KR101117815B1 - Separator having ultrafine fibrous layer with high strength and secondary battery using the same - Google Patents

Separator having ultrafine fibrous layer with high strength and secondary battery using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101117815B1
KR101117815B1 KR1020100003263A KR20100003263A KR101117815B1 KR 101117815 B1 KR101117815 B1 KR 101117815B1 KR 1020100003263 A KR1020100003263 A KR 1020100003263A KR 20100003263 A KR20100003263 A KR 20100003263A KR 101117815 B1 KR101117815 B1 KR 101117815B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultra
fiber layer
separator
molecular weight
high strength
Prior art date
Application number
KR1020100003263A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110083180A (en
Inventor
한기철
서창호
Original Assignee
도레이첨단소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도레이첨단소재 주식회사 filed Critical 도레이첨단소재 주식회사
Priority to KR1020100003263A priority Critical patent/KR101117815B1/en
Publication of KR20110083180A publication Critical patent/KR20110083180A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101117815B1 publication Critical patent/KR101117815B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44Fibrous material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92Hybrid vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명은 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐쇄기능(SHUTDOWN FUNCTION)을 지니면서도 고강도성을 가지고 이온전도도가 우수하여, 전지 구성시 싸이클 특성이 우수하며 전극과의 접착성이 우수한 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막은 미다공막의 일면 또는 양면에 섬유층이 코팅된 분리막으로서, 상기 섬유층은 전기방사(electro-spinning)에 의해 형성된 초극세 섬유로 이루어진 것을 특징으로 하고, 바람직하게는 상기 섬유층은 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weight Polyethylene) 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a separator having a high-strength ultra-fine fiber layer and a secondary battery using the same. More particularly, the present invention has a high shuttling function and excellent ion conductivity, and has excellent cycle characteristics when constructing a battery. The present invention relates to a separator having a high strength ultra-fine fiber layer having excellent adhesion to and a secondary battery using the same. To this end, the separation membrane having a high strength ultra-fine fiber layer according to the present invention is a separator in which a fiber layer is coated on one or both surfaces of the microporous membrane, and the fiber layer is made of ultra-fine fibers formed by electrospinning. Preferably, the fibrous layer is characterized in that it comprises an Ultra High Molecular Weight Polyethylene (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) resin.

Description

고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막 및 이를 이용한 이차전지{SEPARATOR HAVING ULTRAFINE FIBROUS LAYER WITH HIGH STRENGTH AND SECONDARY BATTERY USING THE SAME}Separator with high strength ultra-fine fiber layer and secondary battery using the same {SEPARATOR HAVING ULTRAFINE FIBROUS LAYER WITH HIGH STRENGTH AND SECONDARY BATTERY USING THE SAME}

본 발명은 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐쇄기능(SHUTDOWN FUNCTION)을 지니면서도 고강도성을 가지고 이온전도도가 우수하여, 전지 구성시 싸이클 특성이 우수하며 전극과의 접착성이 우수한 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a separator having a high-strength ultra-fine fiber layer and a secondary battery using the same. More particularly, the present invention has a high shuttling function and excellent ion conductivity, and has excellent cycle characteristics when constructing a battery. The present invention relates to a separator having a high strength ultra-fine fiber layer having excellent adhesion to and a secondary battery using the same.

최근, 리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자 전지 또는 슈퍼 캐패시터(전기 이중층 캐패시터 및 유사 캐패시터)를 포함하는 이차전지는 전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 시장요구도 박형, 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전지의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다. 또한, 미래의 에너지 및 환경 문제에 대처하기 위하여, 하이브리드 전기 자동차(HYBRID ELECTRIC VEHICLE)나 전기 자동차(ELECTRIC VEHICLE) 및 연료전지 자동차(FUEL CELL VEHICLE)의 개발이 활발히 진행되고 있는 바, 자동차 전원용으로 전지의 대형화가 요구되고 있다.Recently, secondary batteries including lithium ion secondary batteries, lithium ion polymer batteries or supercapacitors (electric double layer capacitors and similar capacitors) have become thinner, lighter and lighter due to the demands of consumers due to the digitization and high performance of electronic products. The flow is changing with the development of batteries with high capacity due to high energy density. In addition, in order to cope with future energy and environmental problems, development of hybrid electric vehicles, electric vehicles and fuel cell vehicles has been actively conducted. The increase in size is required.

이러한 고에너지 밀도를 갖는 이차전지는 상대적으로 높은 작동온도 범위를 지니고 있으며, 지속적으로 고율 충방전 상태로 사용될 때 온도가 상승하게 된다. 따라서, 보통의 분리막에서 요구되는 것보다도 높은 내열성과 열 안정성이 요구되고 있다. 분리막은 전지의 양극과 음극 사이에 위치하여 절연시키며, 전해액을 유지시켜 이온전도의 통로를 제공하고, 전지의 온도가 지나치게 높아지면 전류를 차단하기 위하여 분리막의 일부가 용융되어 기공을 막는 폐쇄기능(SHUTDOWN FUNCTION)을 갖고 있다. 온도가 더 올라가 분리막이 용융되면 큰 홀이 생겨 양극과 음극 사이에 단락이 발생된다. 이 온도를 단락온도(SHORT CIRCUIT TEMPERATURE)라 하는데, 일반적으로 분리막은 낮은 폐쇄(SHUTDOWN) 온도와 보다 높은 단락온도를 가져야 한다. The secondary battery having such a high energy density has a relatively high operating temperature range, and the temperature increases when continuously used in a high rate charge / discharge state. Therefore, higher heat resistance and thermal stability than that required for ordinary separators are required. The separator is positioned between the cathode and the anode of the battery and insulated, and maintains the electrolyte to provide a passage for ion conduction, and when the temperature of the battery becomes too high, a part of the separator melts to block pores in order to block an electric current. SHUTDOWN FUNCTION). When the temperature rises further and the separator melts, a large hole is formed, which causes a short circuit between the anode and the cathode. This temperature is called SHORT CIRCUIT TEMPERATURE. In general, the membrane should have a low shut-down temperature and a higher short-circuit temperature.

예컨대 폴리에틸렌 분리막의 경우 전지의 이상 발열시 150℃ 이상에서 수축하여 전극 부위가 드러나게 되어 단락이 유발될 가능성이 있다. 이에 따라, 20% 정도 수축이 예상되므로 20% 이상 큰 면적의 분리막을 사용하게 되는데 통상 충방전시 유리한 점은 없고 전지의 중량 증가 및 부피효율 저하를 야기하는 문제점이 있다. 특히, 분리막의 두께가 얇아질수록 단락온도는 낮아지므로 고 에너지 밀도를 구현하기 위하여 보다 얇은 분리막을 사용할 때는 높은 내열성을 갖는 분리막이 필요하다. 따라서, 고 에너지 밀도화, 대형화 이차전지를 위하여 폐쇄기능(SHUTDOWN FUNCTION)과 내열성을 모두 갖는 것이 매우 중요하다. 즉, 내열성이 우수하여 열 수축이 작고, 우수한 싸이클 성능을 갖는 분리막이 필요하다.For example, in the case of a polyethylene separation membrane, an abnormal heat generation of a battery may cause contraction at 150 ° C. or higher to expose an electrode part, which may cause a short circuit. Accordingly, since a shrinkage of about 20% is expected, a separator having a large area of 20% or more is used. There is usually no advantage in charging and discharging, and there is a problem of increasing weight of a battery and lowering volume efficiency. In particular, as the thickness of the separator becomes thinner, the short circuit temperature is lowered. Therefore, when a thinner separator is used to realize high energy density, a separator having high heat resistance is required. Therefore, it is very important to have both a shut-down function and heat resistance for high energy density and large sized secondary batteries. That is, there is a need for a separation membrane having excellent heat resistance, low thermal shrinkage, and excellent cycle performance.

또한 리튬이차전지는 외부의 충격에도 안전성을 지니고 있어야 한다. 향후 하이브리드 전기 자동차(HYBRID ELECTRIC VEHICLE)나 전기 자동차(ELECTRIC VEHICLE)의 경우에는 보다 안전성이 높은 리튬이차전지가 요구되는 바, 강한 충격에도 안전성을 유지하기 위해서는 리튬이차전지의 핵심 부품인 분리막의 안전성이 요구되어지며, 이를 위해서는 고강도 분리막이 필요하다. 초고분자량 폴리에틸렌을 이용한 고강도 섬유는 일반 섬유보다 그 강도가 적게는 5배 많게는 10배 이상의 강도를 지닌 하이테크 섬유를 말한다. 일반적인 폴리에스터 섬유의 강도는 3~4g/d인 반면 초고분자량 폴리에틸렌으로 만든 고강도 섬유의 강도는 30~37g/d의 강도를 지닌다. 이러한 고강도성을 기반으로 초고분자량 폴리에틸렌 섬유는 고강도 안전장갑, 고강도 선방용 로프, 방탄복 및 방호복, 기타 보강개로 업계에 널리 사용되고 있다. 또한 고용량 전지를 위해 리튬은 분자량이 매우 작고, 밀도가 높아 에너지의 집적화가 가능하기 때문에, 리튬 이차전지가 그 방안의 하나로 제시되고 있는데, 그 대표적인 예로는 리튬이온 전지와 리튬 고분자 전지가 있다. 초기의 리튬 이차전지는 리튬 금속 또는 리튬 합금을 음극으로 사용하여 제조되었다. 그러나 리튬금속 또는 리튬합금을 음극으로 사용한 이차전지는 충방전이 거듭됨에 따라 음극 상에 덴드라이트가 형성되어 사이클 특성이 낮다는 문제점이 있다. In addition, lithium secondary batteries should be safe from external shocks. In the future, a hybrid electric vehicle (HYBRID ELECTRIC VEHICLE) or an electric vehicle (ELECTRIC VEHICLE) requires a more safe lithium secondary battery. In order to maintain safety under strong impact, the safety of the separator, a key component of the lithium secondary battery, This requires high strength separators. High-strength fibers using ultra high molecular weight polyethylene are high-tech fibers having a strength that is less than 5 times as much as 10 times more than ordinary fibers. Typical polyester fibers have a strength of 3-4 g / d, while high strength fibers made of ultra high molecular weight polyethylene have a strength of 30-37 g / d. Based on this high strength, ultra high molecular weight polyethylene fibers are widely used in the industry as high strength safety gloves, high strength piercing ropes, body armor and protective clothing, and other reinforcing dogs. In addition, for high capacity batteries, lithium has a very low molecular weight, high density, and can be integrated with energy, and thus, lithium secondary batteries have been proposed as one of the methods, and representative examples thereof include lithium ion batteries and lithium polymer batteries. Early lithium secondary batteries were manufactured using lithium metal or lithium alloy as a negative electrode. However, a secondary battery using lithium metal or lithium alloy as a negative electrode has a problem in that dendrites are formed on the negative electrode as cycles of charge and discharge are repeated, resulting in low cycle characteristics.

이러한 덴드라이트 형성에 따른 문제점을 해결하기 위해 제시된 것이 리튬이온 전지이다. 리튬이온 전지는 음극 활물질, 양극 활물질, 유기 전해액 및 폴리올레핀계 분리막으로 구성되어 있다. 분리막은 리튬이온전지의 양극과 음극의 접촉에 의한 내부 단락을 방지하고, 이온을 투과시키는 역할을 하는 것으로서, 현재 일반적으로 사용되고 있는 분리막은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 재료로 하는 분리막이다. In order to solve the problems caused by the formation of the dendrite is a lithium ion battery. The lithium ion battery is composed of a negative electrode active material, a positive electrode active material, an organic electrolyte solution, and a polyolefin separator. The separator serves to prevent internal short circuit caused by contact between the positive electrode and the negative electrode of the lithium ion battery and to permeate ions. Currently, the separator is a separator made of polyethylene or polypropylene.

상기 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 분리막은 전해액과 친화성이 없기 때문에 액체 전해액의 누액이 발생되므로 안전성 확보를 위해서 케이스를 금속 캔에 넣어 밀봉하여 사용한다. 그러므로, 전지가 무겁고, 금속 캔 내에 채워진 전해질 용액이 흘러나와 누액 및 폭발의 위험성이 있으며, 과충전이 되면 덴드라이트가 발생되고, 전해액이 분해하여 가스가 생성되므로 보호회로가 필요하며, 양극, 음극 및 분리막을 말아서 원형의 전지 케이스에 넣어 이용하기 때문에 원통형 전지 이외에 다른 형태의 전지 제조가 어려우며, 제조 공정이 다소 복잡하고, 제조 비용이 매우 높으며, 대형 및 고용량의 전지 제조가 어려운 문제점을 지니고 있다.Since the polyethylene or polypropylene separator does not have an affinity with the electrolyte, leakage of the liquid electrolyte occurs, so that the case is sealed and used in a metal can to ensure safety. Therefore, the battery is heavy, there is a risk of leakage and explosion due to the electrolyte solution filled in the metal can flow out, and when overcharged, dendrites are generated, the electrolyte is decomposed to generate gas, and a protective circuit is required. Since the separator is rolled and used in a circular battery case, it is difficult to manufacture other types of batteries other than the cylindrical battery, the manufacturing process is somewhat complicated, the manufacturing cost is very high, and the production of large and high capacity batteries is difficult.

이와 같은 리튬이온 전지의 문제점을 개선한 전지가 리튬 폴리머 전지이다. 이러한 리튬 고분자 전지는 양극과 음극 사이에 삽입되었던 분리막과 액체 전해질 대신에 고분자 전해질을 첨가하여 이용함으로써, 액체 전해질을 사용하지 않아 누액 문제를 해결하고, 폭발의 위험성도 낮아지게 되었으며, 금속 캔 대신에 알루미늄 파우치를 이용함으로써 무게가 가벼워지고, 고분자 특유의 가소성을 이용하여 전지의 박형화나 박막화 등 다양한 형태의 전지 제조가 가능하다. 리튬이온 폴리머 전지에 이용되는 고분자 전해질은 겔 고분자 전해질 혹은 가소화된 고분자 전해질이 있는데, 고분자 매트릭스 다공구조 내에 액체 전해액이 유지되어 있어 상온에서 10-3Scm-1이상의 충분한 이온전도도를 지니고 있으나, 전해질의 열가소성으로 고온하에서 용해되므로 전지가 단락될 가능성이 있다. 즉, 분리막의 주된 기능인 폐쇄기능(SHUTDOWN FUNCTION)이 없고 기계적 특성이 약하다.The battery which improved the problem of such a lithium ion battery is a lithium polymer battery. The lithium polymer battery is used by adding a polymer electrolyte instead of a separator and a liquid electrolyte inserted between the positive electrode and the negative electrode, thereby solving the liquid leakage problem by not using the liquid electrolyte, and reducing the risk of explosion. By using an aluminum pouch, the weight is reduced, and various types of batteries, such as thinning and thinning of the battery, can be manufactured by using plasticity peculiar to a polymer. The polymer electrolyte used in the lithium ion polymer battery includes a gel polymer electrolyte or a plasticized polymer electrolyte. The liquid electrolyte is maintained in the polymer matrix porous structure, and thus has a sufficient ion conductivity of 10 -3 Scm -1 at room temperature. Since the thermoplastic melts at high temperatures, the battery may be shorted. That is, there is no SHUTDOWN FUNCTION, which is the main function of the separator, and the mechanical properties are weak.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 기존에 리튬이온 전지에 이용되고 있는 폴리올레핀 분리막에 고분자 전해질 용액을 코팅하는 방법이 있다. 양극과 음극 사이에 분리막을 위치시키고 이것을 일정한 형태로 말아서 알루미늄 파우치 내에 삽입한다. 여기에 단량체, 촉매, 용매 및 리튬염을 혼합한 용액을 첨가한 후 밀봉하고 여기에 열을 가하여 고분자 사슬을 가교시켜 전지를 제조한다. 이러한 전지는 제조 방법이 매우 간단하고, 기존의 리튬 이온전지의 분리막을 이용하기 때문에 기계적 특성이 양호하며, 높은 이온전도도, 낮은 계면 저항을 지니는 등 전기화학적으로도 매우 우수한 특성을 지니고 있다. 그러나, 전지를 완전히 조립한 상태에서 내부의 단량체들과 촉매의 반응에 의해서 가교를 유도하는 방법을 쓰고 있기 때문에, 모든 단량체의 반응성기가 반응에 참여하지 않고 잔존할 수 있으며, 이들이 전기화학 반응에 참여해 전지의 성능을 악화시킬 수도 있다.In order to solve this problem, there is a method of coating a polymer electrolyte solution on a polyolefin separator that is conventionally used in lithium ion batteries. A separator is placed between the anode and the cathode and rolled into a uniform shape and inserted into an aluminum pouch. A battery comprising a monomer, a catalyst, a solvent, and a lithium salt is added thereto, then sealed and heat is added thereto to crosslink the polymer chain. Such a battery has a very simple manufacturing method, good mechanical properties because it uses a separator of a conventional lithium ion battery, and has excellent electrochemical characteristics such as high ion conductivity and low interfacial resistance. However, since a method of inducing crosslinking by the reaction between monomers and a catalyst in a state where the battery is completely assembled, reactive monomers of all monomers may remain without participating in the reaction. It may worsen the performance of the battery.

일본 특허공개공보 제2006-92848호와 일본 특허공개공보 제2006-92847호에서는 에폭시 수지 경화제를 함유한 반응성 폴리머에 담지한 폴리올레핀 다공막을 전극에 적층하고 압착한 후 이 적층체를 전해액에 침지하여 전해액을 주입하고 반응성 고분자를 에폭시 경화제로 가교시키는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 양극, 음극 및 분리막을 말아서 만든 후, 여기에 액체 전해질을 함침시키는 부분에서 액체 전해질 함침 속도가 매우 느려서 제조 공정의 시간이 오래 걸린다는 문제점을 지니고 있다. 함침 시간이 오래 걸리는 이유는 사용되고 있는 분리막의 기공율이 40% 정도 밖에 되지 않기 때문에 빠른 시간 내에 액체 전해질이 함침되지 못하기 때문이다.In Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2006-92848 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2006-92847, a polyolefin porous membrane supported on a reactive polymer containing an epoxy resin curing agent is laminated on an electrode, pressed, and the laminate is immersed in an electrolyte solution. And a method of crosslinking the reactive polymer with an epoxy curing agent. However, after rolling the positive electrode, the negative electrode and the separator, there is a problem that the manufacturing process takes a long time because the liquid electrolyte impregnation rate is very slow in the portion where the liquid electrolyte is impregnated. The reason why the impregnation takes a long time is that the liquid electrolyte cannot be impregnated quickly because the porosity of the separator used is only about 40%.

또한 대한민국특허 제10-0470314호에서는 전해질 주입속도를 증대시키고, 전해액의 균일한 흡수와 기계적 강도가 우수하고 전극과 결착력이 우수한 분리막 제조하기 위하여 폴리올레핀 다공막에 전기방사(ELECTROSPINNING)로 폴리비닐리덴 플루오라이드[poly(vinylidene fluoride)] 단독중합체나 공중합체의 초극세 섬유층을 집적시킨 복합막을 제시하였다. 그러나, 자동차용과 같은 고용량, 대면적 전지에서 요구되는 고강도성은 지니지는 못하는 문제점이 있다.In addition, Korean Patent No. 10-0470314 discloses polyvinylidene fluoride by electrospinning (ELECTROSPINNING) to a polyolefin porous membrane in order to increase the injection rate of the electrolyte, and to prepare a separator having excellent absorption and mechanical strength of the electrolyte solution and excellent binding properties with the electrode. A composite membrane incorporating a superfine fiber layer of a poly (vinylidene fluoride) homopolymer or copolymer has been proposed. However, there is a problem that the high strength required in a high capacity, large area battery such as for automobiles does not have.

일본 특허공개공보 제2006-92848호Japanese Patent Laid-Open No. 2006-92848 일본 특허공개공보 제2006-92847호Japanese Patent Publication No. 2006-92847 대한민국 특허 제10-0470314호Republic of Korea Patent No. 10-0470314

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 폐쇄기능(SHUTDOWN FUNCTION)을 지니면서도 고강도성을 가지고 이온전도도가 우수하여, 전지 구성시 싸이클 특성이 우수하며 전극과의 접착성이 우수한 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막 및 이를 이용한 이차전지를 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention has a high strength and excellent ion conductivity while having a closed function (SHUTDOWN FUNCTION), excellent cycle characteristics when constructing a battery and excellent It is an object of the present invention to provide a separator having a high strength ultrafine fiber layer having excellent adhesiveness and a secondary battery using the same.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.These and other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of a preferred embodiment thereof.

상기 목적은, 미다공막의 일면 또는 양면에 섬유층이 코팅된 분리막으로서, 상기 섬유층은 전기방사(electro-spinning)에 의해 형성된 초극세 섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막에 의해 달성된다.The object is achieved by a separation membrane having a high strength ultra-fine fiber layer, characterized in that the fiber layer is coated on one or both sides of the microporous membrane, the fiber layer is made of ultra-fine fibers formed by electrospinning.

여기서, 상기 섬유층은 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weight Polyethylene) 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the fiber layer is characterized in that it comprises an ultra high molecular weight polyethylene (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) resin.

바람직하게는, 상기 초고분자량 폴리에틸렌 수지의 중량평균분자량은 1,000,000 ~ 5,000,000인 것을 특징으로 한다.Preferably, the weight average molecular weight of the ultra high molecular weight polyethylene resin is characterized in that 1,000,000 ~ 5,000,000.

바람직하게는, 상기 미다공막은 중량평균분자량이 300,000~600,000인 폴리올레핀 고분자 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the microporous membrane is characterized in that it comprises a polyolefin polymer resin having a weight average molecular weight of 300,000 ~ 600,000.

바람직하게는, 상기 폴리올레핀 고분자의 분자량분포(Mw/Mn)는 4~8인 것을 특징으로 한다.Preferably, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polyolefin polymer is characterized in that 4 to 8.

바람직하게는, 상기 전기방사는, 통상적인 전기방사(electro-spinning), 일렉트로블로잉(electro-blowing), 멜트블로운(melt-blown) 방사 또는 플래쉬 방사(flash-spinning)인 것을 특징으로 한다.Preferably, the electrospinning is characterized in that it is conventional electro-spinning, electro-blowing, melt-blown radiation or flash-spinning.

바람직하게는, 상기 섬유층의 상기 초극세 섬유의 직경은 1-3000nm이고, 상기 초극세 섬유의 기공 크기는 1-5000nm이며, 상기 초극세 섬유의 기공도는 30-95%인 것을 특징으로 한다.Preferably, the diameter of the ultra-fine fibers of the fiber layer is 1-3000nm, the pore size of the ultra-fine fibers is 1-5000nm, the porosity of the ultra-fine fibers is characterized in that 30-95%.

바람직하게는, 상기 초고분자량 폴리에틸렌 섬유상의 함량은 상기 분리막의 고분자 성분에 대하여 0 초과 95 중량% 이하인 것을 특징으로 한다.Preferably, the ultrahigh molecular weight polyethylene fibrous content is more than 0 to 95% by weight based on the polymer component of the separator.

또한, 상기 목적은 서로 다른 두 전극과 이들 두 전극 사이에 개재된 상기 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막과 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지에 의해 달성된다.In addition, the above object is achieved by a secondary battery comprising a separator and an electrolyte having two different electrodes and the high strength ultrafine fiber layer interposed between the two electrodes.

본 발명에 따르면, 폐쇄기능(SHUTDOWN FUNCTION)을 지니면서도 고강도성을 가지고 이온전도도가 우수하여, 전지 구성시 싸이클 특성이 우수하며 전극과의 접착성이 우수한 등의 효과를 가진다.According to the present invention, while having a shut-down function (SHUTDOWN FUNCTION) and has high strength and excellent ion conductivity, it has the effect of excellent cycle characteristics and excellent adhesion to the electrode when the battery configuration.

도 1은 전기방사 장치의 개략도.1 is a schematic view of an electrospinning apparatus.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. These examples are only presented by way of example only to more specifically describe the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. .

본 발명에 따르면, 전기방사(electro-spinning)의 방법으로 제조한 초고분자량 폴리에틸렌의 초극세 섬유층과 다공성 폴리올레핀 막이 접착되어 일체화된 폴리올레핀 분리막을 제공한다. 또한 본 발명에서 고강도 초극세 섬유층의 형성은 상기 전기방사 개념을 확장하여 통상의 멜트블로운(melt-blown) 방사 또는 플래쉬 방사(flash-spinning) 및 이의 변형으로서 고전압 전기장과 에어분사에 의해 초극세 섬유를 제조하는 방법도 가능하다. 예를 들어, 일렉트로블로잉(electro-blowing)도 가능하다. 따라서, 본 발명에서의 전기방사는 이러한 모든 방법을 다 포함한다.According to the present invention, an ultra-fine molecular layer of ultra-high molecular weight polyethylene prepared by the method of electrospinning and a porous polyolefin membrane are bonded to each other to provide an integrated polyolefin separator. In addition, in the present invention, the formation of a high strength ultrafine fiber layer extends the electrospinning concept to form a superfine fiber by a high melt electric field or air spray as a conventional melt-blown spinning or flash-spinning and variations thereof. Manufacturing methods are also possible. For example, electro-blowing is also possible. Therefore, electrospinning in the present invention includes all these methods.

본 발명에 따른 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막은 전기방사법을 이용하여 초극세 섬유층을 형성함과 동시에 용매를 제거하고 기공을 형성하는 매우 단순하고 간편한 공정을 채택하고 있는 것에 특징이 있다.The separation membrane having a high strength ultra-fine fiber layer according to the present invention is characterized by adopting a very simple and simple process of removing the solvent and forming pores while forming the ultra-fine fiber layer by using the electrospinning method.

도 1은 전기방사 장치의 개략도를 보여준다. 상기 전기방사 장치는 초고분자량 폴리에틸렌 수지 용액과 액체 파라핀을 저장하는 배럴(1)과, 일정속도로 고분자 용액을 토출하는 정량펌프(2)와, 고전압발생기(3)가 연결된 방사노즐(4)을 포함한다. 정량펌프(2)를 통하여 토출되는 고분자 용액은 고전압발생기(3)에 의하여 하전된 방사노즐(4)을 통과하면서 초극세 섬유로 방출되고, 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 집전판(6) 위에 위치한 폴리올레핀 다공막 위에 수집된다. 이 초극세 섬유 웹은 초박막, 초경량이며, 기존 섬유에 비해 부피 대비 표면적 비가 극히 높고, 높은 기공도를 지니고 있다.1 shows a schematic view of an electrospinning apparatus. The electrospinning apparatus comprises a barrel (1) for storing an ultra high molecular weight polyethylene resin solution and a liquid paraffin, a metering pump (2) for discharging a polymer solution at a constant speed, and a radiation nozzle (4) to which the high voltage generator (3) is connected. Include. The polymer solution discharged through the metering pump (2) is discharged as ultra-fine fibers while passing through the spinning nozzle (4) charged by the high voltage generator (3), the grounded collector plate of the conveyor type moving at a constant speed (6) The polyolefin porous membrane located above is collected. This ultra-fine fiber web is ultra thin, ultra light, has a very high surface area to volume ratio, and high porosity compared to conventional fibers.

본 발명에 따른 전기방사법에 의한 고강도 초극세 섬유층 형성은 도 1에서 알 수 있듯이 기공구조는 축적된 초극세 섬유와 섬유간의 간극에 의해 형성되므로 균일한 기공을 얻을 수 있다.High-strength ultra-fine fiber layer formation by the electrospinning method according to the present invention can be seen in Figure 1 because the pore structure is formed by the gap between the accumulated ultra-fine fibers and fibers can be obtained uniform pores.

한편, 리튬 이차전지에서 전지 밀폐 후 첫 충전 시 전지 내부에서 많은 가스가 발생하게 된다. 이러한 가스 발생은 전극과 고분자 전해질 층 사이에 기포 발생을 야기하여 접촉불량으로 인한 전지성능의 급격한 저하를 초래하지만, 본 발명에 따른 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막의 내열성 초극세 섬유층에서는 가스 발생에 의한 문제를 야기하지 않는다.Meanwhile, in the lithium secondary battery, a large amount of gas is generated inside the battery during the first charging after the battery is sealed. Such gas generation causes bubbles to be generated between the electrode and the polymer electrolyte layer, resulting in a drastic decrease in battery performance due to poor contact, but does not cause a problem due to gas generation in the heat resistant ultrafine fiber layer of the separator having a high strength ultrafine fiber layer according to the present invention. Do not.

본 발명에 따른 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막의 폴리올레핀계 다공막은 폴리에틸렌(PE), 폴레프로필렌(PP) 및 이들의 공중합체 등을 포함하는 폴리올레핀계 수지로 제조된 분리막 및 부직포를 포함한다. 바람직하게는 상기 폴리올레핀계 다공막은 중량평균분자량이 300,000~600,000인 폴리올레핀 고분자 수지를 포함하고 또한 상기 폴리올레핀 고분자 수지의 분자량분포(Mw/Mn)는 4~8인 것을 특징으로 한다. 상기 분자량분포(Mw/Mn)이 4 미만인 경우 특별한 처리 없이 폴리올레핀 고분자 수지를 수득하는 것이 어렵고, 8을 초과할 경우에는 최종 폴리올레핀 미다공막의 투과성 감소를 초래하기 때문이다. 또한 상기 폴리올레핀계 다공막은 폐쇄기능(SHUTDOWN FUNCTION)을 위하여 융점이 100-180℃, 바람직하게는 120-150℃인 것이 적당하고, 폴리올레핀계 다공막의 기공 크기는 1-5000nm이며, 기공도는 30-80%, 바람직하게는 40-60% 이다.The polyolefin porous membrane of the separator having a high strength ultra-fine fiber layer according to the present invention includes a separator and a nonwoven fabric made of a polyolefin resin including polyethylene (PE), polypropylene (PP), copolymers thereof, and the like. Preferably, the polyolefin-based porous membrane includes a polyolefin polymer resin having a weight average molecular weight of 300,000 to 600,000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polyolefin polymer resin is 4 to 8. If the molecular weight distribution (Mw / Mn) is less than 4, it is difficult to obtain a polyolefin polymer resin without special treatment, and if it exceeds 8, it causes a decrease in permeability of the final polyolefin microporous membrane. In addition, the polyolefin porous membrane has a melting point of 100-180 ° C., preferably 120-150 ° C., for a shut down function, and a pore size of the polyolefin porous membrane is 1-5000 nm, and porosity is 30-80%, preferably 40-60%.

또한 본 발명에 따른 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막의 초고분자량 폴리에틸렌 수지를 포함하는 초극세 섬유층은 폴리올레핀 분리막층으로만 이루어진 단층의 분리막보다 고강도의 특성을 지닐 수 있다. 본 발명에서는 초고분자량 폴리에틸렌 수지를 전기방사 등의 방법을 사용하여 통상의 섬유제조 방법으로는 제조가 매우 어려운 초극세 섬유를 폴리올레핀 다공막의 일면 또는 양면에 축척시켜 내열성 초극세 섬유층을 형성시킨 것이다. 한편, 섬유의 평균 직경은 초극세 섬유층의 기공도 및 기공크기 분포에 매우 큰 영향을 미친다. 섬유 직경이 작을수록 기공 크기가 작아지며, 기공크기 분포도 작아진다. 또한, 섬유의 직경이 작을수록 섬유의 비표면적이 증대되므로 전해액 보액 능력이 커지게 되므로 전해액 누액의 가능성이 줄어들게 된다. 따라서, 본 발명에서 고강도 초극세 섬유층의 초극세 섬유의 직경은 1-3000nm, 바람직하게는 1-1000nm이고, 더욱 바람직하게는 50-800nm이다. 또한 고강도 초극세 섬유층의 초극세 섬유의 기공 크기는 1-5000nm, 바람직하게는 1-3000nm이고, 더욱 바람직하게는 1-1000nm로 유지하는 것이 전해액의 누액 없이 우수한 전해액 보액 능력을 지닐 수 있다. In addition, the ultra-fine fiber layer including the ultra-high molecular weight polyethylene resin of the separator having a high-strength ultra-fine fiber layer according to the present invention may have a higher strength than the single-layer separator consisting of only a polyolefin membrane layer. In the present invention, the ultra-high molecular weight polyethylene resin is formed on one side or both sides of the polyolefin porous membrane by forming a heat-resistant ultra-fine fiber layer by using ultra-high molecular weight polyethylene resin on the one or both sides of the polyolefin porous membrane. On the other hand, the average diameter of the fiber has a great influence on the porosity and pore size distribution of the ultrafine fiber layer. The smaller the fiber diameter, the smaller the pore size and the smaller the pore size distribution. In addition, as the diameter of the fiber is smaller, the specific surface area of the fiber is increased, thereby increasing the electrolyte retention capacity, thereby reducing the possibility of electrolyte leakage. Therefore, in the present invention, the diameter of the ultrafine fibers of the high strength ultrafine fiber layer is 1-3000 nm, preferably 1-1000 nm, more preferably 50-800 nm. In addition, the pore size of the ultrafine fibers of the high strength ultrafine fiber layer is 1-5000 nm, preferably 1-3000 nm, and more preferably maintained at 1-1000 nm may have excellent electrolyte solution holding ability without leakage of the electrolyte solution.

또한 본 발명에 따른 상기 초고분자량 폴리에틸렌 섬유상의 함량은 상기 분리막의 고분자 성분에 대하여 0 초과 95 중량% 이하인 것이 바람직하다. 즉 만약 1 m2의 폴리올레핀 분리막이 있다면 그 위에 형성되는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유상의 함량이 상기 분리막의 고분자 성분에 대하여 0 초과 95 중량% 인 것이 바람직하다.In addition, the content of the ultrahigh molecular weight polyethylene fiber phase according to the present invention is preferably more than 0 to 95% by weight based on the polymer component of the separator. That is, if there is a 1 m 2 polyolefin separator, the content of the ultrahigh molecular weight polyethylene fiber formed thereon is preferably greater than 0 to 95 wt% based on the polymer component of the separator.

또한 본 발명에 따른 상기 고강도 초극세 섬유층의 상기 초극세 섬유의 기공도는 폴리올레핀 다공막이 갖고 있는 기공도보다 작지 않아야 고강도 섬유층이 적층된 폴리올레핀 분리막이 높은 이온전도도를 유지할 수 있고, 이를 통해 전지 구성시 우수한 싸이클 특성을 얻을 수 있다. 따라서, 고강도 초극세 섬유층의 상기 초극세 섬유의 기공도는 30-95%이며, 바람직하게는 40-90%로 유지하는 것이 좋다.In addition, the porosity of the ultra-fine fibers of the high-strength ultra-fine fiber layer according to the present invention should not be less than the porosity of the polyolefin porous membrane can maintain a high ion conductivity of the polyolefin separator membrane laminated with a high-strength fiber layer, thereby excellent in battery construction Cycle characteristics can be obtained. Therefore, the porosity of the ultrafine fibers of the high strength ultrafine fiber layer is 30-95%, preferably 40-90%.

또한 상기 초고분자량 폴리에틸렌 수지의 중량평균분자량은 1,000,000 ~ 5,000,000인 것이 바람직하다.In addition, the weight average molecular weight of the ultrahigh molecular weight polyethylene resin is preferably 1,000,000 ~ 5,000,000.

또한 일반적으로 폴리올레핀 분리막의 경우 강도가 10~25kgf/mm2이므로, 본 발명에 따른 고강도 초극세 섬유층의 두께는 강도가 30g/d이상을 유지할 수 있으면 특별히 정해지지는 않으나, 최소 1㎛ 이상에서 최대 폴리올레핀 분리막 두께이다. 바람직하게는 1-20㎛, 더욱 바람직하게는 1-10㎛이다.In addition, since the strength of the polyolefin separation membrane is generally 10-25 kgf / mm 2 , the thickness of the high-strength ultrafine fiber layer according to the present invention is not particularly determined as long as the strength can be maintained at 30 g / d or more. Thickness. Preferably it is 1-20 micrometers, More preferably, it is 1-10 micrometers.

또한 본 발명에 따른 이차전지는 서로 다른 두 전극과 이들 두 전극 사이에 개재된 상술한 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막과 전해질을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the secondary battery according to the present invention is characterized in that it comprises a separator and an electrolyte having two different electrodes and the above-described high strength ultra-fine fiber layer interposed between these two electrodes.

[실시예 1]Example 1

고밀도 폴리에틸렌과 액체파라핀을 각각 60 중량% 및 40 중량%의 비율로 압출 및 캐스팅한 분리막 표면에 전기방사에 의해 고강도 초극세 섬유를 제조하기 위하여 초고분자량 폴리에틸렌과 액체파라핀을 각각 95 중량% 및 5 중량% 비율로 교반한 고분자 수지 용액을 도 1에 나타낸 것과 같은 전기방사장치의 배럴에 투입하고, 정량 펌프를 사용하여 500㎕/min 속도로 고분자 용액을 토출하였다. 이 때, 고전압 발생기를 사용하여 방사 노즐에 17kV의 하전을 부여하고 분리막 표면에 50㎛ 두께의 초고분자량 폴리에틸렌 초극세 섬유층을 적층하였다. 이 때의 적층량은 12.5g/m2 이었다.95% by weight and 5% by weight of ultra high molecular weight polyethylene and liquid paraffin, respectively, to produce high strength ultrafine fibers by electrospinning the surface of the membrane extruded and cast at a ratio of 60% by weight and 40% by weight of high density polyethylene and liquid paraffin, respectively. The polymer resin solution stirred at the ratio was put in the barrel of the electrospinning apparatus as shown in Fig. 1, and the polymer solution was discharged at a rate of 500 mu l / min using a metering pump. At this time, a charge of 17 kV was applied to the spinning nozzle using a high voltage generator, and an ultra-high molecular weight polyethylene ultrafine fiber layer having a thickness of 50 µm was laminated on the surface of the separator. The lamination amount at this time was 12.5 g / m <2> .

초고분자량 폴리에틸렌 초극세 섬유층을 함유한 분리막은 이후, 동시이축연신, 추출, 건조, 열고정에 의해 최종 분리막으로 제조되었다.The separator containing the ultrahigh molecular weight polyethylene ultrafine fiber layer was then prepared as a final separator by coaxial stretching, extraction, drying and heat setting.

[실시예 2][Example 2]

정량 펌프의 토출속도를 제어하여 분리막 표면의 초고분자량 폴리에틸렌 초극세 섬유층의 적층량을 25g/m2로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 하여 최종 분리막을 제조하였다.The final separation membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the deposition rate of the metering pump was controlled to 25 g / m 2 to stack the ultrahigh molecular weight polyethylene ultrafine fiber layer on the surface of the separator.

[실시예 3]Example 3

정량 펌프의 토출속도를 제어하여 분리막 표면의 초고분자량 폴리에틸렌 초극세 섬유층의 적층량을 37.5g/m2로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 하여 최종 분리막을 제조하였다.The final separation membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the deposition rate of the metering pump was controlled to produce 37.5 g / m 2 of the laminated amount of the ultra high molecular weight polyethylene ultrafine fiber layer on the surface of the separator.

[비교예 1]Comparative Example 1

분리막 표면에 전기방사에 의한 초고분자량 폴리에틸렌 초극세 섬유층을 제조하지 아니한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 하여 최종 분리막을 제조하였다.A final separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that the ultrahigh molecular weight polyethylene ultrafine fiber layer was not prepared by electrospinning on the separator surface.

상기 실시예와 비교예에 따른 분리막의 고강도성(Break Stress)을 측정하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.Break stress of the separator according to the Examples and Comparative Examples was measured and the results are shown in Table 1.

Break Stress (kgf/mm2)Break Stress (kgf / mm 2 ) 실시예1Example 1 1616 실시예2Example 2 1818 실시예3Example 3 2222 비교예1Comparative Example 1 1515

상기 표 1에 의하면, 본 발명에 따른 실시예들의 경우 비교예에 비해 강도가 높아진 결과라 볼 수 있다.According to Table 1, in the case of the embodiments according to the present invention can be seen as a result of increased strength compared to the comparative example.

본 발명에 따른 분리막은 고강도성이 요구되는 하이브리드 전기 자동차나 전기 자동차 및 연료전지 자동차 등에 사용되는 전기화학소자에 특히 유용하다.The separator according to the present invention is particularly useful for electrochemical devices used in hybrid electric vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles, etc., which require high strength.

1: 배럴 2: 정량펌프
3: 고전압발생기 4: 방사노즐
5: 하전된 초극세 섬유 6: 접지된 금속 집전판
1: barrel 2: metering pump
3: high voltage generator 4: radiation nozzle
5: charged ultrafine fiber 6: grounded metal current collector

Claims (9)

삭제delete 폴리올레핀 고분자 수지를 포함하는 미다공막의 일면 또는 양면에 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra High Molecular Weight Polyethylene) 수지를 포함하는 섬유층이 코팅된 분리막에 있어서,
상기 섬유층은 전기방사(electro-spinning)에 의해 형성된 초극세 섬유로 이루어지고, 이 초극세 섬유로 이루어진 섬유층의 적층량은 12.5 ~ 37.5 g/㎡인 것을 특징으로 하는, 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막.
In the separation membrane coated with a fiber layer containing ultra high molecular weight polyethylene (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) resin on one side or both sides of the microporous membrane comprising a polyolefin polymer resin,
The fiber layer is made of ultra-fine fibers formed by electrospinning (electro-spinning), characterized in that the stacking amount of the fiber layer consisting of the ultra-fine fibers is 12.5 ~ 37.5 g / ㎡, the membrane having a high strength ultra-fine fiber layer.
제2항에 있어서,
상기 섬유층에 포함된 초고분자량 폴리에틸렌 수지의 중량평균분자량은 1,000,000 ~ 5,000,000인 것을 특징으로 하는, 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막.
The method of claim 2,
Separation membrane having a high strength ultra-fine fiber layer, characterized in that the weight average molecular weight of the ultra-high molecular weight polyethylene resin contained in the fiber layer is 1,000,000 ~ 5,000,000.
제2항에 있어서,
상기 미다공막에 포함된 폴리올레핀 고분자 수지의 중량평균분자량이 300,000~600,000인 것을 특징으로 하는, 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막.
The method of claim 2,
Separation membrane having a high strength ultra-fine fiber layer, characterized in that the weight average molecular weight of the polyolefin polymer resin contained in the microporous membrane is 300,000 ~ 600,000.
제4항에 있어서,
상기 폴리올레핀 고분자의 분자량분포(Mw/Mn)는 4~8인 것을 특징으로 하는, 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막.
The method of claim 4, wherein
Separation membrane having a high strength ultra-fine fiber layer, characterized in that the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polyolefin polymer is 4 to 8.
제2항에 있어서,
상기 전기방사는, 통상적인 전기방사(electro-spinning), 일렉트로블로잉(electro-blowing), 멜트블로운(melt-blown) 방사 또는 플래쉬 방사(flash-spinning)인 것을 특징으로 하는, 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막.
The method of claim 2,
The electrospinning is characterized in that the high-strength ultrafine fibrous layer, characterized in that the conventional electro-spinning, electro-blowing, melt-blown spinning or flash-spinning. Separator.
제2항에 있어서,
상기 섬유층의 상기 초극세 섬유의 직경은 1-3000nm이고, 상기 초극세 섬유의 기공 크기는 1-5000nm이며, 상기 초극세 섬유의 기공도는 30-95%인 것을 특징으로 하는, 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막.
The method of claim 2,
The diameter of the ultra-fine fibers of the fiber layer is 1-3000nm, the pore size of the ultra-fine fibers is 1-5000nm, the porosity of the ultra-fine fibers is 30-95%, separation membrane having a high strength ultra-fine fiber layer.
제2항에 있어서,
상기 초고분자량 폴리에틸렌 섬유상의 함량은 상기 분리막의 고분자 성분에 대하여 0 초과 95 중량% 이하인 것을 특징으로 하는, 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막.
The method of claim 2,
The ultra-high molecular weight polyethylene fibrous content is greater than 0 to 95% by weight based on the polymer component of the separator, the separation membrane having a high strength ultra-fine fiber layer.
이차전지에 있어서,
서로 다른 두 전극과 이들 두 전극 사이에 개재된 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 고강도 초극세 섬유층을 지닌 분리막과 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 이차전지.
In a secondary battery,
A secondary battery comprising a separator and an electrolyte having a high strength ultra-fine fiber layer according to any one of claims 2 to 8 interposed between two different electrodes and these two electrodes.
KR1020100003263A 2010-01-13 2010-01-13 Separator having ultrafine fibrous layer with high strength and secondary battery using the same KR101117815B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100003263A KR101117815B1 (en) 2010-01-13 2010-01-13 Separator having ultrafine fibrous layer with high strength and secondary battery using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100003263A KR101117815B1 (en) 2010-01-13 2010-01-13 Separator having ultrafine fibrous layer with high strength and secondary battery using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110083180A KR20110083180A (en) 2011-07-20
KR101117815B1 true KR101117815B1 (en) 2012-03-09

Family

ID=44920968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100003263A KR101117815B1 (en) 2010-01-13 2010-01-13 Separator having ultrafine fibrous layer with high strength and secondary battery using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101117815B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101307425B1 (en) * 2012-01-13 2013-09-11 도레이첨단소재 주식회사 Low shrinkable encapsulant sheet for solar cell module and solar cell module using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110083180A (en) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100845239B1 (en) Separator having ultrafine fibrous layer with heat resistance and secondary battery having the same
Deimede et al. Separators for lithium‐ion batteries: a review on the production processes and recent developments
KR101117126B1 (en) Metal oxide ultrafine fiber-based composite separator with heat resistance and secondary battery using same
KR100820162B1 (en) Ultrafine fibrous separator with heat resistance and the fabrication method thereof, and secondary battery using the same
KR100666821B1 (en) Organic/inorganic composite porous layer-coated electrode and electrochemical device comprising the same
Huang Separator technologies for lithium-ion batteries
JP5415609B2 (en) Separator including porous coating layer, method for producing the same, and electrochemical device including the same
KR101173202B1 (en) Preparation method of separator, separator formed therefrom, and preparation method of electrochemical device containing the same
US9287545B2 (en) Separator, manufacturing method of the same, and electrochemical device having the same
US6730439B2 (en) Heat-resistant separator
KR100918751B1 (en) Electrode havig improved interfacial adhesion with separator and electrochemical device comprising the same
KR100742959B1 (en) Organic/inorganic composite porous film and electrochemical device using the same
KR101013785B1 (en) Electrode-separator complex and method for preparing the same
JP2015092487A (en) Lithium secondary battery
KR101247248B1 (en) A porous separator having improved thermal resistance, manufacturing method thereof and electrochemical device comprising the same
KR20120025575A (en) A separator having porous coating layer, a manufacturing method thereof, and electrochemical device containing the same
JP2012502426A (en) Separator provided with porous coating layer and electrochemical device provided with the same
KR102588911B1 (en) Separator for non-aqueous secondary battery, non-aqueous secondary battery and manufacturing method of non-aqueous secondary battery
KR20130085139A (en) Separator having aramid fibrous layer with high strength and secondary battery having the same
KR20120070976A (en) A separator with developed safety, preparation method thereof, and electrochemical device containing the same
KR20170015149A (en) Selective ion adsorbable separator, method for manufacturing the same and electrochemical cell comprising the same
KR20100108997A (en) A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same
KR101603628B1 (en) Separator and preparation method of separator thereof
KR20120026296A (en) A separator with developed safety, preparation method thereof, and electrochemical device containing the same
KR101117815B1 (en) Separator having ultrafine fibrous layer with high strength and secondary battery using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150129

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151218

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170116

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190201

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200203

Year of fee payment: 9