KR101519278B1 - 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법 - Google Patents

리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크릴레이트계 단량체, 광개시제 및 주형물질을 혼합하는 광개시형혼합액제조단계, 상기 광개시형혼합액제조단계를 통해 제조된 광개시형혼합액에 자외선을 조사하여 아크릴레이트계 단량체를 고분자로 중합하는 중합단계, 상기 중합단계를 통해 중합된 고분자 내에 주형물질을 제거하여 고분자에 다공성을 부여하는 주형물질제거단계 및 상기 주형물질제거단계를 통해 형성된 고분자의 기공에 액체전해질을 주입하는 전해질주입단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물은 액체전해질이 고분자 내에 포집되어 고체상과 같은 안정성을 나타내며, 높은 이온전도도와 우수한 수명을 갖는 리튬전지를 제공한다.

Description

리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF UV-CURABLE TYPE MESOPOROUS GEL POLYMER FOR LITHIUM BATTERY}
본 발명은 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체전해질이 고분자 내에 포집되어 고체상과 같은 안정성을 나타내며, 높은 이온전도도와 우수한 수명을 갖는 리튬전지를 제공한다.
이차전지는 화학에너지와 전기에너지의 가역적 상호변환을 이용해 충전과 방전을 반복할 수 있는 화학전지를 말하며, 그 중, 리튬이차전지는 금속 중 가장 가벼우며, 전기화학적 표준전위가 높은 리튬을 활물질로 사용함으로써 높은 전지전압과 큰 에너지 밀도를 나타내어 에너지 저장 기기로서 그 중요성이 높게 인식되고 있다.
리튬 이차전지는 적용되는 전해질에 따라 크게 리튬이온전지와 리튬고분자전지로 나뉘는데, 액체전해질인 리튬이온전지는 높은 이온전도도를 나타내며 고용량의 장점이 있으나 누액으로 인한 안정성에 문제가 생기며 동시에 소형화, 경량화에 어려움이 있었다.
이러한 리튬이온전지의 문제점을 해결하기 위한 노력으로 만들어진 고분자 전지는 주로 폴리에틸렌옥사이드에 리튬염을 첨가하여 용매에 녹인 후에, 캐스팅하는 방법이 이용되어 왔으나, 고분자의 높은 결정화도로 인해 상온에서 매우 낮은 이온전도도를 나타내는 문제점이 있었다.
상기의 이러한 문제점을 해결하기 위해 폴리비닐레덴플루오라이드 등의 고분자를 상분리법을 이용해 고분자 매트릭스에 다공성 구조를 도입하여 액체 전해질의 함량을 증가시켜 상온에서 높은 이온전도도를 얻기 위한 연구들이 진행되고 있으나, 이와 같은 상분리법으로 고분자 막을 제조할 시 다량의 유기용매 사용이 불가피하고, 고분자 전해질 막은 용해도가 우수한 용매인 N-methyl-2-pyrrolidone(NMP), acetone 또는 dimethyl acetamide(DMAc) 등을 사용하여 제조하기 때문에, 기공이 형성되더라도 치밀한 막 구조를 지니게 되어 막 내부에서 리튬이온의 전달 특성을 크게 향상시키지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 우수한 안정성을 나타내며, 높은 이온전도도와 우수한 수명을 갖는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 아크릴레이트계 단량체, 광개시제 및 주형물질을 혼합하는 광개시형혼합액제조단계, 상기 광개시형혼합액제조단계를 통해 제조된 광개시형혼합액에 자외선을 조사하여 아크릴레이트계 단량체를 고분자로 중합하는 중합단계, 상기 중합단계를 통해 중합된 고분자 내에 주형물질을 제거하여 고분자에 다공성을 부여하는 주형물질제거단계 및 상기 주형물질제거단계를 통해 형성된 고분자의 기공에 액체전해질을 주입하는 전해질주입단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 광개시형혼합액제조단계는 아크릴레이트계 단량체 100 중량부, 광개시제 1 내지 15 중량부 및 주형물질 25 내지 200 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 아크릴레이트계 단량체는 하기 화학식 1로 표현되며, 말단에 불포화 관능기를 갖는 것으로 한다.
<화학식 1>
CH2=CR1COO(CH2CH2O)nCOCR2=CH2
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 수소 또는 메틸이고, n은 2 내지 50의 정수이다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 광개시제는 벤질디메틸케탈, 암모늄설페이트, 알파-디에톡시 아세토페논, 1,1-디클로로아세토페논, 에틸 벤조인 에테르, α-메틸벤조인에테르, 이소프로필 벤조인 에테르, 벤조인페닐에테르, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-원, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-4-메틸싸이올페닐-2-몰포리노-프로판-1-원, 2-벤질-2-디에틸아미노-1-4몰포리노페닐-부탄-1-원, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-메톡시-2-페닐아세톤, 메틸-2-벤조일벤조에이트, 4-벤조일-4’-메틸디페닐설파이드, 4-디에틸아미노벤조네이트, 2-클로로 안트라퀴논, 클로로 티옥산톤 및 이소프로필 티옥산톤으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 주형물질제거단계는 상기 중합단계를 통해 중합된 고분자를 300 내지 320℃로 가열된 진공오븐에서 24시간 동안 건조시켜 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 주형물질은 하기 화학식 2로 표현되는 것으로 한다.
<화학식 2>
R1(CHCH2O)nR2
상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 독립적으로 수소 또는 메틸이고, n은 5 내지 35의 정수이다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 전해질주입단계는 상기 주형물질제거단계를 통해 형성된 고분자를 액체전해질에 1 내지 12시간 동안 합침하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 전해질주입단계는 아르곤으로 치환된 글러브 박스 내에서 진행되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 액체전해질은 유기용매에 리튬염을 혼합하여 제조되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 액체전해질은 리튬염이 0.1 내지 10 몰의 농도를 나타내는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 리튬염은 LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiCF3CO2, LiN(CF3SO2)2, LiPF3(CF2CF3)3, LiB(C2O4)2 및 Li(C2O4)2로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법은 우수한 안정성을 나타내며, 높은 이온전도도와 우수한 수명을 갖는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 폴리에틸렌디아크릴레이트, 폴리프로필렌글라이콜 및 폴리에틸렌디아크릴레이트와 폴리프로필렌글라이콜 혼합액의 열분해온도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제조예 1-3을 통해 제조된 다공성 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자를 전자현미경으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 제조예 1-3을 통해 제조된 다공성 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자를 전자현미경으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 제조예 1-3을 통해 제조되는 다공성 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자의 열처리 전 상태를 푸리에 적외선 분광기로 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제조예 1-3을 통해 제조되는 다공성 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자의 열처리 후 상태를 푸리에 적외선 분광기로 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1 내지 4를 통해 제조된 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자의 이온전도도를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 5를 통해 제조된 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자의 이온전도도를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예 5를 통해 제조된 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자의 이온전도도와 온도간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법은 아크릴레이트계 단량체, 광개시제 및 주형물질을 혼합하는 광개시형혼합액제조단계(S101), 상기 광개시형혼합액제조단계(S101)를 통해 제조된 광개시형혼합액에 자외선을 조사하여 아크릴레이트계 단량체를 고분자로 중합하는 중합단계(S103), 상기 중합단계(S103)를 통해 중합된 고분자 내에 주형물질을 제거하여 고분자에 다공성을 부여하는 주형물질제거단계(S105) 및 상기 주형물질제거단계(S105)를 통해 형성된 고분자의 기공에 액체전해질을 주입하는 전해질주입단계(S107)로 이루어진다.
상기 광개시형혼합액제조단계(S101)는 아크릴레이트계 단량체, 광개시제 및 주형물질을 혼합하는 단계로, 아크릴레이트계 단량체 100 중량부, 광개시제 1 내지 15 중량부 및 주형물질 25 내지 200 중량부를 혼합하여 이루어진다.
이때, 상기 광개시형혼합액제조단계(S101)는 아크릴레이트계 단량체와 광개시제를 혼합하고, 1 내지 2시간 동안 교반한 상태에서 상기 교반물에 주형물질을 혼합하여 4 내지 6시간 동안 교반하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 아크릴레이트계 단량체는 하기 화학식 1로 표현되며, 말단에 불포화 관능기를 갖는데, 자외선에 의해 상기 광개시제가 활성되어 자유 라디칼이 생성되고, 계속적으로 라디칼은 상기 아크릴레이트계 단량체를 활성화시켜 거대한 망상 구조를 형성시킨 다음, 정지 반응을 통해 경화 반응이 종료되면 가교된 중합체로 제조된다.
<화학식 1>
CH2=CR1COO(CH2CH2O)nCOCR2=CH2
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 수소 또는 메틸이고, n은 2 내지 50의 정수이다.
또한, 상기 아크릴레이트계 단량체는 본 발명에 따른 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 매트릭스로 작용하며, 상기 광개시제와 혼합성이 우수하고 경화시간이 짧은 장점을 나타낸다.
상기 광개시제는 1 내지 15 중량부가 함유되며, 직접 개열형과 수소탈환형 모두가 사용될 수 있는데, 직접 개열형 광개시제는 벤질디메틸케탈, 알파-디에톡시 아세토페논, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-원, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-4-메틸싸이올페닐-2-몰포리노-프로판-1-원, 2-벤질-2-디에틸아미노-1-4몰포리노페닐-부탄-1-원 등이 사용되고, 수소탈환형 광개시제는 메틸-2-벤조일벤조에이트, 4-벤조일-4’-메틸디페닐설파이드, 4-디에틸아미노벤조네이트, 2-클로로 안트라퀴논 및 이소프로필 티옥산톤 등이 사용된다.
상기의 광개시제는 상기 직접개열형과 수소탈환형의 그룹에서 선택된 하나 이상이 사용될 수 있는데, 상기 광개시제의 함량이 1 중량부 미만이면 경화 전환율이 현저히 낮아 경화과정의 진행이 더디고, 상기 광개시제의 함량이 15 중량부를 초과하게 되면 미반응된 광개시제가 겔 고분자 조성물의 표면으로 석출되어 고분자조성물의 저항을 증가시키며, 리튬전지의 성능을 급격하게 저하시키게 된다.
상기 주형물질은 25 내지 200 중량부가 함유되며, 하기 화학식 2로 표현되는데,
<화학식 2>
R1(CHCH2O)nR2
상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 독립적으로 수소 또는 메틸이고, n은 5 내지 35의 정수이다.
더욱 상세하게는, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리프로필렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜-폴리프로필렌글라이콜-폴리에틸렌글라이콜의 블록공중합체, 폴리프로필렌글라이콜-폴리에틸렌글라이콜-폴리프로필렌글라이콜의 블록 공중합체 및 폴리프로필렌글라이콜-폴리에틸렌글라이콜의 블록공중합체가 바람직하며, 상기의 공중합체들 중 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 주형물질은 중량평균 분자량이 10,000 이하인 것이 바람직하며, 300 내지 6000의 중량평균 분자량을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
상기 중합단계(S103)는 상기 광개시형혼합액제조단계(S101)를 통해 제조된 광개시형혼합액에 자외선을 조사하여 아크릴레이트계 단량체를 고분자로 중합하는 단계로, 상기 광개시형혼합액제조단계(S101)를 통해 제조된 광개시형혼합액을 15 내지 160℃의 온도에서 1 내지 2시간 동안 교반한 후에, 365나노미터의 파장을 갖는 자외선을 조사하여 아크릴레이트계 단량체를 고분자로 중합하는 단계다.
이러한 중합단계(S103)를 거치면, 아크릴레이트계 단량체를 고분자로 중합되는데, 이때, 중합된 아크릴레이트계 고분자는 주형물질을 함유하게 된다.
상기 주형물질제거단계(S105)는 상기 중합단계(S103)를 통해 중합된 고분자 내에 주형물질을 제거하여 고분자에 다공성을 부여하는 단계로, 상기 중합단계(S103)를 통해 중합된 고분자를 300 내지 320℃의 온도에서 가열하고, 진공오븐에서 24시간 동안 건조시켜 이루어지는데, 300 내지 320℃의 온도로 상기 중합단계(S103)를 통해 중합된 고분자를 가열하게 되면, 상기 고분자 내에 함유되어 있는 주형물질이 분해되어 다공성의 고분자가 제조된다.
상기 전해질주입단계(S107)는 상기 주형물질제거단계(S105)를 통해 형성된 고분자의 기공에 액체전해질을 주입하는 단계로, 상기 주형물질제거단계(S105)를 통해 형성된 고분자를 액체전해질에 1 내지 12시간 동안 합침하여 이루어지는데, 상기 주형물질제거단계(S105)를 통해 형성된 고분자의 기공에 액체전해질의 주입효율성을 향상시키기 위해, 아르곤으로 치환된 글러브 박스 내에서 진행되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 액체전해질은 유기용매에 리튬염을 혼합하여 제조되는 것이 바람직하며, 리튬염이 0.1 내지 10 몰의 농도를 나타내도록 제조하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 리튬염은 LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiCF3CO2, LiN(CF3SO2)2, LiPF3(CF2CF3)3, LiB(C2O4)2 및 Li(C2O4)2로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기용매는 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 에테르 및 케톤으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 상기 환형 카보네이트로는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 프루오르에틸렌 카보네이트 등이 사용될 수 있고, 상기의 선형 카보네이트는 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트 및 에틸메틸 카보네이트 등이 사용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
1. 다공성 고분자 제조
<제조예 1-1>
폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 100 중량부에 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤 2 중량부를 혼합하고, 100℃의 온도에서 1시간 동안 교반한 후에, 폴리프로필렌글라이콜 25 중량부를 첨가하여 5시간 동안 교반하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물을 양 끝에 일정 두께의 필름을 고정된 유리판(초음파 세정기에서 5분간 세척하고 건조기에서 건조)에 도포하고, 그 위에 다른 유리판을 덮어 365나노미터의 파장을 갖는 자외선을 조사하여 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자를 제조하고, 제조된 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자를 330℃의 온도로 가열된 진공오븐에서 24시간 동안 가열하여 다공성 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자를 제조하였다.
<제조예 1-2>
상기 제조예 1-1과 동일하게 진행하되, 폴리프로필렌글라이콜 30 중량부를 첨가하여 다공성 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자를 제조하였다.
<제조예 1-3>
상기 제조예 1-1과 동일하게 진행하되, 폴리프로필렌글라이콜 35 중량부를 첨가하여 다공성 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자를 제조하였다.
<제조예 1-4>
상기 제조예 1-1과 동일하게 진행하되, 폴리프로필렌글라이콜 40 중량부를 첨가하여 다공성 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자를 제조하였다.
<제조예 1-5>
상기 제조예 1-1과 동일하게 진행하되, 폴리프로필렌글라이콜 50 중량부를 첨가하여 다공성 폴리에틸렌글라이콜디아크릴레이트 고분자를 제조하였다.
2. 액체전해질 제조
<제조예 2-1>
에틸렌카보네이트와 프로필렌카보네이트가 1:1의 중량부로 혼합된 유기용매에 리튬퍼클로레이트가 1몰의 농도를 나타내도록 혼합하여 액체전해질을 제조하였다.
3. 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조
<실시예 1>
아르곤 가스로 치환된 글러브 박스 내에서 상기 제조예 1-1을 통해 제조된 다공성 고분자를 상기 제조예 2-1을 통해 제조된 액체전해질에 2시간 동안 함침하여 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
아르곤 가스로 치환된 글러브 박스 내에서 상기 제조예 1-2를 통해 제조된 다공성 고분자를 상기 제조예 2-1을 통해 제조된 액체전해질에 2시간 동안 함침하여 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
아르곤 가스로 치환된 글러브 박스 내에서 상기 제조예 1-3을 통해 제조된 다공성 고분자를 상기 제조예 2-1을 통해 제조된 액체전해질에 2시간 동안 함침하여 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물을 제조하였다.
<실시예 4>
아르곤 가스로 치환된 글러브 박스 내에서 상기 제조예 1-4를 통해 제조된 다공성 고분자를 상기 제조예 2-1을 통해 제조된 액체전해질에 2시간 동안 함침하여 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물을 제조하였다.
<실시예 5>
아르곤 가스로 치환된 글러브 박스 내에서 상기 제조예 1-5를 통해 제조된 다공성 고분자를 상기 제조예 2-1을 통해 제조된 액체전해질에 2시간 동안 함침하여 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 4를 통해 제조된 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물을 스테인리스 스틸로 된 지그 사이에 안착시켜 셀로 제조한 후에, 벌크 저항을 측정하여 도 7에 나타내었다.
단, 주파수는 100KHz에서 1KHz로 하고 진폭은 100mV로 하여 벌크저항을 측정하였으며, 하기의 수학식 1에 따라 이온전도도를 계산하였다.
수학식1 ; 이온전도도(σ) = 두께 (D) / 벌크저항 (Rb) X 넓이(W)
실시예 5의 고분자 조성물은 벌크 저항을 측정하기 위한 물성이 이루어지지 않아 측정에서 제외하였다.
또한, 상기 실시예 1 내지 5를 통해 제조된 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물 중 이온전도도 특성이 가장 우수하게 나타난 실시예 5의 고분자 조성물을 스테인리스 스틸로 된 지그 사이에 안착시켜 셀로 제조한 후에 이온전도도를 계산하여 아래 도 8에 나타내었으며, 이온전도도와 온도 사이의 상관관계를 도 9에 나타내었다.
단, 주파수는 100KHz에서 1KHz로 하고 진폭은 100mV로 하여 20℃ 에서 75℃까지 5℃의 간격으로 온도를 상승시키면서 벌크저항을 측정하였고, 이온전도도는 상기 수학식 1에 의해 계산하였으며, 이온전도도와 온도 사이의 상관관계는 아래 수학식 2에 따라 계산하였다.
수학식2 ; 이온전도도(σ) = 빈도인자(σ)0[-활성화에너지(Ea) / [볼츠만상수(R)·절대온도(T)]
또한, 아래 도 9에 나타낸 그래프의 값을 정리하여 아래 표 1에 나타내었다.
<표 1>
Figure 112013119014532-pat00001

따라서, 상기 실시예 1 내지 5에 나타낸 것처럼, 본 발명에 따른 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법은 우수한 이온전도도를 가질 수 있음과 동시에 전극과의 충분한 결착력을 갖는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물을 제공하는 것을 알 수 있다.
S101 ; 광개시형혼합액제조단계
S103 ; 중합단계
S105 ; 주형물질제거단계
S107 ; 전해질주입단계

Claims (11)

  1. 아크릴레이트계 단량체, 광개시제 및 주형물질을 혼합하는 광개시형혼합액제조단계;
    상기 광개시형혼합액제조단계를 통해 제조된 광개시형혼합액에 자외선을 조사하여 아크릴레이트계 단량체를 고분자로 중합하는 중합단계;
    상기 중합단계를 통해 중합된 고분자 내에 주형물질을 제거하여 고분자에 다공성을 부여하는 주형물질제거단계; 및
    상기 주형물질제거단계를 통해 형성된 고분자의 기공에 액체전해질을 주입하는 전해질주입단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광개시형혼합액제조단계는 아크릴레이트계 단량체 100 중량부, 광개시제 1 내지 15 중량부 및 주형물질 25 내지 200 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트계 단량체는 하기 화학식 1로 표현되며, 말단에 불포화 관능기를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
    <화학식 1>
    CH2=CR1COO(CH2CH2O)nCOCR2=CH2
    상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 수소 또는 메틸이고, n은 2 내지 50의 정수.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광개시제는 벤질디메틸케탈, 암모늄설페이트, 알파-디에톡시 아세토페논, 1,1-디클로로아세토페논, 에틸 벤조인 에테르, α-메틸벤조인에테르, 이소프로필 벤조인 에테르, 벤조인페닐에테르, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-원, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-4-메틸싸이올페닐-2-몰포리노-프로판-1-원, 2-벤질-2-디에틸아미노-1-4몰포리노페닐-부탄-1-원, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-메톡시-2-페닐아세톤, 메틸-2-벤조일벤조에이트, 4-벤조일-4’-메틸디페닐설파이드, 4-디에틸아미노벤조네이트, 2-클로로 안트라퀴논, 클로로 티옥산톤 및 이소프로필 티옥산톤으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주형물질제거단계는 상기 중합단계를 통해 중합된 고분자를 300 내지 320℃로 가열된 진공오븐에서 24시간 동안 건조시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주형물질은 하기 화학식 2로 표현되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
    <화학식 2>
    R1(CHCH2O)nR2
    상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 독립적으로 수소 또는 메틸이고, n은 5 내지 35의 정수.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전해질주입단계는 상기 주형물질제거단계를 통해 형성된 고분자를 액체전해질에 1 내지 12시간 동안 합침하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전해질주입단계는 아르곤으로 치환된 글러브 박스 내에서 진행되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액체전해질은 유기용매에 리튬염을 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 액체전해질은 리튬염이 0.1 내지 10 몰의 농도를 나타내는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 리튬염은 LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiCF3CO2, LiN(CF3SO2)2, LiPF3(CF2CF3)3, LiB(C2O4)2 및 Li(C2O4)2로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 전지용 자외선 경화형 다공성 겔 고분자 조성물의 제조방법.
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