows that there is no styrene component. Thus, it can be seen that a single layer porous membrane composed of polypropylene and polyethylene is obtained. The properties of the porous membrane thus obtained are shown in Table 1 below, and the ion permeability of the porous membrane is shown in Table 2. The results shown in Table 2 show that the porous membrane is heated at 115 ° C. and loses its permeability. Scanning electron micrographs of the cross section of the porous membrane before and after heating at 115 ° C. are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), respectively. It can be seen from these photographs that the micropores in the porous membrane are blocked.

[실시예 2 내지 4][Examples 2 to 4]

폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 블록 중합체의 양을 변경한 이외에는 실시예 1에서와 동일한 과정을 반복하여 표 1에 기재한 다공성 막을 수득한다. 추출한 후 막은 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체를 함유하고 있고 또 이들의 특성을 표 1에 나타내며 또 이온 투과성은 표 2에 나타낸다.Except for changing the amount of polypropylene, polyethylene and block polymer, the same procedure as in Example 1 was repeated to obtain the porous membrane shown in Table 1. After extraction, the membrane contains styrene / hydrogenated isoprene / styrene block polymers and their properties are shown in Table 1 and ion permeability is shown in Table 2.

115℃에서 가열하기 전 및 후에 찍은 실시예 2의 다공성 막의 단면의 주사 전자 현미경 사진을 제 5(a)도 및 제5(b)도에 각각 도시한다.Scanning electron micrographs of the cross sections of the porous membrane of Example 2 taken before and after heating at 115 ° C. are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), respectively.

[실시예 5]Example 5

폴리프로필렌 대신 70부의 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 대신 용융유동지수가 100g/10분이고 밀도가 0.914 g/㎤인 30부의 폴리에틸렌(토소 코포레이숀 제품)을 사용하는 이외에는 실시에 1에서와 동일한 과정을 반복한다.The same procedure as in Example 1 is repeated except that 70 parts of polypropylene and 30 parts of polyethylene having a melt flow index of 100 g / 10 min and a density of 0.914 g / cm 3 instead of polypropylene (from Toso Corporation) are used instead of polypropylene.

그 결과, 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체가 없고 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 구성된 단층 구조의 다공성 막을 수득한다. 이렇게 수득한 다공성 막의 특성을 하기 표 1에 나타내고 또 다공성 막의 이온 투과성을 하기 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타낸 결과로 부터 다공성 막이 105℃ 및 115℃에서 처리된 후에는 그의 이온 투과성을 상실한다는 것을 알 수 있다.As a result, a porous membrane having a monolayer structure free of styrene / hydrogenated isoprene / styrene block polymer and composed of polypropylene and polyethylene is obtained. The characteristics of the porous membrane thus obtained are shown in Table 1 below and the ion permeability of the porous membrane is shown in Table 2 below. The results shown in Table 2 show that the porous membranes lose their ion permeability after being treated at 105 ° C and 115 ° C.

[실시예 6]Example 6

융점이 130℃ 이상인 폴리프로필렌(미쓰이 니세키 폴리머즈 컴패니 리미티드 제품) 80부, 융점이 104℃인 저밀도 폴리에틸렌("FLO-THENE G801", 수미토모 세이카 케미컬 컴패니 리미티드 제품) 20부 및 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체("SEPTON 2006", 구라레이 컴패니 리미티드 제품) 100부를 220℃ 온도에서 반죽기로 완전히 용융혼합한 다음, 용융 혼합물을 T-다이를 통하여 압출시켜 필름을 형성한다. 이렇게 하여 수득한 필름을 시클로헥산에 1시간 동안 침적시켜 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체를 완전히 추출시키고 또 그 표면을 새로운 시클로헥산으로 세척하여 다공성 막을 수득한다. 추출하기 전 및 후의 중량 변화로 부터 보면, 상기 막은 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체의 함량과 동일한 중량 감소를 나타낸다. 또한, 형성된 다공성 막을 IR 분석하면, 스티렌 성분이 없음을 알 수 있다. 따라서, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 구성된 단층 구조의 다공성 막이 수득됨을 알 수 있다.80 parts of polypropylene (Mitsui Niseki Polymers Company Limited) having a melting point of 130 ° C or higher, 20 parts of low density polyethylene ("FLO-THENE G801", product of Sumitomo Seika Chemical Company Limited) having a melting point of 104 ° C, and styrene / hydrogenated isoprene 100 parts of styrene block polymer ("SEPTON 2006", Kuraray Co., Ltd.) are thoroughly melt mixed with a kneader at a temperature of 220 ° C., and then the melt mixture is extruded through a T-die to form a film. The film thus obtained is soaked in cyclohexane for 1 hour to completely extract the styrene / hydrogenated isoprene / styrene block polymer and wash the surface with fresh cyclohexane to obtain a porous membrane. From the weight change before and after extraction, the membrane shows a weight loss equal to the content of styrene / hydrogenated isoprene / styrene block polymer. In addition, IR analysis of the formed porous membrane shows that there is no styrene component. Thus, it can be seen that a single layer porous membrane composed of polypropylene and polyethylene is obtained.

이렇게 하여 수득한 다공성 막의 특성을 하기 표 1에 나타낸다.The properties of the porous membrane thus obtained are shown in Table 1 below.

다공성 막을 폴리올레핀에 대하여 불량한 용매인 탄산 폴리프로필렌에 침적시킨 다음 처리된 다공성 막을 100℃에서 가열시킬 때, 다공성 막의 단면을 주사 전자현미경 사진으로 관찰하면 미세기공의 내부 상태가 가열하기 전 및 후에 변화되고 또 미세기공이 차단됨을 알 수 있다. 가열하기 전 및 후에 다공성 막의 단면의 주사 전자현미경 사진을 각각 제 6(a)도 및 제 6(b)도에 각각 나타낸다. 다공성 막의 이온 투과성은 하기 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타낸 결과로 부터는 115℃에서 가열한 후 다공성 막이 실질적으로 그의 이온 투과능을 상실함을 알 수 있다.When the porous membrane was immersed in polypropylene carbonate, a poor solvent for polyolefins, and then the treated porous membrane was heated at 100 ° C., the cross-section of the porous membrane was observed by scanning electron microscopy, and the internal state of the micropores changed before and after heating. It can also be seen that the micropores are blocked. Scanning electron micrographs of the cross section of the porous membrane before and after heating are shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), respectively. Ion permeability of the porous membrane is shown in Table 2 below. The results shown in Table 2 show that after heating at 115 ° C., the porous membrane substantially lost its ion permeability.

[실시예 7]Example 7

용융유동지수가 1.7g/10분이고 융점이 170℃인 폴리프로필렌("NOBLENJS", 미쓰이 토아쓰 케미컬즈 인코포레이트 제품) 80부, 융점이 100℃인 저밀도 폴리에틸렌("MIRASON ACE 30N", 미쓰이 피트로케미컬 인더스트리스 리미티드 제품) 20부 및 실시예 1에서와 동일한 스티렌/수소화 이소프렌/스티렌 블록 중합체 100부를 220℃ 반죽기로 완전히 용융 혼합한 다음 용융 혼합물을 T-다이를 통하여 압출하여 필름을 형성한다. 이어 이 필름을 기계방향으로 2회 연신시키고, 100℃에서 어닐링하고 급냉시킨다. 이렇게 하여 수득한 필름을 시클로헥산에 1시간 동안 침적시켜 스티렌/수소화이소프렌/스티렌 블록 중합체를 완전히 추출하고 그의 표면을 새로운 시클로헥산으로 세척하여 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 구성된 단층 구조의 다공성 막을 수득한다. 이렇게하여 수득한 다공성 막의 특성을 하기 표 1에 나타낸다. 다공성 막을 탄산프로필렌에 침적시키고 처리된 막을 100℃에서 가열시킬 때, 주사 전자 현미경에 의해 다공성 막의 단면을 관찰하면 미세기공의 내부상태가 가열하기 전 및 후에 변화되며 미세기공이 한번의 가열에 의해 차단됨을 알 수 있다. 다공성 막의 이온 투과성은 하기 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타낸 결과로 부터 115℃에서 가열한 후에는 다공성 막이 실질적으로 그의 이온 투과성을 상실함을 알 수 있다.80 parts of polypropylene ("NOBLENJS", manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals Incorporated) with a melt flow index of 1.7 g / 10 min and a melting point of 170 ° C, low density polyethylene ("MIRASON ACE 30N", melting point 100 ° C) 20 parts of Local Chemical Limited) and 100 parts of the same styrene / hydrogenated isoprene / styrene block polymer as in Example 1 were thoroughly melt mixed with a 220 ° C. kneader and then the melt mixture was extruded through a T-die to form a film. The film is then stretched twice in the machine direction, annealed at 100 ° C. and quenched. The film thus obtained was immersed in cyclohexane for 1 hour to completely extract the styrene / isoprene / styrene block polymer and wash its surface with fresh cyclohexane to obtain a monolayer porous membrane composed of polypropylene and polyethylene. The properties of the porous membrane thus obtained are shown in Table 1 below. When the porous membrane was immersed in propylene carbonate and the treated membrane was heated at 100 ° C., when the cross section of the porous membrane was observed by scanning electron microscopy, the internal state of the micropores was changed before and after heating and the micropores were blocked by one heating. It can be seen. Ion permeability of the porous membrane is shown in Table 2 below. The results shown in Table 2 show that after heating at 115 ° C., the porous membrane substantially loses its ion permeability.

* 가열 시간 : 실시예 1,2,3,5,6 및 7에서 1분 실시에 4에서 10분Heating time: 4 to 10 minutes in 1 minute practice in Examples 1,2,3,5,6 and 7

Claims (14)

소정 길이와 폭 및 2개의 주요 표면사이에 두께를 갖고 또 상기 두께내에서 각 주요 표면과 통하게하는 미세기공을 갖는 단층 다공성 막을 포함하고, 이때 다공성 쉬트는 소정 융점을 갖는 제 1 중합체 및 제 1 중합체의 소정 융점 보다 적어도 10℃ 낮은 융점을 갖는 제 2 중합체의 실질적으로 균일한 혼합물로 구성되고; 상기 다공성 쉬트의 기공은 제 1 중합체 및 제 2 중합체로 구성된 벽을 가지며; 또 상기 제 2 중합체는 막을 적어도 제 2 중합체의 융점과 동일한 온도에 처리시킬 때 기공을 차단하여 상기 막의 투과성을 실질적으로 감소시킬 수 있는 양으로 상기 벽상에서 상호 교통하여 존재하는 것을 특징으로 하는 전지 격리판.A monolayer porous membrane having a predetermined length and width and a thickness between two major surfaces and having micropores within said thickness that communicate with each major surface, wherein the porous sheet comprises a first polymer and a first polymer having a predetermined melting point A substantially uniform mixture of second polymers having a melting point of at least 10 ° C. below the predetermined melting point of; The pores of the porous sheet have walls composed of a first polymer and a second polymer; And wherein the second polymer is present in mutual communication on the wall in an amount that can block pores and substantially reduce the permeability of the membrane when the membrane is treated at a temperature at least equal to the melting point of the second polymer. plate. 제1항에 있어서, 상기 제 1 중합체가 130℃ 이상의 융점을 갖고, 또 상기 제 2 중합체가 80℃ 내지 120℃의 융점을 갖는 격리판.The separator of claim 1, wherein the first polymer has a melting point of 130 ° C. or higher and the second polymer has a melting point of 80 ° C. to 120 ° C. 7. 제2항에 있어서, 상기 제 1 중합체가 30,000 내지 800,000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리프로필렌인 격리판.The separator of claim 2 wherein the first polymer is polypropylene having a weight average molecular weight of 30,000 to 800,000. 제2항에 있어서, 상기 제 2 중합체가 95℃ 내지 120℃의 융점을 갖는 폴리에틸렌인 격리판.The separator of claim 2, wherein the second polymer is polyethylene having a melting point of 95 ° C. to 120 ° C. 4. 제1항에 있어서, 제 2 중합체가 80℃ 내지 120℃의 융점을 갖고 또 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌/부타디엔공중합체, 에틸렌/아크릴레이트 또는 알킬아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산 또는 알크아크릴산 공중합체, 에틸렌/프로필렌 공중합체 또는 그의 혼합물로 부터 선정되는 격리판The method of claim 1 wherein the second polymer has a melting point of 80 ° C. to 120 ° C. and is a low density polyethylene, linear low density polyethylene, ethylene / vinylacetate copolymer, ethylene / butadiene copolymer, ethylene / acrylate or alkylacrylate copolymer. Separators selected from ethylene / acrylic or alkacrylic acid copolymers, ethylene / propylene copolymers or mixtures thereof 제2항에 있어서, 다공도가 막의 30 내지 80 부피%이고, 또 평균 기공 직경이 0.05 ㎛ 내지 10㎛인 격리판.The separator according to claim 2, wherein the porosity is 30 to 80% by volume of the membrane and the average pore diameter is 0.05 μm to 10 μm. 소정 길이와 폭 및 2개의 주요 표면사이에 두께를 갖고 또 상기 두께내에서 각 주요 표면과 통하게하는 미세기공을 갖는 다공성 막을 포함하고, 이때 다공성 막은 소정 융점(1차 전이 온도)을 갖는 제 1 중합체로 구성되고 또 상기 다공성 막의 기공은 제 1 중합체의 소정 융점 보다 적어도 10℃ 낮은 융점을 갖는 제 2중합체로 부분적으로 피복된 벽을 가지며 또 상기 제 2중합체는 제 1 및 제 2 주요 표면 사이의 기공을 통하여 자유 투과가 가능한 상태로서 막을 제 2 중합체의 융점과 적어도 동일한 온도에 처리시킬 때 기공을 차단할 수 있는 양으로 상기 벽위에 존재하는 전지 격리판.And a porous membrane having a predetermined length and width and a thickness between two major surfaces and having micropores within said thickness that communicate with each major surface, wherein the porous membrane has a first polymer having a predetermined melting point (primary transition temperature) And the pores of the porous membrane have walls partially covered with a second polymer having a melting point of at least 10 ° C. lower than the predetermined melting point of the first polymer and the second polymer has pores between the first and second major surfaces. And a cell separator present on the wall in an amount capable of blocking the pores when the membrane is treated at a temperature at least equal to the melting point of the second polymer and freely permeable therethrough. 제7항에 있어서, 상기 제 1 중합체가 130℃ 이상의 융점을 갖고, 또 상기 제 2 중합체가 80℃ 내지 120℃의 융점을 갖는 격리판.The separator according to claim 7, wherein the first polymer has a melting point of 130 ° C or higher and the second polymer has a melting point of 80 ° C to 120 ° C. 제8항에 있어서, 상기 제 1 중합체가 30,000 내지 800,000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리프로필렌인 격리판.The separator of claim 8, wherein the first polymer is polypropylene having a weight average molecular weight of 30,000 to 800,000. 제8항에 있어서, 상기 제 2 중합체가 95℃ 내지 120℃의 융점을 갖는 폴리에틸렌인 격리판.The separator of claim 8 wherein the second polymer is polyethylene having a melting point of 95 ° C. to 120 ° C. 10. 제7항에 있어서, 제 2 중합체가 80℃ 내지 120℃의 융점을 갖고 또 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌/비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌/부타디엔 공중합체, 에틸렌/아크릴레이트 또는 알킬아크릴레이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산 또는 알크아크릴산 공중합체, 에틸렌/프로필렌 공중합체 또는 그의 혼합물로 부터 선정되는 격리판.The method of claim 7, wherein the second polymer has a melting point of 80 ° C. to 120 ° C. and is a low density polyethylene, linear low density polyethylene, ethylene / vinylacetate copolymer, ethylene / butadiene copolymer, ethylene / acrylate or alkylacrylate copolymer. , Separators selected from ethylene / acrylic or alkacrylic acid copolymers, ethylene / propylene copolymers or mixtures thereof. 제8항에 있어서, 다공도가 막의 30 내지 80 부피%이고, 또 평균 기공직경이 0.05 ㎛ 내지 10㎛인 격리판.The separator according to claim 8, wherein the porosity is 30 to 80% by volume of the membrane, and the average pore diameter is 0.05 µm to 10 µm. 적어도 한개의 음극-양극쌍, 상기 음극과 양극 사이의 격리판 막 및 전해질 조성물을 갖는 전지에 있어서, 상기 격리판 막이 제 1 항 내지 제 12항중 어느 하나에 따른 격리판인 것을 특징으로 하는 전지.A cell having at least one negative electrode-anode pair, a separator membrane between the negative electrode and the positive electrode, and an electrolyte composition, wherein the separator membrane is the separator according to any one of claims 1 to 12. 제13항에 있어서, 음극이 리튬 금속, 고체 캐리어 중의 리튬염 또는 리튬 합금인 전지.The battery according to claim 13, wherein the negative electrode is lithium metal, a lithium salt in a solid carrier or a lithium alloy.
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