KR101692537B1 - 전지용 코팅액 슬러리 제조방법 - Google Patents

전지용 코팅액 슬러리 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101692537B1
KR101692537B1 KR1020150010214A KR20150010214A KR101692537B1 KR 101692537 B1 KR101692537 B1 KR 101692537B1 KR 1020150010214 A KR1020150010214 A KR 1020150010214A KR 20150010214 A KR20150010214 A KR 20150010214A KR 101692537 B1 KR101692537 B1 KR 101692537B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ball mill
solution
coating liquid
minutes
mixer
Prior art date
Application number
KR1020150010214A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160090468A (ko
Inventor
우성호
김욱현
성시준
Original Assignee
재단법인대구경북과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인대구경북과학기술원 filed Critical 재단법인대구경북과학기술원
Priority to KR1020150010214A priority Critical patent/KR101692537B1/ko
Publication of KR20160090468A publication Critical patent/KR20160090468A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101692537B1 publication Critical patent/KR101692537B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H01M2/1686—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H01M50/434—Ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 바인더, 분산제 및 습윤제를 수용매 상에서 그라인딩 볼이 포함된 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 고분자 컴파운드 용액을 제조하는 단계; 상기 고분자 컴파운드 용액과 별도로, 플래니터리 믹서를 이용하여 수용매 상에서 점도조절제를 첨가하고 10 내지 60분 동안 교반 후 점도조절제 용액을 제조하는 단계; 상기 점도조절제 용액에 알루미나 세라믹 입자를 첨가하고 볼 밀 믹서를 이용하여 40 내지 120분 동안 교반 후 세라믹용액을 제조하는 단계; 상기 고분자 컴파운드 용액과 세라믹용액을 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 코팅액 슬러리를 제조하는 단계; 상기 코팅액 슬러리에 포함된 그라인딩 볼을 코팅액 슬러리로부터 분리하는 단계; 및 볼 밀 믹서의 공전속도를 순차적으로 감소시키는 슬로우믹싱(Slow mixing) 단계;를 포함하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 공정에 용이한 점도조절방법으로 공정의 효율성 증대하고, 분산성이 우수한 코팅액 슬러리를 제조함으로써 제품력을 상승시키며, 우수한 저장성 확보를 통해 보관을 용이하게 하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

전지용 코팅액 슬러리 제조방법 {Manufacturing method of coating solution slurry for battery}
본 발명은 전지용 코팅액 슬러리의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 분산안정성 및 저장성이 우수하며, 점도경시변화율이 낮은 슬러리의 제조를 통해 공정의 효율성을 높이는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법에 관한 것이다.
2차전지에 사용되는 분리막의 가장 중요한 역할은 양극간의 직접적인 전기적 접촉을 제한하여 단락을 방지하면서, 적정량의 이온을 통과시키는 것이다. 이러한 분리막의 재질로는 주로 폴리올레핀계가 사용되고 있지만, 폴리올레핀계열 분리막은 열 변형이 심해 전지가 고온의 환경에 노출되었을 때 전지 내부의 단락 위험이 존재한다. 최근에는 폴리올레핀 표면에 내열성 및 기계적강도가 강한 세라믹을 코팅한 분리막이 개발되고 있는데, 이 분리막은 전지온도가 상승하여 분리막 부분이 용융하였을 때 생기는 단락 위험을 예방한다. 하지만 코팅액 슬러리를 제조하는데 있어서, 일반적인 첨가제로는 세라믹을 충분히 분산시켜 안정화하는데 제한이 생긴다. 이러한 이유 때문에 많은 무기흡착 그룹을 가지고, 수지(Resin)와 같은 큰 분자량을 가지는 고분자 첨가제 들이 주로 사용된다. 하지만 고분자 첨가제들이 사용되는 경우에는 그 고분자적 성질과 높은 점도로 인해 공정의 효율성을 떨어뜨리는 문제가 있어, 효과적인 분산방법 및 점도조절 방법이 계속적으로 요구되어왔다.
또한, 2차전지 제조산업의 경우 예를 들면, 국내특허공개 제2013-0045162호 및 제 2014-0116075호 와 같이 수계 코팅액 슬러리의 조성물을 제공하거나, 코팅액 슬러리의 제조장치에 대한 종래기술들은 존재했지만, 우수한 물성을 가진 전지용 코팅액 슬러리의 제조방법에 대한 정확한 실험적 가이드라인이 제시되어 있지 않은 상태이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정에 용이한 점도조절방법으로 공정의 효율성을 증대하고, 분산성이 우수한 코팅액 슬러리를 제조함으로써 제품의 품질을 상승시키며, 우수한 저장성 확보를 통해 보관을 용이하게 하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바인더, 분산제 및 습윤제를 수용매 상에서 그라인딩 볼이 포함된 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 고분자 컴파운드 용액을 제조하는 단계와
상기 고분자 컴파운드 용액과 별도로, 플래니터리 믹서를 이용하여 수용매 상에서 점도조절제를 첨가하고 10 내지 60분 동안 교반 후 점도조절제 용액을 제조하는 단계와
상기 점도조절제 용액에 알루미나 세라믹 입자를 첨가하고 볼 밀 믹서를 이용하여 40 내지 120분 동안 교반 후 세라믹용액을 제조하는 단계와
상기 고분자 컴파운드 용액과 세라믹용액을 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 코팅액 슬러리를 제조하는 단계와
상기 코팅액 슬러리에 포함된 그라인딩 볼을 코팅액 슬러리로부터 분리하는 단계 및
볼 밀 믹서의 공전속도를 순차적으로 감소시키는 슬로우믹싱(Slow mixing) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 볼 밀 믹서를 사용하는 단계들의 그라인딩 볼 배합은 직경 0.5 내지 3 mm 인 것을 3가지 이상 구배(gradient)하여 혼합 사용할 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 볼 밀 믹서를 사용하는 단계들의 그라인딩 볼 충진율은 볼 밀 믹서의 원통 부피에 대하여 10 내지 70 퍼센트의 부피를 투입할 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 볼 밀 믹서를 사용하는 단계들의 볼 밀 공전속도는 볼 밀 임계속도의 20 내지 70 퍼센트 일 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 슬로우믹싱(Slow mixing) 단계는 순차적으로 볼 밀 공전속도의 40 내지 45 퍼센트 속도, 20 내지 25 퍼센트 속도 및 10 내지 15 퍼센트 속도로 감속시키는 과정을 가질 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 전지용 코팅액 슬러리는 실온에서 5 내지 100 cP의 점도를 가질 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 바인더는 분자량이 1,000,000 내지 2,000,000 g/mol인 스타이렌-부타디엔 공중합체, 스타이렌-부타디엔-스타이렌 공중합체, 에폭시-아크릴계 공중합체, 에폭시-아크릴로니트릴계 공중합체로 이루어진 군중에서 적어도 하나를 사용할 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 분산제는 분자량이 10,000 내지 50,000 g/mol인 폴리에틸렌글리콜, 실리콘아크릴레이트류, 티올-인계 실리콘 공중합체, 양이온성 에폭시계류로 이루어진 군 중에서 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 습윤제는 분자량이 10,000 내지 50,000 g/mol 폴리비닐피롤리돈, 에스테르계아크릴레이트류, 알킬나프탈렌 술폰산-포르말린축합체류로 이루어진 군 중에서 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
그리고 바람직하게는 상기 점도조절제는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰 로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스로 이루어진 군에서 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
본 발명은 전지용 코팅액 슬러리를 제조하는 방법에 관한 것으로써, 알루미나 세라믹 입자, 고분자 바인더, 분산제, 습윤제등 및 이들의 최적의 배합비를 제공하고, 상기 슬러리 제조공정상에 요구되는 각 단계별 제조조건, 볼 밀의 최적 공전속도, 볼 충진률 및 볼 배합을 제공하며, 슬로우믹싱(Slow mixing)공정등을 통하여 공정 효율성, 분산성 및 저장성등의 물성을 극대화시킨 전지용 코팅액 슬러리를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전지용 코팅액 슬러리의 제 1제조방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 전지용 코팅액 슬러리의 제 2제조방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 전지용 코팅액 슬러리의 제1 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도 1을 참조하면 고분자 컴파운드 용액, 세라믹용액을 포함하는 수분산 형태의 전지용 코팅액 슬러리를 제조하는 방법에 있어서,
바인더, 분산제 및 습윤제를 수용매 상에서 그라인딩 볼이 포함된 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 고분자 컴파운드 용액을 제조하는 단계; 와 상기 고분자 컴파운드 용액과 별도로, 플래니터리 믹서를 이용하여 수용매 상에서 점도조절제를 첨가하고 10 내지 60분 동안 교반 후 점도조절제 용액을 제조하는 단계; 와 상기 점도조절제 용액에 알루미나 세라믹 입자를 첨가하고 볼 밀 믹서를 이용하여 40 내지 120분 동안 교반 후 세라믹용액을 제조하는 단계; 와 상기 고분자 컴파운드 용액과 세라믹용액을 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 코팅액 슬러리를 제조하는 단계; 와 상기 코팅액 슬러리에 포함된 그라인딩 볼을 코팅액 슬러리로부터 분리하는 단계; 및
볼 밀 믹서의 공전속도를 순차적으로 감소시키는 슬로우믹싱(Slow mixing) 단계를 거쳐 전지용 코팅액 슬러리를 제조한다.
이하, 도 1을 참조하여 제 1방법을 각 단계 별로 상세히 설명하기로 한다.
고분자 컴파운드 용액의 제조
도 1의 단계 101에서, 고분자 첨가제인 바인더, 분산제 및 습윤제를 수용매 중에서 분산 및 혼합시켜 고분자 컴파운드 용액을 제조하는 공정이 포함된다. 일반적으로, 고분자 첨가제들은 긴 사슬 길이를 가지기 때문에 수지와 같은 성질을 가진다. 따라서, 고분자가 첨가된 용액은 일반적으로 점도가 높다. 여기서 수학식 1을 참조하면, 일반적인 고분자 용액들은 외부에서 가해져 오는 전단력이 증가할수록 점도가 떨어지는 특성을 확인할 수 있다.
Figure 112015006563549-pat00001
분산 및 혼합 공정에 사용되는 장비는 특별히 제한을 두지 않지만, 상기 전술한 고분자의 특징 때문에, 효과적으로 점도를 조절할 수 있는 전단혼합기(Shear Mixer)인 볼 밀 믹서(Ball Mill mixer)를 이용하여 수행 될 수 있다. 볼 밀 믹서는 수평으로 놓인 원통 속에 구형으로 만든 그라인딩 볼(Grinding ball)을 채우고, 원통 속에 혼합하고자 하는 재료를 넣고 원통을 공전(Revolution)시켜서, 재료와 볼 사이의 충격으로 인해 발생하는 전단에너지를 이용해 재료를 혼합시키는 기기이다.
이때, 그라인딩 볼의 특성에 따라서 제조되는 용액의 물성이 달라 질 수 있다. 예를 들어, 그라인딩 볼의 크기가 1/2로 작아지면 같은 공간 안에 들어가는 볼의 수는 10의 3승으로 증가한다. 그 만큼 용액과 충돌할 수 있는 경우의 수가 증가하여, 볼이 용액과 접촉하는 표면적이 넓어진다. 이 같은 이유 때문에 효과적인 에너지 전달이 일어나게 되어, 생성물의 입자가 미세해지고 균일해진다. 이때, 입자가 균일하다는 것은 분산 후 평균입도 및 분산성이 우수하다는 것을 의미한다. 그라인딩 볼의 크기는 샘플의 특성에 따라 다르게 선정되며, 용도에 따른 합당한 선정이 중요하다. 본 발명에서는 그라인딩 볼의 직경이 0.5 내지 3 밀리미터(mm)인 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 3밀리미터(mm)인 것을 3가지 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 2밀리미터, 1.5밀리미터 및 0.5밀리미터를 5:3:2 비율로 구배(Gradient)하여 혼합 사용할 수 있다.
또, 볼 밀에 채워지는 볼의 충진율을 조절 할 수 도 있다. 볼 충진율은 볼 밀 믹서 전체의 부피 중 10 내지 60 퍼센트 범위를 유지할 수 있으나, 바람직하게는 35 내지 50 퍼센트의 볼 충진율을 갖는 것이 좋다. 이 범위보다 낮은 볼 충진율로 분산을 실시하게 되면 분산효율이 충분하지 않으며, 이 범위보다 높은 볼 충진율로 분산을 실시하게 되면 장비에 무리가 가해질 수 있고 그라인딩 볼의 마모현상이 생길 수 있으며, 용액 입자의 내구성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있기 때문에 상기 볼 충진율 범위에서 분산을 실시하는 것이 바람직하다.
상기 고분자 컴파운드 용액을 제조하는데 있어 볼 밀 믹서의 공전속도에 따라 용액의 물성이 달라 질 수 있다. 일반적으로 볼 밀 믹서의 크기나, 기기의 종류 및 분산하고자 하는 용액의 양에 따라 적절한 공전속도가 다를 수 있다. 수학식 2를 참조하면 볼 밀 믹서의 크기에 따른 임계속도를 계산할 수 있다.
Figure 112015006563549-pat00002
여기서, 임계속도 N은 볼 밀 믹서 공정 시, 그 원심력에 의하여 그라인딩 볼이 원통 벽에 붙어서 원통과 같은 방향으로 공전하게 되는 극단적인 경우를 말한다. 여기서, 바람직한 볼 밀 믹서의 공전속도는 식 2를 참조하여 계산된 임계속도의 20 내지 70 퍼센트이며, 바람직하게는 40 내지 50 퍼센트 일 수 있다. 이 범위보다 낮은 공전속도에서 분산을 하게 되면 분산효율이 충분하지 않아서 최종적으로 코팅액 슬러리를 제조하였을 때, 분산안정성이 떨어지는 특성을 보이고, 균일한 입자면을 형성하지 못하며, 코팅액 슬러리의 점도경시변화율이 높아질 수 있다. 반대로 이 범위보다 높은 공전속도에서 분산을 하게 되면, 최종적으로 코팅액 슬러리를 제조하였을 때, 높은 분산효율을 보이지만 장비에 무리가 가해지거나, 그라인딩 볼의 마모와 같은 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 공전속도 범위에서 분산을 하는 것이 바람직하다.
상기 고분자 컴파운드 용액을 제조하는 데 있어, 볼 밀 믹서의 공정시간이 고려될 수 있다. 볼 밀 믹서의 공정시간은 10 내지 60분의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이 범위보다 낮은 공정시간으로 분산을 하는 경우, 용액의 충분한 분산이 일어나기에는 조금 부족한 시간일 수 있고, 이 범위보다 높은 공정시간으로 분산을 실시하는 경우, 이미 용액의 분산이 정류상태(Steady-state)에 도달했기 때문에, 공정 비용 측면에서 경제적이지 못하다.
상기 고분자 컴파운드 용액을 제조하기 위해서, 수용매상에 여러 고분자 첨가제 들이 구비된다. 상기 고분자 컴파운드 용액을 구성하는 바인더는 코팅액 슬러리의 접착성을 부여하는 고무 수지 일 수 있다. 본 발명에 포함되는 바인더는 세라믹입자 100중량부에 대하여 0.01 내지 10중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 그 분자량은 1,000,000 내지 2,000,000 g/mol 이고, 바람직하게는 1,200,000 내지 1,800,000g/mol 일 수 있다. 상기 바인더는 특별히 한정되는 것은 아니나, 아크릴-스타이렌계 공중합체, 아크릴-아크릴로니트릴계 공중합체, 실리콘-(메타)아크릴계 공중합체, 에폭시-아크릴계 공중합체, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 이소프렌-스타이렌 공중합 체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 아크릴니트릴-부타디엔-스타이렌 공중합체, 스타이렌-부타디엔 공중합체, 스타이렌-부타디엔-스타이렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 하나 이상이 선택되어 사용될 수 있으며, 바람직하게는 스타이렌-부타디엔 공중합체를 포함하는 군이 사용 될 수 있다.
상기 고분자 컴파운드 용액이 충분한 기능을 발휘 하기 위해서는 조성물의 효과적인 분산이 요구된다. 이를 위해 고분자들이 서로 엉기는 것을 효과적으로 막아주는 분산제가 필요하다. 본 발명에 포함되는 분산제는 세라믹입자 100중량부에 대하여 0.01내지 5중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 그 분자량은 10,000 내지 50,000 g/mol 이고, 바람직하게는 20,000 내지 30,000 g/mol 일 수 있다. 상기 분산제는 특별히 한정되는 것은 아니나 폴리에틸렌 글리콜페닐에테르 및 폴리에틸렌글리콜고급알킬과 같은 폴리에틸렌글리콜류, 폴리옥시프로필렌, 티올-인계 실리콘(Thiolene type silicone) 공중합체, 양이온성 에폭시계 실리콘(cationic epoxy silicones) 및 실리콘 아크릴레이트(silicone acrylate) 공중합체로 이루어진 군으로부터 하나 이상이 선택되어 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 군이 사용될 수 있다.
상기 고분자 컴파운드 용액이 최종적으로 코팅액 슬러리로 제조되어 모재에 코팅이 되었을 때 젖음성(Wettability)을 부여하는 용도로 습윤제가 사용 될 수 있다. 또한, 습윤제는 최종적으로 제조된 코팅액 슬러리의 마이셀(Micelle)화 된 알루미나 세라믹 입자의 계면전위를 음전위화 시킴과 동시에 안정화하는 기능을 가지고 있다.
본 발명에 포함되는 습윤제는 세라믹입자 100중량부에 대하여, 0.01 내지 2중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 그 분자량은 10,000 내지 50,000 g/mol 이고, 바람직하게는 30,000 내지 40,000 g/mol 일 수 있다. 습윤제는 특별히 한정되는 것은 아니나, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트 및 폴리부틸아크릴레이트와 같은 에스테르계아크릴레이트군, 폴리아크릴산나트륨, 알킬나프탈렌술폰산-포르말린 축합체 및 폴리비닐피롤리돈 중 하나 이상이 선택되어 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리비닐피롤리돈이 사용될 수 있다.
상기 전술한 용액의 제조과정을 통해 만들어진 고분자 컴파운드 용액은 전지용 코팅액 슬러리의 최종 물성을 조절하는 유변학적 시약(Rheology agent), 분산시약(Dispersing agent) 및 접착증강제(Adhesion promoter) 기능을 포함하여 사용 할 수 있는 수계 고분자 용액이다.
상기 고분자 컴파운드 용액은 알루미나 세라믹 입자 100중량부에 대하여, 0.01 내지 10중량부를 포함한다. 상기 범위보다 낮은 첨가비율을 포함하게 되는 경우 코팅액 슬러리의 접착성, 분산성 및 점도가 떨어지게 되며, 이 범위보다 높은 첨가비율을 포함하게 되는 경우 고분자수지(Resin) 비율이 높아 세라믹입자의 분산에 영향을 미칠 수 있어, 전지의 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
세라믹용액의 제조
본 발명은 점도조절제와 세라믹입자를 수용매 상에서 분산 및 혼합시켜 세라믹용액을 제조하는 공정이 포함된다. 상기 세라믹입자는 전지의 과열로 인해 분리막이 용융(Meltdown)되는 것을 방지하는 역할을 한다. 일반적으로 낮은 침강율, 우수한 분산성 및 비전도성인 세라믹입자들로 구비가 된다. 특히, 전기화학적 안정성 및 고분자 중합체와 혼합하여 전지용 코팅액 슬러리를 제조하는데 적합한 재료를 이용하는 것이 중요하다. 여기서 세라믹입자는 예컨대, 탄산칼슘(CaCO3), 수산화알루미늄(Al(OH)3) 알루미나(Al2O3), 이산화규소(SiO2), 티탄산바륨(BaTiO3), 이산화티탄(TiO2) 및 탈크(Talc) 중에서 하나 이상이 선택되어 사용 될 수 있으며, 바람직하게는 알루미나가 이용될 수 있다. 본 발명에 포함되는 점도조절제는 세라믹입자의 분산기간(Life-time)이 급격히 떨어지는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한 슬러리 제조 공정이 용이한 점도를 조절하고, 모재에 도포될 코팅액 슬러리의 최종 점도를 조절하는 기능을 한다. 상기 점도조절제는 세라믹입자 100중량부에 대하여 0.01 내지 5중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 점도조절제는 특별히 한정되는 것은 아니나, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스 및 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 중 하나 이상이 선택 될 수 있으며, 바람직하게는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스가 사용 될 수 있다.
도 1의 단계 102에서, 수용매 상에 점도조절제를 혼합시키는 과정이 포함된다. 이 과정은 볼 밀 믹서를 이용하는 것 아닌 플래니터리 믹서를 이용하여 수행 할 수 있다. 플래니터리 믹서는 배치(Batch)방식의 공정에 적합한 장비로써, 원료를 수직형 또는 비틀린 형태의 날(블레이드, Blade)이 공전(Revolution)과 자전(Rotation) 운동을 하면서 원료를 분산 및 혼합 시키는 장비이다.
이때, 반응공정은 40 내지 80℃의 온도 범위에서 실시하는 것이 바람직하며, 60 내지 70℃에서 실시하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 반응공정을 40℃ 미만의 온도에서 실시하면, 반응이 빠르게 일어나지 않아, 미 반응물로 인한 불순물이 많이 생기는 문제가 있다. 반대로 80℃ 이상에서는 과도한 운동에너지 때문에 고분자 사슬의 효과적인 분산이 일어나지 않을 가능성이 있다.
또, 공정시간이 고려 될 수 있다. 공정시간은 10 내지 60분의 시간범위가 바람직하다. 이 범위 보다 낮은 공정시간을 가지게 되는 경우 혼합효율이 충분하지 않으며, 이 범위 보다 높은 공정시간을 가지게 되는 경우 이미 혼합이 정류상태에 도달했기 때문에, 공정 비용 측면에서 경제적이지 못하다. 이러한 이유로 상기 공정시간 범위에서 용액을 혼합시키는 것이 바람직하다.
도 1의 단계 103에서, 상기 점도조절제 용액에 세라믹입자를 더 첨가하여 분산 및 혼합시켜 세라믹용액을 제조하는 공정이 포함된다. 상기 과정에서 플래니터리 믹서를 사용 할 경우 믹서의 날(Blade)에 의해서 세라믹입자의 입도가 불규칙하게 파괴될 수 있기 때문에, 세라믹입자를 첨가하는 과정은 플래니터리 믹서가 아닌 볼 밀 믹서를 이용하여 수행한다. 세라믹입자를 첨가하는 과정에서의 볼 밀 믹서의 공전속도는 임계속도의 20 내지 70 퍼센트이며 바람직하게는 40 내지 50 퍼센트 일 수 있고, 볼 충진율은 볼 밀 믹서 부피 대비 10 내지 60 퍼센트이며 바람직하게는 35 내지 50 퍼센트이고, 공정시간은 바람직하게는 30 내지 120분인 조건으로 분산 및 혼합 시킬 수 있다. 이 과정에서 고분자 첨가제(점도조절제)에 의해 세라믹입자의 1차적인 분산이 일어 날 수도 있다.
전지용 코팅액 슬러리의 제조
도 1의 단계 104에서, 고분자 컴파운드 용액과 세라믹용액을 분산 및 혼합시켜 전지용 코팅액 슬러리를 제조하는 공정을 포함한다. 이때, 공정시간은 10 내지 60분이 바람직하다. 그라인딩 볼의 직경은 0.5 내지 3 밀리미터(mm)인 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 3밀리미터(mm)인 것을 3가지 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 2밀리미터, 1.5밀리미터 및 0.5밀리미터를 5:3:2 비율로 구배(Gradient)하여 혼합 사용할 수 있다. 또, 볼 충진율은 볼 밀 믹서 부피 중 10 내지 60 퍼센트의 부피범위를 유지 할 수 있으나, 바람직하게는 35 내지 50 퍼센트의 볼 충진율을 갖는 것이 좋다. 상기 볼 밀 믹서의 공전속도는 식 2를 참조하여 계산된 볼 밀의 임계속도의 20 내지 70 퍼센트이며, 바람직하게는 40 내지 50 퍼센트 일 수 있다.
도 1의 단계 105에서, 충분한 공정을 거친 뒤 코팅액 슬러리의 분산이 정류상태에 이르렀을 때 볼 밀 믹서로부터 그라인딩 볼을 분리하는 과정이 포함된다. 도 1의 단계 106에서, 볼 밀 믹서의 그라인딩 볼을 분리하고 난 후 공전속도를 하강하여 혼합 안정화 시키는 과정인 슬로우믹싱(Slow mixing)단계가 포함된다. 상기 슬로우믹싱 단계는 볼 밀 믹서 공정을 정지하기 전까지, 볼 밀 믹서의 공전속도를 순차적으로 낮추면서 용액을 혼합안정화 시키는데, 이때 볼 밀 공전속도의 40 내지 45 퍼센트 속도, 20 내지 25 퍼센트 속도 및 10 내지 15 퍼센트 속도로 감속시키며 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 전술한 제 1방법 통하여 제조된 전지용 코팅액 슬러리의 점도는 바람직하게 5 내지 100cP의 범위를 가질 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 점도 값을 보이면 코팅 공정이 수월하지 않으므로, 상기 범위내의 코팅액 슬러리를 제조하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 전지용 코팅액 슬러리의 대략적인 제조 공정을 도시한 또 다른 제 2방법에 관한 제조 순서도이다. 제 2방법에서 포함되는 점도조절제, 바인더, 분산제 및 습윤제는 상기 전술한 제 1방법과 동일한 함량비와 분자량을 가질 수 있다. 도 2를 참조하면 고분자 컴파운드 용액, 점도조절제 용액 및 세라믹입자를 포함하는 수분산 형태의 전지용 코팅액 슬러리를 제조하는 방법에 있어서, 바인더, 분산제 및 습윤제를 수용매 상에서 그라인딩 볼이 포함된 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 고분자 컴파운드 용액을 제조하는 단계; 와 상기 고분자 컴파운드 용액과 별도로, 플래니터리 믹서를 이용하여 수용매 상에서 점도조절제를 첨가하고 10 내지 60분 동안 교반 후 점도조절제 용액을 제조하는 단계; 와 상기 고분자 컴파운드 용액과 점도조절제 용액을 플래니터리 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 수지용액을 제조하는 단계; 와 상기 수지용액에 알루미나 세라믹 입자를 첨가하고 볼 밀 믹서를 이용하여 40 내지 120분 동안 교반 후 코팅액 슬러리를 제조하는 단계; 와 상기 코팅액 슬러리에 포함된 그라인딩 볼을 코팅액 슬러리로부터 분리하는 단계; 및 볼 밀 믹서의 공전속도를 순차적으로 감소시키는 슬로우믹싱(Slow mixing) 단계; 를 거쳐 전지용 코팅액 슬러리를 제조한다.
이하, 도면 2를 참조하여 제 2방법을 각 단계 별로 상세히 설명하기로 한다.
고분자 컴파운드 용액의 제조
도 2의 단계 201에서, 고분자 첨가제인 바인더, 분산제 및 습윤제를 수용매 상에서 그라인딩 볼이 포함된 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 고분자 컴파운드 용액을 제조하는 공정이 포함된다. 상기 그라인딩 볼의 직경이 0.5 내지 3 밀리미터(mm)인 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 3밀리미터(mm)인 것을 3가지 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 2밀리미터, 1.5밀리미터 및 0.5밀리미터를 5:3:2 비율로 구배(Gradient)하여 혼합 사용할 수 있다. 또, 볼 충진율은 볼 밀 믹서 부피 중 10 내지 60 퍼센트의 부피범위를 유지 할 수 있으나, 바람직하게는 35 내지 50퍼센트의 볼 충진율을 갖는 것이 좋다. 상기 볼 밀 믹서의 공전속도는 식 2를 참조하여 계산된 볼 밀의 임계속도의 20 내지 70 퍼센트이며, 바람직하게는 40 내지 50 퍼센트 일 수 있다.
점도조절제 용액의 제조
도 2의 단계 202에서, 점도조절제를 수용매 상에서 40 내지 80℃의 온도를 유지한 상태로, 10 내지 60분 동안 플래니터리 믹서를 이용하여 교반시켜 점도조절제 용액을 제조하는 공정이 포함된다.
수지용액의 제조
도 2의 단계 203에서, 고분자 컴파운드 용액과 점도조절제 용액을 40 내지 80℃의 온도를 유지한 상태로, 10 내지 60분 동안 플래니터리 믹서를 이용하여 교반시켜 수지용액을 제조하는 공정이 포함된다.
전지용 코팅액 슬러리의 제조
도 2의 단계 204에서, 수지용액과 세라믹입자를 30 내지 120분 동안, 볼 밀 믹서를 이용하여 분산 및 혼합시켜 전지용 코팅액 슬러리를 제조하는 공정이 포함된다. 이때, 그라인딩 볼의 직경은 0.5 내지 3 밀리미터(mm)인 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는 그 중에서 2밀리미터, 1.5밀리미터 및 0.5밀리미터를 5:3:2 비율로 구배(Gradient)하여 혼합 사용할 수 있다. 또, 볼 충진율은 볼 밀 믹서 부피 중 10 내지 60 퍼센트의 부피범위를 유지 할 수 있으나, 바람직하게는 35 내지 50 퍼센트의 볼 충진율을 갖는 것이 좋다. 상기 볼 밀 믹서의 공전속도는 식 2를 참조하여 계산된 볼 밀의 임계속도의 20 내지 70 퍼센트이며, 바람직하게는 40 내지 50퍼센트 일 수 있다.
도 2의 단계 205에서, 충분한 분산 및 혼합을 거친 뒤 코팅액 슬러리의 분산이 정류상태에 이르렀을 때 볼 밀 믹서로부터 그라인딩 볼을 분리하는 과정이 포함된다. 도 2의 단계 206에서, 그라인딩 볼을 분리하고 난 후 공전속도를 하강하여 대략 10 내지 15분 간 혼합 안정화 시키는 과정인 슬로우믹싱(Slow mixing)단계가 포함된다. 상기 슬로우믹싱 단계는 볼 밀 믹서 공정을 정지하기 전까지, 볼 밀 믹서의 공전속도를 순차적으로 낮추면서 용액을 혼합 안정화 시키는데, 이때 순차적으로 볼 밀 공전속도의 40 내지 45 퍼센트 속도, 20 내지 25 퍼센트 속도 및 10 내지 15 퍼센트 속도로 감속시키며 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 전술한 제 2방법을 통하여 제조된 전지용 코팅액 슬러리의 점도는 바람직하게 5 내지 100cP의 범위를 가질 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 점도 값을 보이면 코팅 공정이 수월하지 않으므로, 상기 범위내의 코팅액 슬러리를 제조하는 것이 바람직하다.
상기 전술한 제 1방법과 제 2방법에 따라 제조되는 전지용 코팅액 슬러리는 각각 장단점을 갖는다. 제 1방법으로 제조된 슬러리는 제 2방법으로 제조된 슬러리에 비해 점착성과 분산성이 약간 우수한 장점을 가지나, 공정의 연속성 유지가 제 2방법에 비해 수월하지 못하다는 점이 있다. 반대로, 제 2방법으로 제조된 슬러리는 제 1방법에 비해 점착성과 분산성이 약간 떨어지는 점이 있으나, 공정의 연속성 유지가 제 1방법에 비해 수월한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
볼 밀 믹서는 삼영플랜트 제조 T-910를 이용하였다.
플래니터리 믹서는 한양기계산업 제조 HY-LP-001을 이용하였다.
고분자 컴파운드의 제조.
실시예를 위해 아래의 재료를 준비한다.
바인더: 스타이렌-부타디엔 공중합체(준세이 케미칼), 분자량=1,500,000
습윤제: 폴리비닐피롤리돈(시그마 알드리치), 분자량=20,000
분산제: 폴리에틸렌글리콜(준세이 케미칼), 분자량=20,000
볼 밀 공전속도 볼 밀 임계속도의 50%
볼 충진율 (%) 볼 밀 원통 부피의 50%
볼혼합비 2mm, 1.5mm, 0.5mm 5:3:2 비율
공정시간 30분
표 1에 명시 된 조건으로 볼 밀을 이용하여 혼합하여 고분자 컴파운드 용액을 제조하였다.
세라믹용액의 제조.
실시예를 위해 아래의 재료를 준비한다.
세라믹입자: 알루미나 세라믹 입자(일본경금속, 입도: D50(0.5㎛))
점도조절제: 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(준세이 케미칼)
유지온도 65℃
볼 밀 공전속도 볼 밀 임계속도의 50%
볼 충진율 (%) 볼 밀 원통 부피의 50%
볼혼합비 2mm, 1.5mm, 0.5mm 5:3:2 비율
공정시간 30분
상기 수용매에 점도조절제를 혼합시킨 용액의 온도를 65℃로 유지하면서, 플래니터리 믹서를 이용하여 혼합시킨다.
상기 용액과 알루미나 세라믹 입자를 혼합시킨 후 표 2에 명시된 조건으로 볼 밀 믹서에 넣고 분산 및 혼합시켜 세라믹용액을 제조하였다.
전지용 코팅액 슬러리의 제조
볼 밀 공전속도 볼 밀 임계속도의 50%
볼 충진율 (%) 볼 밀 원통 부피의 50%
볼혼합비 2mm, 1.5mm, 0.5mm 5:3:2 비율
공정시간 30분
고분자컴파운드 함량 12중량부
상기 제조한 세라믹용액과 고분자 컴파운드 용액을 볼 밀 믹서에 투입시킨 후, 표 3에 명시된 조건으로 30분간 분산 및 혼합 하였다. 30분 후 볼 밀 믹서에서 볼을 분리한 후, 볼 밀 믹서의 속도를 각각 5분씩 순차적으로 임계속도의 40 퍼센트, 20 퍼센트 및 10퍼센트로 감속시키며 총 15분 동안 슬로우믹싱(Slow mixing)하여 최종적으로 전지용 코팅액 슬러리를 제조하였다.
<비교예 1>
비교예 1은 실시예의 과정에서 슬로우믹싱(Slow mixing)단계를 포함하지 않은 전지용 코팅액 슬러리를 제조하였다.
<비교예 2>
비교예 2는 실시예의 과정에서 볼 밀 믹서의 공전속도를 임계속도의 40퍼센트 조건으로 변경하여 전지용 코팅액 슬러리를 제조하였다.
<비교예 3>
비교예 3은 실시예의 과정에서 직경 2밀리미터인 그라인딩 볼을 단독 사용하여 전지용 코팅액 슬러리를 제조하였다.
<비교예 4>
비교예 4는 실시예의 과정에서 고분자 컴파운드 용액을 20중량부로 늘린 전지용 코팅액 슬러리를 제조하였다.
물성평가
상기 실시예, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3 및 비교예 4 에서 제조된 전지용 코팅액 슬러리의 초기점도, 점도경시변화, 제타-포텐셜(Zeta-potential), 저장성, 거칠기 및 코팅력의 물성값을 후술할 측정방법에 따라 수행하였다.
초기점도, 점도경시변화는 제조된 슬러리를 항온항습기(실온)에 넣어 에이징(Aging) 시킨 후 브룩필드(Broookfield) 점도계를 이용하여 15rpm의 조건으로 초기점도(제 조 1시간 후)와 점도경시변화(제조 3일 후)를 측정하였다.
분산안정성은 쿨터 엔포 플러스(Coulter N4 Plus)의 표준편차 값을 이용하였다.
제타-포텐셜은 포탈 이엘에스 8000(photal ELS 8000)을 이용하여 측정하였다.
저장성은 제조된 슬러리를 실온에서 5일간 방치해 두어 생기는 응집, 침전 등을 관능 평가하여 측정 하였다.
거칠기 및 코팅력은 5 cm x 5 cm 폴리에틸렌을 모재로 실시예, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3 및 비교예 4 의 코팅액 슬러리를 코팅하여 필름 시편을 제작한 후, 전자현미경을 이용해 코팅의 전면 및 측면 촬영 후, 표면을 관능평가 하였다.
실험결과
본 발명의 실시예에 따라 조건을 달리한 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3 및 비교예 4의 물성을 측정한 결과를 표 4에 나타내었다.
물성 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
초기점도 (cP, 25℃) 54 61 59 56 86
점도경시변화율(%) 1.28 2.7 1.7 1.62 1.99
분산안정성(nm) 512 520 533 545 570
제타- 포텐셜 (mV) -57 -68 -64 -65 -62
저장성 상 하 중 중 중
거칠기 상 중 하 중 하
코팅력 상 중 중 중 중
* 상기 [표 4]중 저장성은 육안으로 관찰 시 응집 및 침전이 발견되는 정도를 나타내며, 응집 및 침전이 발견되지 않은 것을 상으로 표현하였다.
* 상기 [표 4]중 거칠기는 코팅 표면의 매끄러운 정도를 나타내며, 그 정도를 상, 중, 하로 나타내었다. 상은 가장 매끄러운 표면이며, 하는 가장 매끄럽지 못한 표면을 의미한다.
* 상기 [표 4]중 코팅력은 모재에 코팅이 수월하게 되는 정도를 나타내며, 그 정도를 상, 중, 하로 나타내었다.
표 4를 참조하면, 5가지의 샘플 초기점도에서는 모두 공정기준인 100cP 이하의 점도 값을 나타내었으나, 고분자 컴파운드가 과량 첨가된 비교예 4 의 점도값이 가장 높게 나타났다.
점도경시변화율은 실시예에서 가장 낮은 값인 1.28퍼센트를 나타내었고 비교예 1과 비교예 4 에서 두드러지게 높은 값인 2.7 퍼센트, 1.99 퍼센트를 보였다. 비교예 2 및 비교예 3에서는 각각 1.7 및 1.62의 값을 나타내어 비교적 양호한 점도경시변화를 보였다.
분산안정성의 경우 실시예와 비교예에서 모두 양호한 결과를 보였다.
제타-포텐셜의 경우 실시예에서 가장 높은 값인 -57밀리볼트를 보여 가장 좋은 분산성을 나타내었고, 비교예 1과 비교예 3 에서는 비교적 낮은 제타-포텐셜 값을 보여 분산성이 조금 떨어지는 경향을 보였다.
저장성의 경우 실시예에서 가장 좋은 저장성을 보였다. 여기서, 슬로우믹싱 단계가 포함되지 않은 비교예 1 에서 가장 좋지 않은 저장성을 보였다. 비교예 1의 경우 슬러리를 보관한 플라스크에서 전체 부피에 있어서 8퍼센트 정도가 침전되는 형태를 보였다.
거칠기에서는 실시예에서 가장 매끄럽고 균일한 표면성질을 나타내었다. 전체적으로 양호한 성질을 보였으나 비교예 2 와 비교예 4 에서 모래를 뿌린 것과 같은 표면이 약간이지만 일부분 관찰되었다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

Claims (10)

  1. 바인더, 분산제 및 습윤제를 수용매 상에서 그라인딩 볼이 포함된 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 고분자 컴파운드 용액을 제조하는 단계;
    상기 고분자 컴파운드 용액과 별도로, 플래니터리 믹서를 이용하여 수용매 상에서 점도조절제를 첨가하고 10 내지 60분 동안 교반 후 점도조절제 용액을 제조하는 단계;
    상기 점도조절제 용액에 알루미나 세라믹 입자를 첨가하고 볼 밀 믹서를 이용하여 40 내지 120분 동안 교반 후 세라믹용액을 제조하는 단계;
    상기 고분자 컴파운드 용액과 세라믹용액을 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 코팅액 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 코팅액 슬러리에 포함된 그라인딩 볼을 코팅액 슬러리로부터 분리하는 단계; 및
    볼 밀 믹서의 공전속도를 순차적으로 볼 밀 공전속도의 40 내지 45 퍼센트 속도, 20 내지 25 퍼센트 속도 및 10 내지 15 퍼센트 속도로 감소시키는 슬로우믹싱(Slow mixing) 단계를 포함하며;
    상기 볼 밀 믹서를 사용하는 단계들의 그라인딩 볼 배합은 직경 0.5 내지 3 mm 인 것을 3가지 이상 구배(gradient)하여 혼합 사용하고, 볼 밀 공전속도는 볼 밀 임계속도의 20 내지 70 퍼센트인 것을 특징으로 하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법.
  2. 바인더, 분산제 및 습윤제를 수용매 상에서 그라인딩 볼이 포함된 볼 밀 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 고분자 컴파운드 용액을 제조하는 단계;
    상기 고분자 컴파운드 용액과 별도로, 플래니터리 믹서를 이용하여 수용매 상에서 점도조절제를 첨가하고 10 내지 60분 동안 교반 후 점도조절제 용액을 제조하는 단계;
    상기 고분자 컴파운드 용액과 점도조절제 용액을 플래니터리 믹서를 이용하여 10 내지 60분 동안 교반 후 수지용액을 제조하는 단계;
    상기 수지용액에 알루미나 세라믹 입자를 첨가하고 볼 밀 믹서를 이용하여 40 내지 120분 동안 교반 후 코팅액 슬러리를 제조하는 단계;
    상기 코팅액 슬러리에 포함된 그라인딩 볼을 코팅액 슬러리로부터 분리하는 단계; 및
    볼 밀 믹서의 공전속도를 순차적으로 볼 밀 공전속도의 40 내지 45 퍼센트 속도, 20 내지 25 퍼센트 속도 및 10 내지 15 퍼센트 속도로 감소시키는 슬로우믹싱(Slow mixing) 단계를 포함하며;
    상기 볼 밀 믹서를 사용하는 단계들의 그라인딩 볼 배합은 직경 0.5 내지 3 mm 인 것을 3가지 이상 구배(gradient)하여 혼합 사용하고, 볼 밀 공전속도는 볼 밀 임계속도의 20 내지 70 퍼센트인 것을 특징으로 하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전지용 코팅액 슬러리는 실온에서 5 내지 100 cP의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 바인더는 분자량이 1,000,000 내지 2,000,000 g/mol인 스타이렌-부타디엔 공중합체, 스타이렌-부타디엔-스타이렌 공중합체, 에폭시-아크릴계 공중합체, 에폭시-아크릴로니트릴계 공중합체로 이루어진 군중에서 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 분산제는 분자량이 10,000 내지 50,000 g/mol인 폴리에틸렌글리콜, 실리콘아크릴레이트류, 티올-인계 실리콘 공중합체, 양이온성 에폭시계류로 이루어진 군 중에서 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 습윤제는 분자량이 10,000 내지 50,000 g/mol 폴리비닐피롤리돈, 에스테르계아크릴레이트류, 알킬나프탈렌 술폰산-포르말린축합체류로 이루어진 군 중에서 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 점도조절제는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰 로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스로 이루어진 군에서 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 전지용 코팅액 슬러리 제조방법.
KR1020150010214A 2015-01-21 2015-01-21 전지용 코팅액 슬러리 제조방법 KR101692537B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150010214A KR101692537B1 (ko) 2015-01-21 2015-01-21 전지용 코팅액 슬러리 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150010214A KR101692537B1 (ko) 2015-01-21 2015-01-21 전지용 코팅액 슬러리 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160090468A KR20160090468A (ko) 2016-08-01
KR101692537B1 true KR101692537B1 (ko) 2017-01-04

Family

ID=56706737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150010214A KR101692537B1 (ko) 2015-01-21 2015-01-21 전지용 코팅액 슬러리 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101692537B1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200127281A1 (en) * 2017-06-27 2020-04-23 Lg Chem, Ltd. Method For Preparing Positive Electrode Slurry For Lithium Secondary Battery And Positive Electrode For Lithium Secondary Battery Obtained Therefrom
CN109301314B (zh) * 2017-07-24 2021-09-21 微宏动力系统（湖州）有限公司 一种无机固体电解质复合浆料的制备方法及无机固体电解质复合浆料
KR20190036997A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 주식회사 경동나비엔 핫박스 내부 구조 코팅 방법
CN108539095B (zh) * 2018-04-03 2021-06-15 上海恩捷新材料科技有限公司 电池涂布膜浆料、电池隔膜、二次电池及其制备方法
CN108649168A (zh) * 2018-04-27 2018-10-12 中材锂膜有限公司 一种空心微珠陶瓷涂覆隔膜的制备方法
KR102580238B1 (ko) * 2020-03-10 2023-09-19 삼성에스디아이 주식회사 세퍼레이터용 코팅조성물, 이를 이용한 세퍼레이터의 제조 방법, 세퍼레이터 및 이를 채용한 리튬 전지
CN113964450A (zh) * 2020-07-17 2022-01-21 深圳市星源材质科技股份有限公司 电池隔膜涂布液及其制备方法、电池隔膜及电池
CN111816826B (zh) * 2020-07-24 2021-12-14 佛山市金辉高科光电材料股份有限公司 水性高分子功能浆料及其制备方法和应用
CN111982748A (zh) * 2020-07-31 2020-11-24 同济大学 一种质子交换膜燃料电池催化剂浆料的性能检测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101341196B1 (ko) * 2012-12-10 2013-12-12 삼성토탈 주식회사 수계 코팅액을 이용한 유/무기 복합 코팅 다공성 분리막과 그의 제조방법 및 상기 분리막을 이용한 전기화학소자
JP2014229406A (ja) * 2013-05-20 2014-12-08 日本ゼオン株式会社 二次電池多孔膜用スラリー組成物、二次電池用多孔膜の製造方法、二次電池用多孔膜、二次電池用セパレーター、二次電池用電極および二次電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101341196B1 (ko) * 2012-12-10 2013-12-12 삼성토탈 주식회사 수계 코팅액을 이용한 유/무기 복합 코팅 다공성 분리막과 그의 제조방법 및 상기 분리막을 이용한 전기화학소자
JP2014229406A (ja) * 2013-05-20 2014-12-08 日本ゼオン株式会社 二次電池多孔膜用スラリー組成物、二次電池用多孔膜の製造方法、二次電池用多孔膜、二次電池用セパレーター、二次電池用電極および二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160090468A (ko) 2016-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101692537B1 (ko) 전지용 코팅액 슬러리 제조방법
CN103958400B (zh) 氮化硼凝聚粒子、含有该粒子的组合物、及具有包含该组合物的层的三维集成电路
CN101796669B (zh) 绝缘层形成用浆料、电化学元件用隔板及其制造方法、以及电化学元件
US6713088B2 (en) Low viscosity filler composition of boron nitride particles of spherical geometry and process
KR20160012083A (ko) 슬러리 조성물 및 이를 포함하는 리튬-이온 배터리 세퍼레이터
CN107431170A (zh) 非水系二次电池功能层用组合物及其制造方法、非水系二次电池用功能层、以及非水系二次电池
CN107611320B (zh) 锂电池涂布隔膜用水性浆料、锂电池涂布隔膜以及它们的制备方法
CN110684222B (zh) 聚合物基复合介电材料及其制备方法
CN110698859A (zh) 一种二氧化硅包覆改性钛酸钡/聚砜的介电复合材料及其制备方法
AU2013240253A1 (en) Composite particles, methods of making, and articles including the same
CN108493387A (zh) 电池隔膜涂层用粘接剂及其制备方法
JPWO2017026095A1 (ja) 非水系二次電池機能層用組成物、非水系二次電池用機能層および非水系二次電池
EP2766414A1 (en) Thermally conductive self-supporting sheet
JP2013115031A (ja) リチウムイオン電池セパレータ用塗工液およびリチウムイオン電池セパレータ
CN1313842A (zh) 钛酸钡分散液
JP5371418B2 (ja) 無機質成形体の製造方法
CN113675378B (zh) 一种锂离子电池安全涂层浆料及其分散方法
CN102123968A (zh) 陶瓷成形体及层叠型陶瓷电子部件的制造方法
KR20180116078A (ko) 비수 전해액 이차 전지용 도료
JPWO2019189254A1 (ja) 炭化ケイ素焼結体用分散体、これを用いた炭化ケイ素焼結体用グリーンシートおよび炭化ケイ素焼結体用プリプレグ材、ならびにその製造方法
KR20200085949A (ko) Ev나 ess의 중대형 이차전지용 분리막 코팅제와 이를 이용한 ev나 ess의 중대형 이차전지용 코팅 분리막 제조방법 및 ev나 ess의 중대형 이차전지
CN1177776C (zh) 硅酸盐基烧结助剂方法
JP5158743B2 (ja) 電解質保持板形成用スラリー組成物、電解質保持板形成用グリーンシート及びこれらの製造方法
KR101752661B1 (ko) 친환경 수계 코팅액 조성물
KR101695967B1 (ko) 전지용 수계 코팅액 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190924

Year of fee payment: 4