KR101402979B1 - Porous separator for secondary cell and its preparation method with meta aramide electrospinning and inorganic compound coating on polyolefin substrate - Google Patents

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Abstract

A porous separator of the present invention manufactures a meta-aramide nano-nonwoven separator, coats the separator with inorganic compound particles, and improves thermal stability of the separator only by a thin thickness in order to solve a problem of low thermal stability of an existing polyolefin film-shaped separator, thereby improving the stability and output characteristics of a cell.

Description

폴리올레핀 기재 상 메타아라미드를 전기방사한 후 무기물을 코팅한 이차전지용 다공성 분리막 및 이의 제조방법{Porous separator for Secondary cell and its preparation method with Meta aramide electrospinning and inorganic compound coating on polyolefin substrate}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a porous separator for a secondary battery and a method for producing the same,

본 발명은 이차전지용 다공성 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메타아라미드(Meta aramide)를 폴리올레핀 기재 위에 전기방사하고 상기 메타아라미드 나노부직포 분리막 상에 무기물 슬러리를 코팅하여 내열 안정성을 향상시킨 이차전지용 다공성 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a porous separator for a secondary battery and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a separator for a secondary battery and a method of manufacturing the same, To a porous separator for a secondary battery and a method for manufacturing the same.

최근 들어, 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화 등 경박단소화가 급속도로 이루어지고 있으며, 이러한 경향에 맞추어 전력을 공급하는 전지에 대해서도 고성능화가 요구되고 있다.In recent years, miniaturization, thinning, light weight, and the like of electronic devices have been made rapidly and rapidly, and batteries that supply electric power in accordance with this tendency are also required to have high performance.

이러한 요구에 가장 잘 부합하는 전지가 리튬 이차전지이며, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해액 및 분리막을 포함하여 구성된다.A lithium secondary battery is the battery best suited to such a demand, and the lithium secondary battery comprises an anode, a cathode, an electrolyte, and a separator.

여기서, 양극에 적용되는 양극활물질은 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 물질로서, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 망간 산화물(LiMn2O4), 리튬 니켈 코발트산화물, 리튬 철 인산 옥사이드 등의 복합 금속 산화물이 주로 사용된다.Here, the positive electrode active material applied to the positive electrode is a material capable of intercalating and deintercalating lithium, and is a complex of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel cobalt oxide, lithium iron phosphate oxide Metal oxides are mainly used.

그리고, 음극에 적용되는 음극활물질은 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 리튬합금, 카본(carbon), 코크스(cokes), 활성카본(activated carbon), 그래파이트(graphite), 실리콘(Si), 주석(Sn) 등 금속 및/또는 합금 등이 주로 사용된다.The negative electrode active material applied to the negative electrode is a lithium alloy, carbon, cokes, activated carbon, graphite, silicon (Si), tin (Sn), and the like capable of intercalating and deintercalating lithium ) And other metals and / or alloys are mainly used.

또한, 전해액으로는 리튬염과 유기용매를 포함하는 비수 전해액으로서, 리튬염으로는 LiClO4, LiCF3SO3, LiAsF6, LiBF4, LiPF6, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, LiBOB 등이 사용되고, 유기용매로는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 디메틸카보네이트(DMC), 디메톡시에탄(DME), 디에톡시에탄(DEE), 2-메틸테트라하이드로퓨란(2-MeTHF), 디메틸설폭사이드(DMSO) 등이 각각 또는 혼합되어 사용된다.Further, as the non-aqueous electrolyte comprises a lithium salt and an organic solvent as an electrolytic solution, the lithium salt is LiClO 4, LiCF 3 SO 3, LiAsF 6, LiBF 4, LiPF 6, LiSCN, LiC (CF 3 SO 2) 3, LiBOB Propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (DEE), 2-methyltetrahydrofuran (2-MeTHF ), Dimethylsulfoxide (DMSO), and the like are used respectively or in combination.

한편, 분리막은 전지를 구성하는 4대 핵심재료 중 하나로서, 전지의 양극과 음극 사이에 위치하여 활성이 높은 양극물질인 리튬산화물이 음극과 직접 반응하여 폭발로 이어지지 않도록 분리시켜 전지의 안정성을 높이는 역할을 수행하며, 두 전극 사이에 위치하기 때문에 전극 간 리튬이온의 이동이 원활하게 이루어질 수 있도록 기공이 발달한 구조를 가지고 있다.On the other hand, the separator is one of the four core materials composing the battery. It is located between the anode and the cathode of the battery and separates the lithium oxide, which is a highly active cathode material, directly from the cathode to prevent the explosion. And because it is located between two electrodes, it has pore structure so that lithium ions move smoothly between electrodes.

여기서, 분리막은 얇을수록 전지 내에서의 부피를 덜 차지하여 단위 부피당 전기생산량이 많아지기 때문에, 분리막을 제조하는데 있어 우선시하는 평가항목이 두께이다. 그러나, 분리막의 두께를 특정 두께 이하로 얇게 제작할 경우, 분리막의 강도가 취약해 지는 문제점이 따르기 때문에 분리막의 기계적, 열적 강도와 내구성에도 초점을 맞춰야 한다. 전지의 고온저장, 과충전 등은 분리막의 열적 강도와 관련되고, 못 관통이나 이물질에 의한 안전성 문제는 내구성과 관련된 것들이다.Here, the thinner the separator, the less the volume in the cell, and the greater the amount of electricity produced per unit volume. However, when the thickness of the separation membrane is made thinner than a specific thickness, the strength of the separation membrane is weakened. Therefore, the mechanical and thermal strength and durability of the separation membrane should also be focused. High-temperature storage and overcharging of the battery are related to the thermal strength of the separator, and safety problems due to nail penetration and foreign matter are related to durability.

한편, 리튬 이차전지에 사용되는 분리막으로 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polyprophylene, PP)과 같은 폴리올레핀 계열의 필름이 주로 사용되는데, 폴리올레핀은 고온에서 열수축이 심하며, 물리적으로도 취약하다는 단점을 가지고 있다.On the other hand, polyolefin-based films such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP) are mainly used as separation membranes used in lithium secondary batteries. Polyolefins are disadvantageous in that they have high heat shrinkage at a high temperature and are physically weak Have.

폴리올레핀 계열 분리막의 부족한 열적 안정성을 개선시키기 위해, 용융온도가 높은 내열성 고분자를 폴리올레핀 수지와 공압출 시키거나, 내열성 고분자를 부직포 형태로 가공하여 분리막으로 사용하고자 하는 노력들이 시도되고 있다.In order to improve the poor thermal stability of the polyolefin-based separator, attempts have been made to co-extrude a heat-resistant polymer having a high melting temperature with a polyolefin resin, or to use a heat-resistant polymer as a nonwoven fabric.

내열성 고분자로 잘 알려진 아라미드(Aramid)섬유는 '방향족 고리 사이에 아미드결합(-NHCO-)이 적어도 85% 이상 결합한 분자구조의 섬유'로 정의되어 있으며, 이로서 같은 아미드 결합을 가진 나일론 섬유와 구별된다. 아라미드는 벤젠고리의 결합형태에 따라 파라아라미드와 메타아라미드로 나뉘는데, 파라아라미드는 고강도 물성을 가지기 때문에 주로 방탄복의 소재로 이용되고, 메타아라미드는 400℃ 이상의 고온에서도 쉽게 녹지 않을 정도로 일반섬유에 비해 내열성이 뛰어난 특징을 가지기 때문에, 소방복을 포함한 보호복, 전지절연지, 산업용 필터, 산업자재 및 건축용으로 사용된다. 메타아라미드는 아미드결합이 벤젠고리의 메타위치에 결합한 폴리메타페닐렌테레프탈아미드(poly-meta-phenylene-terephthalamide)를 말하며, 다음의 분자식 1의 구조를 갖는다.Aramid fibers, well known as heat-resistant polymers, are defined as 'fibers of a molecular structure in which at least 85% of amide bonds (-NHCO-) are bonded between aromatic rings', thereby distinguishing them from nylon fibers having the same amide bond . The aramid is divided into para-aramid and meta-aramid depending on the bonding form of the benzene ring. The para-aramid is used mainly as a material for the body armor because of its high strength properties. The meta-aramid has heat resistance Because of its excellent features, it is used for protective clothing including fire fighting clothing, battery insulating paper, industrial filters, industrial materials and construction. The meta-aramid refers to poly-meta-phenylene-terephthalamide in which an amide bond is bonded at the meta position of the benzene ring, and has the following molecular formula 1 structure.

Figure 112013021984046-pat00001
Figure 112013021984046-pat00001

분자식 1. 메타아라미드의 분자구조
Molecular formula 1. Molecular structure of meta-aramid

메타아라미드는 최초의 고내열성 아라미드 섬유로서, 단시간내에는 350℃, 연속 사용시에는 210℃에서도 사용이 가능하며, 이 이상의 온도에 노출되면 다른 섬유와 같이 녹거나 연소되지 않고 탄화되는 성질을 가지고 있다. 무엇보다 방염이나 내화처리를 한 다른 제품들과는 달리, 탄화시에도 유독가스나 유해물질을 배출하지 않아 친환경 섬유로서도 우수한 성질을 지니고 있다.The meta-aramid is the first high heat resistant aramid fiber that can be used at 350 ℃ for a short period of time and 210 ℃ for continuous use. When exposed to temperatures above this temperature, it is carbonized without melting or burning like other fibers. Above all, unlike other products that have been flame retarded or refractory treated, they do not emit toxic gases or harmful substances even when carbonized, and thus have excellent properties as eco-friendly fibers.

또한 메타아라미드는 섬유를 구성하는 분자 자체가 매우 강직한 분자구조를 가지고 있기 때문에, 본래 가지고 있는 강도가 강할 뿐 아니라 방사단계에서 섬유 축방향으로 분자가 쉽게 배향되어 결정성이 높아짐에 따른 강도의 향상을 꾀할 수 있다.In addition, since the molecules constituting the fibers themselves have a very rigid molecular structure, the meta-aramid is not only strong in its inherent strength, but also improves the strength as the molecules are easily oriented in the fiber axis direction in the spinning stage .

이차전지용 분리막의 내열 안정성 등 물성을 향상시키기 위한 다른 방법으로, 부직포를 분리막 소재로 이용할 경우, 천연 또는 합성섬유의 화학적, 물리적 또는 기계적 연결에 의해 만들어진 섬유상 매트형태를 띄기 때문에 60~80% 가량의 높은 기공성(Porosity) 및 큰 융점(melting point)을 가지는 특성을 지닌다. 이러한 부직포들은 니켈-카드뮴 전지 등에 사용되어 왔으나, 우수한 기계적 강도를 가짐에도 불구하고 기공이 상대적으로 크게 형성된 구조와 거친 표면으로 인해 전지의 단락을 막기 힘들기 때문에 리튬 이차전지에는 적용되지 않고 있었다.As another method for improving physical properties such as heat resistance stability of the secondary battery separator membrane, when a nonwoven fabric is used as a separator material, it is in the form of a fibrous mat made by chemical, physical or mechanical connection of natural or synthetic fibers. High porosity and a large melting point. Although these nonwoven fabrics have been used in nickel-cadmium batteries and the like, they have not been applied to lithium secondary batteries because they are difficult to prevent short-circuiting of the battery due to the structure having a relatively large pores and the rough surface even though they have excellent mechanical strength.

최근 안전성과 수명을 향상시키기 위해서 폴리에스테르 부직포 분리막이 연구되었는데, 폴리에스테르의 높은 융점을 이용한 고온 안전성과 균일한 기공구조로 인한 수명향상 효과 등이 보고되고 있다.In recent years, polyester nonwoven fabric membranes have been studied in order to improve safety and lifetime. High temperature safety using high melting point of polyester and life improving effect due to uniform pore structure have been reported.

전기방사(electrospinning)는 고분자와 같은 고점도 유체의 정전 스프레이 현상을 이용하여 직경이 수 nm~수 ㎛까지의 초극세 섬유 및 다공성 웹, 즉 부직포를 제조할 수 있는 기술로, 전극의 정전기력으로 용액을 끌어당김으로써 극세한 섬유를 방사해낼 수 있는 장치이다.Electrospinning is a technique for producing ultrafine fibers and porous webs, that is, nonwoven fabrics having a diameter of several nanometers to several micrometers, using an electrostatic spraying phenomenon of a high viscosity fluid such as a polymer, It is a device that can emit ultra fine fibers by pulling.

전기방사 장치 내 수직으로 위치한 모세관(노즐) 끝에 있는 고분자 용액은 중력과 표면장력 사이에 평형을 이루며 반구형 방울을 형성하고 있는데, 이러한 현상은 전기장이 부여될 때 반구형 방울 표면에 전하 또는 쌍극자의 배향이 공기층과 계면에 유도되도록 하고, 따라서 전하 또는 쌍극자 반발로 인해 표면장력과 반대되는 힘이 발생된다. 이러한 힘에 의해 모세관 끝에 매달려있는 용액의 반구형 표면은 테일러 콘(Taylor cone)으로 알려진 원추형 모양으로 늘어나게 되는데, 어떤 임계전기장 세기(Vc)에서 이 반발 정전기력이 표면장력을 극복하게 되면서 하전된 고분자용액의 젯(Jet)이 테일러 콘 끝에서 방출된다. 점도가 낮은 용액의 경우, 젯이 미세방울로 붕괴되어 스프레이 현상이 나타난다. 그러나 고분자와 같이 점도가 높은 용액의 경우, 젯이 붕괴되지 않고 집전판을 향하여 공기중으로 날아가면서 용매가 증발하게 되고, 집전판에는 하전된 고분자 연속상 섬유가 쌓이게 되는데, 이러한 현상을 전기방사라고 부른다. 전기방사에 의해 매우 가는 섬유가 제조되는 원인은 젯이 집전판을 향해 날아가는 과정에서 젯의 신장과 스프레이현상에 의해 가늘어지기 때문이다. 이렇게 만들어진 작은 직경 때문에 전기방사 된 섬유는 더 큰 표면적과 부피를 갖게 되고, 직경이 큰 다른 섬유보다 더 많은 수분의 흡수가 가능하다. 또한, 이렇게 제조된 초극세 섬유 웹은 초박막, 초경량이며, 종래의 섬유에 비해 부피 대비 표면적 비가 지극히 높고, 기공도도 높다. 그러므로 구조적으로 내부의 땀을 배출할 수 있는 호흡성과 방풍성을 가지고 있으며, 막의 외부에서 액체가 들어오지 못하도록 제조하는 것도 가능하다. 따라서 고분자의 전기 방사현상을 초극세 고성능필터, 조직공학용 다공성 지지체, 화학센서 등의 제조와 같은 다양한 분야에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다.The polymer solution at the tip of a vertically positioned capillary (nozzle) in an electrospinning device forms an equilibrium between gravity and surface tension, forming a hemispherical droplet which, when applied to an electric field, causes charge or dipole orientation So that a force opposite to the surface tension is generated due to charge or dipole repulsion. This force causes the hemispherical surface of the solution suspended at the tip of the capillary to expand into a conical shape known as the Taylor cone. At some critical electric field strength (Vc), this repulsive electrostatic force overcomes the surface tension, Jet is emitted from the tail cone tip. In the case of a solution with a low viscosity, the jet collapses into fine droplets, resulting in spraying. However, in the case of a solution having a high viscosity such as a polymer, the jet is not collapsed, the solvent is evaporated as it flows toward the collecting plate toward the air, and the charged continuous polymer fibers are accumulated on the collecting plate. This phenomenon is called electrospinning . The reason why very thin fibers are produced by electrospinning is because the jet is thinned by the elongation of the jet and the spraying phenomenon in the course of flying towards the collector plate. Because of this small diameter, the electrospun fiber will have a larger surface area and volume, and more moisture can be absorbed than other fibers of larger diameter. The ultrafine fiber web thus produced is ultra thin and light in weight and has a very high volume to surface ratio and a high porosity as compared with conventional fibers. Therefore, it is possible to manufacture the structure so that liquid does not come in from the outside of the membrane. Therefore, studies are being conducted to apply the electrospinning phenomenon of polymers to various fields such as the manufacture of ultrafine high performance filters, porous supports for tissue engineering, and chemical sensors.

또한 전지가 대형화됨에 따라, 전해액에 대한 젖음성(Wettability) 문제가 점점 심각해지고 있다. 전해액과 분리막의 친화도가 낮으면 막 내 리튬이온 이동능력이 저하되고, 이는 곧 전지의 출력특성이 저하되는 양상으로 이어진다. 특히 전해액 성분이 에틸렌 카보네이트(Ethylene carbonate, EC)나 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate, PC) 등과 같이 극성이 큰 용매일 경우, 비극성인 폴리올레핀 계열 분리막에는 열등한 젖음성을 보이기 때문에 이러한 분리막의 젖음성에 의한 전지의 출력양상에의 문제점이 더욱 극명하게 나타난다. Further, as the battery has become larger, the problem of wettability with electrolyte has become more serious. If the affinity of the electrolyte solution and the separator membrane is low, the lithium ion transfer capacity in the membrane is deteriorated, leading to a phenomenon in which the output characteristics of the battery are deteriorated. In particular, when the electrolytic solution component has a polarity such as ethylene carbonate (EC) or propylene carbonate (PC), it exhibits poor wettability to the non-polar polyolefin-based separator. Therefore, The problem of aspect appears more clearly.

따라서 전해액과의 친화도 향상을 위해 분리막의 표면을 개질하는 기술들이 개발되고 있으며, 특히 무기 복합 분리막, 또는 세라믹 분리막은 매우 미세한 크기의 무기물 입자들을 적은 양의 바인더로 서로 연결하여 제조하는데, 무기물 입자들의 높은 친수성과 큰 비표면적으로 인해 전해액에 우수한 젖음성을 나타내며, EC 및 PC 등의 전해액에 우수한 젖음성을 보이는 것은 전지 수명과 성능을 향상시킨다. 이러한 세라믹 분리막들은 매우 우수한 열적 안정성을 가지며, 고온에서도 거의 수축이 일어나지 않는다.Therefore, techniques for modifying the surface of the separator to improve the affinity with the electrolyte have been developed. In particular, the inorganic composite separator or the ceramic separator is manufactured by connecting inorganic particles of a very small size with a small amount of a binder. Show high wettability to electrolytes due to their high hydrophilicity and large specific surface area, and excellent wettability in electrolytes such as EC and PC improves battery life and performance. These ceramic separators have very good thermal stability and hardly shrink even at high temperatures.

그러나 이러한 세라믹 분리막의 경우, 우수한 전해액 젖음성과 열적 안정성을 보여주지만, 와인딩(winding)을 포함한 전지 조립 공정에 적합한 수준의 기계적 물성, 특히 유연성을 보여주지 못하는 단점을 가지고 있다.
However, such a ceramic separator exhibits excellent electrolyte wettability and thermal stability, but has disadvantages in that it does not show adequate mechanical properties, particularly flexibility, for a battery assembly process including a winding.

본 발명에서는 폴리올레핀 기재의 낮은 열적 안정성을 개선하기 위해, 메타아라미드 나노부직포 분리막을 제작하고, 상기 메타아라미드 나노부직포 상에 무기물 입자를 코팅하여 전해액 젖음성을 향상시킬 수 있는 무기물 층이 견고하게 결합되도록 함으로써, 전지 안정성과 출력특성을 향상시킬 수 있는 이차전지용 다공성 분리막 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
In the present invention, in order to improve low thermal stability of a polyolefin substrate, a metha-aramid nano-nonwoven fabric separator is prepared, and an inorganic material layer capable of improving electrolyte wettability is firmly bonded by coating inorganic particles on the nano- , A porous separator for a secondary battery capable of improving battery stability and output characteristics, and a method for manufacturing the same.

본 발명은 폴리올레핀 기재 상에 메타아라미드를 적절한 유기용매에 용해시킨 방사용액을 전기방사하여 메타아라미드 나노부직포 분리막을 형성하는 단계; 및 상기 메타아라미드 나노부직포 분리막 상에 무기물 슬러리를 코팅하여 무기물 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a metha-aramid nano-sized nonwoven fabric separator, comprising: electrospinning a polyolefin substrate with a spinning solution having meta-aramid dissolved in an appropriate organic solvent to form a meta-aramid nano- And coating an inorganic slurry on the meta-aramid nano-nonwoven fabric separating membrane to form an inorganic coating layer. The present invention also provides a method for manufacturing a porous separator for a secondary battery.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 메타아라미드의 중량평균 분자량(Mw)은 3,000 내지 500,000이며, 유기용매는 디메틸포름아마이드(DMF) 또는 디메틸아세트아마이드(DMAc)인 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the meta-aramid has a weight average molecular weight (Mw) of 3,000 to 500,000, and the organic solvent is dimethylformamide (DMF) or dimethylacetamide (DMAc).

본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 전기방사는 상향식 전기방사법을 사용하는 것을 특징으로 한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the electrospinning is characterized by using a bottom-up electrospinning method.

본 발명의 또다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 무기물 슬러리 내에는 무기물과 바인더의 중량비율이 95:5 내지 50:50인 것을 특징으로 하며, 상기 무기물은 SiO2, Al2O3, TiO2, Li3PO4, 제올라이트, MgO, CaO, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들의 각 혼합물 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하고, 상기 바인더는 메타아라미드, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐알코올(PVA) 및 카복시메틸셀룰로오스(CMC)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.According to another preferred embodiment of the invention, the inorganic material in the slurry is the weight ratio of inorganic binder and 95: and characterized in that 5 to 50: 50, wherein the inorganic substance is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Li 3 PO 4 , zeolite, MgO, CaO, BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , SiO, SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 Sn 2 BPO 6, and mixtures thereof. The binder may be at least one selected from the group consisting of meta-aramid, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), and carboxymethyl cellulose (CMC ). ≪ / RTI >

또한, 본 발명은 폴리올레핀 기재; 상기 폴리올레핀 기재의 일면에 전기방사를 통해 형성되는 메타아라미드 나노부직포 분리막; 및 상기 메타아라미드 나노부직포 분리막의 일면에 형성되는 무기물 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막을 제공한다.
The present invention also relates to a polyolefin substrate; A meta-aramid nano-fabric separator formed on one surface of the polyolefin substrate through electrospinning; And an inorganic coating layer formed on one side of the meta-aramid nano-fabric separator. The present invention also provides a porous separator for a secondary battery.

본 발명의 이차전지용 다공성 분리막은 전기방사 된 메타아라미드 나노부직포에 의하여 무기물 코팅층이 견고하게 결합되어 있기 때문에, 기존의 폴리올레핀 계열 필름형태의 분리막 및 폴리올레핀 기재에 무기물 코팅층을 직접 형성시킨 분리막보다 우수한 열적 안정성을 가진다.
Since the porous separator for a secondary battery of the present invention is strongly bonded to the inorganic coating layer by electrospunmeta nano nonwoven fabric, the separator of the conventional polyolefin-type film and the separator of the polyolefin- .

도 1은 본 발명의 다공성 분리막의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다공성 분리막의 제조방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 상향식 다공성 분리막 제조방법의 모식도이다.
1 is a schematic view of a porous separator of the present invention.
2 is a schematic view of a method for producing the porous separation membrane of the present invention.
3 is a schematic view of a method of manufacturing a downwardly porous separator of the present invention.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 메타아라미드를 전기방사하여 나노부직포 분리막을 폴리올레핀 기재 상에 도포한 뒤, 상기 메타아라미드 나노부직포 분리막 상에 무기물 입자를 코팅함으로써 무기물 코팅층을 견고하게 부착시키켜 분리막의 내열 안정성을 향상시키고자 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for manufacturing a membrane-electrode assembly, which comprises applying a nanofiber separator membrane on a polyolefin substrate by electrospinning a meta-aramid, coating the inorganic particle on the membrane separator, And to improve the heat stability.

상기 폴리올레핀 기재의 두께는 5 ~ 50㎛, 공극율(porosity, 기공도)[공극률(porosity(%))=1-(막의 겉보기 밀도/수지밀도)x100]은 30 ~ 80%인 것이 바람직하다. 또한, 인장강도는 기계적 방향(MD)으로 700㎏/㎠ 이상, 횡방향(CD)으로 150㎏/㎠ 이상, 뚫림강도는 밀(mil, 1mil=25.4㎛) 당 200g이상, 수축율은 100℃에서 1시간 동안 10%미만, 평균기공크기는 0.005 ~ 3㎛인 물리적 특성과 전기저항이 130 ~ 185℃에서 10,000Ω/㎠ 이상인 전기적 특성을 갖는 것이 전기화학소자용으로 사용하기에 특히 적합하다.The thickness of the polyolefin substrate is preferably 5 to 50 μm and the porosity (porosity (%)) = 1- (apparent density of the membrane / resin density) x 100] is preferably 30 to 80%. The tensile strength was 700 kg / cm 2 or more in the mechanical direction (MD), 150 kg / cm 2 or more in the transverse direction (CD), the piercing strength was 200 g or more per mil (1 mil = 25.4 탆) It is particularly suitable for use in an electrochemical device having a physical property of less than 10% for 1 hour, an average pore size of 0.005 to 3 占 퐉 and an electrical characteristic of electric resistance of 10,000? / Cm2 or more at 130 to 185 占 폚.

전기방사 장치는 방사용액을 보관하는 방사용액 주탱크, 방사용액 정량 공급을 위한 계량펌프, 다수개의 핀으로 구성되는 다중관형노즐이 블록형태로 조합되어 있으며 방사액을 섬유상으로 토출하는 노즐블록, 상기 노즐블록에 대응하는 위치에서 방사되는 단섬유들을 집적하는 컬렉터, 고전압을 발생시키는 전압 발생장치 및 노즐 블록의 최상부에 연결된 방사 용액 배출 장치 등으로 구성된다.The electrospinning device includes a spinning liquid main tank for storing a spinning solution, a metering pump for supplying a spinning solution in a fixed amount, a nozzle block for combining a plurality of tubular nozzles composed of a plurality of pins in block form and discharging the spinning solution in a fiber form, A collector for accumulating short fibers emitted at a position corresponding to the nozzle block, a voltage generating device for generating a high voltage, and a spinning solution discharging device connected to the top of the nozzle block.

상기 본 발명의 메타아라미드를 전기방사하여 나노부직포를 제조하는 방법을 살펴본다.Hereinafter, a method for preparing a nanofiber nonwoven fabric by electrospinning the meta-aramid of the present invention will be described.

우선 메타아라미드(Meta aramide)를 적절한 유기용매에 용해시킨 방사용액을 제조하고, 방사용액 주탱크 내에 상기 메타아라미드 방사액을 보관, 별도의 계량펌프로 계량하여 정량씩 방사용액 드롭장치로 공급한다. First, a spinning solution is prepared by dissolving meta-aramid in an appropriate organic solvent, and the meta-aramid spinning solution is stored in the spinning solution main tank, metered by a separate metering pump, and supplied to the spinning solution dropping device in a fixed amount.

상기 메타아라미드는 중량평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 것을 특징으로 하며, 메타-배향된 합성 방향족 폴리아미드를 포함한다. 중량평균 분자량이 3,000미만인 경우, 섬유의 물성이 떨어지며, 중량평균 분자량이 500,000을 초과하면 공정성이 나빠진다.The meta-aramid has a weight average molecular weight of 3,000 to 500,000, and includes a meta-oriented synthetic aromatic polyamide. When the weight average molecular weight is less than 3,000, the physical properties of the fiber are poor. When the weight average molecular weight exceeds 500,000, the processability is poor.

상기 메타아라미드 중합체는 주로 방향족인 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 및 그 혼합물을 포함할 수 있으며, 여기서 아미드(-CONH-) 결합의 적어도 85%는 2개의 방향족 고리에 직접 부착된다. 고리는 비치환되거나 치환될 수 있다. 중합체는 2개의 고리 또는 라디칼이 분자 쇄를 따라 서로에 대하여 메타 배향될 때 메타아라미드가 된다. 바람직하게는, 공중합체는 중합체를 형성하는 데 사용된 일차 다이아민을 치환한 10% 이하의 다른 다이아민, 또는 중합체를 형성하는 데 사용된 일차 이산(diacid) 클로라이드를 치환한 10% 이하의 다른 이산 클로라이드를 가진다. 바람직한 메타아라미드는 폴리(메타페닐렌 아이소프탈아미드)(MPD-I) 및 그 공중합체이다. 하나의 그러한 메타아라미드 섬유는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 입수가능한 노멕스(Nomex)(등록상표) 아라미드 섬유이지만, 메타아라미드 섬유는 일본 도쿄 소재의 테이진 리미티드(Teijin Ltd.)로부터 입수가능한 상표명 테이진코넥스(Tejinconex)(등록상표); 중국 산동성 소재의 얀타이 스판덱스 컴퍼니 리미티드(Yantai Spandex Co. Ltd)로부터 입수가능한 뉴 스타(New Star)(등록상표) 메타아라미드; 및 중국 광동의 신후이 소재의 광동 차밍 케미칼 컴퍼니 리미티드(Guangdong Charming Chemical Co. Ltd.)로부터 입수가능한 친퍼넥스(Chinfunex)(등록상표) 아라미드 1313과 같이 다양한 스타일로 입수가능하다.The meta-aramid polymer may comprise a polyamide homopolymer, a copolymer and mixtures thereof predominantly aromatic, wherein at least 85% of the amide (-CONH-) bonds are attached directly to the two aromatic rings. The ring may be unsubstituted or substituted. The polymer becomes a meta-aramid when the two rings or radicals are meta-oriented along the molecular chain with respect to each other. Preferably, the copolymer contains up to 10% other diamines substituted for the primary diamine used to form the polymer, or up to 10% other diacids substituted for the primary diacid chloride used to form the polymer It has a diacid chloride. Preferred meta-aramids are poly (metaphenylene isophthalamide) (MPD-I) and copolymers thereof. One such meta-aramid fiber is < RTI ID = 0.0 > a < / RTI > children. Nomex < (R) > aramid fibers available from EI du Pont de Nemours and Company, but meta-aramid fibers are available from Teijin Ltd., Tokyo, Japan Tejinconex (registered trademark); New Star (TM) meta-aramid available from Yantai Spandex Co. Ltd, Shandong, China; And Chinfunex (registered trademark) Aramid 1313, available from Guangdong Charming Chemical Co., Ltd., Shinshu, Guangdong, China.

상기 유기용매는 고분자를 충분히 용해할 수 있고, 전기방사법에 적용 가능한 용매이면 특별히 제한되지 아니할 뿐만 아니라, 전기방사법에 의해 나노부직포 분리막을 제조할 때, 유기용매는 거의 제거되기 때문에 전지의 특성에 영향을 미치는 것도 사용될 수 있다. 예를 들어 프로필렌 카보네이트, 부틸렌카보네이트, 1,4-부티로락톤, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 디메틸설폭사이드, 에틸렌 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 폴리에틸렌설포란, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 아세톤, 알코올 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide, DMF) 또는 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide, DMAc)를 사용하는 것이 바람직하다.The organic solvent is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve the polymer and is applicable to the electrospinning process. In addition, when the nano-nonwoven fabric separator is prepared by electrospinning, the organic solvent is almost removed, Can also be used. For example, propylene carbonate, butylene carbonate, 1,4-butyrolactone, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, polyethylene sulfolane, tetraethylene glycol dimethyl ether, acetone, alcohol or mixtures thereof (DMF) or dimethylacetamide (DMAc) may be preferably used as the solvent, and more preferably, dimethylformamide (DMF) or dimethylacetamide (DMAc) may be used.

이와 같이 방사용액 드롭장치 내로 공급된 방사용액은 방사용액 드롭장치를 통과하면서 불연속적으로 높은 전압이 걸려있고 교반기가 설치된 노즐블록의 방사용액 공급관으로 이송된다. 상기 방사용액 드롭장치는 방사용액의 흐름을 차단하여 방사용액 주탱크에 전기가 흐르지 못하도록 하는 역할도 한다.In this way, the spinning solution supplied into the spinning solution dropping device is conveyed to the spinning solution supply pipe of the nozzle block which has a discontinuous high voltage while passing through the spinning solution dropping device and in which the stirrer is installed. The spinning liquid drop device also blocks the flow of spinning liquid and prevents electricity from flowing into the spinning liquid main tank.

계속해서 상기 방사용액 공급관으로 이송된 방사용액은 다중관상노즐을 통해 컬렉터로 토출되어 나노부직포를 형성한다. 이때, 다중관상노즐로부터 전기방사되는 나노부직포는 공기공급용 노즐에서 분사되는 공기에 의해 넓게 퍼지면서 컬렉터상에 포집되어 포집면적이 넓어지고 집적밀도가 균일해진다. 다중관상노즐에서 섬유화 되지 못한 과잉 방사용액은 오버플로 제거용 노즐에서 모아져 오버플로액의 임시저장판을 거쳐 방사용액 공급판으로 다시 이동하게 된다.Subsequently, the spinning solution transferred to the spinning liquid supply pipe is discharged to the collector through the multi-tubular nozzle to form a nano-sized nonwoven fabric. At this time, the nano-nonwoven fabric electrospun from the tubular nozzle is widely spread by the air injected from the nozzle for supplying air, and is collected on the collector, thereby widening the collecting area and making the density uniform. The excess flushing liquid which is not fibrous in the multistage nozzle is collected in the overflow removing nozzle and moved to the flushing liquid supply plate through the temporary storage plate of the overflow liquid.

나노부직포를 제조하고자 할 경우에는 공기공급용 노즐에서 공기의 속도는 0.05m∼50m/초, 보다 바람직하기로는 1~30m/초인 것이 좋다. 공기의 속도가 0.05m/초 미만인 경우에는 컬렉터에 포집된 나노부직포의 퍼짐성이 낮아서 포집면적이 크게 향상되지 않고, 공기의 속도가 50m/초를 초과하는 경우에는 나노부직포가 컬렉터에 집속되는 면적이 오히려 감소되며, 더욱 심각한 문제는 섬유 형태가 아니라 굵은 타래 형태로 컬렉터에 부착되어 나노부직포 형성능이 현저하게 저하된다.When the nano-sized nonwoven fabric is to be manufactured, the speed of the air in the air supply nozzle is preferably 0.05 to 50 m / sec, more preferably 1 to 30 m / sec. When the velocity of the air is less than 0.05 m / sec, the spreading property of the nanofiber nonwoven fabric collected in the collector is low and the collecting area is not greatly improved. When the air velocity exceeds 50 m / second, And the more serious problem is adhered to the collector in the form of coarse tuft, not in the form of fiber, so that the ability to form nano-nonwoven fabric is remarkably deteriorated.

아울러, 노즐블록 최상부에 과잉 공급된 방사용액은 방사용액 배출장치에 의해 방사용액 주탱크로 강제 이송된다.In addition, the spinning solution which is excessively supplied to the top of the nozzle block is forcibly transferred to the spinning liquid main tank by the spinning solution discharging device.

이때 전기력에 의한 부직포형성을 촉진하기 위하여 노즐블록 하단부에 설치된 도전체판과 컬렉터에는 전압발생장치에서 발생된 1kV 이상, 바람직하게는 20kV 이상의 전압을 걸어준다. 상기 컬렉터로는 앤드레스(Endless) 벨트를 사용하는 것이 생산성 측면에서 더욱 유리하다. 상기 컬렉터는 부직포의 밀도를 균일하게 하기 위하여 좌우로 일정거리를 왕복운동하는 것이 바람직하다.In order to promote the formation of the nonwoven fabric by the electric force, a voltage of 1 kV or more, preferably 20 kV or more, generated in the voltage generator is applied to the conductive plate and the collector provided at the lower end of the nozzle block. It is more advantageous in terms of productivity to use an endless belt as the collector. It is preferable that the collector reciprocates a predetermined distance to the left and right to uniform the density of the nonwoven fabric.

이와 같이 컬렉터 상에 형성된 나노부직포는 웹 지지로울러를 거쳐서 권취로울러에 권취하면 부직포 제조공정이 완료된다.The nonwoven fabric formed on the collector is wound on the winding roller through the web supporting roller to complete the nonwoven fabric manufacturing process.

상기 제조장치는 포집면적을 넓혀 나노부직포의 집적 밀도를 균일하게 할 수 있으며, 드롭렛(Droplet) 현상을 효과적으로 방지하여 부직포의 품질을 향상시킬 수 있고, 전기력에 의한 섬유형성 효과가 높아져 나노부직포를 대량 생산 할 수 있다. 아울러 다수개의 핀으로 구성되는 노즐들을 블록형태로 배열하므로서 부직포의 폭 및 두께를 자유롭게 변경, 조절 할 수 있다.The manufacturing apparatus can increase the collecting area to uniform the density of the nano-woven fabric, effectively prevent the droplet phenomenon, improve the quality of the non-woven fabric, increase the fiber-forming effect by the electric force, Mass production is possible. In addition, the width and thickness of the nonwoven fabric can be freely changed and adjusted by arranging the nozzles composed of a plurality of pins in block form.

상기 전기방사장치는 상향식, 하향식, 수평식 및 복합식 중 어느 것을 선택하여도 무방하며, 도 3과 같이 상향식 전기방사 장치를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
The electrospinning apparatus may be any of a bottom-up type, a top-down type, a horizontal type, and a combination type. It is more preferable to use a bottom-up type electrospinning apparatus as shown in FIG.

상기와 같은 전기방사 방법을 통해 폴리올레핀 기재 상에 메타아라미드 나노부직포 분리막을 부착시킨 후, 무기물입자와 바인더 수지를 아세톤에 첨가하여 제조된 무기물 슬러리를 메타아라미드 나노부직포 분리막 상에 코팅하여 다공성 분리막을 제조한다.After the meta-aramid nano-nonwoven fabric separator was attached to the polyolefin substrate through the electrospinning method as described above, inorganic slurry prepared by adding inorganic particles and binder resin to acetone was coated on the metha-aramide nano-nonwoven fabric separator to prepare a porous separator do.

상기 무기물 입자는 SiO2, Al2O3, TiO2, Li3PO4, 제올라이트, MgO, CaO, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들의 각 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하며, 특히 SiO2, Al2O3 인 것이 바람직하다.The inorganic particles are SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Li 3 PO 4, zeolites, MgO, CaO, BaTiO 3, Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3, CaCO 3, LiAlO 2, SiO, SnO, SnO 2, PbO 2, ZnO, P 2 O 5, CuO, MoO, V 2 O 5, B 2 O 3, Si 3 N 4, CeO 2, Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6, and mixtures thereof, and is particularly preferably SiO 2 or Al 2 O 3 .

상기 바인더 수지는 메타아라미드, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐알코올(PVA) 및 카복시메틸셀룰로오스(CMC)로, 이를 이용하여 상기 무기물 입자를 나노부직포 분리막 상에 부착시킨다.The binder resin is made of meta-aramid, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVA) and carboxymethyl cellulose (CMC), and the inorganic particles are adhered on the nano-sized nonwoven fabric separator.

상기 코팅 방법은 화학기상증착(Chemical vapor deposition, CVD), 물리증착(Physical vapor deposition, PVD), 용사코팅, 딥(Dip)코팅, 스핀(Spin)코팅 및 캐스팅법 등 다양한 코팅방법을 사용할 수 있으며, 특히 캐스팅 방법에 의한 코팅이 바람직하다.
The coating method may be various coating methods such as chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), spray coating, dip coating, spin coating and casting. , In particular a coating by a casting method.

다음의 실시예 및 도면을 통해 본 발명의 폴리올레핀 기재 상에 메타아라미드 나노부직포를 전기방사한 후 무기물 입자를 코팅하여 내열 안정성을 향상시킨 이차전지용 다공성 분리막 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 하지만 본 발명의 범위가 제시한 실시예 및 이로부터 만들어진 변형 또는 수정발명에 제한되지 않는다는 것은 본 발명과 관련된 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실일 것이다.
The porous separator for a secondary battery having improved thermal stability by coating inorganic particles on the polyolefin substrate of the present invention after electrospinning the nano-sized nonwoven fabric on the polyolefin substrate according to the present invention will be described in more detail below . It will be apparent, however, to those skilled in the art that the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments and modifications or improvements made therefrom.

(1) 열수축 측정(1) Heat shrinkage measurement

5㎝ x 2.5㎝의 크기의 다공성 분리막 시료를 두 장의 슬라이드 글라스 사이에 넣고 클립으로 조인 후, 150℃에서 30분 간 방치한 후 수축율을 계산하였다.
A porous membrane sample of 5 cm x 2.5 cm was placed between two slide glasses and clamped with a clip. The sample was allowed to stand at 150 ° C for 30 minutes and the shrinkage ratio was calculated.

실시예 1Example 1

중량평균 분자량(Mw)이 50,000인 메타아라미드를 DMAc 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하고, 상기 방사용액을 10㎛ 두께의 폴리올레핀 기재(Celgard 2400) 상에 전극과 컬렉터 간의 거리를 40Cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%로 상향식 전기방사하여 3㎛ 두께의 메타아라미드 나노부직포 분리막을 형성한다.A methacrylamide having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 was dissolved in a DMAc solvent to prepare a spinning solution. The spinning solution was sprayed onto a polyolefin substrate (Celgard 2400) having a thickness of 10 탆 by a distance of 40 cm between the electrode and the collector, , A spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 DEG C, and a humidity of 20% to form a 3-m thick meta-aramid nano-fabric separator membrane.

0.5㎛ 크기의 Al2O3 무기물입자와 바인더인 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA)(LG IG840)를 9:1 중량비로 아세톤에 첨가하여 제조된 슬러리를 상기 메타아라미드 나노부직포 분리막 상에 캐스팅 방법으로 5㎛ 두께로 코팅한다.A slurry prepared by adding Al 2 O 3 inorganic particles having a size of 0.5 μm and poly (methyl methacrylate) (PMMA) (LG IG840) as a binder to acetone at a weight ratio of 9: 1 was applied to the above- Coat the separator with a casting method to a thickness of 5 탆.

상기 방법으로 제조된 이차전지용 다공성 분리막을 이용하여 열 수축율을 평가하여 아래 표 1에 게재하였다.
The heat shrinkage ratio was evaluated using the porous separator for secondary battery manufactured by the above method, and it is shown in Table 1 below.

실시예 2Example 2

0.5㎛ 크기의 Al2O3 무기물입자와 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, LG IG840)를 8:2 중량비로 혼합하는 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 이차전지용 다공성 분리막을 제조하여, 상기와 같은 방법으로 성능평가를 실시하였다.
A porous separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that Al 2 O 3 inorganic particles having a size of 0.5 μm and polymethyl methacrylate (PMMA, LG IG 840) were mixed at an 8: 2 weight ratio. The performance was evaluated by the method.

비교예 1Comparative Example 1

별도의 처리를 하지 않은 18㎛ 두께의 폴리올레핀 필름(Celgard 2400)을 이용하여 실시예와 같은 분리막 성능평가를 실시하였다.
The performance of the separator was evaluated by using a polyolefin film (Celgard 2400) having a thickness of 18 탆 which was not subjected to any further treatment.

비교예 2Comparative Example 2

13㎛ 두께의 폴리올레핀 기재(Celgard 2400)에 실시예 1의 무기물 슬러리를 5㎛ 두께로 직접 코팅하여 이차전지용 다공성 분리막을 제조하고, 실시예와 같은 방법으로 분리막 성능평가를 실시하였다.
A porous separator for a secondary battery was prepared by directly coating an inorganic slurry of Example 1 with a thickness of 5 탆 on a polyolefin substrate (Celgard 2400) having a thickness of 13 탆 and evaluating the performance of the separator by the same method as in Example.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 열 수축율(%)Heat shrinkage (%) 22 33 4242 1212 두께(㎛)Thickness (㎛) 1818 1818 1818 1818

상기한 바와 같이 본 발명을 통해 제공된 이차전지용 다공성 분리막은 전기방사에 의한 부직포막으로 인해 무기물 코팅층이 견고하게 결합되어, 일반 폴리올레핀 필름 및 폴리올레핀 필름에 직접 무기물 코팅층을 형성시킨 분리막에 비해 내열 안정성이 향상되었음을 알 수 있다.
As described above, the porous separator for a secondary battery provided by the present invention has improved heat stability compared to a separator in which an inorganic coating layer is firmly bonded to a general polyolefin film and a polyolefin film by a nonwoven fabric layer by electrospinning .

본 발명은 상기 실시예에 국한되지 아니하며, 특허 청구범위에 의해서 보호받는다.
The present invention is not limited to the above embodiments and is protected by the claims.

1 : 방사용액 주탱크 2 : 계량 펌프
3 : 방사용액 드롭장치 4 : 노즐블록
5 : 노즐 6 : 나노 섬유
7 : 컬렉터 8 : 컬렉터 지지로울러
9 : 전압발생장치 10 : 노즐 블록 좌우 왕복운동 장치
11 : 교반기 12 : 방사용액 배출장치
13 : 이송관 14 : 나노 부직포 지지 로울러
15 : 나노 부직포 16 : 나노 부직포 권취 로울러
1: Fluid Main tank 2: Metering pump
3: Fluid drop device 4: Nozzle block
5: nozzle 6: nanofiber
7: Collector 8: Collector support roller
9: voltage generating device 10: nozzle block left-right reciprocating device
11: Stirrer 12: Fluid discharging device
13: transfer tube 14: nano-woven fabric supporting roller
15: Nano-nonwoven fabric 16: Nano-nonwoven fabric winding roller

Claims (7)

폴리올레핀 기재 상에 메타아라미드를 유기용매에 용해시킨 방사용액을 전기방사하여 메타아라미드 나노부직포 분리막을 형성하는 단계; 및
상기 메타아라미드 나노부직포 분리막 상에 무기물 슬러리를 코팅하여 무기물 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
A step of electrospinning a spinning solution in which a meta-aramid is dissolved in an organic solvent on a polyolefin substrate to form a meta-aramid nano-fabric separator; And
And coating an inorganic slurry on the meta-aramid nano-fabric separator to form an inorganic coating layer.
제 1항에 있어서,
상기 메타아라미드의 중량평균 분자량(Mw)은 3,000 내지 500,000이며, 유기용매는 디메틸포름아마이드(DMF) 또는 디메틸아세트아마이드(DMAc)인 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the meta-aramid has a weight average molecular weight (Mw) of 3,000 to 500,000, and the organic solvent is dimethylformamide (DMF) or dimethylacetamide (DMAc).
제 1항에 있어서,
상기 전기방사는 상향식 전기방사법을 사용하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electrospinning uses a bottom-up electrospinning method.
제 1항에 있어서,
상기 무기물 슬러리 내에는 무기물과 바인더의 중량비율이 95:5 내지 50:50인 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the inorganic material and the binder in the inorganic slurry is 95: 5 to 50:50.
제 1항에 있어서,
상기 무기물은 SiO2, Al2O3, TiO2, Li3PO4, 제올라이트, MgO, CaO, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들의 각 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The inorganic substance is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Li 3 PO 4, zeolites, MgO, CaO, BaTiO 3, Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , SiO, SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7, Sn 2 B 2 O 5, Sn 2 BPO 6 and a method of manufacturing a secondary battery porous separator, characterized in that any one selected from the group consisting of each mixture.
제 4항에 있어서,
상기 바인더는 메타아라미드, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐알코올(PVA) 및 카복시메틸셀룰로오스(CMC)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the binder is any one selected from the group consisting of meta-aramid, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), and carboxymethyl cellulose (CMC).
폴리올레핀 기재;
상기 폴리올레핀 기재의 일면에 전기방사를 통해 형성되는 메타아라미드 나노부직포 분리막; 및
상기 메타아라미드 나노부직포 분리막의 일면에 형성되는 무기물 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막.
Polyolefin substrates;
A meta-aramid nano-fabric separator formed on one surface of the polyolefin substrate through electrospinning; And
And an inorganic coating layer formed on one side of the meta-aramid nano-fabric separator.
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