KR100592893B1 - 이차전지세퍼레이터용열가소성수지조성물 - Google Patents
이차전지세퍼레이터용열가소성수지조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100592893B1 KR100592893B1 KR1020000008282A KR20000008282A KR100592893B1 KR 100592893 B1 KR100592893 B1 KR 100592893B1 KR 1020000008282 A KR1020000008282 A KR 1020000008282A KR 20000008282 A KR20000008282 A KR 20000008282A KR 100592893 B1 KR100592893 B1 KR 100592893B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polyethylene
- thermoplastic resin
- weight
- resin composition
- polar polymer
- Prior art date
Links
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 229920006112 polar polymer Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 5
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920005678 polyethylene based resin Polymers 0.000 claims abstract 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims abstract 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims abstract 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 abstract description 30
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 abstract description 27
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 abstract description 27
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 abstract description 22
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 14
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 abstract description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 9
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 7
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 7
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 3
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 3
- QPFMBZIOSGYJDE-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2-tetrachloroethane Chemical compound ClC(Cl)C(Cl)Cl QPFMBZIOSGYJDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N decalin Chemical compound C1CCCC2CCCCC21 NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000010294 electrolyte impregnation Methods 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YAPRWCFMWHUXRS-UHFFFAOYSA-N (2-hydroxyphenyl) propanoate Chemical compound CCC(=O)OC1=CC=CC=C1O YAPRWCFMWHUXRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWGKEVWFBOUAND-UHFFFAOYSA-N 4,4'-thiodiphenol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1SC1=CC=C(O)C=C1 VWGKEVWFBOUAND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229920010741 Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) Polymers 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229920006127 amorphous resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003759 ester based solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001713 poly(ethylene-co-vinyl alcohol) Polymers 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N vertaline Natural products C1C2C=3C=C(OC)C(OC)=CC=3OC(C=C3)=CC=C3CCC(=O)OC1CC1N2CCCC1 PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
- B23D61/02—Circular saw blades
- B23D61/021—Types of set; Variable teeth, e.g. variable in height or gullet depth; Varying pitch; Details of gullet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
- B23D61/02—Circular saw blades
- B23D61/025—Details of saw blade body
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
- B23D61/18—Sawing tools of special type, e.g. wire saw strands, saw blades or saw wire equipped with diamonds or other abrasive particles in selected individual positions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
- B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
- B28D1/04—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
- B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
- B28D1/12—Saw-blades or saw-discs specially adapted for working stone
- B28D1/121—Circular saw blades
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
본 발명은 이차전지의 세퍼레이트용 미세다공막을 제조하기 위한 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로서, 기존에 사용되는 폴리에틸렌에 비해 기공구조는 물론 기계적물성에 있어서, 폴리에틸렌만을 사용하는 경우보다 동등 이상의 성능을 나타내고 전해액에 대한 함침성이 우수하여 특히 리튬이온 배터리에 적용시 세퍼레이터에 의한 저항을 최소화할 수 있는 열가소성 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
본 발명은 폴리에틸렌계 수지와 극성고분자 및 혼합촉진제로 구성되며, 극성고분자로는 폴리염화비닐, 폴리비닐알콜, 폴리메틸메타크릴레이트 등이 사용 가능하며, 혼합촉진제로는 에틸렌과 극성모노머의 공중합체로 이루어진 화학식 1의 구조를 지닌 화합물을 사용한다.
Description
본 발명은 이차전지의 세퍼레이터용 미세다공막을 제조하기 위한 열가소성 수지의 조성물에 관한 것으로, 특히 전해액에 대한 함침성을 향상시킴으로써 리튬이온 배터리에 적용시 세퍼레이터에 의한 저항을 최소화 시킬 수 있는 미세다공막용 열가소성 수지조성물에 관한 것이다.
미세다공막은 각종 필터 및 전지용 세퍼레이터등의 용도로 널리 사용되고 있다. 여기서 세퍼레이터(Separator)라 함은 리튬이차전지를 구성하는데 있어서, 양극재와 음극재 사이에서 격리지 역할을 하며 충방전지 리튬이온이 통과할 수 있도록 미세한 기공을 지닌 일종의 분리막을 가리킨다. 특히 2차전지용 세퍼레이터는 전지수요의 증가에 따라 사용량은 대폭적인 증가추세와 더불어 기술적인 요구물성도 크게 증대되는 추세에 있다.
이차전지용 세퍼레이터를 제조하는 방법은 기존의 특허들(일본공개특허 소 60-242035, 일본공개특허 소 61-195133, 일본공개특허 평 2-94356, 일본공개특허 평 5-21050)을 통해서 널리 알려져 있다. 기존의 2차전지용 세퍼레이터는 주로 폴 리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 기본소재로 제조되며 이들의 기공구조조절 및 기계적 강도 향상을 위한 연구가 주로 진행되어왔다. 일본공개특허 소 63-273651, 일본공개특허 소 63-39602, 일본공개특허 평 3-105851에서는 기계적 강도를 증가시키는 방법으로 폴리에틸렌에 기계적 강도가 우수한 초고분자량 폴리에틸렌을 혼합하는 방법과 고연신을 통해서 분자배향을 광범위하게 유도시키는 방법이 널리 사용되었다. 그러나, 이들 미세다공막은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 기본소재로하여 제조되기 때문에 전지제조시 극성을 띠는 전해액과의 함침성에 문제가 있었다. 또한, 일본공개특허 평 7-53748호에서는 전해액과의 함침성을 향상시키기 위해서 세퍼레이터 표면에 코팅을 실시하는 방법, 대한민국특허 0152262호에서는 세퍼레이터 표면을 계면활성제로 처리하는 방법, 대한민국 특허공개 88-5699호에서는 세퍼레이터에 충진제를 첨가하는 방법등이 제시되었으나 이들 모두 내구성 및 공정성 측면에서 그다지 실용적이지 못한 문제점이 있었다.
본 발명의 주요목적은 극성을 띠는 소량의 수지를 폴리에틸렌에 혼합하여 리튬이온전지용 세퍼레이터를 제조하는 것으로, 이를 위해 기공구조는 물론 기계적 물성에 있어서 폴리에틸렌만을 사용한 경우보다 동등 이상의 성능을 나타내며 전해액에 대한 함침성이 우수한 열가소성 수지조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 일반적으로 혼합되지 않고 상분리가 일어나는 극성고분자와 폴리에틸렌을 기공형성을 방해하지 않는 범위내에서 균일하게 혼합하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기목적을 달성하기 위해서 소량의 극성수지를 폴리에틸렌에 혼합시 극성수지와 폴리에틸렌에 모두 친화성을 가지는 혼합촉진제를 첨가하여 혼합된 열가소성 수지조성물을 제공하며, 이를 고온 고전단하에서 혼련시킨 후 제막공정에서 급냉을 시키면 미세한 기공구조가 형성되면서 전해액과의 친화성이 우수한 미세다공막을 얻을 수 있다.
본 발명을 이하에서 상세하게 설명한다.
폴리에틸렌계 미세다공막 형성 조성물은 일반적으로 고밀도 폴리에틸렌과 초고분자 폴리에틸렌을 혼합한 것이 주성분으로 사용되는데, 그외에 기공형성물질등를 첨가해 미세다공막을 형성시킨다.
본 발명에 사용가능한 극성고분자로는 아크릴수지, 염화비닐수지, 폴리비닐알콜, 불소수지등이 있으며, 이중에서 아크릴계 수지나 폴리비닐알콜이 성형성이나 경제성 측면에서 보다 바람직하다.
본 발명에서 극성고분자의 사용량은 총 조성물중 1-20중량%(보다 좋게는 5-15중량%)가 바람직하다. 극성고분자의 함량이 20중량%를 초과할 경우 전체적으로 거시적인 상분리가 일어나면서 기공구조와 기계적강도의 저하를 야기시켜서 우수한 미세다공막을 얻을 수가 없으며, 극성고분자의 함량이 1중량% 미만이면 전체적으로 전해액과의 함침성을 향상시키는 효과가 적어지게 된다.
한편, 극성고분자와 폴리에틸렌은 본래 상용성이 없기 때문에 균일한 혼합상을 얻기가 어려운데, 이 경우 혼합촉진제를 첨가하면 두가지 고분자가 보다 균일한 혼합상을 얻을 수 있다. 혼합촉진제로는 극성고분자와 폴리에틸렌 모두에 친화성을 가지는 물질로 공중합체가 사용되는데, 폴리(에틸렌-코-아크릴레이트), 폴리(에틸렌-코-비닐알콜)등의 공중합체를 첨가할 경우 이들이 극성고분자와 폴리에틸렌의 계면에서 상용성을 향상시키는 역할을 하게 된다. 특히 본 발명에서는 혼합촉진제로 하기 화학식 1로 표기되는 에틸렌과 극성모노머의 공중합체로 이루어진 것이 바람직하다.
미세다공막 제조를 위해 먼저 폴리에틸렌과 극성고분자 및 혼합촉진제를 용매에 가열용해함으로써 용액을 제조하는데, 용매에 녹아서 완전한 용액을 형성하는 것이 아니기 때문에 용액이라기보다는 분산상으로 간주할 수 있다. 여기서 용매로서는 폴리에틸렌과 극성고분자를 충분하게 분산시킬 수 있는 것으로, 본 발명에서는 특별히 한정되지는 않는다. 예를들면, 데칸, 데칼린, 액상파라핀 등의 고비점의 용매를 사용할 수 있으며, 특히 안정된 분산상을 얻기위해서는 액상파라핀과 같이 비점이 높고 휘발성이 없는 용매가 바람직하다.
가열용해는 폴리에틸렌, 극성수지 및 혼합촉진제의 결정용융온도 보다는 높으며 극성고분자가 비결정성 수지인 경우 점도가 충분히 낮아지는 온도에서 행한다. 그 온도는 사용하는 극성고분자 및 용매에 따라 다르나 폴리에틸렌과 아크릴계 수지 또는 폴리비닐알콜 수지를 사용할 경우에는 150~250℃의 범위이다. 폴리에틸렌과 극성고분자의 농도는 20~60중량%(보다 바람직하게는 30~50중량%)가 바람직하다. 농도가 20중량% 미만이면 과량의 용매로 인해서 제막성을 얻을 수 없으며, 농도가 60중량%보다 많으면 용액의 점도가 높아서 공정성이 나쁘게되는 원인이 되기도 한다. 또한 가열용해시 고분자조성물의 산화를 방지하기 위한 첨가제로 티오비스페놀, 알킬리덴비스페놀, 하이드록시페닐프로피오네이트 등의 산화방지제를 소량 첨가하는 것이 바람직하다.
폴리에틸렌과 극성고분자 및 혼합촉진제가 효과적으로 분산상을 이루기위해서는 혼련시 사용되는 교반기의 형태가 중요한데, 일반적으로 사용되는 평판형의 임펠러는 전단력이 작기 때문에 균일한 분산물을 얻기가 힘들게 된다. 균일한 분산상을 얻기위해서는 전단력을 최대화시킬 수 있는 임펠러가 효과적이며 일반적으로 스크류 형태의 임펠러가 우수한 성능을 나타내는 것으로 알려져 있다.
혼련시간은 1~5시간 사이에서 조절하는데 5시간을 넘을 경우 폴리에틸렌 산화로 미세다공막의 물성이 저하되는 원인이 되기도 한다. 2~3시간정도 충분히 혼합한후 폴리에틸렌, 극성고분자 및 혼합촉진제가 용매에 완전히 분산되면 이 혼합물을 T-다이를 통하여 압출시켜서 겔상의 시트를 형성한다. T-다이의 갭은 0.5~3㎜ 사이에서 조절하며 T-다이 온도는 160~250℃ 사이에서 조절하는 것이 좋다. 시트를 압출하는 속도는 일반적으로 0.1~2m/min 사이에서 조절한다. 겔상의 시트는 냉각롤을 이용해서 혼합물을 냉각시킴으로써 얻을 수 있는데, 이 경우 냉각속도가 매우 중요하게 된다. 즉, 냉각속도가 빠를수록 폴리에틸렌과 극성고분자의 분산상이 잘 유지되며, 형성되는 기공의 구조가 미세하고 치밀해지며 시트의 연신공정이 용이하게 되는데 비하여 냉각속도가 느릴 경우는 기공의 구조가 엉성해지고 크기분포도 넓어지며 연신공정 또한 어렵게 되며, 폴리에틸렌과 극성고분자가 거시적으로 상분리를 일으키기 때문에 원하는 미세다공막을 얻을 수가 없게 된다. 냉각속도는 50℃/min 이상으로 선정하는 것이 시트의 기공구조 및 연신성 측면에서 바람직하다.
냉각시킨 시트는 원하는 기계적 물성을 가지도록 하기 위하여 일정배율로 연신을 시켜야 하며, 연신은 일축연신 또는 이축연신을 원하는 물성에 따라 선택해서 수행할 수 있다. 연신시 연신온도는 미세다공막의 물성에 영향을 주는 중요한 인자인데, 일반적으로 결정분산온도와 결정용융온도의 사이에서 연신을 수행하게 된다. 본 발명에서 사용하는 폴리에틸렌, 극성고분자 혼합계의 경우 100~160℃ 사이에서 연신을 수행하는 것이 좋은데, 연신온도가 160℃를 넘게 되면 결정영역의 용융에 의해서 연신에 의한 분자배향이 일어나지 않게 되며, 연신온도가 100℃ 미만일 경우는 연신시 필름의 파단이 일어나서 연신을 수행할 수 없게 된다. 연신배율은 초기 시트의 두께에 따라 다르나 일축방향의 연신배율이 2배이상은 되어야 원하는 물성을 얻을 수 있다. 이축연신을 행할 경우 면배율이 4배 이상은 되어야 역시 원하는 물성을 얻을 수 있다. 연신배율이 일축방향으로 2배미만일 경우 연신시 분자배향이 충분히 유도되지 못함으로 원하는 기계적 강도를 얻기가 힘들게 된다.
연신이외에 또 하나의 중요한 공정이 저비점 용매를 사용해서 폴리에틸렌, 극성고분자 및 혼합촉진제와 혼합되어 있는 고비점용매를 추출하는 공정인데, 이 추출공정은 연신전에 행할 수도 있고 연신 후에 행할 수도 있다. 연신전에 추출공정을 행할 경우 필름의 폭이 작으므로 추출공정을 간단하게 설계할 수 있다는 장점이 있으나 시트의 두께로 인하여 추출시간을 길게 필요로한다는 단점이 있으며, 또한 후의 연신공정시 기공구조의 제어가 다소 힘들다는 단점이 있다. 한편 연신후에 추출공정을 행할 경우 넓은 필름 폭으로 인하여 추출공정설비가 커진다는 단점이 있으나, 필름의 두께가 얇기 때문에 추출시간이 단축된다는 장점과 연신공정시 기공구조를 제어하기가 보다 용이하다는 장점이 있다.
추출공정에서 사용되는 용매로는 폴리에틸렌, 극성고분자 및 혼합촉진제는 용해시키지 않으면서, 제막시 사용하는 고비점용매와 친화성이 좋은 저비점 유기용매이면 종류에 상관없이 사용가능하다. 예를들면, 클로로포름, 테트라클로로에탄, 메틸렌클로라이드와 같은 할로겐계 유기용매, 테트라하이드로퓨란, 디에틸에테르 같은 에테르계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤같은 에스테르계 용매, 기타 액상 파라핀 등의 용매 중에서 적합한 것을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
이와 같은 방법으로 하여 제조되는 미세다공막의 두께는 10~100㎛(보다 바람직하게는 15~60㎛)이 바람직하며 이차전지용 세퍼레이터에 사용시 유용하다.
이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.
<실시예 1>
중량 평균분자량(Mw)이 2 ×106인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 3중량부, 중량평균분자량(Mw)이 5 ×105인 고밀도 폴리에틸렌 24중량부, 폴리메틸메타크릴레 이트 3중량부, 혼합촉진제로 폴리(에틸렌-코-메틸아크릴레이트) (Aldrich, 9wt%) 0.3중량부 및 테트라하이드로퓨란 70중량부를 혼합한 후 여기에 산화방지제 0.5중량부를 첨가하였다. 이 혼합물을 스크류타입의 임펠러가 장착된 교반기에 투입한 후 190℃에서 2시간 동안 교반하였다. 교반 후 혼합물을 T-다이를 통하여 냉각로위에 시트상으로 압출성형하였다. 이 시트의 두께는 냉각롤의 회전속도 및 T-다이를 통한 토출량등에 의존하며 여기서는 연신배율에 따라 0.1~2㎜ 사이에서 조절하였다.
성형한 시트는 이축연신기를 이용해서 연신을 하였으며, 연신온도는 120℃에서 행하였으며, 연신속도는 10~30㎝/sec, 연신배율은 2~5배 사이에서 적절히 선정하였다.
최종적으로 얻어진 미세다공막에 대하여 전해액 함침율과 전기저항등의 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 2>
실시예 1에서 초고분자량 폴리에틸렌 3중량부, 고밀도 폴리에틸렌 25중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 2중량부, 혼합촉진제 0.2중량부의 혼합비로 혼합물을 조성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 최종적으로 얻어진 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 3>
실시예 1에서 초고분자량 폴리에틸렌 2중량부, 고밀도 폴리에틸렌 26중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 2중량부, 혼합촉진제 0.2중량부의 혼합비로 혼합물을 조성 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 최종적으로 얻어진 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 1>
실시예 1에서 초고분자량 폴리에틸렌 3중량부, 고밀도 폴리에틸렌 27중량부의 혼합비로 혼합물을 조성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 최종적으로 얻어진 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 2>
실시예 1에서 초고분자량 폴리에틸렌 5중량부, 고밀도 폴리에틸렌 25중량부의 혼합비로 혼합물을 조성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 최종적으로 얻어진 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 3>
실시예 1에서 초고분자량 폴리에틸렌 3중량부, 고밀도 폴리에틸렌 26중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 1중량부의 혼합비로 혼합물을 조성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 최종적으로 얻어진 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
상기 실시예 및 비교예들에서 측정된 물성은 하기의 방법을 사용하여 측정되었다.
즉, 기계적강도는 만능인장시험기를 사용하여 측정하였으며, 시편은 폭 7㎜로 제조하였다. 게이지 길이는 100㎜로 하였으며, 시험속도는 50㎜/min로 하였다. 5회 측정하여 평균값을 취하였다.
평균기공크기는 Auto-perm porometer를 이용하여 측정하였는데, 측정방식은 세퍼레이터를 측정액으로 함침시켜서 그 전후에 공기압에 따른 투과 기량을 측정해서 이로부터 Bubble point 및 평균기공크기를 계산하였다.
전해액 함침율은 얻은 미세다공막을 전해액에 함침시킨 전후의 무게를 비교측정함으로써 구하였다. 사용한 전해액은 EC:DMC을 1:1 중량비로 혼합한 용매에 LiPF6을 1몰농도로 녹인 용액이었으며, 함침은 상온, 상압에서 수행하였고 함침 후 과량의 전해액은 닦아내었다. 전해액 함침율은 다음의 식에 의해서 구하였다.
미세다공막의 저항은 상기방법과 같이 전해액을 함침시킨 미세다공막을 8 ×8㎜ 크기의 Ni전극사이에 부착시킨 후 LCR meter를 이용해서 1kHz, 1V의 교류를 인가한 후 이때의 저항치를 측정하였다.
* 실험조건 - 미세다공막의 두께 : 30㎛, 연신배율 : 3 ×3배, 추출후 연신
상기 실시예 및 비교예에서도 나타나듯이 본 발명에 따른 열가소성수지조성물을 사용하여 미세다공막을 제조하는 경우 기계적강도나 기공구조등이 기존의 미세다공막과 동등수준에 있으면서 전해액 함침성이 매우 우수하기 때문에 이를 특히 이차전지용 세퍼레이터로 사용시 유용하다.
Claims (3)
- 폴리에틸렌계 수지와 1~20wt%의 극성고분자 및 혼합촉진제로 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지 세퍼레이토용 열가소성 수지조성물.
- 제 1 항에 있어서, 극성고분자는 폴리염화비닐, 폴리비닐알콜, 폴리메틸메타크릴레이트 중에서 선택된 1종류 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지 세퍼레이트용 열가소성 수지조성물.
- 제 1 항에 있어서, 혼합촉진제는 에틸렌과 극성모노머의 공중합체로 이루어진 하기 화학식 1의 구조를 지닌 것임을 특징으로 하는 이차전지 세퍼레이트용 열가소성 수지조성물.[화학식 1]
(상기식에서, m은 1이상의 정수이며, n은 1이상의 정수이며, R은 -OH, -Cl, -COOCH3 중에서 선택된 것이며, R2는 -H 또는 -CH3임)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000008282A KR100592893B1 (ko) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | 이차전지세퍼레이터용열가소성수지조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000008282A KR100592893B1 (ko) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | 이차전지세퍼레이터용열가소성수지조성물 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010083758A KR20010083758A (ko) | 2001-09-01 |
| KR100592893B1 true KR100592893B1 (ko) | 2006-06-23 |
Family
ID=19648439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020000008282A KR100592893B1 (ko) | 2000-02-21 | 2000-02-21 | 이차전지세퍼레이터용열가소성수지조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100592893B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5342708A (en) * | 1990-10-12 | 1994-08-30 | Saft | Separator for an alkaline storage cell |
| JPH0931226A (ja) * | 1995-07-20 | 1997-02-04 | Tonen Chem Corp | 親水性ポリエチレン微多孔膜、その製造方法及びそれを用いた電池用セパレータ |
| KR19980702737A (ko) * | 1995-03-03 | 1998-08-05 | 유미꾸라레이이찌 | 폴리에틸렌 미세다공막 및 그의 제조 방법 |
| JPH10249974A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-22 | Nitto Denko Corp | 積層型多孔質フィルム、その用途および製造法 |
-
2000
- 2000-02-21 KR KR1020000008282A patent/KR100592893B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5342708A (en) * | 1990-10-12 | 1994-08-30 | Saft | Separator for an alkaline storage cell |
| KR19980702737A (ko) * | 1995-03-03 | 1998-08-05 | 유미꾸라레이이찌 | 폴리에틸렌 미세다공막 및 그의 제조 방법 |
| JPH0931226A (ja) * | 1995-07-20 | 1997-02-04 | Tonen Chem Corp | 親水性ポリエチレン微多孔膜、その製造方法及びそれを用いた電池用セパレータ |
| JPH10249974A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-22 | Nitto Denko Corp | 積層型多孔質フィルム、その用途および製造法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 101998702737 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010083758A (ko) | 2001-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2065953B1 (en) | Microporous polyolefin film possessing good mechanical properties and thermal stability | |
| TWI393285B (zh) | 聚烯烴微多孔膜及其製法、以及電池用隔離材與電池 | |
| KR101160462B1 (ko) | 미세다공성 막, 그것의 제조방법 및 그것의 사용방법 | |
| JP6995845B2 (ja) | 高ぬれ性セパレータおよびその製造方法 | |
| JP5250263B2 (ja) | ポリオレフィン微多孔膜及びその製造方法、並びに電池用セパレータ及び電池 | |
| JPWO2007052663A1 (ja) | ポリオレフィン微多孔膜並びにそれを用いた電池用セパレータ及び電池 | |
| KR20070081804A (ko) | 용융파단 특성이 우수한 폴리올레핀 미세다공막 및 그제조방법 | |
| EP3181622B1 (en) | Polyolefin microporous membrane and method for manufacturing same, separator for nonaqueous-electrolyte secondary cell, and nonaqueous-electrolyte secondary cell | |
| KR101042931B1 (ko) | 폴리올레핀계 미세다공막의 제조방법 | |
| JP3507092B2 (ja) | 多孔質フィルム、その製造法およびその用途 | |
| JP2014038771A (ja) | 非水電解質二次電池セパレータ用微多孔膜の製造方法および非水電解質二次電池セパレータ用樹脂組成物 | |
| CN116836326A (zh) | 偏二氟乙烯聚合物分散体 | |
| EP3604414A1 (en) | Microporous polyolefin membrane and battery including same | |
| KR100592893B1 (ko) | 이차전지세퍼레이터용열가소성수지조성물 | |
| JP2513786B2 (ja) | ポリオレフィン微孔性フイルム | |
| JP3995467B2 (ja) | ポリオレフィン製微多孔膜 | |
| JP3995471B2 (ja) | ポリオレフィン製微多孔膜 | |
| WO2018164055A1 (ja) | ポリオレフィン微多孔膜 | |
| JPH11195409A (ja) | 多孔質フイルム及び電池用セパレーター | |
| KR20220069831A (ko) | 폴리올레핀 미다공막, 전지용 세퍼레이터 및 이차 전지 | |
| JP4698091B2 (ja) | ポリオレフィン製微多孔膜 | |
| JPH04506224A (ja) | ミクロ細孔膜 | |
| KR100506159B1 (ko) | 전지격리막용 다공성 폴리에틸렌 필름 및 이의 제조방법 | |
| WO2020075794A1 (ja) | ポリオレフィン微多孔膜、多層ポリオレフィン微多孔膜、電池 | |
| WO2024077927A1 (zh) | 一种聚烯烃多孔膜及其制备方法、电池隔膜、电化学装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110616 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |