KR101686599B1 - 패턴화된 다공성 코팅층을 포함하는 분리막 및 그의 제조방법 - Google Patents
패턴화된 다공성 코팅층을 포함하는 분리막 및 그의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 분리막, 더욱 구체적으로는 패턴화된 다공성 코팅층을 포함하는 분리막 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시양태에 따라, 기공을 갖는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면 및 상기 기공 중 1종 이상의 영역에 도포되어 있으며, 무기물 입자, 및 상기 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 바인더를 포함하는, 무지(non-coating) 구역을 포함하는 패턴화된 다공성 코팅층을 구비하는 이차전지용 분리막이 제공된다. 본 발명의 다른 실시양태에 따라, 다공성 기재를 제공하는 단계; 무기물 입자를 바인더와 용매의 바인더 용액에 첨가하여 슬러리를 형성하는 단계; 상기 형성된 슬러리를 상기 다공성 기재의 적어도 일면에 패턴화하여 도포함으로써, 무지 구역을 포함하는 패턴화된 슬러리 층을 형성하는 단계; 및 상기 패턴화된 슬러리 층으로부터 용매를 제거하여 패턴화된 다공성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 분리막의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 분리막은, 다공성 코팅층이 일정한 간격 또는 형태로 패턴화된 상태로 도포됨으로 인해 구조적으로 안정적이고 우수한 이온 전도도를 나타낼 수 있게 된다.
Description
본 발명은 분리막, 더욱 구체적으로는 패턴화된 다공성 코팅층을 포함하는 분리막 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북, 나아가 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대되면서 충방전이 가능한 이차전지, 특히 리튬 이차전지의 개발은 관심의 촛점이 되고 있다.
그러나, 이차전지의 다공성 분리막은 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정 상의 특성으로 인하여 약 100℃ 이상의 온도에서 극심한 열 수축 거동을 보임으로써 양극과 음극 사이의 단락을 일으키는 문제점이 있다. 이와 같은 전지의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 예컨대 대한민국 공개특허 2007-0083975호(히다치) 및 대한민국 공개특허 2007-0019958호(에보닉)에는 다공성 기재 상에 절연성 충전재(filler) 입자와 바인더의 혼합물로 형성된 다공성 코팅층을 마련하면서, 다공성 코팅층에 셧다운(shut-down) 기능을 갖는 물질을 첨가한 분리막이 개시되어 있다.
하지만, 이차전지, 예컨대 고출력 이차전지에서는 상기와 같은 분리막, 즉 무기물 입자를 포함하는 다공성 코팅층으로 인해 이온 전달이 크게 방해되며, 결과적으로 전지의 고출력을 구현하기 곤란한 실정에 있다.
따라서, 전지가 열적 및 물리적으로 불안정한 상황 하에서도 단락 등의 위험을 감소시키는 안정 기능을 유지하면서, 다공성 코팅층에 의해 방해되었던 이온 전달을 크게 개선시킨 이차전지용 분리막에 대한 요구도 여전히 존재한다.
본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 외부 또는 내부의 물리적 힘에 대항하는 분리막의 구조적 안정성을 유지하면서 양 전극으로의 이온 전달이 우수한 이차전지용 분리막을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에서 기재되는 수단 또는 방법, 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라, 기공을 갖는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면 및 상기 기공 중 1종 이상의 영역에 도포되어 있으며, 무기물 입자, 및 상기 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 바인더를 포함하는, 무지(non-coating) 구역을 포함하는 패턴화된 다공성 코팅층을 구비하는 이차전지용 분리막이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 다공성 기재를 제공하는 단계; 무기물 입자를 바인더와 용매의 바인더 용액에 첨가하여 슬러리를 형성하는 단계; 상기 형성된 슬러리를 상기 다공성 기재의 적어도 일면에 패턴화하여 도포함으로써, 무지 구역을 포함하는 패턴화된 슬러리 층을 형성하는 단계; 및 상기 패턴화된 슬러리 층으로부터 용매를 제거하여 패턴화된 다공성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 분리막의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따른 분리막은, 다공성 코팅층이 일정한 간격 또는 형태로 패턴화된 상태로 도포됨으로 인해 구조적으로 안정적이고 우수한 이온 전도도를 나타낼 수 있게 된다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용 및 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상 및 원리를 더욱 잘 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 패턴화된 다공성 코팅층을 구비하는 이차전지용 분리막을 포함하는 전극조립체를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된, 다공성 코팅층이 일면에 형성되어 있는 이차전지용 분리막을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된, 다공성 코팅층이 양면에 대칭적으로 형성되어 있는 이차전지용 분리막을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된, 다공성 코팅층이 양면에 교호적으로 형성되어 있는 분리막을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된 여러 형태를 갖는 패턴화된 다공성 코팅층을 갖는 이차전지용 분리막의 평면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지용 분리막의 제조를 위한 공정 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 패턴화된 다공성 코팅층을 구비하는 이차전지용 분리막을 포함하는 전극조립체를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된, 다공성 코팅층이 일면에 형성되어 있는 이차전지용 분리막을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된, 다공성 코팅층이 양면에 대칭적으로 형성되어 있는 이차전지용 분리막을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된, 다공성 코팅층이 양면에 교호적으로 형성되어 있는 분리막을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된 여러 형태를 갖는 패턴화된 다공성 코팅층을 갖는 이차전지용 분리막의 평면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지용 분리막의 제조를 위한 공정 흐름도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재되고 도면에 도시된 구성은 본 발명의 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.
본원에서 사용되는 용어 “전극조립체”는 하나의 단위 셀(unit cell)만을 지칭하거나, 또는 2개 이상의 단위 셀을 그들 사이에 분리막이 개재되어 형성된 조립된 형태를 지칭하되, 상기 용어 “단위 셀”은 전극, 즉 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 단위체(unit)를 일컫는다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 패턴화된 다공성 코팅층을 구비하는 이차전지용 분리막을 포함하는 전극조립체(electrode assembly)를 개략적으로 도시한 것이며, 본 발명은 이에 국한되지 않는다. 도 1을 참고하면, 양 전극들 사이에 분리막이 개재되어 있는 하나의 단위 셀, 즉 전극조립체를 제시한다. 여기서, 상기 전극들의 각 집전체(collector)의 일면에 각각의 전극활물질(electrode active material)을 포함하며, 이들 전극 사이에 개재되어 있는 상기 분리막의 양면에 다공성 코팅층이 패턴화되어 도포되어 있다. 또한, 상기 패턴화된 다공성 코팅층은 교호적으로 도포되어 있으며, 이러한 다공성 코팅층 사이의 공간(space)에서, 그의 맞은 편 다공성 코팅층과의 관계에서 무지(non-coating) 구역, 예컨대 틈(gap)이 존재함으로 인해, 패턴화되지 않고 분리막 기재의 전면에 도포되어 있는 종래기술의 다공성 코팅층에 의해 방해되었던 전지(전극조립체)의 이온 전달이 크게 개선될 수 있음은 분명하다.
일반적으로, 전지의 출력은 단위시간마다 생산할 수 있는 에너지를 의미한다. 다시 말하면, 출력은 전류와 전압의 곱으로 나타낼 수 있으며, 주어진 전압에서 가해질 수 있는 전류의 양에 대한 척도이다. 통상적으로, 전류가 증가할 경우, 전지로부터 획득될 수 있는 출력은 초기에는 상승하다가 정점에 도달한 후 감소하는 경향을 갖는다. 이는 분극 현상과 관련된 것이며, 전류가 특정 값 이상으로 증가하면 전지 전압이 감소하기 때문이며, 주어진 전압 범위에서 획득될 수 있는 용량도 감소하게 된다. 이러한 분극 현상은 반응물질인 이온의 확산 속도 및 전지 내부 저항과 관련되어 있다. 이와 같이, 전지의 출력 특성을 향상시키기 위해서는 이온의 확산 속도 및 전기 전도도 특성을 향상시키는 것이 요구된다. 따라서, 이러한 이온의 확산 속도를 향상시키기 위해, 분리막의 이온 전달에 방해되는 요인을 제거하는 것이 필요하다.
본 발명의 일 측면에 따라, 기공을 갖는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면 및 상기 기공 중 1종 이상의 영역에 도포되어 있으며, 무기물 입자, 및 상기 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 바인더를 포함하는, 무지(non-coating) 구역을 포함하는 패턴화된 다공성 코팅층을 구비하는 이차전지용 분리막이 제공된다. 이러한 패턴화된 다공성 코팅층, 구체적으로는 패턴화된 다공성 코팅층들 사이의 틈 또는 상기 다공성 코팅층과 그의 맞은 편의 패턴화된 다공성 코팅층 사이의 관계에서 생성된 틈이 이온 전달을 크게 개선시킬 수 있다.
다공성 기재는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막 또는 이들의 다중막, 직포 또는 부직포일 수 있지만 이에 국한되지 않는다.
상기 다공성 기재는 당업계에 공지되어 있거나, 또는 당업계에 공지되어 있는 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 다공성 기재는 막의 형태의 경우 습식법 또는 건식법 등과 같은 방법에 따라 제조될 수 있다. 상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 약 1㎛ 내지 약 100㎛ 또는 약 5㎛ 내지 약 50㎛이다. 다공성 기재에 존재하는 기공의 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나, 각각 약 0.001㎛ 내지 약 50㎛ 및 약 10% 내지 약 95%일 수 있다.
다공성 코팅층은 무기물 입자 및 바인더를 포함한다. 이 바인더는 상기 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 기능을 한다.
무기물 입자는 유전율 상수가 약 5 이상인 무기물 입자 또는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자(리튬 이차전지의 경우)를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 유전율 상수가 약 5 이상인 무기물 입자는, BaTiO3, Pb(Zrx,Ti1-x)O3(PZT, 0<x<1), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는, 비제한적으로 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3,0<x<2,0<y<3), 리튬알루미늄티타늄 포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), (LiAlTiP)xOy계열 글래스(glass)(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄 티타네이트(LixLayTiO3 ,0<x<2,0<y<3), 리튬게르마니움티오 포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬 나이트라이드(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz,0<x<3,0<y<2,0<z<4)계열 글래스 및 P2S5(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7)계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 무기물 입자의 평균입경은 특별한 제한이 없으나 균일한 두께의 다공성 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 약 0.001㎛ 내지 약 10㎛ 범위일 수 있다. 상기 무기물 입자의 평균입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 무기물 입자의 분산성 저하를 막을 수 있고, 다공성 코팅층을 적절한 두께로 조절할 수 있다.
바인더는, 상기 바인더와 무기물 입자의 총량 100중량부를 기준으로, 약 0.1 내지 약 20중량부, 바람직하게는 약 1 내지 약 5중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 그 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethyl sucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 및 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 다공성 코팅층의 무지 구역의 면적은 분리막의 일면의 면적의 약 10 내지 약 50%일 수 있다. 이 무지 구역의 면적이 전술된 범위에 속하면, 다공성 코팅층이 도포되지 않는 구역(무지 구역)으로 인해 이온 전달이 크게 향상되며, 그에 따라 이온 전도도 및 전지의 출력이 크게 개선된다.
이러한 다공성 코팅층은 다공성 기재의 일면 또는 양면에 패턴화된 상태로 형성될 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된, 다공성 코팅층이 일면에 형성되어 있는 이차전지용 분리막을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2를 참고하면, 상기 다공성 코팅층이 상기 다공성 기재의 일면에 형성되는 경우, 상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역(즉, 틈 또는 공간)들이 일정한 간격으로 배치되어 있다. 이와 같이, 일정한 간격으로 배치되어 있는 상기 구역들로 인해, 최종적으로 전지의 조립, 전지 자체의 변형 등의 경우, 예컨대 전극조립체의 권취(winding), 권출(unwinding), 접힘(folding) 및 압축(compression), 전지 구성요소의 팽창(expansion) 등의 외부 또는 내부 힘이 가해지는 경우 분리막이 변형, 찢김 등과 같은 손상될 가능성이 낮아진다. 더불어, 전술된 바와 같이 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 다공성 기재의 구역(무지 구역)들에 의해 이온이 분리막(분리막 내 기공)을 바로 통과하여 양 전극으로 전달됨에 따라, 이온 전도도 및 전지의 성능이 크게 개선된다.
또한, 상기 다공성 코팅층이 상기 다공성 기재의 일면에 형성되는 경우, 상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들이 분리막의 평면을 기준으로 상하, 좌우, 또는 상하 및 좌우 대칭적으로 분포되어 있다(도시되어 있지 않음). 이와 같이, 상기 구역들이 분리막의 평면을 기준으로 상하, 좌우, 또는 상하 및 좌우 대칭적으로 분포하게 되면, 분리막의 평면에 가해지는 힘이 균일하게 분산 및 와해되며, 따라서 분리막의 손상 위험성이 크게 저하되어 전지의 안정성을 도모할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된, 다공성 코팅층이 양면에 대칭적으로(symmetrically) 형성되어 있는 이차전지용 분리막을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참고하면, 상기 다공성 코팅층은 상기 다공성 기재의 양면에 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들이 분리막의 두께를 기준으로 좌우 대칭적으로 분포되어 있다. 이와 같이, 상기 구역들이 분리막의 두께를 기준으로 좌우 대칭적으로 분포하게 되면, 분리막의 평면의 소정의 구역에 일방향으로 가해지는 힘이 상기 평면의 소정의 구역 및 그의 반대편에 대칭적으로 존재하는 구역에 의해 저지되기 때문에, 분리막이 구조적으로 변형되는 위험성이 크게 감소된다.
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된, 다공성 코팅층이 양면에 교호적으로(alternatively) 형성되어 있는 분리막을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 상기 다공성 코팅층이 상기 다공성 기재의 양면에 형성되는 경우, 상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들이 분리막의 두께를 기준으로 단독으로(individually) 또는 배치식으로(batch mode) 좌우 교호적으로 분포되어 있다.
상기 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(무지 구역)들이 단독으로 좌우 교호적으로 분포하고, 분리막의 두께를 기준으로, 분리막의 일면의 다공성 코팅층이 도포되어 있는 구역(들)과 맞은 편의 다공성 코팅층이 도포되어 있는 구역(들)이, 그 사이에 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(틈 또는 공간)이 존재하지 않고서 마주보고 존재하는 경우(도 4), 상기 틈 또는 공간이 존재하지 않기 때문에 이온이 분리막을 관통하여 직접 맞은 편으로 전달하는 것이 다소 방해될 수 있지만, 이온은 분리막의 상기 일면 상에 존재하는 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(틈 또는 공간), 분리막 자체의 기공, 및 분리막의 상기 맞은 편 상에 존재하는 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(틈 또는 공간)을 통해 전달될 수 있다. 따라서, 도 4의 경우, 이온 전달이 초기에 다소 지체될 수 있으나, 전술된 바와 같이 시간의 경과에 따라 이온 전달이 원활하게 진행될 것이다.
상기 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(무지 구역)들이 단독적으로 좌우 교호적으로 분포하고, 분리막의 두께를 기준으로, 분리막의 일면의 다공성 코팅층이 도포되어 있는 구역(들)과 맞은 편의 다공성 코팅층이 도포되어 있는 구역(들)이, 그 사이에 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(틈 또는 공간)이 존재하게 마주보고 존재하는 경우(도 5), 상기 틈 또는 공간이 존재하기 때문에 이온이 분리막을 관통하여 직접 맞은 편으로 전달되며, 이와 더불어 이온은 분리막의 상기 일면 상에 존재하는 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(틈 또는 공간), 분리막 자체의 기공, 및 분리막의 상기 맞은 편 상에 존재하는 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(틈 또는 공간)을 통해 부가적으로 전달될 수 있다. 따라서, 도 5의 경우, 이온 전달이 전술된 바와 같이 원활하게 진행될 것이다.
상기 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(무지 구역)들이 배치식으로 좌우 교호적으로 분포하는 경우(도 6), 이온은 분리막을 관통하여 직접 맞은 편으로 전달되며, 이와 더불어 이온은 분리막의 상기 일면 상에 존재하는 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(틈 또는 공간), 분리막 자체의 기공, 및 분리막의 상기 맞은 편 상에 존재하는 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역(틈 또는 공간)을 통해 부가적으로 전달될 수 있다. 따라서, 도 6의 경우, 이온 전달이 전술된 바와 같이 원활하게 진행될 것이다.
또한, 상기 도 4 내지 도 6은 최적의 구조적 안정성과 이온 전달을 고려하여 단독으로 또는 조합된 형태로 사용될 수 있다. 또한, 상기 도 4 내지 도 6의 경우, 상기 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역들은 외부 또는 내부 힘에 대항하여 국부적으로 편중되게 작용할 수도 있지만, 상기 국부적으로 편중된 힘을 상쇄시킬 수 있도록 상기 구역들을 분리막의 평면을 기준으로 추가로 조정하여 배치시킴으로써 분리막의 구조적 안정성을 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역들을 분리막의 평면을 기준으로 추가로 조정하여 배치시키면, 상기 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역들은 분리막의 두께를 기준으로 비대칭 구조를 가질 수 있다.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된 여러 형태를 갖는 패턴화된 다공성 코팅층을 갖는 이차전지용 분리막의 평면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7 내지 도 12를 참고하면, 상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들의 형태는 도트형(dot), 원형(circle), 다각형(polygon), 도넛형(doughnut), 띠형(stripe) 및 격자형(grid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합일 수 있다. 이와 같이 평면 기준으로 여러 형태를 갖는 패턴화는 전술한 바와 같이 국부적으로 편중된 힘을 상쇄시키며, 이로 인해 분리막의 구조적 안정성을 크게 개선시킨다. 또한, 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 다수의 구역들에 의해 이온 전달이 크게 개선된다. 따라서, 다공성 코팅층이 도포되어 있지 않은 구역의 면적은 분리막의 구조적 안정성을 유지하는 데 문제가 없는 한 최대한 넓은 것이 바람직하며, 이러한 바람직한 조건 하에서 분리막의 두께 및 평면 기준으로 전술된 형태의 패턴화 및 그 외의 패턴화가 가능할 것이다.
다공성 분리막은 전극들 사이에 개재되고 이들 사이에 전해질을 첨가하여 전지를 형성할 수 있다.
전극은 양극 또는 음극일 수 있으며, 그에 따라 전극활물질과 전류집전체의 종류가 달라질 것이다. 일단, 본 발명의 일 실시양태에 따라 전극이 양극 또는 음극으로 결정되면, 이후 맞은 편의 전극은 상기 결정된 전극과 반대인 음극 또는 양극으로 정해질 것이다.
이 전극은 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 상기 전극활물질 중 양극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용할 수 있다. 음극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 사용 가능하다. 양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재되어 있는 전술된 분리막을 포함하는 전기화학소자가 제공된다.
전기화학소자는 전기화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 일차전지, 이차전지, 연료전지, 태양전지 또는 슈퍼 커패시터 소자와 같은 커패시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 이차전지 중 리튬 이차전지, 예컨대 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지 등이 바람직하다.
도 13은 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지용 분리막의 제조를 위한 공정 흐름도이다.
도 13을 참고하면, 본 발명의 일 실시양태에 따른 이차전지용 분리막의 제조방법은 다공성 기재의 제공 단계(S1), 슬러리의 형성 단계(S2), 패턴화된 슬러리 층의 형성 단계(S3) 및 패턴화된 다공성 코팅층의 형성 단계(S4)를 포함한다.
S1 단계에서, 전기화학소자의 분리막의 기재(base film)로서 기공(pore)을 갖는 기재를 제공한다. 상기 기재는 목적하는 공극률 및 통기성을 갖도록 다수의 기공을 갖는 다공성 기재이다. 이러한 기공은 전지에서 기본적으로 이온의 통로 역할을 담당하지만, 외부 요인 또는 단락 등의 내부 요인의 이유로 인해 일정 범위 이상으로 온도가 상승할 경우, 기공을 형성하는 막 내부가 용융 붕괴되어 막의 통로를 막음으로써 전지의 추가 온도 상승을 방지하는 기능을 한다(셧다운(shutdown)). 이러한 다공성 기재에 대한 설명은 앞서 본원에서 분리막에 관하여 기재한 바와 같다.
S2 단계에서, 다공성 코팅층을 위한 슬러리를 형성한다. 우선, 바인더를 용매 중에 용해시켜 바인더 용액을 수득한다. 이 바인더 용액 중에 무기물 입자를 혼합하여 분산시킴으로써 슬러리를 얻는다.
이 무기물 입자 및 바인더에 대한 설명은 앞서 본원에서 이차전지용 분리막에 관하여 기재한 바와 같다.
용매는 사용하고자 하는 바인더와 용해도 지수가 유사하고 끓는점이 낮은 것이 바람직하다. 이는 혼합 및 용해가 균일하게 이루어질 수 있으며, 이후 용매를 건조시켜 용이하게 제거할 수 있기 때문이다. 이 용매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 사이클로헥산(cyclohexane) 및 물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 있으며, 이에 국한되지 않는다. 상기 용매는 슬러리의 총량 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 90 중량부, 또는 약 1 내지 약 90 중량부로 포함된다.
S3 단계에서, 상기 S2 단계에서 형성된 슬러리는 상기 S1 단계에서 제공된 다공성 기재 위에 도포되어 패턴화된 슬러리 층을 형성한다.
상기 슬러리 층의 패턴화는 순차적으로, 배치식으로 또는 동시에 실시할 수 있다.
상기 다공성 코팅층의 무지 구역 및 그의 면적은 앞서 본원에서 이차전지용 분리막에 관하여 기재한 바와 같다. 상기 다공성 코팅층의 무지 구역의 면적은 분리막의 일면의 면적의 약 10 내지 약 50%일 수 있다.
이러한 다공성 코팅층은 다공성 기재의 일면 또는 양면에 패턴화된 상태로 형성될 수 있다.
상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들의 형태는 도트형(dot), 원형(circle), 다각형(polygon), 도넛형(doughnut), 띠형(stripe) 및 격자형(grid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합일 수 있다.
상기 다공성 코팅층이 상기 다공성 기재의 일면에 형성되는 경우, 상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들은 분리막의 평면을 기준으로 상하, 좌우, 또는 상하 및 좌우 대칭적으로 분포되어 있다.
상기 다공성 코팅층이 상기 다공성 기재의 양면에 형성되는 경우, 상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들이 분리막의 두께를 기준으로 좌우 대칭적으로 분포되어 있다.
상기 다공성 코팅층이 상기 다공성 기재의 양면에 형성되는 경우, 상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들이 분리막의 두께를 기준으로 단독으로 또는 배치식으로 좌우 교호적으로 분포되어 있다.
이 패턴화는 당업계에 공지되어 있는 방법, 예컨대 오프셋(offset) 또는 직접적인 방식으로 다공성 기재 상에 구현될 수 있다. 본 발명에 일 실시양태에 따른 도포 방법으로는 특정 간격 및 두께의 패턴화 방식으로 슬러리가 전사 가능한 방법이라면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 오프셋(offset) 코팅법, 하드 롤-그라비아(hard roll-gravure) 코팅법 또는 롤-플레이트(roll-plate) 코팅법 등을 사용할 수 있다. 상기 오프셋 코팅법은 리버스(reverse) 오프셋 코팅법, 그라비아(gravure) 오프셋 코팅법, 플레이트-플레이트(plate-plate) 오프셋 코팅법 등일 수 있다. 또한, 이러한 코팅법에는 다른 방법, 예컨대 패턴화된 양각을 이용하는 플렉소(flexo) 코팅법 등이 포함될 수 있다. 또한, 패턴화 형태는 전사 매개자(롤 또는 플레이트)의 홈(groove) 모양, 전사 물질(예컨대, 슬러리)와의 점성, 전사되는 대상물(예컨대, 다공성 기재)과의 결착성 등에 따라 그 형태가 달라질 것이다.
S4 단계에서, 상기 S3 단계에서 패턴화된 슬러리 층으로부터 용매를 제거한다. 예를 들면, 이 제거는 사용된 용매의 증기압을 고려한 온도 범위에서 오븐 또는 가열식 챔버 등을 사용하여 배치식 또는 연속식으로 건조시킴으로써 가능하다. 이러한 용매의 제거에 의해 패턴화된 다공성 코팅층이 형성하게 되고, 이로 인해 목적하는 전기화학소자용 다공성 분리막이 제조된다.
본 발명의 전극조립체를 구성하는 전극, 바인더 필름, 다공성 분리막(기재), 선택적 다공성 코팅층 등에 대한 상세한 내용은 앞서 본원에서 전극조립체의 제조방법에 대한 설명에서 기재한 바와 같다.
Claims (24)
- 기공을 갖는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 양면 및 상기 기공 중 1종 이상의 영역에 도포되어 있으며, 무기물 입자, 및 상기 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 바인더를 포함하는, 무지(non-coating) 구역을 포함하는 패턴화된 다공성 코팅층을 구비하며,
상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들이 분리막 두께를 기준으로 단독으로(individually) 또는 배치식(batch mode)으로 좌우 교호적으로(alternatively) 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
- 제1항에 있어서,
상기 다공성 코팅층의 무지 구역의 면적이 분리막의 일면의 면적의 10 내지 50%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들의 형태가 도트형(dot), 원형(circle), 다각형(polygon), 도넛형(doughnut), 띠형(stripe) 및 격자형(grid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 다공성 기재가 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막 또는 이들의 다중막, 직포 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 무기물 입자가 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 바인더는 다공성 코팅층에서 바인더 입자와 무기물 입자의 총량 100 중량부 기준으로 0.1 내지 20 중량부의 함량으로 포함되며, 상기 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethyl sucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 및 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
- 음극, 양극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 개재되어 있는 제1항 또는 제2항 또는 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항의 이차전지용 분리막을 포함하는 이차전지.
- 제10항에 있어서,
상기 이차전지가 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 다공성 기재를 제공하는 단계;
무기물 입자를 바인더와 용매의 바인더 용액에 첨가하여 슬러리를 형성하는 단계;
상기 형성된 슬러리를 상기 다공성 기재의 양면에 패턴화하여 도포함으로써, 무지 구역을 포함하는 패턴화된 슬러리 층을 형성하는 단계; 및
상기 패턴화된 슬러리 층으로부터 용매를 제거하여 패턴화된 다공성 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들이 분리막 두께를 기준으로 단독으로(individually) 또는 배치식(batch mode)으로 좌우 교호적으로(alternatively) 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
- 제12항에 있어서,
상기 슬러리 층의 패턴화를 순차적으로, 배치식으로 또는 동시에 실시하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 다공성 코팅층의 무지 구역의 면적이 분리막의 일면의 면적의 10 내지 50%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 다공성 코팅층의 다수의 무지 구역들의 형태가 도트형(dot), 원형(circle), 다각형(polygon), 도넛형(doughnut), 띠형(stripe) 및 격자형(grid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제12항에 있어서,
상기 다공성 기재가 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막 또는 이들의 다중막, 직포 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 무기물 입자가 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 바인더가 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethyl sucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 및 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 용매가 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 사이클로헥산(cyclohexane) 및 물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법. - 제12항에 있어서,
상기 용매의 함량이 슬러리의 총량 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 90 중량부인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법. - 제12항 내지 15항 중 어느 한 항 또는 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항의 이차전지용 분리막의 제조방법에 의해 제조된 이차전지용 분리막.
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| CN111732858A (zh) * | 2019-03-19 | 2020-10-02 | 河北金力新能源科技股份有限公司 | 油系pvdf喷涂浆料、涂覆有油系pvdf喷涂浆料的隔膜及其制备方法和应用 |
| WO2020235971A1 (ko) * | 2019-05-23 | 2020-11-26 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차 전지용 분리막, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
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Cited By (1)
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