KR101686597B1 - Separator for electrochemical cell and method for preparing the same - Google Patents

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KR101686597B1 KR1020120123124A KR20120123124A KR101686597B1 KR 101686597 B1 KR101686597 B1 KR 101686597B1 KR 1020120123124 A KR1020120123124 A KR 1020120123124A KR 20120123124 A KR20120123124 A KR 20120123124A KR 101686597 B1 KR101686597 B1 KR 101686597B1
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Abstract

본 발명은 무정형 고성능 플라스틱(amorphous high performance plastics) 또는 무정형 엔지니어링 플라스틱(amorphous engineering plastics) 고분자 화합물(이하, 총칭하여 '무정형 고분자 화합물'이라 함)을 기재로 하고 상기 기재 상에 접착층이 형성되어 있는 전기화학소자용 다공성 분리막에 관한 것으로, 상기 다공성 분리막은 우수한 기계적 강도를 유지하면서도 높은 통기도 및 접착력을 가지므로 전기화학소자용 분리막으로 사용하기에 매우 적합할 뿐만 아니라, 제조 방법이 간단한 장점을 갖는다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amorphous high performance plastics or amorphous engineering plastics polymer compounds (hereinafter collectively referred to as 'amorphous polymer compounds' The porous separator has a high air permeability and an excellent adhesive strength while maintaining excellent mechanical strength. Therefore, the porous separator is very suitable for use as a separator for electrochemical devices, and has a simple manufacturing method.

Description

전기화학소자용 분리막 및 이의 제조방법 {Separator for electrochemical cell and method for preparing the same}Separator for electrochemical device and method for manufacturing the same

본 발명은 전기화학소자용 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 무정형 고성능 플라스틱(amorphous high performance plastics) 또는 무정형 엔지니어링 플라스틱(amorphous engineering plastics) 고분자 화합물(이하, 총칭하여 '무정형 고분자 화합물'이라 함)로부터 제조된 다공성 기재를 포함하고 상기 다공성 기재 상에 접착층이 형성되어 있어 기계적 강도, 통기도 및 접착력이 우수한 전기화학소자용 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a separator for an electrochemical device and a method of manufacturing the separator. More specifically, the present invention relates to a separator for an electrochemical device, and more particularly to an amorphous high performance plastics or an amorphous engineering plastics high molecular compound (hereinafter collectively referred to as an ' (Hereinafter, referred to as " porous substrate ") and having an adhesive layer formed on the porous substrate, and having excellent mechanical strength, air permeability and adhesive strength, and a method for producing the same.

에너지원으로서의 전지 수요가 증가함에 따라, 충방전이 가능한 전기화학소자에 대한 관심이 증가하고 있으며, 특히 리튬이차전지에 대한 수요와 관심이 더욱 증가하고 있다.As the demand for batteries as an energy source increases, interest in electrochemical devices capable of charging and discharging is increasing, and in particular, demand and interest in lithium secondary batteries are increasing.

리튬이차전지는 양극, 분리막, 음극으로 이루어져 있는 전극조립체를 포함하는데, 분리막은 고분자막으로서 리튬이온이 활발하게 이동할 수 있는 통로를 제공하며 양극과 음극의 직접적인 접촉을 막는 역할을 하고 있다. 또한, 분리막의 기계적 강도는 외력 등으로부터의 전지 안전성과도 관련되어 있기 때문에, 최근 들어 고성능 플라스틱을 비롯한 엔지니어링 플라스틱 등 많은 종류의 물질들이 분리막 소재로 연구되고 있다.The lithium secondary battery includes an electrode assembly composed of an anode, a separator, and a cathode. The separator provides a passage through which lithium ions can actively move as a polymer membrane and prevents direct contact between the anode and the cathode. Since the mechanical strength of the separator is also related to the safety of the battery from an external force, many kinds of materials such as high-performance plastics and engineering plastics have been studied as separator materials.

특히, 폴리아미드-이미드 수지 및 폴리에테르이미드 수지와 같은 무정형 고분자 화합물은 전자재료 분야에 있어서 내열성, 전기특성, 밀착성, 내습성 및 작업성 등이 뛰어난 내열수지로 주목을 받고 있다. 그러나, 이들 수지는 상기와 같은 뛰어난 특성을 가지고 있음에도 불구하고, 수지 구조의 강직성으로 인해 기재(基材)와의 접착성이 부족하고, 가소성이 낮기 때문에 경화막의 유연성이나 굴곡성이 불충분한 문제점이 있다.In particular, amorphous polymer compounds such as polyamide-imide resins and polyetherimide resins are attracting attention as heat-resistant resins having excellent heat resistance, electrical characteristics, adhesion, moisture resistance and workability in the field of electronic materials. However, although these resins have excellent properties as described above, there is a problem that the flexibility and flexibility of the cured film are insufficient because of poor rigidity of the resin structure and adhesion to the base material and low plasticity.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 일본 특허공개공보 평6-89150 호와 일본 특허공개공보 평7-5729 호에서는 카본산 말단 아크릴로니트릴부타디엔을 이용하여 수지에 가소성을 부여하고, 저탄성률화한 방향족 폴리아미드아크릴로니트릴부타디엔 공중합체에 의해 중합체 골격에 가소성을 부여하여 피막의 접착성, 유연성을 향상시키는 방법 등이 개시되어 있으나, 분리막으로 사용하기에는 통기도 및 접착력 측면에서 불충분하여, 여전히 개선의 필요성이 존재한다.
In order to solve these problems, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-89150 and 7-5729 disclose a method for producing a resin composition which is obtained by adding plasticity to a resin using carbonic acid-terminated acrylonitrile butadiene, Amide acrylonitrile butadiene copolymer to impart plasticity to the polymer skeleton to improve the adhesiveness and flexibility of the film. However, the use of the amide acrylonitrile-butadiene copolymer as a separation membrane is insufficient in terms of air permeability and adhesion, and there is still a need for improvement do.

1. 일본 특허공개공보 평6-89150 호1. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-89150 2. 일본 특허공개공보 평7-5729 호2. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-5729

본 발명에서는 우수한 강도 및 적절한 통기도를 구비할 뿐만 아니라, 접착력도 우수한 고내열성 엔지니어링 플라스틱 소재의 전기화학소자용 다공성 분리막 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.
The present invention provides a porous separator for an electrochemical device of high heat-resistant engineering plastic material having excellent strength and adequate air permeability and also excellent in adhesion and a method for producing the same.

본 발명의 일 양태에 따르면, 무정형 고분자 화합물을 포함하는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재 상에 형성된 접착층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 분리막이 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a porous substrate comprising an amorphous polymer compound; And an adhesive layer formed on the porous substrate.

상기 무정형 고분자 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리에테르이미드일 수 있다:The amorphous polymer compound may be a polyetherimide having a repeating unit represented by the following Formula 1:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112012089830061-pat00001
Figure 112012089830061-pat00001

상기 식에서, T는 -O- 또는 식 -O-Z-O- 기이고, 여기에서 -O- 또는 -O-Z-O- 기의 2가 결합(divalent bond)은 3,3', 3,4', 4,3' 또는 4,4' 위치에 있고, Z는 하기 화학식의 2가 라디칼을 포함하나, 이에 한정되지는 않고:Wherein T is -O- or a formula -OZO- group wherein the divalent bond of the -O- or -OZO- group is 3,3 ', 3,4', 4,3 'or 4,4 'position, and Z includes divalent radicals of the formula:

Figure 112012089830061-pat00002
,
Figure 112012089830061-pat00002
,

X는

Figure 112012089830061-pat00003
의 2가 라디칼을 포함하나, 이에 한정되지 않고, X is
Figure 112012089830061-pat00003
Lt; / RTI > include, but are not limited to,

y는 1 내지 5의 정수이고, y is an integer from 1 to 5,

q는 0 또는 1이며, q is 0 or 1,

R은 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소 라디칼; 탄소수 2 내지 20의 알킬렌 라디칼, 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬렌 라디칼; 및 식

Figure 112012089830061-pat00004
의 2가 라디칼을 포함하나, 이에 한정되지 않고, Q는
Figure 112012089830061-pat00005
을 포함하나, 이에 한정되지 않고, y는 1 내지 5의 정수이다. R is an aromatic hydrocarbon radical having 6 to 20 carbon atoms; An alkylene radical having 2 to 20 carbon atoms, a cycloalkylene radical having 3 to 20 carbon atoms; And equation
Figure 112012089830061-pat00004
Include, but are not limited to, < RTI ID = 0.0 >
Figure 112012089830061-pat00005
But is not limited thereto, and y is an integer of 1 to 5.

상기 무정형 고분자 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리아미드-이미드일 수 있다:The amorphous polymer compound may be a polyamide-imide having a repeating unit represented by the following Formula 2:

[화학식 2](2)

Figure 112012089830061-pat00006
Figure 112012089830061-pat00006

상기 식에서, R은 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소 라디칼; 탄소수 2 내지 20의 알킬렌 라디칼, 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬렌 라디칼; 및 식

Figure 112012089830061-pat00007
의 2가 라디칼을 포함하나, 이에 한정되지 않고, Wherein R is an aromatic hydrocarbon radical having from 6 to 20 carbon atoms; An alkylene radical having 2 to 20 carbon atoms, a cycloalkylene radical having 3 to 20 carbon atoms; And equation
Figure 112012089830061-pat00007
Lt; / RTI > include, but are not limited to,

Q는

Figure 112012089830061-pat00008
을 포함하나, 이에 한정되지 않고, Q is
Figure 112012089830061-pat00008
But are not limited to,

y는 1 내지 5의 정수이고, y is an integer from 1 to 5,

n은 50 내지 1000의 정수이다.and n is an integer of 50 to 1000.

상기 다공성 기재는 1 내지 100 ㎛ 또는 5 내지 50㎛의 두께를 가질 수 있다.The porous substrate may have a thickness of 1 to 100 占 퐉 or 5 to 50 占 퐉.

상기 다공성 기재는 0.01 내지 10 ㎛ 범위의 장경을 갖는 기공을 구비할 수 있다. The porous substrate may have pores having a long diameter in the range of 0.01 to 10 [mu] m.

상기 다공성 기재는 100 초/100cc 내지 5000 초/100cc 범위의 통기도를 가질 수 있다.The porous substrate may have an air permeability ranging from 100 sec / 100cc to 5000 sec / 100cc.

상기 접착층은 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리헥사플루오로프로필렌-폴리비닐리덴플루오라이드의 공중합체(P(VdF/HFP)), 폴리(비닐아세테이트), 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 알킬레이티드폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐에테르, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘 및 스티렌-부타디엔 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물에 의해 형성될 수 있다.The adhesive layer may be formed of a copolymer of polyvinylidene fluoride (PVDF), polyhexafluoropropylene-polyvinylidene fluoride (P (VdF / HFP)), poly (vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide , Polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methyl methacrylate), poly (ethyl acrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine And a styrene-butadiene rubber.

상기 접착층의 두께는 0.5 내지 10 ㎛일 수 있다.The thickness of the adhesive layer may be 0.5 to 10 mu m.

본 발명의 일 양태에 따르면, 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하는 전기화학소자에 있어서, 상기 분리막이 전술한 전기화학소자용 분리막인 것을 특징으로 하는 전기화학소자가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrochemical device comprising an anode, a cathode, a separator, and an electrolyte, wherein the separator is the separator for the electrochemical device.

상기 전기화학소자는 리튬이차전지일 수 있다.The electrochemical device may be a lithium secondary battery.

본 발명의 일 양태에 따르면, (S1) 용매에 무정형 고분자 화합물, 접착층-형성 화합물 및 기공 형성제를 용해시켜 고분자 용액을 수득하는 단계; (S2) 상기 고분자 용액 중의 접착층-형성 화합물이 표면 쪽으로 상분리되도록 고분자 용액을 지지체 상에 적용하는 단계; (S3) 상기 지지체 상에 적용된 고분자 용액을 건조시켜서 필름을 수득하는 단계; 및 (S4) 상기 필름을 지지체로부터 박리시킨 후에 물에 침지(dipping)시킴으로써 기공 형성제를 용출 제거하여 기공을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 분리막의 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a polymer solution, comprising the steps of: (S1) dissolving an amorphous polymer compound, an adhesive layer-forming compound and a pore-forming agent in a solvent to obtain a polymer solution; (S2) applying a polymer solution on the support such that the adhesive layer-forming compound in the polymer solution is phase-separated toward the surface; (S3) drying the polymer solution applied on the support to obtain a film; And (S4) separating the film from the support and then dipping the film in water to elute and remove the pore-forming agent to form pores.

상기 고분자 용액은 용액 100 중량부를 기준으로 무정형 고분자 화합물 1 내지 20 중량부, 접착층-형성 화합물 1 내지 20 중량부, 기공 형성제 1 내지 20 중량부 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다. 예컨대, 무정형 고분자 화합물 10 중량부, 접착층-형성 화합물 2중량부, 기공 형성제 1중량부 및 잔량의 용매로 이루어질 수 있다.The polymer solution may contain 1 to 20 parts by weight of an amorphous polymer compound, 1 to 20 parts by weight of an adhesive layer-forming compound, 1 to 20 parts by weight of a pore-forming agent, and a residual solvent, based on 100 parts by weight of the solution. For example, 10 parts by weight of the amorphous polymer compound, 2 parts by weight of the adhesive layer-forming compound, 1 part by weight of the pore-forming agent, and a residual amount of the solvent.

상기 기공형성제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴릭액시드 또는 이들로부터 선택된 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The pore-forming agent may be polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, or a mixture of two or more selected from them.

상기 (S2) 단계는 20 내지 120 ℃의 온도 및 20 내지 80 %의 상대습도에서 실시될 수 있다.
The step (S2) may be carried out at a temperature of 20 to 120 DEG C and a relative humidity of 20 to 80%.

본 발명에 따라 수득되는 다공성 분리막은 우수한 강도를 유지하면서도 높은 통기도 및 접착력을 가지므로, 전기화학소자용 분리막으로 사용하기에 매우 적합하다.The porous separator obtained according to the present invention is highly suitable for use as a separator for electrochemical devices because it has high air permeability and adhesion while maintaining excellent strength.

또한, 무정형 고분자 화합물, 접착층-형성 화합물 및 기공 형성제를 용매에 함께 혼합한 후에 가공하므로, 제조가 용이하게 이루어지는 이점이 있다.
Further, since the amorphous polymer compound, the adhesive layer-forming compound and the pore-forming agent are mixed together in a solvent and then processed, they are advantageously easily produced.

도 1은 실시예 1에 따라 제조된 분리막 접착층을 500배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 2는 실시예 2에 따라 제조된 분리막에 형성된 기공을 5000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 3은 실시예 3에 따라 제조된 분리막의 양면 중 지지체에 닿지 않은 면(air 면)을 5,000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 4는 실시예 3에 따라 제조된 분리막의 양면 중 지지체에 닿은 면(glass 면)을 5,000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 5는 실시예 3에 따라 제조된 분리막의 접착력 실험에서 수득한 그래프이다.
1 is a photograph of the separation membrane adhesive layer prepared according to Example 1, magnified 500 times.
FIG. 2 is a photograph of the pore formed in the separation membrane produced according to Example 2, magnified 5000 times.
FIG. 3 is a photograph of the surface of the separation membrane prepared according to Example 3, in which the surface (air side) not exposed to the support is enlarged 5,000 times.
Fig. 4 is a photograph of the separation membrane produced according to Example 3, in which the surface (glass surface) of the both surfaces of the separation membrane was brought into contact with the support by 5,000 times magnification.
5 is a graph obtained in an adhesion test of a separator prepared according to Example 3. Fig.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.In addition, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

본 발명에 따른 분리막은 무정형 고분자 화합물을 기재로 하는 다공성 분리막으로, 기재 상에 접착층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The separation membrane according to the present invention is a porous separation membrane based on an amorphous polymer compound and is characterized in that an adhesive layer is formed on a substrate.

상기 무정형 고분자 화합물의 예로는 폴리에테르이미드, 폴리아미드-이미드 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Examples of the amorphous polymer compound include, but are not limited to, polyetherimide and polyamide-imide.

상기 폴리에테르이미드는 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 화합물이다:The polyether imide is preferably a compound having a repeating unit represented by the following formula (1): < EMI ID =

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112012089830061-pat00009
Figure 112012089830061-pat00009

상기 식에서, T는 -O- 또는 식 -O-Z-O-의 기이고, 여기에서 -O- 또는 -O-Z-O- 기의 2가 결합(divalent bond)은 3,3', 3,4', 4,3' 또는 4,4' 위치에 있고, Z는 하기 화학식의 2가 라디칼을 포함하나, 이에 한정되지는 않고:Wherein T is a group of -O- or a formula -OZO- wherein the divalent bond of the -O- or -OZO- group is 3,3 ', 3,4', 4,3 ' Or 4,4 'position, and Z includes divalent radicals of the formula:

,

Figure 112012089830061-pat00010
,
Figure 112012089830061-pat00010

X는

Figure 112012089830061-pat00011
의 2가 라디칼을 포함하나, 이에 한정되지 않고, y는 1 내지 5의 정수이고, q는 0 또는 1이며, X is
Figure 112012089830061-pat00011
But is not limited thereto, y is an integer of 1 to 5, q is 0 or 1,

R은 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소 라디칼; 탄소수 2 내지 20의 알킬렌 라디칼, 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬렌 라디칼; 및 식

Figure 112012089830061-pat00012
의 2가 라디칼을 포함하나, 이에 한정되지 않고, Q는
Figure 112012089830061-pat00013
을 포함하나, 이에 한정되지 않고, y는 1 내지 5의 정수이다. R is an aromatic hydrocarbon radical having 6 to 20 carbon atoms; An alkylene radical having 2 to 20 carbon atoms, a cycloalkylene radical having 3 to 20 carbon atoms; And equation
Figure 112012089830061-pat00012
Include, but are not limited to, < RTI ID = 0.0 >
Figure 112012089830061-pat00013
But is not limited thereto, and y is an integer of 1 to 5.

상기 폴리에테르이미드로는 Ultem(등록상표, 제네랄 일렉트릭 플라스틱스) 등의 상품명으로 시판되는 제품을 구입하여 이용할 수 있다.As the polyetherimide, a commercially available product such as Ultem (registered trademark, General Electric Plastics) can be used.

상기 폴리아미드-이미드는 바람직하게는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 갖는 화합물이다:The polyamide-imide is preferably a compound having a repeating unit represented by the following formula (2)

[화학식 2](2)

Figure 112012089830061-pat00014
Figure 112012089830061-pat00014

상기 식에서, R은 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소 라디칼; 탄소수 2 내지 20의 알킬렌 라디칼, 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬렌 라디칼; 및 식

Figure 112012089830061-pat00015
의 2가 라디칼을 포함하나, 이에 한정되지 않고, Wherein R is an aromatic hydrocarbon radical having from 6 to 20 carbon atoms; An alkylene radical having 2 to 20 carbon atoms, a cycloalkylene radical having 3 to 20 carbon atoms; And equation
Figure 112012089830061-pat00015
Lt; / RTI > include, but are not limited to,

Q는

Figure 112012089830061-pat00016
을 포함하나, 이에 한정되지 않고, y는 1 내지 5의 정수이고, Q is
Figure 112012089830061-pat00016
But is not limited thereto, y is an integer of 1 to 5,

n은 50 내지 1000의 정수이다.and n is an integer of 50 to 1000.

또는, 폴리아미드-이미드로 하기 반복단위를 갖는 시판 제품을 구입하여 이용할 수 있다(여기서, n은 양의 정수이다):Alternatively, a commercially available product having repeating units for polyamide-imide may be used (here, n is a positive integer):

Figure 112012089830061-pat00017
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Figure 112012089830061-pat00018

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본 발명에 따르면, 무정형 고분자 화합물로 이루어진 다공성 기재는 1 내지 100 ㎛ 또는 5 내지 50㎛의 두께를 갖는다.According to the present invention, the porous substrate made of the amorphous polymer compound has a thickness of 1 to 100 占 퐉 or 5 to 50 占 퐉.

또한, 상기 다공성 기재는 0.01 내지 10 ㎛ 또는 0.1 내지 5 ㎛ 범위의 장경(최장 직경)을 가질 수 있다.The porous substrate may have a long diameter (longest diameter) in the range of 0.01 to 10 占 퐉 or 0.1 to 5 占 퐉.

또한, 상기 다공성 기재는 100 내지 10000 초/100cc, 100 내지 5000 초/100cc 또는 500 내지 5000 초/100cc 범위의 통기도를 가질 수 있다. Also, the porous substrate may have an air permeability ranging from 100 to 10000 sec / 100 cc, 100 to 5000 sec / 100 cc or 500 to 5000 sec / 100 cc.

또한, 상기 다공성 기재는 10 내지 50 % 또는 20 내지 30 % 범위의 공극율을 가질 수 있다. Also, the porous substrate may have a porosity ranging from 10 to 50% or from 20 to 30%.

본 발명에 따르면, 무정형 고분자 화합물로 이루어진 다공성 기재의 일면 또는 양면에 접착층이 형성된다. 상기 접착층을 형성하는 화합물은 후속적인 상분리를 저해하지 않는 화합물이라면 특별하게 제한되지 않으며, 구체적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리헥사플루오로프로필렌-폴리비닐리덴플루오라이드의 공중합체(P(VdF/HFP)), 폴리(비닐아세테이트), 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 알킬레이티드폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐에테르, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘 또는 스티렌-부타디엔 고무를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 접착층-형성 화합물에 의해 형성되는 접착층의 두께는 0.5 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다. 접착층의 두께가 너무 얇으면 소정의 결합력을 제공하기 어렵고, 반대로 너무 두터우면 리튬 이온의 이동을 방해하여 전지의 내부 저항 증가 및 레이트 특성의 저하를 유발할 수 있다.According to the present invention, an adhesive layer is formed on one surface or both surfaces of a porous substrate made of an amorphous polymer compound. The compound forming the adhesive layer is not particularly limited as long as it is a compound that does not inhibit subsequent phase separation. Specific examples thereof include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyhexafluoropropylene-polyvinylidene fluoride (Vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methyl methacrylate), poly (ethyl Acrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine or styrene-butadiene rubber. The thickness of the adhesive layer formed by the adhesive layer-forming compound is preferably 0.5 to 10 mu m. If the thickness of the adhesive layer is too thin, it is difficult to provide a predetermined bonding force. On the contrary, if the thickness is too large, the movement of lithium ions may be disturbed and the internal resistance of the battery and the rate characteristic may be deteriorated.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 전기화학소자용 분리막은 하기 방법에 의해 제조될 수 있다.The separation membrane for an electrochemical device according to the present invention as described above can be produced by the following method.

즉, 본 발명에 따른 전기화학소자용 분리막은 (S1) 용매에 무정형 고분자 화합물, 접착층-형성 화합물 및 기공 형성제를 용해시켜 고분자 용액을 수득하는 단계, (S2) 상기 고분자 용액 중의 접착층-형성 화합물이 표면 쪽으로 상분리되도록 고분자 용액을 지지체 상에 적용하는 단계; (S3) 상기 고분자 용액을 지지체 상에서 건조시켜서 필름을 수득하는 단계; 및 (S4) 상기 필름을 지지체로부터 박리시킨 후에 물에 침지(dipping)시킴으로써 기공 형성제를 용출 제거하여 기공을 형성하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.That is, the separation membrane for an electrochemical device according to the present invention comprises the steps of (S1) dissolving an amorphous polymer compound, an adhesive layer-forming compound and a pore-forming agent in a solvent to obtain a polymer solution, (S2) Applying the polymer solution on the support so as to be phase separated toward the surface; (S3) drying the polymer solution on a support to obtain a film; And (S4) separating the film from the support and then dipping the film in water to elute and remove the pore-forming agent to form pores.

본 발명에 따른 전기화학소자용 분리막의 제조방법의 (S1) 단계는 고분자 용액을 수득하는 단계이다. The step (S1) of the method for producing a separation membrane for an electrochemical device according to the present invention is a step of obtaining a polymer solution.

본 발명에 따르면, 무정형 고분자 화합물은 용액 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부 또는 5 내지 15 중량부로 사용된다. 무정형 고분자 화합물의 함량이 1 중량부 미만이면 고분자 용액의 점도가 불충분해져서 다공성 막의 강도 및 물리적 특성이 감소하는 경향이 있고, 20 중량부를 초과하면 점도가 강해져서 제막이 어려워지므로 바람직하지 않다.According to the present invention, the amorphous polymer compound is used in an amount of 1 to 20 parts by weight or 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the solution. If the content of the amorphous polymer compound is less than 1 part by weight, the viscosity of the polymer solution tends to be insufficient, and the strength and physical properties of the porous film tend to decrease. When the amount of the amorphous polymer compound is more than 20 parts by weight, the viscosity becomes too strong.

접착층-형성 화합물은 용액 100중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부 또는 2 내지 10 중량부로 사용된다. 상기 접착층-형성 화합물의 함량이 1 중량부 미만이면 접착층의 접착력이 지나치게 약하게 되고, 20 중량부보다 많아지면 리튬 이온의 원활한 이동을 저해하게 된다.The adhesive layer-forming compound is used in an amount of 1 to 20 parts by weight or in an amount of 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the solution. When the content of the adhesive layer-forming compound is less than 1 part by weight, the adhesive strength of the adhesive layer becomes excessively weak. When the content of the adhesive layer-forming compound is more than 20 parts by weight, smooth movement of lithium ions is inhibited.

기공 형성제로는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴릭액시드 또는 이들로부터 선택된 2종 이상의 혼합물이 사용되나, 이들에 제한되는 것은 아니다. 기공 형성제의 함량은 용액 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부 또는 2 내지 10 중량부로 사용된다. 기공 형성제 함량이 상기 하한치보다 적으면 망상구조가 미약하여 다공성막 생성이 어려우며, 기공 형성제 함량이 상기 상한치보다 많으면 다공성 막의 기공이 충분히 형성되지 않아 전기화학소자용 분리막으로 사용하기가 곤란하다.As the pore-forming agent, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, or a mixture of two or more selected from them may be used, but the present invention is not limited thereto. The content of the pore-forming agent is 1 to 20 parts by weight or 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the solution. If the content of the pore-forming agent is less than the lower limit value, it is difficult to produce a porous film because the network structure is weak. If the content of the pore-forming agent is larger than the upper limit value, porosity of the porous film is not sufficiently formed, making it difficult to use as a separator for electrochemical devices.

본 발명에서 사용하기에 바람직한 용매는 접착층-형성 화합물의 석출이나 겔화를 가능하게 하는 것이면 특별히 한정되지 않으나, N-메틸 피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 프탈산 디메틸, 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 시클로헥산(cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 사용가능하며, N-메틸 피롤리돈이 특히 바람직하다.The solvent preferred for use in the present invention is not particularly limited as long as it enables precipitation or gelation of the adhesive layer-forming compound, but N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethyl phthalate, acetone acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, cyclohexane, water or a mixture thereof can be used, and N-methylpiperazine Rollidon is particularly preferred.

본 발명에 따른 고분자 용액에는, 필요에 따라, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 안티 블록킹제, 안료, 염료, 무기 충전재 등의 각종 첨가제를 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 첨가할 수 있다.Various additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, an anti-blocking agent, a pigment, a dye and an inorganic filler may be added to the polymer solution according to the present invention within a range not impairing the effect of the present invention.

본 발명의 (S2) 단계는 상기 고분자 용액 중의 접착층-형성 화합물이 표면 쪽으로 상분리되도록 고분자 용액을 지지체 상에 적용하는 단계이다.The step (S2) of the present invention is a step of applying the polymer solution onto the support so that the adhesive layer-forming compound in the polymer solution is phase-separated toward the surface.

본 발명에 따르면, 무정형 고분자 화합물을 함유한 고분자 용액이 캐스팅되는 지지체는 유리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리합금, PET 시트 등의 재질로 된 것을 사용하는 것이 일반적이다.According to the present invention, the support on which the polymer solution containing the amorphous polymer compound is cast is generally made of a material such as glass, stainless steel, aluminum, copper alloy, PET sheet or the like.

본 발명에 따르면, 고분자 용액을 지지체에 적용하기 위해 당업계에 알려진 통상적인 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 용액 캐스팅법(solution casting), 딥(Dip) 코팅법, 다이(Die) 코팅법, 롤(roll) 코팅법, 콤마(comma) 코팅법, 닥터 블레이드법 또는 이들의 혼합 방식 등 다양한 방식을 이용할 수 있다. 구체적인 일례를 들면, 상기 고분자 용액을 지지체에 붓고, 100 ~ 110 ℃의 오븐에서 보관하여 상기 고분자 용액이 넓게 펴지게 한 뒤, 닥터 블레이드를 이용하여 원하는 두께의 막이 되도록 성형할 수 있다. 고분자 용액을 지지체에 적용하는 보다 바람직한 방법은 용액 캐스팅법이다.According to the present invention, a conventional coating method known in the art can be used for applying the polymer solution to the support. For example, a solution casting method, a dip coating method, a die coating method, Various methods such as a roll coating method, a comma coating method, a doctor blade method, or a mixing method thereof can be used. For example, the polymer solution may be poured into a supporter and stored in an oven at 100 to 110 ° C so that the polymer solution is spread widely, and then formed into a film having a desired thickness using a doctor blade. A more preferable method of applying the polymer solution to the support is the solution casting method.

고분자 용액 중의 접착층-형성 화합물을 표면 쪽으로 상분리시키기 위해, 고분자 용액을 일정한 온도, 습도 또는 비용매(nonsolvent) 조건에서 지지체 상에 적용한다. 상분리에 사용된 일정 조건에 따라 분리막의 특성이 결정되며, 본 발명에서 바람직한 상분리 조건은 60 내지 80 ℃에서의 상대습도 40% 이상이다. 상분리시 비-용매(non-solvent)인 수분에 의한 상분리를 채택하나, 고분자에 non-solvent로 작용하는 다른 용매, 예컨대, 아세톤, 메탄올, 에탄올 등도 채택할 수 있다. 본 발명의 상분리는 수분을 이용하기에 적절한 습도만 유지되면 상분리를 유도할 수 있다. 상분리에 의해 접착층-형성 화합물은 폴리머 또는 벌크(bulk)를 형성하면서 표면 쪽에 응집되어 접착층을 형성한다.In order to phase-separate the adhesive layer-forming compound in the polymer solution toward the surface, the polymer solution is applied on the support at a constant temperature, humidity or nonsolvent condition. The characteristics of the separator are determined according to certain conditions used for phase separation, and the preferred phase separation conditions in the present invention are relative humidity of 40% or more at 60 to 80 ° C. Phase separation by moisture, which is a non-solvent for phase separation, is adopted, but other solvents acting as a non-solvent such as acetone, methanol, ethanol and the like can be adopted for the polymer. The phase separation of the present invention can induce phase separation when only a suitable humidity is used to utilize moisture. By the phase separation, the adhesive layer-forming compound aggregates on the surface side while forming a polymer or a bulk to form an adhesive layer.

본 발명에 따른 전기화학소자용 분리막의 제조방법의 (S3) 단계는 상기 고분자 용액을 지지체 상에서 건조시켜서 필름을 수득하는 단계이다. 건조 방법으로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법이 사용될 수 있다.The step (S3) of the method for producing a separation membrane for an electrochemical device according to the present invention is a step of drying the polymer solution on a support to obtain a film. As a drying method, a method commonly used in the art can be used.

본 발명에 따른 전기화학소자용 분리막의 제조방법의 (S4) 단계는 상기 필름을 지지체로부터 박리시킨 후에 물에 침지시킴으로써 기공 형성제를 용출 제거하여 기공을 형성하는 단계이다. 기공형성제는 물에 잘 녹기 때문에 물에서 제거할 수 있다. 이 때 물의 온도를 높이거나 프로판올, 에탄올 등 공용매를 사용하게 되면 좀 더 효과적으로 기공형성제를 제거할 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 전기화학소자용 분리막이 다공성 필름 형태로 수득된다.In the step (S4) of the method for producing a separation membrane for an electrochemical device according to the present invention, the film is peeled from a support and then immersed in water to elute and remove the pore-forming agent to form pores. Pore formers can be removed from water because they are well soluble in water. At this time, if the temperature of the water is increased or a co-solvent such as propanol or ethanol is used, the pore forming agent can be more effectively removed. As a result, the separation membrane for an electrochemical device according to the present invention is obtained in the form of a porous film.

필요에 따라, 수득된 분리막을 물에 침지시켜서 분리막 내에 함유되어 있던 잔존 용매를 제거하는 후공정을 실시할 수 있다.If necessary, the obtained separation membrane may be immersed in water to perform a post-treatment for removing the residual solvent contained in the separation membrane.

본 발명의 제조방법에는 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 다른 공정들이 추가되거나 일부 공정들을 변형시킬 수도 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The manufacturing method of the present invention may add other processes or modify some processes within the scope of not damaging the effects of the invention, and these should be construed as being included in the scope of the present invention.

본 발명에 따르면, 상기와 같이 제조된 필름을 양극과 음극 사이에 라미네이팅하여 분리막으로 사용함으로써 전기화학소자에 사용되는 전극조립체를 제조할 수 있다. 전기화학소자는 전기화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 일차전지, 이차전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 슈퍼 커패시터 소자와 같은 커패시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 이차전지 중 리튬금속 이차전지, 리튬이온 이차전지, 리튬폴리머 이차전지 또는 리튬이온폴리머 이차전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다.According to the present invention, an electrode assembly used in an electrochemical device can be manufactured by laminating the thus-produced film between a cathode and an anode to use as a separator. The electrochemical device includes all devices that perform an electrochemical reaction, and specific examples include capacitors such as all kinds of primary cells, secondary cells, fuel cells, solar cells, or super-capacitor devices. Particularly, a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery among the above secondary batteries is preferable.

본 발명의 분리막과 함께 적용되는 양극과 음극 전극은 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극 활물질을 전극 전류 집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다.The positive electrode and the negative electrode to be used together with the separator of the present invention are not particularly limited, and the electrode active material may be bound to an electrode current collector according to a conventional method known in the art.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제 및 결착제의 혼합물(양극 합제)을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a positive electrode current collector with a mixture of a positive electrode active material, a conductive agent and a binder (positive electrode mixture), and drying the positive electrode current collector. If necessary, a filler may be further added to the mixture .

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 -xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 구리 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; Formula LiNi 1 - x M x O 2 ( where, the M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, x = 0.01 ~ 0.3 Im) Ni site type lithium nickel oxide which is represented by; Formula LiMn 2 - x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 갖는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon or a surface of aluminum or stainless steel Treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

상기 도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 양극 합제 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive agent is usually added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the positive electrode material mixture containing the positive electrode active material. Such a conductive agent is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 결착제는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 결착제의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로즈, 재생 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in binding of the active material and the conductive agent and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene -Propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포 및 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 양극 합제 성분들의 일부 또는 전부가 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying the negative electrode active material on the negative electrode collector, and if necessary, may include some or all of the positive electrode material mixture components as described above.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Lix Fe2O3 (0≤x≤1), LixWO2 (0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4 , and Bi 2 O 5 and the like; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials, and the like, but the present invention is not limited thereto.

리튬염 함유 비수계 전해질은 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is composed of a nonaqueous electrolyte and lithium. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸 피롤리돈, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부티로락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥솔란, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥솔란, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥솔란 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous electrolytic solution include N-methylpyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, Methylene chloride, methyl ricinoleate, ricin franc, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, Methyl pyrophosphate, methyl propionate, ethyl propionate, and the like can be obtained by reacting a compound represented by the general formula (1) with a compound selected from the group consisting of trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, Magnetic organic solvents may be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 라이신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include organic polymers such as polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4 -LiI-LiOH, Li2SiS 3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란 리튬, 저급 지방족 카본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt may be dissolved in the non-aqueous electrolyte. For example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함할 수 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., non-aqueous electrolytes may be used in the form of, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride, ethylene trifluoride and the like may be further added to impart nonflammability, and a carbon dioxide gas may be further added to improve high temperature storage characteristics.

본 발명의 일 실시예에 따른 분리막을 전지에 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.As a process for applying the separation membrane according to an embodiment of the present invention, a lamination, stacking and folding process of a separation membrane and an electrode can be performed in addition to a general winding process.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

실시예Example 1: 접착층 형성의 확인 1: Confirmation of adhesive layer formation

질소 분위기 하에서, 폴리아미드-이미드(TorlonR 4000T, 솔베이 스페셜티 폴리머즈(Solvay Specialty Polymers)): 폴리비닐리덴 플루오라이드 (KF110, Japan Kureha): N-메틸-피롤리돈을 중량 기준으로 5:1:94 비율로 25 ℃에서 혼합하여 고분자 용액을 수득하였다. 수득된 고분자 용액을 80 ℃ 에서의 상대습도 40 % 에서 유리 지지체 상에 용액 캐스팅하고, 그 표면을 500배 확대 촬영하였다 (도 1 참조).
Under a nitrogen atmosphere, polyamide-imide (Torlon R 4000T, Solvay Specialty Polymers): polyvinylidene fluoride (KF110, Japan Kureha): N-methyl-pyrrolidone was mixed at a ratio of 5: 1: 94 on a weight basis at 25 DEG C to prepare a polymer solution &Lt; / RTI &gt; The resulting polymer solution was solution-cast on a glass support at a relative humidity of 40% at 80 DEG C, and its surface was magnified 500 times (see Fig. 1).

실시예Example 2: 기공 형성 확인 2: Confirmation of pore formation

질소 분위기 하에서, 폴리아미드-이미드(TorlonR, 솔베이 어드밴스트 폴리머즈): 폴리비닐알코올(분자량(Mw): 2000, ACROSS): N-메틸-피롤리돈을 중량 기준으로 19:1:80 비율로 100 ℃에서 혼합하여 고분자 용액을 수득하였다. 수득된 고분자 용액을 80 ℃ 및 상대습도 30 % 에서 유리 지지체 상에 용액 캐스팅한 후에 100 ℃ 오븐에서 60 분동안 건조시켰다. 이어서, 물에 침지시켜서 폴리비닐알코올을 용출시켰다. 그 표면을 5000배 확대 촬영하였다 (도 2 참조).
Under nitrogen, a polyamide-imide (Torlon R, Solvay Advanced Polymer's): polyvinyl alcohol (molecular weight (M w): 2000, ACROSS): N- methyl-pyrrolidone by weight of 19: 1: 80 at a temperature of 100 캜 to obtain a polymer solution. The resulting polymer solution was solution cast onto a glass support at 80 캜 and 30% relative humidity, and then dried in an oven at 100 캜 for 60 minutes. Subsequently, it was immersed in water to elute polyvinyl alcohol. And its surface was magnified 5000 times (see Fig. 2).

실시예Example 3: 분리막의 제조 3: Preparation of membrane

질소 분위기 하에서, 폴리아미드-이미드(TorlonR 4000T, 솔베이 스페셜티 폴리머즈): 폴리비닐리덴 플루오라이드 (KF110, Japan Kureha): 폴리비닐알코올 (분자량(Mw): 2000, ACROSS): N-메틸-피롤리돈을 중량 기준으로 10:2:1:87 비율로 100℃에서 혼합하여 고분자 용액을 수득하였다. 수득된 고분자 용액을 지지체의 온도 80℃, 상대습도 50% 분위기에서 유리 지지체 상에 용액 캐스팅하여 용매를 건조함과 동시에 폴리비닐리덴 플루오라이드가 표면 쪽으로 상분리되도록 하였다. 이후, 물에 침지시켜서 폴리비닐알코올을 용출시켰다. 분리막 표면을 지지체에 닿지 않는 air 면과 지지체에 닿는 glass 면으로 나누어 5,000배 확대 촬영하였다. (도 3, 4 참조).
Under nitrogen, a polyamide-imide (Torlon R 4000T, Solvay Specialty Polymers's): polyvinylidene fluoride (KF110, Kureha Japan), polyvinyl alcohol (molecular weight (M w): 2000, ACROSS): N- methyl -Pyrrolidone were mixed at a weight ratio of 10: 2: 1: 87 at 100 占 폚 to obtain a polymer solution. The obtained polymer solution was solution-cast on a glass support in a support at a temperature of 80 캜 and a relative humidity of 50% to dry the solvent, and at the same time, polyvinylidene fluoride was phase-separated toward the surface. Thereafter, it was immersed in water to elute polyvinyl alcohol. The surface of the membrane was divided into an air surface not reaching the support and a glass surface touching the support. (See Figs. 3 and 4).

비교예Comparative Example 1: 분리막의 제조 1: Preparation of membrane

접착층-형성 화합물인 폴리비닐리덴 플루오라이드를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.
A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 3, except that polyvinylidene fluoride as an adhesive layer-forming compound was not used.

실험예Experimental Example : 접착력 테스트: Adhesion test

실시예 3에서 제조한 접착력을 갖는 EP 분리막 2장을 포갠 후에 100 ℃의 온도에서 롤 프레스(roll press)를 한 후 2장의 EP 분리막 간의 접착력을 측정하였다. 측정을 위해, 폭 25mm, 길이 100 mm의 분리막 2장을 위의 방법으로 접착시킨 후에 2장의 분리막의 끝을 UTM 장비에 고정시킨 뒤 당기면서 이 때 발생하는 힘을 계산하였다. 이에 대한 힘의 함수를 하기 도 5에 나타내었다. 그 결과, 상기 분리막은 약 25 gf/25mm의 접착력을 갖는 것으로 확인되었다. Two sheets of the EP separating membranes having the adhesive force prepared in Example 3 were superimposed and rolled at a temperature of 100 DEG C, and then the adhesive force between the two EP separating membranes was measured. For the measurement, two membranes having a width of 25 mm and a length of 100 mm were adhered by the above method, and then the ends of the two membranes were fixed to the UTM equipment and pulling force was calculated. A function of the force is shown in FIG. As a result, it was confirmed that the separator had an adhesive force of about 25 gf / 25 mm.

이에 반해, 비교예 1에서 제조한 분리막 2장을 포갠 후에 100 ℃의 온도에서 롤 프레스(roll press)를 한 후의 접착력을 측정한 결과, 접착력-형성 화합물이 사용되지 않음으로 인해 접착력이 전혀 없는 것으로 확인되었다.On the contrary, after covering the two membranes prepared in Comparative Example 1 and measuring the adhesive force after roll pressing at a temperature of 100 캜, it was found that there was no adhesive force due to no adhesive force-forming compound used .

Claims (15)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 전기화학소자용 분리막의 제조방법에 있어서,
(S1) 용매에 무정형 고분자 화합물, 접착층-형성 화합물 및 기공 형성제를 용해시켜 고분자 용액을 수득하는 단계;
(S2) 상기 고분자 용액 중의 접착층-형성 화합물이 표면 쪽으로 상분리되도록 고분자 용액을 지지체 상에 적용하는 단계;
(S3) 상기 지지체 상에 적용된 고분자 용액을 건조시켜서 필름을 수득하는 단계; 및
(S4) 상기 필름을 지지체로부터 박리시킨 후에 물에 침지(dipping)시킴으로써 기공 형성제를 용출 제거하여 기공을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 분리막의 제조방법.
A method for producing a separator for an electrochemical device,
(S1) dissolving an amorphous polymer compound, an adhesive layer-forming compound and a pore-forming agent in a solvent to obtain a polymer solution;
(S2) applying a polymer solution on the support such that the adhesive layer-forming compound in the polymer solution is phase-separated toward the surface;
(S3) drying the polymer solution applied on the support to obtain a film; And
(S4) The film is peeled off from the support and then dipped in water to elute and remove the pore-forming agent to form pores
Wherein the separator is formed of a metal.
제12항에 있어서,
상기 고분자 용액이 용액 100 중량부를 기준으로 무정형 고분자 화합물 1 내지 20 중량부, 접착층-형성 화합물 1 내지 20 중량부, 기공 형성제 1 내지 20 중량부 및 잔량의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 분리막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the polymer solution comprises 1 to 20 parts by weight of an amorphous polymer compound, 1 to 20 parts by weight of an adhesive layer-forming compound, 1 to 20 parts by weight of a pore-forming agent, and a residual solvent, based on 100 parts by weight of the solution (Method for manufacturing separator for element).
제12항에 있어서,
상기 기공형성제가 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴릭액시드 또는 이들로부터 선택된 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 분리막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the pore-forming agent is polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, or a mixture of two or more selected from the foregoing.
제12항에 있어서,
상기 (S2) 단계가 20 내지 120 ℃ 의 온도 및 20 내지 80 %의 상대습도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 분리막의 제조방법.


13. The method of claim 12,
Wherein the step (S2) is performed at a temperature of 20 to 120 DEG C and a relative humidity of 20 to 80%.


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