KR101491607B1 - Manufacturing method of organic-inorganic hybrid porous seperation membrane and organic-inorganic hybrid porous seperation membrane using the same method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지용 유무기 다공성 분리막의 제조방법 및 이로부터 제조된 유무기 다공성분리막에 관한 것으로 다공성 폴리올레핀 기재 및 상기 기재의 표면에 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물로 코팅된 활성층을 포함하는 유무기 다공성분리막을 제공한다. 본 발명에 따른 다공성분리막은 기존의 분리막보다 기재와의 부착력이 강하며, 우수한 이온전도도 및 전지용량보존율이 우수한 특성을 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for producing a porous organic / inorganic separator for a secondary battery and an organic / inorganic porous separator prepared therefrom, which comprises a porous polyolefin base material and an active site of the inorganic particles on the surface of the base material are mixed with a C 6 to C 36 fatty acid, Or an active layer coated with an organic binder polymer mixture that is modified with an oxidized wax. The porous separator according to the present invention has a strong adhesive force with a substrate than conventional separators, and can provide excellent ion conductivity and excellent cell capacity retention.

Description

이차전지용 유무기 다공성분리막의 제조방법 및 이로부터 제조된 유무기 다공성분리막{Manufacturing method of organic-inorganic hybrid porous seperation membrane and organic-inorganic hybrid porous seperation membrane using the same method}Technical Field [0001] The present invention relates to a method for producing an organic / inorganic hybrid porous membrane for an organic / inorganic hybrid battery, and a porous organic / inorganic hybrid membrane prepared from the porous organic / inorganic hybrid membrane,

본 발명은 이차전지용 유무기 다공성 분리막의 제조방법 및 이로부터 제조된 유무기 다공성분리막에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an organic / inorganic porous membrane for a secondary cell and an organic / inorganic porous membrane prepared therefrom.

최근 전자기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되는 전지도 소형화 및 경량화가 요구되고 있다. 소형이면서도 고용량으로 충방전이 가능한 전지로서 리튬계열 이차전지가 실용화되고 있다.BACKGROUND ART [0002] With the recent trend toward miniaturization and weight reduction of electronic devices, batteries used as power sources for portable electronic devices are also required to be smaller and lighter. Lithium secondary batteries have been put to practical use as batteries that are small in size and can be charged and discharged with a high capacity.

리튬이온전지는, 소형 전자기기의 전원으로 사용될 뿐 아니라, 전기자동차, 전기자전거 등으로의 그 응용범위가 점차 확대되고 있다. 이에 따라 기존의 소형전지에 요구되던 것보다도 더욱 우수한 고온저장특성 및 수명특성이 요구되고 있다. 특히, 하이브리드 전기 자동차용 리튬이온 전지의 경우 안정성과 장기 저장 성능의 향상이 요구된다. The lithium ion battery is used not only as a power source for small electronic devices but also as an electric automobile and an electric bicycle. Accordingly, high-temperature storage characteristics and life characteristics are demanded which are even better than those required for conventional small batteries. In particular, lithium ion batteries for hybrid electric vehicles are required to have improved stability and long-term storage performance.

리튬이차전지는 양극활물질로 LiCoO2 등의 금속산화물과 음극활물질로 탄소재료를 사용하며, 음극과 양극 사이에 폴리올레핀계 다공성 분리막을 넣고, LiPF6 등의 리튬염을 가진 비수성 전해액을 넣어서 제조하게 된다. 충전시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소층으로 삽입되고, 방전시에는 반대로 음극 탄소층의 리튬 이온이 방출되어 양극활물질로 삽입되며, 이때 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온을 이동시키는 통로역할을 한다.The lithium secondary battery is manufactured by using a metal oxide such as LiCoO 2 as a cathode active material and a carbon material as an anode active material and a polyolefin porous separator between the anode and the cathode and a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt such as LiPF 6 do. During charging, lithium ions of the positive electrode active material are released and inserted into the carbon layer of the negative electrode. In discharging, lithium ions of the negative electrode carbon layer are released and inserted into the positive electrode active material. In this case, As shown in FIG.

여기서 상기 다공성 분리막은 음극과 양극 사이의 물리적인 접촉을 방지하는 동시에 기공을 통하여 리튬 이온을 통과시키는 역할을 하는 바, 분리막 그 자체로서는 충방전시 전기화학적 반응에 참여하지는 않지만, 공극율, 친수성, 재질 등에 따라 전지의 싸이클 성능 및 안전성에 큰 영향을 미칠수 있다.Here, the porous separator prevents physical contact between the cathode and the anode, and at the same time passes lithium ions through the pores. The separator itself does not participate in the electrochemical reaction during charging and discharging, but has porosity, It may have a great influence on the cycle performance and safety of the battery.

현재 생산중인 리튬이차전지의 다공성 분리막으로 사용되는 폴리올레핀 막은 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정상의 특징으로 인하여 100℃ 이상의 온도에서 극심한 열수축 거동을 보임으로써, 고온에서 음극과 양극 사이의 단락을 일으켜 전지 사고의 원인이 될 수 있고, 기계적 특성 관점에서는 분리막의 물리적 파열 특성이 취약하여 전지 내부 이물질에 의해 전지 내부 단락이 쉽게 발생하는 단점도 지니고 있다. The polyolefin membrane used as a porous separator of the lithium secondary battery currently produced exhibits extreme thermal shrinkage behavior at a temperature of 100 ° C or more due to the characteristics of the manufacturing process including the material properties and elongation, causing a short circuit between the cathode and the anode at a high temperature It may cause a battery accident, and from the viewpoint of mechanical characteristics, the physical rupture characteristic of the separator is weak, so that there is a disadvantage in that internal short circuit of the battery is easily caused by foreign matter in the battery.

최근에는 안정성 향상에 부응하기 위하여 폴리올레핀계 또는 폴리에스터 다공막에 세라믹 입자 및 바인더 고분자를 코팅하여 제조되는 유무기복합막에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있으며 이에 대하여 대한민국등록특허 제775310호(특허문헌1)에 개시되어 있다. In recent years, in order to respond to the improvement of stability, researches and developments have been actively conducted on organic / inorganic composite membranes prepared by coating ceramic particles and binder polymers on polyolefin-based or polyester porous membranes, and Korean Patent Registration No. 775310 Document 1).

그러나 유무기복합막을 사용하는 경우 코팅재(세라믹입자+바인더고분자)와 다공성 기재 사이의 접착력이 취약하여 코팅된 재료들이 기재로부터 쉽게 벗겨짐으로써, 전지제조 후 저항으로 작용하여 전지 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다. 또한 권취 등 전지 조립과정에서 발생하는 응력에 의하여 코팅된 세라믹 입자들이 탈리될 수 있고, 이렇게 탈리된 세라믹 입자들은 이차전지의 국부적인 결점으로 작용하여, 전지의 안전성에 오히려 악영향을 미칠 수 있다.However, when the organic / inorganic composite membrane is used, since the adhesive force between the coating material (ceramic particles + binder polymer) and the porous substrate is weak, the coated materials easily peel off from the substrate, . In addition, the ceramic particles coated with the stress generated in the winding process of the rewinder can be removed, and the ceramic particles thus removed serve as local defects of the secondary battery, which may adversely affect the safety of the battery.

따라서 유무기 복합막을 이차전지용 분리막으로 사용하는 연구와 더불어 다공막 기재와 코팅층의 접착력 및 세라믹 입자의 탈리현상을 방지하는 연구가 시급한 과제로 대두되고 있는 실정이다.Therefore, in addition to research on the use of organic / inorganic composite membranes as separation membranes for secondary batteries, studies are being urgently needed to prevent the adhesion between the porous membrane substrate and the coating layer and the desorption of ceramic particles.

대한민국등록특허 제775310호Korean Patent No. 775310

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이차전지용 분리막을 제공하는 것이며, 구체적으로는 기계적 열적 특성이 우수하여 고온, 과충전 등의 과도한 조건에서도 양극과 음극 내부 단락에 의한 안전성 저하가 발생하지 않으므로 전지특성이 우수한 유무기 다공성 분리막을 제공하는 것이며, 보다 구체적으로는 다공막 기재와 코팅층의 접착력 및 세라믹 입자의 탈리현상을 현저하게 줄여 이차전지의 전기적 특성 및 안정성이 향상되는 유무기 다공성분리막을 제공하는 것이다.The present invention provides a separation membrane for a secondary battery, and more specifically, it has excellent mechanical and thermal characteristics and does not cause any safety deterioration due to short-circuiting between the anode and the cathode even under excessive conditions such as high temperature and overcharge, And more particularly, to provide an organic / inorganic porous separator having improved electrical characteristics and stability of the secondary battery by remarkably reducing the adhesion between the porous membrane substrate and the coating layer and the desorption of the ceramic particles.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 플라즈마 처리 또는 산처리된 다공성 폴리올레핀 기재 및 상기 기재의 표면에 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물로 코팅된 활성층을 포함하는 유무기 다공성분리막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a porous polyolefin substrate which is subjected to a plasma treatment or an acid treatment, and an organic binder which is obtained by modifying the active site of inorganic particles with a C 6 to C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax, There is provided an organic / inorganic porous separator comprising an active layer coated with a polymer mixture.

또한 본 발명은 a) 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물을 제조하는 단계, b) 다공성 폴리올레핀 기재를 산처리 또는 플라즈마 처리하는 단계 및 c) 산처리 또는 플라즈마 처리된 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 상기 a)의 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포 및 건조하여 활성층을 형성하는 단계를 포함하는 유무기 다공성분리막의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing a porous polyolefin substrate, comprising the steps of: a) preparing an inorganic binder polymer mixture in which an active site of inorganic particles is modified with a C 6 -C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax; b) And c) applying and drying a slurry containing at least one surface of the porous polyolefin substrate of the acid-treated or plasma-treated porous organic polyolefin substrate and the organic binder polymer mixture of a) and the solvent to form an active layer, A method for producing a separation membrane is provided.

또한 본 발명은 상기 유무기 다공성분리막, 또는 상기 제조방법으로 제조된 유무기 다공성분리막을 포함하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a secondary battery comprising the organic or inorganic porous separator, or the organic or inorganic porous separator produced by the production method.

본 발명에 따른 이차전지용 유무기 다공성 분리막은 기계적 열적 특성이 우수하여 고온, 과충전 등의 과도한 조건에서도 양극과 음극 내부 단락에 의한 안전성 저하가 발생하지 않으므로 전지특성이 우수하며, 보다 구체적으로는 플라즈마 처리 또는 산처리로 인한 다공막 기재와 코팅층의 우수한 접착력 및 세라믹 입자의 탈리현상을 현저하게 줄여 이차전지의 전기적 안정성이 향상되는 유무기 다공성분리막을 제공할 수 있다.The porous separator according to the present invention has excellent mechanical and thermal characteristics, and therefore, even in an excessive condition such as high temperature and overcharge, safety is not deteriorated due to short-circuiting between the anode and the cathode. Therefore, the cell characteristics are excellent, Or an organic porous membrane having improved adhesion to the porous layer substrate and coating layer due to the acid treatment and a decrease in desorption of the ceramic particles, thereby improving the electrical stability of the secondary battery.

또한 본 발명에 따른 다공성분리막은 종래의 유무기복합막과 비교할 수 없는 강력한 기재와의 부착력을 보유하고 있으며, 우수한 이온전도도 및 전지용량보존율이 우수한 특성을 제공할 수 있다.Also, the porous separator according to the present invention has a strong adhesion to a strong substrate that can not be compared with conventional organic / inorganic composite membranes, and can provide excellent ion conductivity and excellent battery capacity retention.

본 발명은 플라즈마 처리 또는 산처리된 다공성 폴리올레핀 기재 및 상기 기재의 표면에 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물로 코팅된 활성층을 포함하는 유무기 다공성분리막을 제공한다.The present invention relates to a porous polyolefin substrate which is subjected to a plasma treatment or an acid treatment, and an active layer coated with an organic binder polymer mixture in which active sites of inorganic particles are modified with a C 6 -C 36 fatty acid, an acrylate polymer or an oxidized wax, The present invention also provides an organic / inorganic porous separator.

이때, 상기 유무기 바인더 고분자혼합물은 무기물입자 100중량부에 대하여 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스 1~200 중량부를 포함할 수 있다.The organic binder polymer mixture may include 1 to 200 parts by weight of a C 6 to C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax based on 100 parts by weight of the inorganic particles.

상기 아크릴산계 폴리머는 분자량 1000~100,000의 폴리아크릴산(AA), 아크릴산과 2-히드록시-3-알릴옥시-1-프로판설폰산의 공중합체(AA/HAPS), 아크릴산과 아크릴산메틸의 공중합체(AA/MA), 아크릴산메틸과 이소부틸렌의 공중합체(MA/IB) 및 아크릴산메틸과 아크릴산과 아세트산비닐의 공중합체에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.(AA / HAPS) of acrylic acid and 2-hydroxy-3-allyloxy-1-propanesulfonic acid, a copolymer of acrylic acid and methyl acrylate AA / MA), a copolymer of methyl acrylate and isobutylene (MA / IB), and a copolymer of methyl acrylate and acrylic acid and vinyl acetate.

상기 무기물입자는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The inorganic particles may be a SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, SnO 2, CeO 2, ZrO 2, BaTiO 3 , and Y one or more than one metal oxide selected from 2 O 3, but are not necessarily limited to, .

상기 활성사이트는 상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스에 의해 개질이 가능하다면 제한되지 않는다. 구체적으로는 -COO, -NH2, -CONH2, -PO3H2, -SH, -SO3H, -SO2H, -NO2, 및 -O(CH2CH2O)nH (이때, n은 0~5의 정수) 로 구성된 친수성기 및 C3 ~ C30의 알킬기 및 C3 ~ C30의 아릴(aryl)기로 구성된 소수성기에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The active site is not limited as long as it is capable of being modified by the C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax. Specifically, -COO, -NH 2, -CONH 2, -PO 3 H 2, -SH, -SO 3 H, -SO 2 H, -NO 2, and -O (CH 2 CH 2 O) n H ( in this case, n may be at least one or more hydrophobic groups selected from the group consisting of a hydrophilic group and aryl (aryl), a C 3 ~ C 30 alkyl group and C 3 ~ C 30, consisting of an integer from 0 to 5).

상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스는 바인더로서 말단기로 2개 이상의 지방산기를 포함하는 것이 바람직하다.The C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax is preferably a binder containing two or more fatty acid groups as terminal groups.

이러한 본 발명에 따른 유무기 다공성분리막을 포함하는 이차전지는 본 발명의 범위에 포함된다.The secondary battery including the organic / inorganic porous separator according to the present invention is included in the scope of the present invention.

또한 본 발명은 상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부의 무기물입자(B)를 더 포함할 수 있다.The present invention may further comprise 1 to 20 parts by weight of inorganic particles (B) per 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture.

또한 본 발명은, Further, according to the present invention,

a) 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물을 제조하는 단계, a) preparing an organic binder polymer mixture in which the active site of the inorganic particles is modified with a C 6 -C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax,

b) 다공성 폴리올레핀 기재를 산처리 또는 플라즈마 처리하는 단계 및b) acid treatment or plasma treatment of the porous polyolefin substrate and

c) 산처리 또는 플라즈마 처리된 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 상기 a)의 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포 및 건조하여 활성층을 형성하는 단계c) applying and drying a slurry containing the organic binder polymer mixture and solvent of the above a) on at least one side of the acid-treated or plasma-treated porous polyolefin substrate to form an active layer

를 포함하는 유무기 다공성분리막의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing an organic / inorganic porous separator.

상기 제조방법에서 b)단계의 플라즈마 처리는 질소, 산소, 공기, 아르곤 또는 이들의 혼합물 분위기에서 10~1000 W 범위내의 플라즈마 출력을 이용하는 것이 바람직하다.The plasma treatment of step b) in the above production method preferably uses a plasma output in the range of 10 to 1000 W in an atmosphere of nitrogen, oxygen, air, argon or a mixture thereof.

또한 산처리는 pH 1~3으로 조정된 물 또는 알코올을 이용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use water or alcohol adjusted to pH 1 to 3 for the acid treatment.

상기 c)단계에서 상기 슬러리의 용매는 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스를 용해하며, 상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100중량부에 대하여 10 ~ 1000 중량부를 포함할 수 있다.In the step c), the solvent of the slurry dissolves a C 6 -C 36 fatty acid, an acrylate polymer or an oxidized wax, and may contain 10 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture.

상기 c)의 활성층은 건조 후 두께가 0.1 ~ 100 ㎛인 것이 바람직하다.The thickness of the active layer in (c) after drying is preferably 0.1 to 100 탆.

이러한 본 발명에 따른 제조방법으로 제조되는 유무기 다공성분리막은 본 발명의 범위에 포함된다.The organic or inorganic porous separator produced by the production method according to the present invention is included in the scope of the present invention.

그리고 본 발명에 따른 유무기 다공성분리막을 포함하는 이차전지 또한 본 발명의 범위에 포함된다.The secondary battery including the organic / inorganic porous separator according to the present invention is also included in the scope of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 유무기 다공성분리막은 유무기 바인더 고분자혼합물이 함유된 활성층이 산처리 또는 플라즈마 처리된 다공성 올레핀 기재의 적어도 일측에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 본 발명은 산처리 또는 플라즈마 처리된 다공성 폴리올레핀 기재 및 상기 기재의 표면에 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물로 코팅된 활성층을 포함하는 유무기 다공성분리막에 관한 것이다.The organic / inorganic porous separator according to the present invention is characterized in that the active layer containing the organic binder polymer mixture is formed on at least one side of the acid-treated or plasma-treated porous olefin substrate. Specifically, the present invention includes a porous polyolefin base material which is subjected to an acid treatment or a plasma treatment, and an active layer coated with a mixture of an organic binder polymer in which an active site of inorganic particles is modified with a C 6 to C 36 fatty acid or an oxidized wax on the surface of the base material The present invention relates to an organic / inorganic porous separator.

먼저 산처리 또는 플라즈마 처리된 다공성 올레핀 기재에 대하여 상술하기로 한다.First, the porous olefin substrate subjected to acid treatment or plasma treatment will be described in detail.

상기 다공성 폴리올레핀 기재는 폴리에틸렌 분리막, 폴리프로필렌 분리막, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 이중층 분리막, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 삼중층 분리막, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 삼중층 분리막 등에서 선택될 수 있다.The porous polyolefin substrate may be selected from a polyethylene separator, a polypropylene separator, a polyethylene / polypropylene double layer separator, a polyethylene / polypropylene / polyethylene triple layer separator, and a polypropylene / polyethylene / polypropylene triple layer separator.

이들 다공성 폴리올레핀 기재는 크게 제한되는 것은 아니나 공극율이 최소 30% 이상인 것이 바람직하며, 두께는 10~300㎛인 것이 바람직하며 상기 유무기 바인더 고분자혼합물과의 부착력이 우수하고 기계적 강도가 우수한 미세다공막인 것이 좋다.These porous polyolefin base materials are not particularly limited, but they preferably have a porosity of at least 30% or more, and preferably have a thickness of 10 to 300 탆. The porous polyolefin base material is preferably a microporous membrane having excellent adhesion with the organic binder polymer mixture and excellent mechanical strength It is good.

다공성 폴리올레핀 기재는 활성층이 형성되기 전에 소수성화 되는 것이 바람직할 것이다. 따라서 상기 다공성 폴리올레핀 기재는 플라즈마 처리 또는 산처리 등의 전처리된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.The porous polyolefin substrate is preferably hydrophobized before the active layer is formed. Therefore, the porous polyolefin substrate is characterized by using a pretreated material such as a plasma treatment or an acid treatment.

본 발명의 유무기 다공성분리막을 제조하기 위해 상기 다공성 폴리올레핀 기재는 하나 이상의 소수성 재료를 포함하는 용액으로 산처리 될 수 있다. 용액 중 용매는 물, 바람직하게는 산, 바람직하게는 아세트산 또는 염산으로 pH가 1 내지 3으로 조정된 물, 및/또는 알코올, 바람직하게는 에탄올인 것이 바람직할 수 있다. 산-처리된 물 또는 알코올로 인한 용매 분율은 각각의 경우에 있어서, 0 부피% 내지 100 부피% 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 물로 인한 용매 분율은 0 부피% 내지 60 부피% 범위 내이고, 알코올로 인한 용매 분율은 40 부피% 내지 100 부피% 범위 내이다. 용매는 용액을 제조하기 위해 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 소수성 재료에 도입된다. 유용한 소수성 재료에는 예를 들어 상기 언급한 실란들이 포함된다. 놀랍게도, 우수한 소수성화는 강한 소수성 화합물, 예를 들어 트리에톡시(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-트리데카플루오로옥틸)실란만으로는 얻어지지 않고, 메틸트리에톡시실란 또는 i-부틸트리에톡시실란을 처리하면 충분히 바람직한 효과를 얻는다. 용액을 실온에서 교반하여 용액 중에 소수성 재료들을 균일하게 분산시키고, 후속적으로 다공성 무기 층에 도포하고 건조시킨다. 건조는 25 내지 100℃ 범위 내의 온도에서 처리함으로써 빨라질 수 있다. To prepare the organic porous separator of the present invention, the porous polyolefin substrate may be acid-treated with a solution containing at least one hydrophobic material. The solvent in the solution may preferably be water, preferably an acid, preferably water adjusted to a pH of 1 to 3 with acetic acid or hydrochloric acid, and / or an alcohol, preferably ethanol. The solvent fraction due to the acid-treated water or alcohol may in each case be within the range of 0% to 100% by volume. Preferably, the solvent fraction due to water is in the range of 0 vol% to 60 vol%, and the solvent fraction due to alcohol is in the range of 40 vol% to 100 vol%. The solvent is introduced into the hydrophobic material in an amount of 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 10% by weight, in order to prepare a solution. Useful hydrophobic materials include, for example, the silanes mentioned above. Surprisingly, good hydrophobicity is obtained with only strong hydrophobic compounds, such as triethoxy (3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8-tridecafluorooctyl) silane Methyltriethoxysilane or i-butyltriethoxysilane is treated without any treatment, and a sufficiently favorable effect is obtained. The solution is stirred at room temperature to uniformly disperse the hydrophobic materials in the solution and subsequently to the porous inorganic layer and dried. The drying can be accelerated by treatment at a temperature within the range of 25 to 100 占 폚.

본 발명에 따른 유무기 다공성분리막은 활성층을 형성하기 전에 상기 산처리된 다공성 폴리올레핀 기재에 실란계 등의 다른 접착 촉진제로 처리될 수도 있다.The organic-inorganic porous separator according to the present invention may be treated with another adhesion promoter such as a silane-based agent on the acid-treated porous polyolefin substrate before forming the active layer.

한편, 플라즈마 처리는 다공성 폴리올레핀 기재에서 플라즈마 빔 또는 제트를 쏘는 것으로 이해될 것이다. 플라즈마는 기체, 즉 작용 기체 중 고주파 교류 전압을 방전시킴으로써 통상적인 방식으로 생성된다. 이러한 플라즈마의 일부는 표적 기체 스트림을 이용함으로써 방전 시스템 밖으로 방출되고, 처리될 재료의 표면 상으로 개구를 거쳐 플라즈마 노즐(내부에서 회전자가 고속으로 회전하는 고정자에 의해 형성됨)을 통해 쏘아진다. 표면을 플라즈마 처리하는 플라즈마 생성 시스템 제조자 중 한 예는 플라스마트리에트(Plasmatreat GmbH, 슈타인하겐 D-33803 비삼베크 10)이다.On the other hand, the plasma treatment will be understood to shoot a plasma beam or jet in a porous polyolefin substrate. Plasma is produced in a conventional manner by discharging a high frequency AC voltage in a gas, i.e., a working gas. A portion of this plasma is ejected out of the discharge system by utilizing the target gas stream and is ejected through the apertures onto the surface of the material to be treated through a plasma nozzle (formed by a stator rotating at high speed inside the rotor). One example of a manufacturer of a plasma generation system for plasma-treating a surface is Plasmatreat GmbH (Steinhagen D-33803 non-sambek 10).

다공성 폴리올레핀 기재에 상기 플라즈마 처리를 위한 작용 기체는 바람직하게는 질소, 산소, 공기, 아르곤, 헬륨, 이산화탄소, 일산화탄소, 오존, 실란, 알칸, 플루오로알칸, 플루오로알켄, 보다 바람직하게는 질소, 산소, 공기, 아르곤 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 산소, 아르곤, 공기 또는 산소-아르곤 혼합물을 사용하는 것이 가장 바람직하다.The working gas for the plasma treatment on the porous polyolefin substrate is preferably selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, air, argon, helium, carbon dioxide, carbon monoxide, ozone, silane, alkane, fluoroalkane, fluoroalkene, , Air, argon, or a mixture thereof. It is most preferred to use oxygen, argon, air or an oxygen-argon mixture.

플라즈마 처리는 라디오 주파수 플라즈마, 사이클로트론 공명 주파수 플라즈마 또는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하는 것이 유리할 수 있고, 라디오 주파수 플라즈마를 이용하는 것이 특히 바람직하다.It may be advantageous to use a radio frequency plasma, a cyclotron resonance frequency plasma or a microwave plasma, and it is particularly preferable to use a radio frequency plasma.

플라즈마 처리는 바람직하게는 10 ~ 1000 W, 보다 바람직하게는 100 ~ 750 W, 가장 바람직하게는 300 ~ 500 W 의 플라즈마 출력을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.The plasma treatment may preferably use a plasma output of 10 to 1000 W, more preferably 100 to 750 W, and most preferably 300 to 500 W.

상기 플라즈마 처리에서 노즐과 중합체성 부직물 사이의 거리는 0.1 내지 300 mm, 보다 바람직하게는 1 내지 80 mm, 보다 더욱 바람직하게는 2 내지 50 mm, 가장 바람직하게는 5 내지 20 mm일 수 있다.The distance between the nozzle and the polymeric nonwoven fabric in the plasma treatment may be from 0.1 to 300 mm, more preferably from 1 to 80 mm, even more preferably from 2 to 50 mm, and most preferably from 5 to 20 mm.

플라즈마 처리는 바람직하게는 60 - 0.002 m/분의 기재 속도에서 수행된다. 본 발명의 방법의 맥락 중 기재 속도는 처리될 다공성 폴리올레핀 기재의 표면이 플라즈마에 의해 차지되는 부피를 통해 이동되는 속도를 의미한다. 이 속도는 보다 바람직하게는 40 내지 0.02 m/분, 보다 더욱 바람직하게는 30 내지 0.2 m/분, 가장 바람직하게는 20 내지 0.1 m/분으로부터 선택될 수 있다.The plasma treatment is preferably carried out at a substrate velocity of 60 - 0.002 m / min. The rate of substrate in the context of the method of the present invention means the rate at which the surface of the porous polyolefin substrate to be treated is moved through the volume occupied by the plasma. This speed can be selected more preferably from 40 to 0.02 m / min, even more preferably from 30 to 0.2 m / min, and most preferably from 20 to 0.1 m / min.

상기 산처리 또는 플라즈마 처리는 다공성 폴리올레핀 기재의 소수성기를 증대시키므로, 활성층 내의 유무기 바인더 고분자혼합물과의 부착력이 더욱 우수해지며, 따라서 전지의 내구성이 증가하고, 고온에서도 안정한 분리막 특성을 보유할 수 있다.Since the acid treatment or the plasma treatment increases the hydrophobic group of the porous polyolefin substrate, the adhesion strength with the organic binder polymer mixture in the active layer is further improved, and thus the durability of the battery is increased and the separation membrane property can be stably maintained even at a high temperature .

다음으로는 활성층에 대하여 상술하기로 한다.Next, the active layer will be described in detail.

상기 활성층은 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물을 포함한다.The active layer includes an organic binder polymer mixture in which the active sites of the inorganic particles are modified with a C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax.

본 발명에 따른 유무기 다공성분리막의 활성층 성분인 상기 무기물입자는 무기물 입자들간의 빈공간을 가능하게 하여 미세 기공을 형성하는 역할과 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서 역할을 겸하게 된다. 또한 일반적으로 200℃이상의 고온이 되어도 물리적 특성이 변하지 않는 특성을 갖기 때문에 내열성을 높여주는 역할을 하게 된다.The inorganic particles, which are the active layer component of the organic / inorganic porous separator according to the present invention, serve as a kind of spacer capable of forming fine pores and maintaining the physical form by allowing void spaces between inorganic particles. Generally, even if the temperature is higher than 200 ° C, the physical properties are not changed, so that it plays a role of enhancing the heat resistance.

그밖에도 전기화학적 안정성이나 유전율 상수가 5 이상인 고유전율의 특성들을 고려하였을 때 상기 무기물입자는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, when considering the electrochemical stability and high dielectric constant characteristics of the dielectric constant of 5 or more, the inorganic particles may be SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SnO 2 , CeO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 and Y 2 O 3 , And is not necessarily limited to these.

무기물 입자의 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 필름 형성 및 적절한 공극률을 위하여는 가능한 0.0001 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서유무기 다공성분리막의 물성의 유지 및 목적하는 기공의 크기의 조절로 충방전시 내부단락의 기능성을 줄일 수 있다.The size of the inorganic particles is not limited, but it is preferably 0.0001 to 10 탆 in order to form a film having a uniform thickness and a proper porosity. By maintaining the physical properties of the organic / inorganic porous separator within the above range and controlling the size of the desired pore, the functionality of the internal short circuit can be reduced during charging and discharging.

또한 상기 무기물입자는 활성사이트를 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 활성사이트는 상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스에 의해 개질이 가능하다면 제한되지 않는다. 구체적으로는 -COO, -NH2, -CONH2, -PO3H2, -SH, -SO3H, -SO2H, -NO2, 및 -O(CH2CH2O)nH (이때, n은 0~5의 정수) 로 구성된 친수성기 및 C3 ~ C30의 알킬기 및 C3 ~ C30의 아릴(aryl)기로 구성된 소수성기에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 -OH기를 가질 수 있다.Further, the inorganic particles are characterized by having active sites, and the active sites are not limited as long as they can be modified by the C 6 to C 36 fatty acids or oxidized waxes. Specifically, -COO, -NH 2, -CONH 2, -PO 3 H 2, -SH, -SO 3 H, -SO 2 H, -NO 2, and -O (CH 2 CH 2 O) n H ( in this case, n may be at least one or more hydrophobic groups selected from the group consisting of a hydrophilic group and aryl (aryl), a C 3 ~ C 30 alkyl group and C 3 ~ C 30, consisting of an integer from 0 to 5). According to one embodiment of the present invention, it may have an -OH group.

상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스는 바인더로서 말단기로 2개 이상의 지방산기를 포함하는 것이 바람직하다. C6~C36의 지방산 또는 산화왁스 등이 2개 이상의 지방산기를 가질 경우에는 무기물 표면의 활성사이트와 가교구조를 형성하여 무기물입자들 간의 결합력을 더욱 강하게 하여, 이차전지의 분리막으로 사용할 때 무기물입자의 탈리되는 현상을 현저히 제거할 수 있다. 또한 기재와의 부착력이 우수하여 전처리된 폴리올레핀 기재에 더욱 단단히 고착화되며, 이에 내구성을 더욱 증가시킬 수 있다.The C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax is preferably a binder containing two or more fatty acid groups as terminal groups. When C 6 to C 36 fatty acids or oxidized waxes have two or more fatty acid groups, they form a crosslinked structure with the active sites on the surface of the inorganic substance to strengthen the bonding force between the inorganic particles. When used as a separator for secondary batteries, It is possible to remarkably eliminate the phenomenon of desorption. Further, it is excellent in adhesion to a base material, so that it is more firmly fixed to the preprocessed polyolefin base material, and durability can be further increased.

또한 바인더로서 아크릴산계 폴리머를 이용하여 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물을 포함할 수도 있다.The binder may also include an organic binder polymer mixture modified with an acrylic acid polymer.

본 발명은 아크릴산계 폴리머를 무기물입자의 활성기와 반응시켜 적용하였을때, 놀랍게도, SiO2 등의 무기물입자가 본 발명에 따른 폴리올레핀 기재에 더욱 단단히 고정되는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다. 상기 아크릴산계 폴리머는 아크릴산을 포함하는 분자량 1000~100,000의 아크릴산계 폴리머인 것이 바람직하나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The present invention has surprisingly found that inorganic particles such as SiO 2 are more firmly fixed to the polyolefin substrate according to the present invention when the acrylic acid-based polymer is reacted with the active group of the inorganic particles, thereby completing the present invention. The acrylic acid-based polymer is preferably an acrylic acid-based polymer containing acrylic acid and having a molecular weight of 1,000 to 100,000, but is not limited thereto.

이러한 아크릴산계 폴리머로서는, 폴리아크릴산(AA), 아크릴산과 2-히드록시-3-알릴옥시-1-프로판설폰산의 공중합체(AA/HAPS), 아크릴산과 아크릴산메틸의 공중합체(AA/MA), 아크릴산메틸과 이소부틸렌의 공중합체(MA/IB), 및 아크릴산메틸과 아크릴산과 아세트산비닐의 공중합체의 1종 이상을 들 수 있으며 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of the acrylic acid-based polymer include polyacrylic acid (AA), a copolymer of acrylic acid and 2-hydroxy-3-allyloxy-1-propanesulfonic acid (AA / HAPS), a copolymer of acrylic acid and methyl acrylate (AA / MA) , Copolymers of methyl acrylate and isobutylene (MA / IB), and copolymers of methyl acrylate and acrylic acid and vinyl acetate, but are not limited thereto.

본 발명에 따른 아크릴산계 폴리머는 상기 언급된 효과 외에도 실리카 구조를 단단하게 해주어 분리막의 내구성을 높이는 효과도 있다. The acrylic acid polymer according to the present invention has an effect of increasing the durability of the separator membrane by making the silica structure harder than the above-mentioned effect.

본 발명에서 이러한 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스를 바인더로 지칭하기로 한다.In the present invention, such a C 6 to C 36 fatty acid, acrylic acid-based polymer or oxidized wax is referred to as a binder.

한편, 무기물입자는 활성사이트를 포함하는 형태인 것을 특징으로 한다. 상기 활성사이트는 상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스의 반응기와 가교구조를 형성할 수 있다면 제한되지 않으며, 구체적으로는 -COO, -NH2, -CONH2, -PO3H2, -SH, -SO3H, -SO2H, -NO2, 및 -O(CH2CH2O)nH (이때, n은 0~5의 정수) 로 구성된 친수성기 및 C3 ~ C30의 알킬기 및 C3 ~ C30의 아릴(aryl)기로 구성된 소수성기에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 활성사이트는 -OH 기인 것이 바람직하나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. On the other hand, the inorganic particles are characterized by being in a form containing an active site. The active site is not limited as long as it can form a cross-linking structure with the C 6 -C 36 fatty acid or the oxidized wax, and specifically includes -COO, -NH 2 , -CONH 2 , -PO 3 H 2 , - A hydrophilic group consisting of SH, -SO 3 H, -SO 2 H, -NO 2 , and -O (CH 2 CH 2 O) n H (wherein n is an integer of 0 to 5) and a C 3 to C 30 alkyl group And a hydrophobic group consisting of C 3 to C 30 aryl groups. The active site according to an embodiment of the present invention is preferably -OH group, but is not limited thereto.

무기물입자의 활성사이트 형성방법은 산플라즈마 처리 등의 통상적인 방법으로 가능하다.The method of forming the active sites of the inorganic particles can be performed by a conventional method such as an acid plasma treatment.

본 발명의 유무기 다공성분리막은 분리막 기재의 활성층 구성성분인 무기물입자의 함량 및 바인더 고분자의 역할을 하는 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스의 조성을 조절함으로써, 분리막 기재에 포함된 기공과 더불어 활성층의 기공구조를 형성할 수 있으며, 또한 상기 기공크기 및 기공도를 함께 조절할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The organic-inorganic porous separator according to the present invention can be prepared by controlling the composition of the C 6 -C 36 fatty acid, acrylic acid polymer or oxide wax, which serves as the content of the inorganic particles and the binder polymer, The pore structure of the active layer can be formed together with the pores, and the pore size and porosity can be controlled together.

구체적으로 상기 유무기 바인더 고분자 혼합물은 무기물 입자 100중량부에 대하여 바인더 고분자로서 사용되는 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스 1~200중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위내에서 우수한 전지 분리막 특성을 유지하면서도 기공크기 및 기공도를 다양하게 조절할 수 있다. 1 중량부 미만인 경우 유무기 바인더 고분자의 함량이 너무 적기 때문에 무기물입자 사이의 접착력 약화로 인해 최종 유/무기 복합 다공성 분리막의 기계적 물성이 저하될 수 있으며 200 중량부를 초과하면 무기물입자 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다.Specifically, the organic binder polymer mixture preferably contains 1 to 200 parts by weight of a C 6 to C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax used as a binder polymer with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles. The pore size and porosity can be variously controlled while maintaining excellent cell membrane characteristics within the above range. If the amount is less than 1 part by weight, the content of the organic binder polymer is too small, so that the mechanical properties of the final organic / inorganic composite porous separator may be deteriorated due to the weakening of adhesion between the inorganic particles. If the amount is more than 200 parts by weight, The pore size and porosity due to the reduction of space may be reduced, resulting in a deterioration of final cell performance.

지방산모노글리세라이드, 지방산모노폴리하이드록시알콜라이드 및 중합지방산모노폴리하이드록시알콜라이드 등은 상기 C6~C36의 지방산을 함유하는 화합물로써 무기물입자의 활성사이트를 개질시키기 위해 선택될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 유무기 바인더 고분자 혼합물은 상기 C6~C36의 지방산을 함유함으로써 저용융점도, 내부가소성 및 폴리올레핀 기재와의 접착성이 향상된다Fatty acid monoglyceride, fatty acid monopolyhydroxy alcoholide, and polymerized fatty acid monopolyhydroxy alcoholide may be selected to modify the active site of the inorganic particles with the above-mentioned C 6 -C 36 fatty acid-containing compound, But is not limited thereto. Since the organic binder polymer mixture according to the present invention contains the C 6 to C 36 fatty acid, the low melting point, the internal plasticity and the adhesion to the polyolefin substrate are improved

상기 산화왁스는 분자량(Mw)이 200 내지 40,000 g/몰의 범위인 것이 바람직하며, 분자량(Mw) 200 내지 40,000 g/몰인 폴리올레핀을 산화시킴으로써 얻을 수 있는 산화 왁스를 일예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The oxidized wax preferably has a molecular weight (Mw) in the range of 200 to 40,000 g / mol, and may be an oxidized wax obtained by oxidizing a polyolefin having a molecular weight (Mw) of 200 to 40,000 g / mol. It is not.

본 발명에 따른 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스는 바인더로서 말단기로 2개 이상의 지방산기를 포함하는 것이 바람직하다. 2개이상의 지방산기를 포함하는 것이 무기물입자 표면의 활성사이트와 가교구조를 형성하며 무기물 입자들간의 결합력을 더욱 강하게 하는 역할을 한다.The C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax according to the present invention is preferably a binder containing two or more fatty acid groups as terminal groups. Containing two or more fatty acid groups forms a crosslinked structure with the active sites on the surface of the inorganic particles and plays a role of strengthening the bonding force between the inorganic particles.

유무기 바인더 고분자혼합물 제조방법은 아세톤, 알코올 등의 용매에서 활성사이트를 포함하는 무기물입자에 상기 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스 등의 바인더를 투입하여 진행할 수 있다. 이 반응은 상기 바인더를 1~20wt% 포함하는 용매에서, 상온~60℃정도의 온도에서, 1~24 시간 동안 진행할 수 있다.The method for preparing the organic binder polymer mixture may be carried out by adding a binder such as the C 6 -C 36 fatty acid, the acrylic acid polymer or the oxidized wax to the inorganic particles containing the active site in a solvent such as acetone or alcohol. This reaction can be carried out in a solvent containing 1 to 20 wt% of the binder at a temperature of about room temperature to about 60 DEG C for 1 to 24 hours.

본 발명에 따른 유무기 다공성 분리막은 리튬이온전달능력 및 압전성을 더욱 향상시키기 위하여 상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100중량부에 대하여 1~20 중량부의 무기물입자(B)를 더 포함할 수 있다.The organic / inorganic porous separator according to the present invention may further contain inorganic particles (B) in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture to further improve the lithium ion transferring ability and the piezoelectricity.

상기 무기물입자(B)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3, SrTiO3, Y2O3, MgO, NiO, CaO, ZnO 및 SiC 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 그밖에도 압전성(piexoelectricity)을 보완하기 위하여 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT) hafnia (HfO2) 또는 이들의 혼합체 일수 있으며, 리튬포스페이트 (Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트 (LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li3.25Ge0.25P0.75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 glass (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 glass (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 그리고 이차전지의 충방전 반응시 전극 표면에서 균일한 고체 전해질 계면을 형성하여 전지의 싸이클 특성과 고율특성을 향상시키기 위하여 AlX3, MgX2, SnX2(여기서, X는 할로겐원소)등의 할로겐 화합물을 더 포함할 수도 있다.The inorganic particles (B) is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, SnO 2, CeO 2, ZrO 2, BaTiO 3, SrTiO 3, Y 2 O 3, MgO, NiO, CaO, which is selected from ZnO and SiC One or two or more. Other Fig BaTiO to compensate piezoelectricity (piexoelectricity) 3, Pb (Zr , Ti) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB (Mg 3 Nb 2 / 3) O 3 -PbTiO 3 (PMN -PT) hafnia (HfO 2) , or mixtures thereof, and the number of days, lithium phosphate (Li 3 PO 4), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3, 0 <x <2, 0 <y <3 ), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z ( PO 4) 3, 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), 14Li 2 O- 9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P 2 O 5 (LiAlTiP) x O y series glass (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, such as 0 < x <2, 0 <y < 3), Li 3 .25Ge0.25P0.75S 4 as lithium germanium thiophosphate Mani Titanium (Li x Ge y P z S w, 0 <x <4, 0 <y < 1, such as, (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2) such as 0 <z <1, 0 <w <5, Li 3 N and the like, Li 3 PO 4 -Li 2 S- 2 SiS 2 based glass (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), LiI-Li 2 SP 2 S 5 P 2 S 5 , including, such as Thermal glass may further include a (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) or a mixture thereof. And halogen compounds, such as AlX 3, MgX 2, SnX 2 ( where, X is a halogen atom) in order to form a solid electrolyte interface even at the electrode surface during the charge and discharge reaction of the secondary battery to improve the cycle characteristics and high rate characteristics of the battery As shown in FIG.

또한 본 발명은, Further, according to the present invention,

a) 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물을 제조하는 단계,a) preparing an organic binder polymer mixture in which the active site of the inorganic particles is modified with a C 6 -C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax,

b) 다공성 폴리올레핀 기재를 산처리 또는 플라즈마 처리하는 단계 및b) acid treatment or plasma treatment of the porous polyolefin substrate and

c) 산처리 또는 플라즈마 처리된 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 상기 a)의 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포 및 건조하여 활성층을 형성하는 단계를 포함하는 유무기 다공성분리막의 제조방법을 제공한다.c) forming an active layer by coating and drying a slurry containing the organic binder polymer mixture and solvent of a) on at least one surface of the porous polyolefin substrate treated with acid or plasma, and then forming an active layer; &Lt; / RTI &gt;

이하, 유무기 다공성분리막의 제조방법의 각 단계별로 상술하기로 한다.Hereinafter, each step of the method for producing an organic / inorganic porous separator will be described in detail.

먼저 a)단계는 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물을 제조하는 단계이며, 본 발명에 따른 유무기 바인더 고분자혼합물은 무기물입자와 바인더 간에 강한 가교구조를 형성하며, 무기물입자와 바인더가 따로 분리되지 않아 무기물입자의 탈리를 방지할 수 있는 구조로 되어있다. 상기 유무기 바인더 고분자혼합물을 구성하는 무기물입자, C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스에 관하여는 앞서 언급한 바와 같다.First, a) is a step of preparing an inorganic binder polymer mixture in which the active sites of the inorganic particles are modified with a C 6 -C 36 fatty acid, an acrylate polymer or an oxidized wax, and the inorganic binder polymer mixture according to the present invention is an inorganic material A strong cross-linking structure is formed between the particles and the binder, and the inorganic particles and the binder are not separated from each other, so that the inorganic particles can be prevented from desorbing. The inorganic particles, C 6 to C 36 fatty acid, acrylic acid-based polymer or oxidized wax constituting the organic binder polymer mixture are as described above.

다음으로 b)단계는 다공성 폴리올레핀 기재를 산처리 또는 플라즈마 처리하는 단계이다. 상기 플라즈마 처리는 질소, 산소, 공기, 아르곤 또는 이들의 혼합물 분위기에서 10~1000 W 범위내의 플라즈마 출력을 이용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 산처리는 pH 1~3으로 조정된 물 또는 알코올 이용하는 것이 바람직하다. 상기 산처리 및 플라즈마 처리에 대하여서 앞서 상술한 바와 같다.Next, step b) is an acid treatment or a plasma treatment of the porous polyolefin substrate. The plasma treatment preferably uses a plasma output in the range of 10 to 1000 W in an atmosphere of nitrogen, oxygen, air, argon or a mixture thereof. The acid treatment is preferably conducted using water or alcohol adjusted to pH 1 to 3. The acid treatment and the plasma treatment are as described above.

마지막으로 c)단계는 산처리 또는 플라즈마 처리된 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 상기 a)단계의 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포 및 건조하여 활성층을 형성하는 단계이다.Finally, in the step c), a slurry containing the organic binder polymer mixture of the step a) and a solvent is applied to at least one surface of the acid-treated or plasma-treated porous polyolefin substrate and dried to form an active layer.

이때, 상기 c)단계의 슬러리의 용매는 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스를 용해하며, 상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100중량부에 대하여 10 ~ 1000 중량부를 포함할 수 있다.At this time, the solvent of the slurry in the step c) may dissolve a C 6 -C 36 fatty acid, an acrylate polymer or an oxidized wax, and may contain 10 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture.

c)단계는 a)단계에서 제조된 유무기 바인더 고분자혼합물에 용매를 포함하는 슬러리를 제조하여 상기 산처리 또는 플라즈마 처리된 다공성 폴리올레핀 기재위에 도포하는 것으로, 도포방법은 딥코팅, 다이코팅, 롤코팅, 콤마코팅 또는 이들의 혼합방식 등과 같은 통상적인 방법으로 코팅할 수 있으며, 상기 코팅된 다공성 폴리올레핀 기재를 건조하여 활성층이 형성된 유무기 다공성분리막을 제조할 수 있다.In step c), a slurry containing a solvent is prepared in the organic binder polymer mixture prepared in step (a), and the slurry is coated on the porous polyolefin substrate subjected to the acid treatment or plasma treatment. The coating method includes dip coating, die coating, roll coating , Comma coating, or a mixing method thereof, and the coated porous polyolefin substrate may be dried to produce an organic porous separator having an active layer formed thereon.

건조방법은 열 또는 자외선조사를 통해 건조할 수 있으며, 건조시에 가교제를 포함하여 화학적 가교반응이 일어나게 할 수도 있다. 건조방법은 통상적인 방법으로 실시 가능하다.The drying method can be carried out by heat or ultraviolet irradiation, and a chemical crosslinking reaction may be caused to occur during drying, including a crosslinking agent. The drying method can be carried out by a conventional method.

또한 c)단계에서 건조 후의 활성층의 두께는 0.1 ~ 100㎛인 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서 우수한 분리막 특성을 구현할 수 있다. 이러한 활성층의 두께, 무기물입자의 크기 및 바인더의 함량등을 조절하여 기공도 및 기공도를 자유롭게 조절할 수 있으며, 이때 기공도는 10 ~ 95%, 기공크기는 0.01 ~ 50㎛ 의 범위로 형성될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The thickness of the active layer after drying in step c) is preferably 0.1 to 100 탆. And excellent membrane characteristics can be realized within the above range. The porosity and porosity can be freely controlled by adjusting the thickness of the active layer, the size of the inorganic particles, and the content of the binder, and the porosity and the pore size can be controlled within the range of 10 to 95% But are not necessarily limited thereto.

상기 슬러리는 유무기 바인더 고분자혼합물에 용매를 첨가하여 상온 내지 60℃의 온도범위 내에서 믹서, 분산기 등을 이용하여 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 슬러리는 별도의 분산제 및 분산공정을 거치지 않아도 무기물입자가 균일하게 분산된 형태의 슬러리가 제조가능하며, 이는 무기물입자에 유기바인더가 화학결합된 상태이기 때문에 무기물입자간에 일정한 간격으로 분산된 형태를 유지할 수 있는 것으로 보인다. The slurry can be prepared by adding a solvent to the organic binder polymer mixture and using a mixer, a dispersing machine, etc. at a temperature ranging from room temperature to 60 ° C. The slurry according to the present invention can be produced in the form of a slurry in which inorganic particles are uniformly dispersed without requiring a separate dispersant and a dispersing step. Since the organic binder is chemically bonded to the inorganic particles, It seems to be possible to maintain the form.

상기 슬러리에 사용되는 용매는 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스를 용해하며, 다공성 폴리올레핀 기재 및 무기물입자의 활성사이트에 대하여는 비용매 특성을 가져야 하는 것으로 이러한 용매의 예는 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 아세토니트릴, 디메틸포름아마이드, 디메틸설폭사이드, 디에틸아세트아마이드, N-메틸피롤리돈 및 물 등이 있고 이들 용매를 2개 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The solvent used in the slurry dissolves a C 6 to C 36 fatty acid, an acrylate polymer or an oxidized wax. The active site of the porous polyolefin base and the inorganic particles must have a non-solvent property. Examples of such solvents include acetone, Tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, diethylacetamide, N-methylpyrrolidone, and water. These solvents may be used in combination of two or more thereof.

또한 상기 용매는 유무기 바인더 고분자혼합물 100 중량부에 대하여 10~1000중량부를 포함할 수 있으며, 상기 범위내에서 적절한 슬러리 점도 및 적절한 코팅층을 형성할 수 있다.Also, the solvent may include 10 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture, and a suitable slurry viscosity and an appropriate coating layer may be formed within the above range.

종래의 유무기 다공성분리막은 리튬이온전지에 적용시 안정성이 우수한 장점을 보유하고 있으나, 리튬이온전지를 고온에서 장시간 동안 저장할 경우, 리튬이온전지의 제작시 존재했던 수분이 부착물을 만들어 저항을 증가시키는 등의 이유로 성능이 퇴화된다. 특히, 분리막을 이루는 무기물이 친수성을 가지기 때문에 수분이 화학적으로 강하게 흡착되어 있어 이에 따라 장기저장성능이 크게 퇴화되는 현상이 나타난다. 그러나 본 발명에 따른 유무기 다공성분리막은 무기물입자가 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질되어, 수분과 전해질 사이의 부반응 등을 억제하고, 폴리올레핀 기재에 강하게 부착되기 때문에 전기적, 열적 안정성 및 전해액 젖음성의 개선효과를 가질 뿐 아니라, 내구성 및 고온저장성능도 우수하다.Conventional organic and inorganic porous separators have the advantage of excellent stability when applied to lithium ion batteries. However, when a lithium ion battery is stored at a high temperature for a long time, the moisture that was present during the production of the lithium ion battery increases the resistance The performance is deteriorated due to the reasons such as the above. In particular, since the inorganic material forming the separation membrane is hydrophilic, the water is strongly adsorbed chemically, resulting in degradation of long-term storage performance. However, since the inorganic porous particles according to the present invention are modified with a C 6 -C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax to suppress side reactions between water and an electrolyte and are strongly adhered to the polyolefin substrate, , Thermal stability and electrolytic solution wettability, as well as excellent durability and high-temperature storage performance.

또한 상기 슬러리는 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 첨가제로서는 OH기와 반응하는 작용기를 가지는 첨가제가 사용된다.The slurry may further comprise an additive. As the additive, an additive having a functional group reactive with the OH group is used.

또한, 상기 첨가제는 포스포네이트 또는 포스페이트 (P=O), 포시포닉에시드(POH), 실란(SiOR) 및 카르복실릭에시드(COOH) 중에서 하나 이상 선택되는 작용기를 가질 수 있다.Further, the additive may have a functional group selected from at least one of phosphonate or phosphate (P = O), posiphonic acid (POH), silane (SiOR) and carboxylic acid (COOH).

바람직하게는, 상기 첨가제는 디메틸디메톡시실란(dimethyl dimethoxy silane), 디메틸 디에톡시 실란(dimethyl diethoxy silane), 메틸 트리메톡시 실란(methyl trimethoxy silane), 비닐 트리메톡시 실란(vinyl trimethoxy silane), 페닐 트리메톡시 실란(phenyl trimethoxy silane), 테트라에톡시 실란(tetraethoxy silane)등의 silane류, 페닐 포시포닉에시드(phenyl phosphonic acid),메틸 포스포닉 에시드(methyl phosphonic acid)등의phosphonic acid류, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate),디메틸 메틸 포스포네이트(diemthyl methyl phosphonate)등의 phosphonate류, 옥타노익 에시드(octanoic acid), 갈릭에시드(gallic acid), 아미노벤조에시드(aminobenzoic acid) 등의 카르복실릭 에시드(carboxylic acid) 중에서 하나 이상 선택할 수 있다.Preferably, the additive is selected from the group consisting of dimethyl dimethoxy silane, dimethyl diethoxy silane, methyl trimethoxy silane, vinyl trimethoxy silane, phenyl Silanes such as phenyl trimethoxy silane and tetraethoxy silane, phosphonic acids such as phenyl phosphonic acid and methyl phosphonic acid, Phosphonates such as triphenyl phosphate and diemthyl methyl phosphonate, carboxylic acid esters such as octanoic acid, gallic acid and aminobenzoic acid, carboxylic acid).

또한, 상기 첨가제는 0.1wt%미만으로 첨가되는 경우 장기저장 성능의 향상이 거의 일어나지 않고, 3wt%를 초과하여 첨가하는 경우 0.1~3wt%에서의 성능과 별다른 차이가 없다. 따라서, 상기 첨가제는 0.1~3wt%범위 내에서 첨가되는 것이 바람직하다.When the additive is added in an amount of less than 0.1 wt%, the improvement of the long-term storage performance hardly occurs, and when the additive is added in an amount exceeding 3 wt%, there is no difference in performance from 0.1 wt% to 3 wt%. Therefore, the additive is preferably added in the range of 0.1 to 3 wt%.

상기와 같이 제조된 본 발명의 유무기 다공성분리막은 전기 화학 소자, 바람직하게는 리튬 이차 전지의 분리막(separator)으로 사용할 수 있다. 특히, 활성층 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우, 상기 분리막을 이용하여 전지를 조립한 후 전해액 주입에 의해 전해액과 고분자가 반응하여 겔형 유무기 복합 전해질을 형성할 수 있다.The organic / inorganic porous separator according to the present invention can be used as a separator of an electrochemical device, preferably a lithium secondary battery. Particularly, when a gelable polymer is used as a component of the active layer, the electrolyte is polymerized by injecting an electrolyte after the battery is assembled using the separator, thereby forming a gel-type organic composite electrolyte.

본 발명의 겔형 유무기 복합 전해질은 종래 기술의 겔형 고분자 전해질에 비하여 제조 공정이 용이할 뿐만 아니라, 마이크로 기공 구조로 인해 주입되는 액체 전해액이 채울 공간이 다수 존재하여 높은 이온 전도도 및 전해액 함침율을 나타내어 전지 성능을 향상시킬 수 있다.The gel type organic / inorganic composite electrolyte of the present invention is easier to manufacture than the gel type polymer electrolyte of the prior art, and has a high ion conductivity and electrolyte impregnation rate due to a large number of spaces filled with the liquid electrolyte injected due to the microporous structure The battery performance can be improved.

이때, 본 발명의 유무기 다공성분리막을 전기 화학 소자, 바람직하게는 리튬 이차 전지의 분리막으로 사용하는 경우, 분리막 기재뿐만 아니라 다공성 형태의 활성층을 통해 리튬 이온이 전달될 수 있을 뿐만 아니라, 외부 충격에 의해 내부 단락이 발생하는 경우에는 전술한 안전성 향상 효과를 나타낼 수 있다.At this time, when the organic / inorganic porous separator of the present invention is used as a separation membrane of an electrochemical device, preferably a lithium secondary battery, lithium ions can be delivered not only through the separation membrane substrate but also through the porous active layer, In the case where an internal short circuit occurs, the above-described safety improvement effect can be exhibited.

또한, 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 본 발명의 유무기 복합 다공성 분리막 및 전해액을 포함하는 이차 전지를 제공한다. 특히 리튬 이차 전지가 바람직하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등이 있다.The present invention also provides a secondary battery comprising an anode, a cathode, an organic / inorganic hybrid porous separator of the present invention interposed between the anode and the cathode, and an electrolyte. Lithium secondary batteries, lithium-ion secondary batteries, lithium polymer secondary batteries, or lithium-ion polymer secondary batteries, and the like.

전기 화학 소자는 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있으며, 이의 일 실시예를 들면, 상기 전극과 분리막을 개재(介在)하여 조립하고, 이후 조립체에 전해액을 주입하여 제조한다.The electrochemical device can be manufactured according to a conventional method known in the art. For example, the electrochemical device is manufactured by interposing the electrode and the separator interposed therebetween, and then injecting an electrolyte into the assembly.

유무기 다공성분리막과 함께 적용될 전극으로는 크게 제한이 없으나, 양극활물질은 종래 전기 화학 소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 망간 산화물(lithiated magnesiumoxide), 리튬 코발트 산화물(lithiated cobalt oxide), 리튬 니켈 산화물 (lithiated nickel oxide) 또는 이들의 조합에 의해서 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material) 등이 있다. 또한, 음극활물질은 종래 전기 화학 소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 이들의 비제한적인 예로는 리튬 금속, 또는 리튬 합금과 카본(carbon), 석유 코크(petroleum coke), 활성화 카본(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 카본류 등과 같은 리튬 흡착 물질 등이 있다. 전술한 양(兩) 전극활물질을 각각 양극 전류 집전체, 즉 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일(foil) 및 음극 전류 집전체, 즉 구리, 금, 니켈 혹은 구리 합금 혹은 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일에 결착시킨 형태로 양(兩) 전극을 구성한다.There is no particular limitation on the electrode to be used together with the organic / inorganic porous separator. However, the cathode active material may be a conventional cathode active material that can be used for a cathode of a conventional electrochemical device. Examples thereof include lithium manganese oxide, A lithium intercalation material such as a composite oxide formed by a lithiated cobalt oxide, a lithium nickel oxide, or a combination thereof, and the like. The negative electrode active material may be a conventional negative electrode active material that can be used for a negative electrode of a conventional electrochemical device. Examples of the negative electrode active material include lithium metal, lithium alloy and carbon, petroleum coke, Activated carbon, graphite or other lithium-absorbing materials such as carbon and the like. The positive electrode current collector may be a positive current collector, that is, a foil and a negative electrode current collector made of aluminum, nickel, or a combination thereof, that is, copper, gold, nickel or a copper alloy or a combination thereof And both electrodes are formed in such a manner that they are bonded to a foil produced by the above method.

본 발명에서 사용될 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(propylenecarbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드(dimethylsulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸메틸카보네이트(ethylmethyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(GBL) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 및 해리된 것이 바람직하다.An electrolytic solution used in the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, and comprising an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K +, B - is PF 6 - , BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2 ) 3 - , or an ionic ion-containing salt such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N- N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl car- bonate it is preferably dissolved and dissociated in an organic solvent composed of gamma-butanoate (EMC), gamma-butyrolactone (GBL), or a mixture thereof.

상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage of the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and required properties of the final product. That is, it can be applied before assembling the cell or at the final stage of assembling the cell.

본 발명의 유무기 다공성분리막을 전지로 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.The process of applying the organic or inorganic porous separator according to the present invention to a battery can be a lamination and folding process of a separation membrane and an electrode in addition to a general winding process.

본 발명의 유무기 다공성분리막이 적층 공정에 적용될 경우, 활성층 중 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스의 우수한 접착력 특성으로 인해 쉽게 조립이 가능하다는 장점이 있다. 이때 주성분인 무기물입자 및 바인더 함량 또는 고분자의 물성에 의해 접착력 특성이 조절될 수 있다.When the organic porous separator according to the present invention is applied to the lamination process, it can be easily assembled due to excellent adhesive properties of C 6 -C 36 fatty acid, acrylic acid polymer or oxidized wax in the active layer. At this time, the adhesive force characteristics can be controlled by the inorganic particles and the binder content as main components or the physical properties of the polymer.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 설명한다. 다만, 아래의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 아래의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

[실시예1] [Example 1]

1. 유무기 바인더 고분자혼합물 제조1. Manufacture of organic binder polymer mixture

평균 입경이 2nm이며, -OH 활성사이트가 형성된 SiO2 분말 100중량부에 대하여 아세톤에 20%(w/w)의 농도로 제조된 C16의 지방산모노글리세라이드를 100중량부를 투입 및 24시간 상온에서 교반하면서 개질하여 유무기 바인더 고분자혼합물을 제조하였다.100 parts by weight of C 16 fatty acid monoglyceride prepared in a concentration of 20% (w / w) in acetone was added to 100 parts by weight of SiO 2 powder having an average particle diameter of 2 nm and -OH active site formed therein, To prepare an organic binder polymer mixture.

2. 다공성 폴리올레핀 기재의 플라즈마 처리2. Plasma treatment of porous polyolefin substrates

질소분위기에서 공극율 40%, 두께 20㎛인 폴리에틸렌분리막으로부터 약 50mm 거리의 플라즈마 노즐을 10m/분의 속도로 지나게 하여 플라즈마 노즐 및 발전기로 이루어진 시스템(플라스마트레아트, 데-33803 슈타인하겐 비삼베크 10)을 사용하여 400W의 세기로 플라즈마 처리를 수행하였다In a nitrogen atmosphere, a plasma nozzle at a distance of about 50 mm from a polyethylene separator having a porosity of 40% and a thickness of 20 탆 was passed through the system at a speed of 10 m / min to form a system comprising a plasma nozzle and a generator (Plasma Trace, ) Was used to perform a plasma treatment at an intensity of 400 W

3. 유무기 다공성분리막의 제조3. Manufacture of Porous Membrane

상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100 중량부에 대하여 아세톤 및 테트라하이드로퓨란 1:1의 부피비로 혼합된 용매를 300중량부 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조한 슬러리를 딥코팅법을 이용하여 플라즈마처리된 폴리에틸렌분리막에 코팅하고 70℃ 오븐에서 30초간 건조하였다. 건조후에 코팅된 활성층의 두께는 10㎛가 되도록 조절하였다.100 parts by weight of the organic binder polymer mixture was mixed with 300 parts by weight of a mixed solvent of acetone and tetrahydrofuran in a volume ratio of 1: 1 to prepare a slurry. The slurry thus prepared was coated on a plasma-treated polyethylene membrane by dip coating, and dried in an oven at 70 ° C for 30 seconds. The thickness of the coated active layer after drying was adjusted to 10 탆.

4. 이온전도도 측정4. Measurement of ion conductivity

상기 방법으로 제조된 분리막을 각각 전해액에 침적시킨 후 다시꺼내어 이온 전도도를 측정하였다.The separator prepared by the above method was immersed in an electrolytic solution and taken out again to measure the ion conductivity.

이때, 전해액은 리튬 헥사플루오르포스페이트 염을 에틸렌카보네이트/디메틸카보네이트(부피비 1:1) 혼합용매에 1M 농도로 녹인 것을 사용하였다.At this time, a lithium hexafluorophosphate salt was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate / dimethyl carbonate (volume ratio 1: 1) at a concentration of 1M, and the electrolyte was used.

[실시예2][Example 2]

유무기 바인더 고분자혼합물 제조시에 C16의 지방산모노글리세라이드 대신에 분자량(Mw)이 1200(g/몰)인 산화왁스를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였고 이온전도도를 측정하였다.Except that the oxidation wax having a molecular weight (Mw) of 1200 (g / mole) was used instead of the fatty acid monoglyceride of C 16 in the production of the organic binder polymer mixture, and the ionic conductivity Respectively.

[실시예3][Example 3]

유무기 바인더 고분자혼합물 제조시에 C16의 지방산모노글리세라이드 대신에 분자량(Mw)이 3000(g/몰)인 폴리아크릴산를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였고 이온전도도를 측정하였다.Except that polyacrylic acid having a molecular weight (Mw) of 3000 (g / mole) was used in place of fatty acid monoglyceride of C 16 in the production of an organic binder polymer mixture, and the ionic conductivity was measured Respectively.

[비교예1][Comparative Example 1]

1. 분리막의 제조1. Preparation of Membrane

SiO2 분말 100중량부에 대하여 지방산모노글리세라이드를 100중량부, 아세톤 및 테트라하이드로퓨란 1:1의 부피비로 혼합된 용매를 300중량부 투입 및 교반하여 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조한 슬러리를 딥코팅법을 이용하여 공극율 40%, 두께 20㎛인 폴리에틸렌분리막에 코팅하고 70℃ 오븐에서 30초간 건조하였다. 건조후에 코팅된 활성층의 두께는 10㎛가 되도록 조절하였다.100 parts by weight of fatty acid monoglyceride, 100 parts by weight of SiO 2 powder, 300 parts by weight of a mixed solvent of acetone and tetrahydrofuran in a volume ratio of 1: 1 were added and stirred to prepare a slurry. The slurry thus prepared was coated on a polyethylene separator having a porosity of 40% and a thickness of 20 탆 by a dip coating method and dried in an oven at 70 캜 for 30 seconds. The thickness of the coated active layer after drying was adjusted to 10 탆.

2. 이온전도도 측정2. Ion conductivity measurement

비교예 1에서 제조된 분리막을 실시예1의 방법으로 이온전도도를 측정하였다.The ionic conductivity of the separator prepared in Comparative Example 1 was measured by the method of Example 1.

실시예 1~3 및 비교예 1의 이온전도도 값은 다음 표 1과 같다.The ion conductivity values of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112012107255388-pat00001
Figure 112012107255388-pat00001

상기 실시예 1~3 및 비교예 1의 분리막을 이용하여 다음과 같이 리튬이차전지를 제작하였다. Using the separators of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a lithium secondary battery was fabricated as follows.

양극의 제조Manufacture of anode

양극활물질로 LiCoO2 88wt%, 도전제로 카본블랙 6.5wt%, 결합제로 PVdF 5.5wt%를 용제인 N-메틸-2피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께가 20㎛인 알루미늄박막에 도포 및 건조하여 양극을 제조한 후 롤프레스를 실시하였다.88 wt% of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 6.5 wt% of carbon black as a conductive agent, and 5.5 wt% of PVdF as a binder were added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent to prepare a positive electrode mixture slurry. The positive electrode mixture slurry was applied to an aluminum thin film having a thickness of 20 탆 and dried to prepare a positive electrode, followed by roll pressing.

음극의 제조Cathode manufacturing

음극활물질로 탄소분말 92wt%, 결합제로 PVdF 6wt%, 도전제로 카본블랙을 2wt%를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께가 20㎛인 구리박막에 도포 및 건조하여 음극을 제조한 후 롤프레스를 실시하였다.A negative electrode mixture slurry was prepared by adding 92 wt% of carbon powder, 6 wt% of PVdF as a binder and 2 wt% of carbon black as a negative active material to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. The positive electrode mixture slurry was applied to a copper thin film having a thickness of 20 탆 and dried to prepare a negative electrode, followed by roll pressing.

리튬이차전지의 제조Manufacture of lithium secondary battery

상기 양극, 상기 음극 및 상기 실시예1~2 및 비교예 1의 분리막 각각을 스태킹방식을 이용하여 조립하였으며, 조립된 전지에 1M의 리튬헥사플로로포스페이트가 용해된 에틸렌카보네이트: 에틸메틸카보네이트=1:2(부피비)인 전해액을 주입하여 리튬이차전지를 제조하였다.Each of the positive electrode, the negative electrode, and the separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was assembled using a stacking method, and 1 M of lithium hexafluorophosphate dissolved in ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate = 1 : 2 (volume ratio) was injected to prepare a lithium secondary battery.

이렇게 제작된 상기 실시예1~3 및 비교예 1의 분리막을 이용한 이차전지 각각을 2.8~4.2V 범위에서 0.5C의 전류밀도로 충방전테스트를 실시하였다. 구체적으로 300회 충방전하여 얻어진 초기용량 대비 용량율을 측정한 보존율(%)을 측정한 것이며 그 결과는 하기 표2와 같다.Each of the secondary batteries using the separators of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 thus manufactured was subjected to charge and discharge tests at a current density of 0.5 C in the range of 2.8 to 4.2 V. [ Specifically, the retention rate (%) obtained by measuring the capacity rate relative to the initial capacity obtained by 300 cycles of charging / discharging was measured, and the results are shown in Table 2 below.

[표 2][Table 2]

Figure 112012107255388-pat00002
Figure 112012107255388-pat00002

이와같이 본 발명에 따른 유무기 다공성분리막은 플라즈마 처리 또는 산처리된 다공성 폴리올레핀 기재를 사용함으로써 활성층과의 접착력이 향상되어 우수한 이온전도도 및 충방전 보존율을 보유함을 알 수 있으며, 플라즈마 처리 또는 산처리되지 않은 다공성 폴리올레핀 기재를 사용한 비교예 1보다도 보다 우수한 이온전도특성 및 보존율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.As described above, the organic / inorganic porous separator according to the present invention has improved ionic conductivity and charge / discharge retention by plasma-treated or acid-treated porous polyolefin substrate, It was confirmed that the porous polyolefin base material had better ion conduction characteristics and retention than Comparative Example 1 using the porous polyolefin base material.

Claims (15)

플라즈마 처리 또는 산처리된 다공성 폴리올레핀 기재 및 상기 기재의 표면에 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물로 코팅된 활성층을 포함하는 유무기 다공성분리막.A porous polyolefin substrate which is subjected to a plasma treatment or an acid treatment and an active layer coated with an organic binder polymer mixture in which an active site of inorganic particles is modified with a C 6 to C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax, Organic porous membrane. 제 1항에 있어서,
상기 유무기 바인더 고분자혼합물은 무기물입자 100중량부에 대하여 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스 1~200 중량부를 포함하는 유무기 다공성분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the organic binder polymer mixture comprises 1 to 200 parts by weight of a C 6 to C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles.
제 1항에 있어서,
상기 무기물입자는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물인 유무기 다공성분리막.
The method according to claim 1,
The inorganic particles are SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, SnO 2, CeO 2, ZrO 2, BaTiO 3 , and Y one or more than one metal oxide, inorganic porous separator is selected from 2 O 3.
제 1항에 있어서,
상기 활성사이트는 -COO, -NH2, -CONH2, -PO3H2, -SH, -SO3H, -SO2H, -NO2, 및 -O(CH2CH2O)nH (이때, n은 0~5의 정수) 로 구성된 친수성기 및 C3 ~ C30의 알킬기 및 C3 ~ C30의 아릴(aryl)기로 구성된 소수성기에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 유무기 다공성분리막.
The method according to claim 1,
The active site is -COO, -NH 2, -CONH 2, -PO 3 H 2, -SH, -SO 3 H, -SO 2 H, -NO 2, and -O (CH 2 CH 2 O) n H (wherein, n is an integer of 0-5), a hydrophilic group and C 3 ~ C 30 alkyl group and C 3 ~ one or more than one inorganic porous membrane consisting of a hydrophobic group selected from aryl (aryl) C 30 of the composed.
제 1항에 있어서,
상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스는 바인더로서 말단기로 2개 이상의 지방산기를 포함하는 유무기 다공성분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the C 6 to C 36 fatty acid or the oxidized wax contains two or more fatty acid groups as terminal groups as a binder.
제 1항에 있어서,
상기 아크릴산계 폴리머는 분자량 1000~100,000의 폴리아크릴산(AA), 아크릴산과 2-히드록시-3-알릴옥시-1-프로판설폰산의 공중합체(AA/HAPS), 아크릴산과 아크릴산메틸의 공중합체(AA/MA), 아크릴산메틸과 이소부틸렌의 공중합체(MA/IB) 및 아크릴산메틸과 아크릴산과 아세트산비닐의 공중합체에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 유무기 다공성 분리막.
The method according to claim 1,
(AA / HAPS) of acrylic acid and 2-hydroxy-3-allyloxy-1-propanesulfonic acid, a copolymer of acrylic acid and methyl acrylate AA / MA), a copolymer of methyl acrylate and isobutylene (MA / IB), and a copolymer of methyl acrylate and acrylic acid and vinyl acetate.
제 1항에 있어서,
상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부의 무기물입자(B)를 더 포함하는 유무기 다공성분리막.
The method according to claim 1,
Further comprising inorganic particles (B) in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 유무기 다공성분리막을 포함하는 이차전지.A secondary battery comprising the organic / inorganic porous separator according to any one of claims 1 to 7. a) 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물을 제조하는 단계,
b) 다공성 폴리올레핀 기재를 산처리 또는 플라즈마 처리하는 단계 및
c) 산처리 또는 플라즈마 처리된 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 상기 a)의 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포 및 건조하여 활성층을 형성하는 단계
를 포함하는 유무기 다공성분리막의 제조방법.
a) preparing an organic binder polymer mixture in which the active site of the inorganic particles is modified with a C 6 -C 36 fatty acid, an acrylic acid polymer or an oxidized wax,
b) acid treatment or plasma treatment of the porous polyolefin substrate and
c) applying and drying a slurry containing the organic binder polymer mixture and solvent of the above a) on at least one side of the acid-treated or plasma-treated porous polyolefin substrate to form an active layer
Wherein the porous separator is a porous membrane.
제 9항에 있어서,
상기 b)단계의 플라즈마 처리는 질소, 산소, 공기, 아르곤 또는 이들의 혼합물 분위기에서 10~1000 W 범위내의 플라즈마 출력을 이용하는 것인 유무기 다공성 분리막의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the plasma treatment in step b) uses a plasma output in the range of 10 to 1000 W in an atmosphere of nitrogen, oxygen, air, argon or a mixture thereof.
제 9항에 있어서,
상기 b)단계의 산처리는 pH 1~3으로 조정된 물 또는 알코올을 이용하는 것을 특징으로 하는 유무기 다공성분리막의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the acid treatment of step (b) comprises using water or alcohol adjusted to a pH of 1 to 3.
제 9항에 있어서,
상기 c)단계의 슬러리의 용매는 C6~C36의 지방산, 아크릴산계 폴리머 또는 산화왁스를 용해하며, 상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100중량부에 대하여 10 ~ 1000 중량부를 포함하는 유무기 다공성분리막의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The solvent of the slurry of step c) may be a solvent of a porous organic / inorganic hybrid material containing 10 to 1000 parts by weight of C 6 to C 36 fatty acid, acrylic acid polymer or oxidized wax, based on 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture Gt;
제 9항에 있어서,
상기 c)단계의 활성층은 건조 후 두께가 0.1 ~ 100 ㎛인 유무기 다공성 분리막의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the active layer in step (c) has a thickness of 0.1 to 100 탆 after drying.
제 9항 내지 제 13항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 유무기 다공성분리막.An organic or inorganic porous separator produced by the method of any one of claims 9 to 13. 제 14항의 유무기 다공성분리막을 포함하는 이차전지.A secondary battery comprising the organic / inorganic porous separator of claim 14.
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