KR101981655B1 - Separator for electrochemical device, method for manufacturing the same, and electrochemical device comprising the same - Google Patents

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Abstract

전기화학소자용 분리막, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로, 복수의 제1 고분자 섬유를 포함하는 제1 다공성 부직포, 및 상기 제1 다공성 부직포 내 복수의 제1 고분자 섬유 간 기공에 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제1 시트를 포함하는, 전기화학소자용 분리막, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전기화학소자를 제공할 수 있다.A separator for an electrochemical device, a method for manufacturing the same, and an electrochemical device including the same, comprising: a first porous nonwoven fabric including a plurality of first polymer fibers, and pores between a plurality of first polymer fibers in the first porous nonwoven fabric A separator for an electrochemical device, a manufacturing method thereof, and an electrochemical device including the same may be provided, including a first sheet including surface-functionalized inorganic nanoparticles filled therein.

Description

전기화학소자용 분리막, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전기화학소자{SEPARATOR FOR ELECTROCHEMICAL DEVICE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND ELECTROCHEMICAL DEVICE COMPRISING THE SAME}Separators for electrochemical devices, methods for manufacturing the same, and electrochemical devices including the same {SEPARATOR FOR ELECTROCHEMICAL DEVICE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND ELECTROCHEMICAL DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 전기화학소자용 분리막, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for an electrochemical device, a manufacturing method thereof, and an electrochemical device including the same.

최근 전기차(electric vehicles), 에너지 저장 시스템(energy storage system, ESS) 등 에너지 저장 및 변환 기술에 대한 중요성이 높아지면서, 다양한 종류의 전지에 대한 관심이 크게 증대하고 있다. 그 중에서도 리튬 이차 전지가 크게 주목 받고 있다.Recently, as the importance of energy storage and conversion technologies such as electric vehicles and energy storage systems (ESS) increases, interest in various types of batteries is increasing. Among them, lithium secondary batteries have attracted much attention.

리튬 이차 전지에서 전지의 특성을 좌우하는 중요한 구성요소 중 하나는 전해질이 함침되어 리튬 이온의 통로 기능을 하는 분리막(separator)이다.One of the important components that influence the characteristics of a battery in a lithium secondary battery is a separator that impregnates an electrolyte and functions as a passage for lithium ions.

이러한 분리막에 요구되는 성질은 전지의 충방전 영역에서 전해액과 전극 계면에서의 화학적 안정성 및 열화가 일어나지 않아야 하며, 전해액 내에서 리튬 이온들의 이동을 원활하게 보장할 수 있는 크기의 기공도 및 기공의 크기가 요구된다. 또한, 분리막은 전해액의 젖음성(wettability)이 좋아야 하며, 전해액 함유성이 지속되어야 한다. 젖음성은 전해액 주입 공정에서 생산성을 향상시키는데 매우 중요하며, 지속적인 전해액 함유성은 전지 수명에 영향을 미치게 된다.The properties required for such a separator should not cause chemical stability and deterioration at the interface between the electrolyte and the electrode in the charge / discharge region of the battery, and have a porosity and pore size that can ensure the smooth movement of lithium ions in the electrolyte. Is required. In addition, the separator should have good wettability of the electrolyte and maintain electrolyte content. Wetting is very important for improving productivity in the electrolyte injection process, and sustained electrolyte content affects battery life.

또한, 분리막은 열적 안정성을 구비해야 한다. 분리막은 전지 내부의 온도 상승으로 인하여 분리막의 연화온도(softening temperature)를 지나게 되면 수축이 되며 고온에서의 열수축이 적게 일어나는 것이 바람직하다.In addition, the separator must have thermal stability. When the separator passes the softening temperature of the separator due to the temperature increase inside the battery, the separator contracts and heat shrinkage at a high temperature is less likely to occur.

여기서 더 나아가, 분리막의 자체적인 구성을 통해 전기화학소자의 전기적 특성을 향상시키기 위한 연구 또한 요구되고 있다.Further, further research is required to improve the electrical characteristics of the electrochemical device through its own configuration of the separator.

또한, 리튬 이차 전지의 충방전시 양극재에서 Mn2 +, Ni2 +, Co2 + 등이 용출되어 분리막을 거쳐 음극으로 이동한 후, 음극 표면에서 금속 형태로 환원될 수 있는데, 이는 전지 용량의 심각한 감소를 초래할 수 있다. 이에, 상기와 같은 용출된 금속 이온들의 음극쪽으로의 이동을 방지하기 위한 연구가 필요한 실정이다.In addition, Mn 2 + , in the cathode material during charge and discharge of lithium secondary batteries Ni 2 +, Co 2 + After elution the like are moved to the cathode through the separator, may be reduced to the metallic form on the cathode surface, which can result in a significant decrease in cell capacity. Thus, research to prevent the movement of the eluted metal ions to the cathode is needed.

본 발명의 일 구현예는, 전기화학소자의 기본이 되는 금속이온의 이동이 원활하면서, 우수한 전기전도성을 보여, 전기화학소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 양극에서 용출되어 분리막을 거쳐 음극으로 이동 한 후, 음극에서 환원되어 전지 특성을 저하시키는 금속 이온의 음극으로의 이동을 억제함으로써 전지 특성을 향상시킬 수 있는 전기화학소자용 분리막을 제공하고자 한다.In one embodiment of the present invention, the smooth movement of the metal ions, which are the basis of the electrochemical device, exhibits excellent electrical conductivity, and can improve the electrical properties of the electrochemical device. After moving to the negative electrode, it is to provide a separator for an electrochemical device that can improve the battery characteristics by inhibiting the movement of the metal ions reduced in the negative electrode to reduce the battery characteristics to the negative electrode.

본 발명의 다른 일 구현예는, 간단한 공정을 통해 상기와 같은 우수한 특성의 전기화학소자용 분리막을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing a separator for an electrochemical device of the excellent characteristics as described above through a simple process.

본 발명의 또 다른 일 구현예는, 상기 전기화학소자용 분리막을 포함하는 전기화학소자를 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention, to provide an electrochemical device comprising the separator for the electrochemical device.

본 발명의 일 구현예는, 복수의 제1 고분자 섬유를 포함하는 제1 다공성 부직포, 및 상기 제1 다공성 부직포 내 복수의 제1 고분자 섬유 간 기공에 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제1 시트를 포함하는, 전기화학소자용 분리막을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a surface-functionalized inorganic material filled in pores between a first porous nonwoven fabric comprising a plurality of first polymer fibers and a plurality of first polymer fibers in the first porous nonwoven fabric Provided is a separator for an electrochemical device comprising a first sheet comprising nanoparticles.

상기 제1 시트 내 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자 간에 위치하는 기공, 및 상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자와 상기 복수의 제1 고분자 섬유 간에 위치하는 기공을 더 포함하는 것일 수 있다.Pores located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles filled in the first sheet, and pores located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles and the plurality of first polymer fibers It may be to include more.

상기 제1 시트 내 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자 간에 위치하는 기공, 및 상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자와 상기 복수의 제1 고분자 섬유 간에 위치하는 기공의 평균 직경은, 1um 이상 100um 이하인 것일 수 있다.Pores located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles filled in the first sheet, and pores located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles and the plurality of first polymer fibers The average diameter of may be 1um or more and 100um or less.

상기 제1 시트의 기공도는, 상기 제1 시트의 총부피 100부피%에 대하여, 10부피% 이상 95부피% 이하인 것일 수 있다.The porosity of the first sheet may be 10 vol% or more and 95 vol% or less with respect to 100 vol% of the total volume of the first sheet.

상기 제1 시트의 두께는, 1um 이상 100um 이하인 것일 수 있다.The first sheet may have a thickness of 1 μm or more and 100 μm or less.

상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 표면 기능기는, 싸이올기 (-SH), 피리딘기 (-RC5H4N), 아민기 (-NH3), 시아노기 (-CN), 설파이드기 (-R2S), 삼플루오린화 인기 (-PF3), 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.The surface functional groups of the surface-functionalized inorganic nanoparticles include a thiol group (-SH), a pyridine group (-RC 5 H 4 N), an amine group (-NH 3 ), and a cyano group (-CN) , Sulfide group (-R 2 S), trifluorination popularity (-PF 3 ), or a combination thereof.

상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 평균 입경은,The average particle diameter of the surface-functionalized inorganic nanoparticles,

0.001um 이상 1um 이하인 것일 수 있다.0.001um or more may be 1um or less.

상기 제1 고분자 섬유는, 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP) 및 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN)의 혼합물인 것일 수 있다.The first polymer fiber may be a mixture of polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyacrylonitrile (PAN).

상기 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP) 및 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN)의 혼합비(PVP:PAN)는, 중량기준으로 20:80 이상 80:20 이하로 표시되는 것일 수 있다.The mixing ratio (PVP: PAN) of the polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyacrylonitrile (polyacrylonitrile, PAN) may be represented by 20:80 or more and 80:20 or less by weight.

상기 제1 고분자 섬유의 평균 직경은, 0.001um 이상 100um 이하인 것일 수 있다.The average diameter of the first polymer fibers may be 0.001um or more and 100um or less.

상기 제1 시트의 상기 제1 다공성 부직포, 및 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 함량 비율(제1 다공성 부직포 : 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자)은 중량 기준으로, 1:1 이상 1:5 이하인 것일 수 있다.The content ratio of the first porous nonwoven fabric of the first sheet and the surface-functionalized inorganic nanoparticles (first porous nonwoven fabric: the surface functionalized inorganic nanoparticles) is based on the weight. , 1: 1 or 1: 5 or less.

상기 분리막은, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 전도성 물질을 포함하는 제2 시트;를 더 포함하는 것일 수 있다.The separator may be further included; a second sheet disposed on the first sheet and including a conductive material.

상기 제2 시트는, 복수의 제2 고분자 섬유를 포함하는 제2 다공성 부직포를 더 포함하고, 상기 전도성 물질이 상기 제2 다공성 부직포 내 기공에 충진된 형태인 것일 수 있다.The second sheet may further include a second porous nonwoven fabric including a plurality of second polymer fibers, and the conductive material may be filled in pores in the second porous nonwoven fabric.

상기 전도성 물질은, 상기 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유의 표면에 위치하는 것일 수 있다.The conductive material may be located on a surface of a plurality of second polymer fibers in the second porous nonwoven fabric.

상기 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유의 표면에 위치하는 전도성 물질은, 상기 제2 고분자 섬유의 표면을 감싸는 형태로 위치하는 것일 수 있다.The conductive material positioned on the surfaces of the plurality of second polymer fibers in the second porous nonwoven fabric may be positioned to surround the surfaces of the second polymer fibers.

상기 제2 시트 내 기공의 평균 직경은, 0.001um 이상 10um 이하인 것일 수 있다.The average diameter of pores in the second sheet may be 0.001um or more and 10um or less.

상기 제2 시트 내 기공도는, 상기 제2 시트의 총부피 100부피%에 대하여, 5부피% 이상 95부피% 이하인 것일 수 있다.The porosity in the second sheet may be 5 vol% or more and 95 vol% or less with respect to 100 vol% of the total volume of the second sheet.

상기 제2 시트의 두께는, 1um 이상 20um 이하인 것일 수 있다.The second sheet may have a thickness of 1 μm or more and 20 μm or less.

상기 제2 고분자 섬유는, 폴리에터이미드 (polyetherimide, PEI)인 것일 수 있다.The second polymer fiber may be polyetherimide (PEI).

상기 제2 고분자 섬유의 평균 직경은, 0.01um 이상 100um 이하인 것일 수 있다.The average diameter of the second polymer fiber may be 0.01um or more and 100um or less.

상기 전도성 물질은, 카본 나노 튜브(carbon nanotube), 은 나노와이어, 니켈 나노와이어, 금 나노와이어, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 폴리피롤, 폴리 3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxithiophene)), 폴리아닐린(polyaniline), 이들의 유도체, 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.The conductive material may include carbon nanotubes, silver nanowires, nickel nanowires, gold nanowires, graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, polypyrrole, poly 3,4-ethylenedioxythiophene ( poly (3,4-ethylenedioxithiophene)), polyaniline, polyaniline, derivatives thereof, or mixtures thereof.

본 발명의 다른 일 구현예는, 제1 고분자를 포함하는 제1 용액, 및 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제2 용액을 동시에 방사하는 제1 방사 단계; 상기 제1 방사 단계의 결과물을 압착하여, 복수의 제1 고분자 섬유를 포함하는 제1 다공성 부직포, 및 상기 제1 다공성 부직포 내 복수의 제1 고분자 섬유 간 기공에 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제1 시트를 수득하는, 제1 압착 단계를 포함하는, 전기화학소자용 분리막의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention, a first spinning step of simultaneously spinning a first solution comprising a first polymer, and a second solution containing surface-functionalized inorganic nanoparticles; The resultant of the first spinning step is pressed to form a surface functional group filled with pores between a first porous nonwoven fabric including a plurality of first polymer fibers and a plurality of first polymer fibers in the first porous nonwoven fabric. Provided is a method for producing a separator for an electrochemical device, comprising a first pressing step, to obtain a first sheet comprising functionalized inorganic nanoparticles.

상기 제1 방사 단계는, 이중 전기 방사(electospinning), 이중 전기 분무(electrospray), 이중 스프레이(spray), 및 이들의 조합을 통해 수행되는 것일 수 있다.The first spinning step may be performed through double electrospinning, double electrosprays, double sprays, and combinations thereof.

상기 제1 용액 내 제1 고분자의 함량은, 상기 제1 용액 총량 100중량%에 대하여, 5중량% 이상 30중량% 이하인 것일 수 있다.The content of the first polymer in the first solution may be 5 wt% or more and 30 wt% or less with respect to 100 wt% of the first solution total amount.

상기 제1 용액 내 용매는, 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.The solvent in the first solution may be dimethylformamide (N, N-dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof. .

상기 제2 용액 내, 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 함량은, 상기 제2 용액 총량 100중량%에 대하여, 1중량% 이상 50중량% 이하인 것일 수 있다.The content of the surface-functionalized inorganic nanoparticles in the second solution may be 1 wt% or more and 50 wt% or less with respect to 100 wt% of the total amount of the second solution.

상기 제2 용액 내 용매는, 증류수(deionized water), 이소프로필알콜(iso-propylalcohol), 부탄올(buthalol), 에탄올(ethanol), 헥산올(hexanol), 아세톤(Acatone), 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.The solvent in the second solution is deionized water, isopropylalcohol, butanol, ethanol, hexanol, acetone, dimethylformamide (N, N-dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof.

상기 제1 방사 단계에서, 상기 제1 용액의 방사 속도는, 1μl/min 이상 10μl/min 인 것일 수 있다.In the first spinning step, the spinning speed of the first solution may be 1 μl / min or more and 10 μl / min.

상기 제1 방사 단계에서, 상기 제2 용액의 방사 속도는, 30μl/min 이상 80μl/min 인 것일 수 있다.In the first spinning step, the spinning speed of the second solution may be 30 μl / min or more and 80 μl / min.

상기 제조방법은, 상기 제1 압착 단계에서 얻어진 제1 시트 상에, 전도성 물질을 포함하는 제4 용액을 방사하는 제2 방사 단계; 및 상기 제2 방사 단계의 결과물을 압착하여, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 형성시키는 제2 압착 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.The manufacturing method includes a second spinning step of spinning a fourth solution containing a conductive material on the first sheet obtained in the first pressing step; And a second pressing step of pressing the resultant of the second spinning step to form a second sheet including a conductive material on the first sheet.

상기 제2 방사 단계는, 상기 제1 압착 단계에서 얻어진 제1 시트 상에, 제2 고분자를 포함하는 제3 용액, 및 전도성 물질을 포함하는 제4 용액을 동시에 방사하는 것이고, 상기 제2 압착 단계;는, 상기 제2 방사단계의 결과물을 압착하여, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 복수의 제2 고분자 섬유를 포함하는 다공성 부직포, 및 상기 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유 간 기공에 충진된 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 형성시키는 것일 수 있다.The second spinning step is to simultaneously spin the third solution containing the second polymer, and the fourth solution containing the conductive material on the first sheet obtained in the first pressing step, the second pressing step Is filled in the pores between the plurality of second polymer fibers in the porous non-woven fabric, and the second porous non-woven fabric is located on the first sheet, by pressing the result of the second spinning step It may be to form a second sheet comprising a conductive material.

상기 제2 압착 단계;는, 상기 제2 방사단계의 결과물을 압착하여, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 복수의 제2 고분자 섬유를 포함하는 다공성 부직포, 및 상기 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유에 위치하는 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 형성시키는 것일 수 있다.The second pressing step may include: compressing the resultant of the second spinning step, the porous nonwoven fabric disposed on the first sheet and including a plurality of second polymer fibers, and the plurality of second polymers in the second porous nonwoven fabric. It may be to form a second sheet comprising a conductive material located in the fiber.

상기 제2 압착 단계;에서, 상기 전도성 물질이, 상기 복수의 제2 고분자 섬유의 표면을 감싸는 형태로 위치하는 것일 수 있다.In the second pressing step, the conductive material may be positioned to surround the surfaces of the plurality of second polymer fibers.

상기 제2 방사 단계는, 이중 전기 방사(electospinning), 이중 전기 분무(electrospray), 이중 스프레이(spray), 및 이들의 조합을 통해 수행되는 것일 수 있다.The second spinning step may be performed through double electrospinning, double electrospray, double spray, and combinations thereof.

상기 제3 용액 내 제2 고분자의 함량은, 상기 제3 용액 총량 100중량%에 대하여, 5중량% 이상 30중량% 이하인 것일 수 있다.The content of the second polymer in the third solution may be 5 wt% or more and 30 wt% or less with respect to 100 wt% of the third solution.

상기 제3 용액 용매는, 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.The third solution solvent may be dimethylformamide (N, N-dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof.

상기 제4 용액 내 전도성 물질의 함량은, 상기 제4 용액 총량 100중량%에 대하여, 0.01중량% 이상 30중량% 이하인 것일 수 있다.The content of the conductive material in the fourth solution may be 0.01 wt% or more and 30 wt% or less with respect to 100 wt% of the fourth solution.

상기 제4 용액 용매는, 증류수(deionized water), 이소프로필알콜(iso-propylalcohol), 부탄올(buthalol), 에탄올(ethanol), 헥산올(hexanol), 아세톤(Acatone), 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.The fourth solution solvent, deionized water, isopropyl alcohol (iso-propylalcohol), butanol (buthalol), ethanol (ethanol), hexanol, acetone (Acatone), dimethylformamide (N, N -dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof.

상기 제2 방사 단계에서, 상기 제3 용액의 방사 속도는, 1μl/min 이상 10μl/min 이하인 것일 수 있다.In the second spinning step, the spinning speed of the third solution may be 1 μl / min or more and 10 μl / min or less.

상기 제2 방사 단계에서, 상기 제4 용액의 방사 속도는, 30μl/min 이상 80μl/min 이하인 것일 수 있다.In the second spinning step, the spinning speed of the fourth solution may be 30 μl / min or more and 80 μl / min or less.

본 발명의 또 다른 일 구현예는, 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 전기화학소자용 분리막을 포함하는, 전기화학소자를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides an electrochemical device including the separator for an electrochemical device according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 일 구현예는, 전기화학소자의 기본이 되는 금속이온의 이동이 원활하면서, 우수한 전기전도성을 보여, 전기화학소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 양극에서 용출되어 분리막을 거쳐 음극으로 이동 한 후, 음극에서 환원되어 전지 특성을 저하시키는 금속 이온의 음극으로의 이동을 억제함으로써 전지 특성을 향상시킬 수 있는 전기화학소자용 분리막을 제공한다.In one embodiment of the present invention, the smooth movement of the metal ions, which are the basis of the electrochemical device, exhibits excellent electrical conductivity, and can improve the electrical properties of the electrochemical device. After moving to the negative electrode, it provides a separator for an electrochemical device that can improve the battery characteristics by inhibiting the movement of the metal ions reduced in the negative electrode to reduce the battery characteristics to the negative electrode.

본 발명의 다른 일 구현예는, 간단한 공정을 통해 상기와 같은 우수한 특성의 전기화학소자용 분리막을 제조하는 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a separator for an electrochemical device having such excellent characteristics through a simple process.

본 발명의 또 다른 일 구현예는, 상기 전기화학소자용 분리막을 포함하는 전기화학소자를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an electrochemical device including the separator for the electrochemical device.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전기화학소자용 분리막 및 그 제조방법을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 제조된 전기화학소자용 분리막의 육안 관찰 사진 및 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 제조된 전기화학소자용 분리막을 포함하는 이차 전지의 방전 용량 측정 데이터이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 제조된 전기화학소자용 분리막을 포함하는 이차 전지의 방전 용량 측정 데이터이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 제조된 전기화학소자용 분리막을 포함하는 이차 전지의 수명 특성 측정 데이터이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 제조된 전기화학소자용 분리막을 포함하는 이차 전지의 고온 수명 특성 측정 데이터이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 제조된 전기화학소자용 분리막을 포함하는 이차 전지의 고온 수명 특성 측정 후, 이차 전지의 양극 표면의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 제조된 전기화학소자용 분리막을 포함하는 이차 전지의 고온 수명 특성 측정 후, 음극 표면의 금속 이온 농도 측정 데이터이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 제조된 전기화학소자용 분리막을 리튬 망간 니켈 복합 산화물(LMNO 양극) 양극 활물질을 포함하는 이차 전지에 채용 후, 고온 수명 특성을 측정한 결과 데이터이다.
1 is a schematic diagram showing a separator for an electrochemical device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention.
2 is a visual observation photograph and a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope, SEM) photograph of the separator for an electrochemical device prepared in one embodiment of the present invention.
3 is a discharge capacity measurement data of a secondary battery including a separator for an electrochemical device manufactured in one embodiment of the present invention.
4 is a discharge capacity measurement data of a secondary battery including a separator for an electrochemical device manufactured in one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is life characteristic measurement data of a secondary battery including a separator for an electrochemical device manufactured in one embodiment of the present invention. FIG.
6 is a high temperature life characteristic measurement data of a secondary battery including a separator for an electrochemical device manufactured in an embodiment of the present invention.
7 is a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope, SEM) photograph of the positive electrode surface of the secondary battery after measuring the high temperature life characteristics of the secondary battery including a separator for an electrochemical device manufactured in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is measurement data of metal ion concentration on the surface of a negative electrode after measurement of high temperature life characteristics of a secondary battery including a separator for an electrochemical device manufactured in an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is data obtained by measuring high temperature life characteristics after employing the separator for an electrochemical device manufactured in one embodiment of the present invention in a secondary battery including a lithium manganese nickel composite oxide (LMNO positive electrode) positive electrode active material.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, by which the present invention is not limited and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later.

다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. Unless otherwise defined, all terms used in the present specification (including technical and scientific terms) may be used as meanings that can be commonly understood by those skilled in the art. When any part of the specification is to "include" any component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. In addition, singular forms also include the plural unless specifically stated otherwise in the text.

본 발명의 일 구현예는, 복수의 제1 고분자 섬유를 포함하는 제1 다공성 부직포, 및 상기 제1 다공성 부직포 내 복수의 제1 고분자 섬유 간 기공에 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제1 시트를 포함하는, 전기화학소자용 분리막을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a surface-functionalized inorganic material filled in pores between a first porous nonwoven fabric comprising a plurality of first polymer fibers and a plurality of first polymer fibers in the first porous nonwoven fabric Provided is a separator for an electrochemical device comprising a first sheet comprising nanoparticles.

상기 제1 고분자 섬유들 간의 상호 연결된 기공 구조(interconnected porous network)의 기공에 상기 무기나노입자가 3차원 밀집 충진 구조(super lattice)로 충진된 형태일 수 있다.The inorganic nanoparticles may be filled with a three-dimensional dense filling structure (super lattice) in the pores of the interconnected porous network between the first polymer fibers.

이러한 전기화학소자용 분리막은, 상기 제1 시트 내 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자 간에 위치하는 기공, 및 상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자와 상기 복수의 제1 고분자 섬유 간에 위치하는 기공을 더 포함하며, 이들은 균일한 기공 구조를 포함하고 있다.The separator for an electrochemical device may include pores positioned between surface-functionalized inorganic nanoparticles filled in the first sheet, and the surface-functionalized inorganic nanoparticles and the plurality of surface-functionalized inorganic nanoparticles. It further comprises pores located between the first polymer fibers, which comprise a uniform pore structure.

이에, 이와 같은 균일한 기공 구조를 통해 이온이 이동할 수 있는 채널이 형성되어, 이온 전도도가 부여될 수 있다. 또한, 제1 고분자 섬유 간 기공에 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자에 의해, 전기화학소자의 양극에서 용출된 니켈 이온, 망간 이온, 코발트 이온 등이 포획되어, 이들이 음극 표면에서 환원되어 전기화학소자의 전기적 특성을 저하시키는 문제를 해결할 수 있다.Thus, a channel through which ions can move through such a uniform pore structure is formed, and thus ion conductivity can be given. In addition, surface-functionalized inorganic nanoparticles filled in the pores between the first polymer fibers trap nickel ions, manganese ions, cobalt ions, etc. eluted from the anode of the electrochemical device, and these are trapped on the surface of the cathode. Reduced to solve the problem of lowering the electrical properties of the electrochemical device.

상기 제1 시트 내 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자 간에 위치하는 기공, 및 상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자와 상기 복수의 제1 고분자 섬유 간에 위치하는 균일한 기공 구조에서, 기공의 평균 직경은 0.001um 이상 10um 이하 일 수 있으며, 제1 시트 전체의 기공도는 제1 시트의 총부피 100부피%에 대하여, 10 부피% 이상 95 부피% 이하인 것일 수 있다.Pores located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles filled in the first sheet, and uniformity located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles and the plurality of first polymer fibers In one pore structure, the average diameter of the pores may be 0.001um or more and 10um or less, and the porosity of the entire first sheet may be 10% by volume or more and 95% by volume or less with respect to 100% by volume of the first sheet. .

이러한 기공의 평균 직경은, 리튬 등의 이온이 이동하기에 적합한 크기의 기공이며, 상기와 같이 일반적인 폴리에틸렌(PE) 분리막 등의 다공성 고분자 막에 비해 높은 기공도를 가져, 이온 전도도가 더욱 향상되어, 전기화학소자의 전기적 특성 향상에 기여할 수 있다.The average diameter of the pores is a pore of a size suitable for movement of ions such as lithium, has a higher porosity than porous polymer membranes such as polyethylene (PE) separation membrane as described above, further improves the ion conductivity, It can contribute to the improvement of the electrical properties of the electrochemical device.

또한, 기공도가 상기 범위 내인 경우, 전해질을 용이하게 흡수할 수 있는 동시에 이온의 이동도를 적절하게 조절하여 적용되는 전기화학소자 성능 개선에 기여할 수 있다.In addition, when the porosity is in the above range, it is possible to easily absorb the electrolyte and at the same time contribute to improve the performance of the electrochemical device applied by appropriately adjusting the mobility of the ions.

상기 표면 기능기화된 무기나노입자의 표면 기능기는, 망간 이온 등의 양이온과 배위결합을 하여 이를 포획할 수 있는 비공유 전자쌍을 포함하고 있는 기능기면 모두 가능하며, 특별히 한정되지 않는다.The surface functional group of the surface functionalized inorganic nanoparticles may be any functional group containing a non-covalent electron pair capable of coordinating with and trapping cations such as manganese ions, and is not particularly limited.

예를 들면, 싸이올기 (-SH), 피리딘기 (-RC5H4N), 아민기 (-NH3), 시아노기 (-CN), 설파이드기 (-R2S), 삼플루오린화 인기 (-PF3), 또는 이들의 조합과 같은 작용기가 무기나노입자 표면에 도입된 것일 수 있다.For example, thiol group (-SH), pyridine group (-RC 5 H 4 N), amine group (-NH 3 ), cyano group (-CN), sulfide group (-R 2 S), trifluorinated popularity A functional group such as (-PF 3 ), or a combination thereof may be introduced to the surface of the inorganic nanoparticle.

또한, 여기서 무기나노입자는 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2) 등이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.In addition, the inorganic nanoparticles may be silica (SiO 2 ), titania (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), or the like, but is not limited thereto.

상기 무기나노입자의 평균 입경은, 0.001um 이상 1um 인 것일 수 있다. 상기 범위 내인 경우, 상기 무기나노입자가 제1 다공성 부직포 내 제1 고분자 섬유 사이의 기공에 균일하게 충진될 수 있어, 제1 시트 내 균일한 기공 구조가 형성될 수 있다. 또한, 후술되는 이중전기방사법에 의한 제조방법에서, 무기나노입자가 포함된 용액 내 무기나노입자의 분산성이 최대화될 수 있다.The average particle diameter of the inorganic nanoparticles may be 0.001um or more and 1um. When in the above range, the inorganic nanoparticles may be uniformly filled in the pores between the first polymer fibers in the first porous nonwoven fabric, it is possible to form a uniform pore structure in the first sheet. In addition, in the method of manufacturing by the dual electrospinning method described later, the dispersibility of the inorganic nanoparticles in the solution containing the inorganic nanoparticles can be maximized.

또한, 제1 시트 내 구성물질의 함량 측면에서, 상기 제1 시트의 상기 제1 다공성 부직포, 및 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 함량 비율(제1 다공성 부직포 : 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자)은, 중량기준으로, 1:1 이상 1:5 이하인 것일 수 있다. 이러한 범위 내일 때, 상술한 제1 시트의 전체적인 구조가 달성될 수 있다.In addition, in terms of the content of the constituents in the first sheet, the content ratio of the first porous nonwoven fabric and the surface-functionalized inorganic nanoparticles of the first sheet (first porous nonwoven fabric: surface functionalized) (surface-functionalized) inorganic nanoparticles) may be 1: 1 to 1: 5 by weight. Within this range, the overall structure of the above-described first sheet can be achieved.

상기 제1 고분자 섬유는, 내열성 고분자일 수 있고, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate, PET), 폴리이미드 (poly imide), 폴리아미드 (poly amide), 폴리술폰 (poly sulfonate), 폴리비닐리덴플루오라이드 (poly(vinylidene fluoride), PVdF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN), 폴리에틸렌 (polyethylene, PE), 폴리프로필렌 (poly propylene, PP), 폴리이소프렌 (polyisoprene), 폴리에터이미드 (polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide, PEO), 폴리프로필렌옥사이드 (polypropylene oxide, PPO), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinyl pyrrolidone, PVP), 폴리아크릴산 (polyacrylate), 폴리비닐알코올 (polyvinyl alcohol), 폴리스틸렌 (poly styene, PS), 폴리메틸메타크릴레이트 (poly(methylmetacrylate)), 폴리아크릴아미드 (polyacrylamide), 이들의 유도체 및 이들의 혼합물인 것인 것일 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제 1 고분자 섬유의 중량평균분자량(Mw)는 100000g/mol 이상 2000000g/mol 이하인 것일 수 있다.The first polymer fiber may be a heat resistant polymer, and for example, polyethylene terephthalate (PET), polyimide, poly amide, poly sulfonate, polyvinyl Polydenylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyisoprene, polyetherimide ( polyetherimide (PEI), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyacrylic acid (polyacrylate), polyvinyl alcohol, Polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (poly (methylmetacrylate)), polyacrylamide (polyacrylamide), derivatives thereof, and mixtures thereof may be used. However, the present invention is not limited thereto. In addition, the weight average molecular weight (M w ) of the first polymer fiber may be from more than 100000g / mol 2000000g / mol.

보다 구체적으로는, 양극에서 용출된 니켈 이온, 망간 이온, 코발트 이온 등을 포획할 수 있는 성질의 고분자 섬유를 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN)와 폴리비닐피롤리돈 (polyvinyl pyrrolidone, PVP)을 혼입한 고분자 섬유를 사용할 수 있다. 폴리비닐피롤리돈 (polyvinyl pyrrolidone, PVP)은 니켈 이온, 망간 이온, 코발트 이온 등을 포획하는 성질을 갖는 반면, 유기전해질 내에서 다소 불안정한 거동을 보인다. 여기에, 유기 전해질에서 안정한 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN)를 혼입하여, 유기 전해질 내에서 안정하면서도, 니켈이온, 망간 이온, 코발트 이온 등을 포획할 수 있는 성질을 가질 수 있다. 이 경우, 두 고분자 섬유의 혼입비는 중량 기준으로, 20:80 이상 80: 20 이하(PVP:PAN)인 것일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니다.More specifically, nickel eluted from the anode Polymer fibers having a property of trapping ions, manganese ions, cobalt ions and the like can be used. For example, polymer fibers incorporating polyacrylonitrile (PAN) and polyvinylpyrrolidone (PVP) may be used. Polyvinylpyrrolidone (PVP) is nickel On the other hand, while trapping ions, manganese ions, cobalt ions, etc. shows a somewhat unstable behavior in the organic electrolyte. Herein, a polyacrylonitrile (PAN) that is stable in an organic electrolyte may be mixed to have a property of being able to capture nickel ions, manganese ions, and cobalt ions while being stable in the organic electrolyte. In this case, the mixing ratio of the two polymer fibers may be 20:80 or more and 80:20 or less (PVP: PAN) by weight. However, the present invention is not limited thereto.

이러한 제1 고분자 섬유의 평균 직경은 0.001um 이상 100um 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 0.1um 이상 10um 이하인 것일 수 있다. 상기 제1 고분자 섬유의 평균직경 범위 내에서 섬유간 형성된 기공은 무기나노입자의 충진이 용이하여, 균일한 기공구조를 갖는 막(제1 시트)의 제조가 가능하다. 이를 통해, 분리막 내의 전해질의 흡수 및 이온의 이동이 원활할 수 있다.The average diameter of the first polymer fibers may be 0.001um or more and 100um or less. More specifically, the thickness may be 0.1 μm or more and 10 μm or less. The pores formed between the fibers within the average diameter range of the first polymer fiber is easy to fill the inorganic nanoparticles, it is possible to manufacture a membrane (first sheet) having a uniform pore structure. Through this, absorption of the electrolyte and movement of the ions in the separator may be smooth.

또한, 상기 제1 시트만을 포함하는 전기화학소자용 분리막의 경우, 그 두께는 1um 이상 100um 이하, 구체적으로는 5um 이상 30um 이하인 것일 수 있다. 두께가 상기 범위 내인 경우, 적용되는 전기화학소자의 에너지 밀도가 우수해질 수 있다.In addition, in the case of the separator for an electrochemical device comprising only the first sheet, the thickness may be 1um or more and 100um or less, specifically 5um or more and 30um or less. When the thickness is in the above range, the energy density of the electrochemical device to be applied can be excellent.

상기 본 발명의 일 구현예에 따른 전기화학소자용 분리막은, 상기 제1 시트 상에 위치하는 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 더 포함할 수 있다.The separator for an electrochemical device according to the embodiment of the present invention may further include a second sheet including a conductive material positioned on the first sheet.

상기 전도성 물질은 전자 전도성 물질인 것일 수 있으며, 상기 제1 시트 상에, 우수한 전자전도도를 갖는 제2 시트를 포함함으로써, 전기화학소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 제2 시트 내 전도성 물질간에 전자 전도 네트워크가 구축되어, 제2 시트와 접하는 전극의 두께방향으로의 전자 전도성을 부여함으로써, 전극의 출력특성을 향상시킬 수 있고, 전기화학소자의 방전 특성, 수명 특성 등 전기적 특성이 향상될 수 있다.The conductive material may be an electronic conductive material, and by including a second sheet having excellent electronic conductivity on the first sheet, it is possible to improve the electrical properties of the electrochemical device. Specifically, an electron conduction network is established between the conductive materials in the second sheet to impart electron conductivity in the thickness direction of the electrode in contact with the second sheet, thereby improving output characteristics of the electrode and discharging characteristics of the electrochemical device. Electrical characteristics such as lifespan characteristics can be improved.

보다 구체적으로, 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 전기화학소자용 분리막은, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 복수의 제2 고분자 섬유를 포함하는 제2 다공성 부직포, 및 상기 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유 간 기공에 충진된 전도성 물질을 포함하는 제2 시트;를 더 포함하는 것일 수 있다.More specifically, the separator for an electrochemical device according to an embodiment of the present invention, a second porous nonwoven fabric positioned on the first sheet, including a plurality of second polymer fibers, and a plurality of second porous nonwoven fabric It may further include; a second sheet including a conductive material filled in the pores between the second polymer fibers.

이는, 3차원적으로 불규칙하고 연속적으로 연결된 집합체를 이루는 복수의 제2 고분자 섬유 간 기공에, 전도성 물질이 충진되어, 3차원 충진 구조(super lattice)를 이루는 것이다. 이에, 전도성 물질 간의 전자 전도 네트워크가 더욱 균일하게 형성될 수 있어, 전술한 전기적 특성 향상이 더욱 극대화될 수 있다.This is to form a three-dimensional filling structure (super lattice) by filling a conductive material in the pores between the plurality of second polymer fibers forming a three-dimensional irregular and continuously connected aggregate. Thus, the electron conduction network between the conductive materials can be formed more uniformly, and thus the aforementioned improvement in electrical characteristics can be further maximized.

상기 제2 시트는 보다 구체적으로, 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유 표면에 전도성 물질이 위치할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 전도성 물질이 상기 제2 고분자 섬유 표면을 감싸는 형태로 위치할 수 있다. 이에, 상기 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유들 사이의 기공 구조가 유지될 수 있어, 이온 전도도가 확보될 수 있다. 나아가, 제2 고분자 섬유 표면의 균일한 전도성 물질간에 전자 전도 네트워크가 구축되어, 제2 시트와 접하는 전극의 두께방향으로의 전자 전도성을 부여함으로써, 전극의 출력특성을 향상시킬 수 있고, 전기화학소자의 방전 특성, 수명 특성 등 전기적 특성이 향상될 수 있다.More specifically, the second sheet may include a conductive material on the surfaces of the plurality of second polymer fibers in the second porous nonwoven fabric. More specifically, the conductive material may be positioned to surround the surface of the second polymer fiber. Thus, the pore structure between the plurality of second polymer fibers in the porous nonwoven fabric can be maintained, thereby ensuring ion conductivity. Furthermore, an electron conduction network is established between the uniform conductive materials on the surface of the second polymer fiber, and the electron conduction in the thickness direction of the electrode in contact with the second sheet can be imparted, thereby improving the output characteristics of the electrode, and the electrochemical device. Electrical characteristics such as discharge characteristics, lifetime characteristics, etc. can be improved.

또한 이 경우, 상기 제1 시트의 두께는 1um 이상 100um 이하, 구체적으로는 5um 이상 30um 이하일 수 있고, 상기 제2 시트의 두께는 1um 이상 20um 이하, 구체적으로는 1um 이상 10um 이하, 보다 구체적으로는 1um 이상 5um 이하일 수 있다. 이와 같이, 상기 제2 시트는 제1 시트에 비해 상대적으로 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 그 결과 이온전도도의 감소 없이, 상술한 두께방향 전자전도도를 전극에 부여할 수 있게 된다.In this case, the thickness of the first sheet may be 1 µm or more and 100 µm or less, specifically 5 µm or more and 30 µm or less, and the thickness of the second sheet may be 1 µm or more and 20 µm or less, specifically 1 µm or more and 10 µm or less, more specifically. It may be 1um or more and 5um or less. As such, the second sheet may be formed to have a thickness relatively thinner than that of the first sheet, and as a result, the above-described thickness direction electron conductivity may be imparted to the electrode without decreasing the ion conductivity.

상기 제2 시트 내 기공도는, 제2 시트의 총부피 100부피%에 대하여, 5부피% 이상 95부피% 이하인 것일 수 있다. 기공도가 상기 범위 내인 경우, 전해질을 용이하게 흡수할 수 있는 동시에 이온의 이동도를 적절하게 조절할 수 있어, 전기 화학 소자의 성능 개선에 기여할 수 있다. The porosity in the second sheet may be 5 vol% or more and 95 vol% or less with respect to 100 vol% of the total volume of the second sheet. When the porosity is in the above range, the electrolyte can be easily absorbed and the mobility of ions can be adjusted appropriately, contributing to the improvement of the performance of the electrochemical device.

다만, 95 부피%를 초과하는 경우, 상기 전도성 물질 간의 거리가 멀어져 전자 전도 네트워크가 잘 형성되지 않을 수 있다. 이와 달리, 5 부피% 미만인 경우에는 기공도가 너무 작아 삼차원 구조 집전체의 이온 전도성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. However, when the volume exceeds 95% by volume, the distance between the conductive materials may be far from each other, thereby forming an electron conducting network. On the other hand, when less than 5% by volume, the porosity is too small may cause a problem that the ion conductivity of the three-dimensional structure current collector is lowered.

또한, 상기 제2 시트 내 기공의 평균 직경은 0.001um 이상 10um 이하일 수 있다. 제2 시트 내 기공이 너무 작은 경우 이온 전도도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 제2 시트 내 기공이 너무 큰 경우 충분히 전자전도도가 부여 되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.In addition, the average diameter of the pores in the second sheet may be 0.001um or more and 10um or less. If the pores in the second sheet is too small, a problem may occur that the ionic conductivity is lowered. If the pores in the second sheet is too large, it may cause a problem that the electron conductivity is not sufficiently provided.

상기 제2 시트 내 복수의 제2 고분자 섬유의 평균 직경은, 0.01um 이상 100um 이하인 것일 수 있다. 이에, 상기 제2 시트가 균일한 기공 구조를 가질 수 있어 전극 내 전해질의 흡수 및 이온의 이동이 원활할 수 있다. 다만, 100 ㎛를 초과하는 경우 얇은 두께를 형성하면서 적절한 기공 사이즈 및 기공도를 형성하기 어렵다. 반면, 0.01um 미만일 경우도 마찬가지로 적절한 두께를 형성하면서 원하는 기공사이즈 및 기공도를 얻기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 이 경우 상기의 효과가 극대화될 수 있다.An average diameter of the plurality of second polymer fibers in the second sheet may be 0.01 μm or more and 100 μm or less. Thus, the second sheet may have a uniform pore structure, so that the absorption of the electrolyte and the movement of the ions in the electrode may be smooth. However, if it exceeds 100 ㎛ it is difficult to form the appropriate pore size and porosity while forming a thin thickness. On the other hand, if it is less than 0.01um likewise may form a problem that it is difficult to obtain the desired pore size and porosity while forming the appropriate thickness. In this case, the above effects can be maximized.

상기 전도성 물질의 평균 입경은, 0.001um 이상 10um 이하인 것일 수 있다. 이러한 범위의 평균 직경을 갖는 전도성 물질은, 제2 시트 내 기공도를 전술한 범위로 제어하는 데 기여할 수 있다. 또한, 후술할 제조방법에 있어서, 상기 전도성 물질을 포함하는 콜로이드 용액의 분산성을 향상시키고, 이중 전기 방사 방법에서의 문제 발생을 최소화함으로써, 최종적으로 수득된 제2 시트의 기공을 균일하게 할 수 있다. The average particle diameter of the conductive material may be 0.001um or more and 10um or less. Conductive materials having an average diameter in this range can contribute to controlling the porosity in the second sheet in the aforementioned range. In addition, in the manufacturing method to be described later, by improving the dispersibility of the colloidal solution containing the conductive material, and minimize the occurrence of problems in the double electrospinning method, the pores of the second sheet finally obtained can be made uniform have.

다만, 10 ㎛를 초과하는 경우에는 상기 콜로이드 용액의 분산성이 적절히 유지되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 0.001 ㎛미만인 경우에는 입자의 크기가 지나치게 작아 취급하기 힘든 문제가 발생할 수 있기 때문에, 상기와 같이 전도성 물질의 평균 직경을 한정하는 바이다.However, if it exceeds 10 ㎛ may cause a problem that the dispersibility of the colloidal solution is not properly maintained, if less than 0.001 ㎛ may cause a problem that is difficult to handle because the size of the particles is too small, as described above It defines the average diameter of the conductive material.

다른 한편, 상기 제2 시트 내 포함된 각 물질에 대한 상세한 설명은 아래와 같다.On the other hand, a detailed description of each material included in the second sheet is as follows.

상기 복수의 제2 고분자 섬유는 불균일하게 집합되어 상기 다공성 부직포를 형성할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 상기 상기 복수의 제2 고분자 섬유를 이루는 고분자가 내열성 고분자일 경우 분리막의 열 안정성 확보에 유리하다.The plurality of second polymer fibers may be non-uniformly formed so as to form the porous nonwoven fabric, but is not particularly limited. When the polymers constituting the plurality of second polymer fibers are heat resistant polymers, it is advantageous to secure thermal stability of the separator. .

예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate, PET), 폴리이미드 (poly imide), 폴리아미드 (poly amide), 폴리술폰 (poly sulfonate), 폴리비닐리덴플루오라이드 (poly(vinylidene fluoride), PVdF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN), 폴리에틸렌 (polyethylene, PE), 폴리프로필렌 (poly propylene, PP), 폴리에터이미드 (polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinyl pyrrolidone, PVP), 폴리아크릴산 (polyacrylate), 폴리비닐알코올 (polyvinyl alcohol), 아가로즈 (agarose), 나일론 6 (nylon 6), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (poly(3,4-ethylenedioxithiophene)), 폴리아닐린 (polyaniline), 이들의 유도체 및 이들의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 제 2 고분자 섬유의 중량평균분자량(Mw)는 100000g/mol 이상 2000000g/mol 이하인 것일 수 있다.For example, polyethylene terephthalate (PET), polyimide, polyamide, poly sulfonate, polyvinylidene fluoride (PVdF), Polyacrylonitrile (PAN), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyetherimide (PEI), polyethylene oxide (PEO), polyvinylpyrrolidone (polyvinyl pyrrolidone, PVP), polyacrylate, polyvinyl alcohol, agarose, nylon 6 (nylon 6), polypyrrole, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (poly (3,4-ethylenedioxithiophene)), polyaniline, derivatives thereof, and mixtures thereof. In addition, the weight average molecular weight (M w ) of the second polymer fiber may be 100000g / mol or more and 2000000g / mol or less.

보다 구체적으로는 방향성 기능기 (aromatic functional group)을 포함한 고분자 섬유일 수 있다. 예를 들어, 폴리에터이미드 (polyetherimide, PEI)가 가능하다. 이 경우, 고분자 섬유 내 방향성 기능기와 전도성 물질 간의 부가적인 π-π 상호작용(π-π interaction)을 통해 전도성 물질이 섬유 표면에 균일하게 위치할 수 있게 된다. 이에, 고분자 섬유 간 균일한 기공구조가 유지될 수 있어, 이온전도도가 유지될 수 있다. More specifically, it may be a polymer fiber including an aromatic functional group. For example, polyetherimide (PEI) is possible. In this case, additional π-π interaction between the directional functional group and the conductive material in the polymer fiber enables the conductive material to be uniformly positioned on the fiber surface. Thus, a uniform pore structure between the polymer fibers can be maintained, the ion conductivity can be maintained.

상기 전도성 물질은, 전자 전도 네트워크를 형성할 수 있는 물질이라면 특별히 한정되지 않는다.The conductive material is not particularly limited as long as it is a material capable of forming an electron conducting network.

예를 들면, 카본 나노 튜브(carbon nanotube), 은 나노와이어, 니켈 나노와이어, 금 나노와이어, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 폴리피롤, 폴리 3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxithiophene)), 폴리아닐린(polyaniline), 이들의 유도체, 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있고, 보다 구체적으로는 카본 나노 튜브인 것일 수 있다.For example, carbon nanotubes, silver nanowires, nickel nanowires, gold nanowires, graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, polypyrrole, poly 3,4-ethylenedioxythiophene (poly (3,4-ethylenedioxithiophene)), polyaniline, polyaniline, derivatives thereof, or mixtures thereof, and more specifically, carbon nanotubes.

본 발명의 다른 일 구현예는, 제1 고분자를 포함하는 제1 용액, 및 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제2 용액을 동시에 방사하는 제1 방사 단계; 상기 제1 방사 단계의 결과물을 압착하여, 복수의 제1 고분자 섬유를 포함하는 제1 다공성 부직포, 및 상기 제1 다공성 부직포 내 복수의 제1 고분자 섬유 간 기공에 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제1 시트를 수득하는, 제1 압착 단계를 포함하는, 전기화학소자용 분리막의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention, a first spinning step of simultaneously spinning a first solution comprising a first polymer, and a second solution containing surface-functionalized inorganic nanoparticles; The resultant of the first spinning step is pressed to form a surface functional group filled with pores between a first porous nonwoven fabric including a plurality of first polymer fibers and a plurality of first polymer fibers in the first porous nonwoven fabric. Provided is a method for producing a separator for an electrochemical device, comprising a first pressing step, to obtain a first sheet comprising functionalized inorganic nanoparticles.

이는, 상기 제1 고분자를 포함하는 제1 용액 및 상기 표면 기능기화된 무기나노입자를 포함하는 제2 용액의 두 가지 용액을 동시에 분사하는 단순한 공정에 의하여, 전술한 바와 같이 우수한 특성의 전기화학소자용 분리막을 제조하는 방법이다. 상기 제2 용액은 표면 기능기화된 무기나노입자가 용매에 분산되어 있는 콜로이드 용액의 형태를 보인다.This is an electrochemical device having excellent characteristics as described above by a simple process of simultaneously spraying two solutions, a first solution containing the first polymer and a second solution containing the surface functionalized inorganic nanoparticles. It is a method for producing a separation membrane for. The second solution is in the form of a colloidal solution in which surface functionalized inorganic nanoparticles are dispersed in a solvent.

구체적으로, 상기 제1 용액을 제2 용액과 동시에 방사함으로써, 지지체의 역할을 하는 복수의 제1 고분자 섬유에 의해 상호 연결된 기공 구조(interconnected porous network)가 형성되고, 상기 표면 기능기화된 무기나노입자의 충진에 의한 3차원 밀집 충진 구조를 형성될 수 있다.Specifically, by simultaneously spinning the first solution and the second solution, an interconnected porous network is formed by a plurality of first polymer fibers serving as a support, and the surface functionalized inorganic nanoparticles are formed. By filling the three-dimensional dense filling structure can be formed.

상기 제1 방사 단계는, 이중 전기 방사(electospinning), 이중 전기 분무(electrospray), 이중 스프레이(spray), 및 이들의 조합을 통해 수행되는 것일 수 있다.The first spinning step may be performed through double electrospinning, double electrosprays, double sprays, and combinations thereof.

상기 제1 용액 내 제1 고분자의 함량은, 상기 제1 용액 총량 100중량%에 대하여, 5중량% 이상 30중량% 이하인 것일 수 있으며, 상기 제1 용액 내 용매는, 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다. 다만, 채용된 제1 고분자를 용해시킬 수 있는 용매이면 되고, 용매의 종류를 이에 한정하는 것은 아니다. 제1 고분자의 함량이 상기 범위 내인 경우, 이중전기방사 시 적절한 점도를 유지할 수 있고, 형성되는 섬유의 직경 및 물성을 조절하여 안정적인 고분자 다공성 부직포 섬유의 형성이 가능하다. The content of the first polymer in the first solution may be one of 5 wt% or more and 30 wt% or less with respect to 100 wt% of the first solution, and the solvent in the first solution may include dimethylformamide (N, N -dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof. However, what is necessary is just a solvent which can dissolve the employ | adopted 1st polymer, and the kind of solvent is not limited to this. When the content of the first polymer is within the above range, it is possible to maintain an appropriate viscosity during double electrospinning, and to form a stable polymer porous nonwoven fabric by controlling the diameter and physical properties of the formed fiber.

상기 제2 용액 내, 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 함량은, 상기 제2 용액 총량 100중량%에 대하여, 1중량% 이상 50중량% 이하인 것일 수 있으며, 상기 제2 용액 내 용매는, 증류수(deionized water), 이소프로필알콜(iso-propylalcohol), 부탄올(buthalol), 에탄올(ethanol), 헥산올(hexanol), 아세톤(Acatone), 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다. 다만, 표면 기능기화된 무기나노입자의 분산이 가능한 용매이면 되고, 용매의 종류를 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 표면 기능기화된 무기나노입자의 함량이 상기 범위 내인 경우, 이를 포함하는 제2 용액의 농도를 적절히 조절하여, 이중전기방사법을 적용하여 효과적으로 고분자 다공성 부직포 섬유와의 복합구조를 형성할 수 있다. In the second solution, the content of surface-functionalized inorganic nanoparticles may be 1% by weight or more and 50% by weight or less with respect to 100% by weight of the total amount of the second solution. The solvent is deionized water, isopropyl alcohol, isopropyl alcohol, buthalol, ethanol, hexanol, acetone, dimethylformamide, N-N-dimethylformamide, Dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof. However, the solvent may be any solvent capable of dispersing the surface functionalized inorganic nanoparticles, and the type of solvent is not limited thereto. When the content of the surface functionalized inorganic nanoparticles is within the above range, by appropriately adjusting the concentration of the second solution including the same, by applying a double electrospinning method can effectively form a composite structure with the polymeric porous nonwoven fabric.

상기 제1 방사 단계에서, 상기 제1 용액의 방사 속도는 1μl/min 이상 10μl/min 이하인 것일 수 있고, 상기 제2 용액의 방사 속도는 30μl/min 이상 80μl/min 이하인 것일 수 있다. 상기 제1 용액 방사 속도의 범위를 만족하지 않는 경우 상기 제1 용액이 고르게 방사되지 못하여 비드(bead)가 형성되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 제2 용액 방사 속도의 범위를 만족하지 않는 경우 상기 제2 용액이 균일하게 방사되지 못하고 커다란 방울 상태로 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. In the first spinning step, the spinning speed of the first solution may be 1μl / min or more and 10μl / min or less, and the spinning speed of the second solution may be 30μl / min or more and 80μl / min or less. When the first solution spinning speed is not satisfied, the first solution may not be evenly spun and beads may be formed. In addition, when the range of the second solution spinning speed is not satisfied, the second solution may not be uniformly radiated and may fall into a large droplet state.

상기 제1 압착 단계; 에서, 압착은 분리막을 제조하기에 적합한 압착 방식이면 되고, 특정 방식에 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 롤 프레싱(Roll pressing)에 의해 수행되는 것일 수 있다.The first pressing step; In this case, the pressing may be a pressing method suitable for producing a separator, and is not limited to a specific method. For example, it may be performed by roll pressing.

제1 시트 내 물질들의 구체적인 종류는 전술한 바와 같으므로 생략한다.Specific types of materials in the first sheet are the same as described above, and thus will be omitted.

상기 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 전기화학소자용 분리막의 제조방법은, 상기 제1 압착 단계에서 얻어진 제1 시트 상에, 전도성 물질을 포함하는 제4 용액을 방사하는 제2 방사 단계; 및 상기 제2 방사 단계의 결과물을 압착하여, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 형성시키는 제2 압착 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a separator for an electrochemical device includes: a second spinning step of spinning a fourth solution including a conductive material on a first sheet obtained in the first pressing step; And a second pressing step of pressing the resultant of the second spinning step to form a second sheet including a conductive material on the first sheet.

상기 전도성 물질은 전자 전도성 물질인 것일 수 있으며, 상기 제1 시트 상에, 우수한 전자전도도를 갖는 제2 시트를 포함함으로써, 전기화학소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 제2 시트 내 전도성 물질간에 전자 전도 네트워크가 구축되어, 제2 시트와 접하는 전극의 두께방향으로의 전자 전도성을 부여함으로써, 전극의 출력특성을 향상시킬 수 있고, 전기화학소자의 방전 특성, 수명 특성 등 전기적 특성이 향상될 수 있다.The conductive material may be an electronic conductive material, and by including a second sheet having excellent electronic conductivity on the first sheet, it is possible to improve the electrical properties of the electrochemical device. Specifically, an electron conduction network is established between the conductive materials in the second sheet to impart electron conductivity in the thickness direction of the electrode in contact with the second sheet, thereby improving output characteristics of the electrode and discharging characteristics of the electrochemical device. Electrical characteristics such as lifespan characteristics can be improved.

구체적으로, 상기 제2 방사 단계는, 상기 제1 압착 단계에서 얻어진 제1 시트 상에, 제2 고분자를 포함하는 제3 용액, 및 전도성 물질을 포함하는 제4 용액을 동시에 방사하는 것이고, 상기 제2 압착 단계;는, 상기 제2 방사단계의 결과물을 압착하여, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 복수의 제2 고분자 섬유를 포함하는 다공성 부직포, 및 상기 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유 간 기공에 충진된 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 형성시키는 것일 수 있다.Specifically, the second spinning step is to simultaneously spin the third solution containing the second polymer, and the fourth solution containing the conductive material on the first sheet obtained in the first pressing step, 2, the pressing step may include: compressing the resultant of the second spinning step, positioned on the first sheet, between the porous nonwoven fabric including the plurality of second polymer fibers, and the plurality of second polymer fibers in the second porous nonwoven fabric. It may be to form a second sheet including a conductive material filled in the pores.

이는, 3차원적으로 불규칙하고 연속적으로 연결된 집합체를 이루는 복수의 제2 고분자 섬유 간 기공에, 전도성 물질이 충진되어, 3차원 충진 구조(super lattice)를 이루도록 하는 것이다. 이에, 전도성 물질 간의 전자 전도 네트워크가 더욱 균일하게 형성될 수 있어, 전술한 전기적 특성 향상이 더욱 극대화될 수 있다.This is to form a three-dimensional super lattice by filling a conductive material in the pores between a plurality of second polymer fibers forming a three-dimensional irregular and continuously connected aggregate. Thus, the electron conduction network between the conductive materials can be formed more uniformly, and thus the aforementioned improvement in electrical characteristics can be further maximized.

보다 구체적으로, 상기 제2 압착 단계;는, 상기 제2 방사단계의 결과물을 압착하여, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 복수의 제2 고분자 섬유를 포함하는 다공성 부직포, 및 상기 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유의 표면에 위치하는 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 형성시키는 것일 수 있다.More specifically, the second pressing step, the compression of the resultant of the second spinning step, is located on the first sheet, a porous nonwoven fabric comprising a plurality of second polymer fibers, and a plurality of in the second porous nonwoven fabric It may be to form a second sheet comprising a conductive material located on the surface of the second polymer fiber of.

나아가, 보다 더 구체적으로는, 상기 제2 압착 단계;에서 상기 전도성 물질이 상기 복수의 제2 고분자 섬유 표면을 감싸는 형태로 위치하도록 형성되는 것일 수 있다. 이에, 상기 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유들 사이의 기공 구조가 유지될 수 있어, 이온 전도도가 확보될 수 있다. 나아가, 제2 고분자 섬유 표면의 균일한 전도성 물질간에 전자 전도 네트워크가 구축되어, 제2 시트와 접하는 전극의 두께방향으로의 전자 전도성을 부여함으로써, 전극의 출력특성을 향상시킬 수 있고, 전기화학소자의 방전 특성, 수명 특성 등 전기적 특성이 향상될 수 있다.Further, more specifically, in the second pressing step, the conductive material may be formed to be positioned to surround the plurality of second polymer fiber surfaces. Thus, the pore structure between the plurality of second polymer fibers in the porous nonwoven fabric can be maintained, thereby ensuring ion conductivity. Furthermore, an electron conduction network is established between the uniform conductive materials on the surface of the second polymer fiber, and the electron conduction in the thickness direction of the electrode in contact with the second sheet can be imparted, thereby improving the output characteristics of the electrode, and the electrochemical device. Electrical characteristics such as discharge characteristics, lifetime characteristics, etc. can be improved.

도 1은, 두 단계의 이중전기방사를 통한 본 발명의 일 구현예에 따른 전기화학소자용 분리막을 제조하는 방법 및 제조된 분리막의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a method for producing a separator for an electrochemical device and a prepared membrane according to an embodiment of the present invention through a two-stage double electrospinning.

이는, 상기 제1 시트 상에, 제2 고분자를 포함하는 제3 용액 및 전도성 물질을 포함하는 제4 용액을 동시에 분사하는 단순한 공정에 의하여, 전술한 바와 같이 우수한 특성의 분리막을 제조하는 방법에 해당된다. 상기 제4 용액은 전도성 물질이 용매 상에 분산되어 있는 콜로이드 용액의 형태를 보인다.This corresponds to a method of manufacturing a separator having excellent properties as described above by a simple process of simultaneously spraying a third solution containing a second polymer and a fourth solution containing a conductive material on the first sheet. do. The fourth solution is in the form of a colloidal solution in which the conductive material is dispersed on the solvent.

구체적으로, 제1 시트 위에, 상기 전도성 물질을 포함하는 제4 용액을 상기 제2 고분자를 포함하는 제3 용액과 동시에 방사함으로써, 복수의 제2 고분자 섬유에 의해 상호 연결된 기공 구조(interconnected porous network)를 형성함과 동시에, 상기 전도성 물질이 상기 복수의 제2 고분자 사이의 기공에 충진된 구조의 제2 시트를 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전도성 물질은 상기 제2 고분자의 표면을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.Specifically, by simultaneously spinning the fourth solution containing the conductive material with the third solution containing the second polymer on the first sheet, the interconnected porous network by a plurality of second polymer fibers (interconnected porous network) At the same time to form a second sheet of the conductive material is filled in the pores between the plurality of second polymer. More specifically, the conductive material may be formed to surround the surface of the second polymer.

상기 제1 시트 상에, 제2 고분자를 포함하는 제3 용액, 및 전도성 물질을 포함하는 제4 용액을 동시에 방사하는 방사 단계;는, 이중 전기 방사(electospinning), 이중 전기 분무(electrospray), 이중 스프레이(spray), 및 이들의 조합을 통해 수행되는 것일 수 있다. Simultaneously spinning a third solution comprising a second polymer and a fourth solution comprising a conductive material on the first sheet; double electrospinning, double electrospray, double Spray, and combinations thereof.

상기 제3 용액 내 제2 고분자의 함량은, 상기 제3 용액 총량 100중량%에 대하여, 5중량% 이상 30중량% 이하인 것일 수 있으며, 제3 용액의 용매는, 메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다. 다만, 채용된 고분자를 용해시킬 수 있는 용매이면 되고, 용매의 종류를 이에 한정하는 것은 아니다.The content of the second polymer in the third solution may be 5 wt% or more and 30 wt% or less with respect to 100 wt% of the total amount of the third solution, and the solvent of the third solution may be methyl formamide (N, N− dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof. However, what is necessary is just a solvent which can melt | dissolve the employ | adopted polymer, and does not limit the kind of solvent to this.

제3 용액 내 제2 고분자의 함량이 30 중량%를 초과하는 경우 상기 제3 용액의 방사가 원활하지 않은 문제, 구체적으로, 상기 제3 용액이 방사되는 노즐의 끝에서 굳어져 방사가 어려운 문제가 발생할 수 있다. 이와 달리, 5 중량% 미만인 경우에는 상기 제3 용액이 고르게 방사되지 못하고 비드(Bead)가 형성되는 문제가 발생할 수 있다.If the content of the second polymer in the third solution exceeds 30% by weight, the spinning of the third solution is not smooth, in particular, the problem that the spinning is difficult to harden at the end of the nozzle that the third solution is spinning May occur. On the contrary, if it is less than 5% by weight, a problem may occur in which the third solution is not evenly spun and beads are formed.

상기 제4 용액 내 전도성 물질의 함량은, 상기 제4 용액 총량 100중량%에 대하여, 0.01중량% 이상 30중량% 이하인 것일 수 있으며, 제4 용액의 용매는 증류수(deionized water), 이소프로필알콜(iso-propylalcohol), 부탄올(buthalol), 에탄올(ethanol), 헥산올(hexanol), 아세톤(Acatone), 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다. 다만, 전도성 물질의 분산이 가능한 용매이면 되고, 용매의 종류를 이에 한정하는 것은 아니다.The content of the conductive material in the fourth solution may be 0.01 wt% or more and 30 wt% or less with respect to 100 wt% of the fourth solution, and the solvent of the fourth solution may be deionized water or isopropyl alcohol ( iso-propylalcohol, buthalol, ethanol, hexanol, acetone, dimethylformamide (N, N-dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pi It may be a rolledon (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof. However, the solvent may be any solvent capable of dispersing the conductive material, and the type of solvent is not limited thereto.

제4 용액 내 전도성 물질의 함량이 30 중량%를 초과하는 경우 상기 제4 용액 내 전도성 물질이 고르게 분산되기 어렵고, 0.01 중량% 미만인 경우에는 상기 전도성 물질의 함량이 지나치게 적어 전자 전도 네트워크의 형성이 어려운 문제가 발생할 수 있다.When the content of the conductive material in the fourth solution is more than 30% by weight, the conductive material in the fourth solution is difficult to be evenly dispersed. When the content of the conductive material is less than 0.01% by weight, the content of the conductive material is too small to form an electron conducting network. Problems may arise.

또한, 상기 방사 단계;에서, 상기 제3 용액의 방사 속도는 1μl/min 이상 10μl/min 이하인 것일 수 있고, 상기 제4 용액의 방사 속도는 30μl/min 이상 80μl/min 이하인 것일 수 있다. 상기 제3 용액 방사 속도의 범위를 만족하지 않는 경우 상기 제3 용액이 고르게 방사되지 못하여 비드(bead)가 형성되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 제4 용액 방사 속도의 범위를 만족하지 않는 경우 상기 제4 용액이 균일하게 방사되지 못하고 커다란 방울 상태로 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.In addition, in the spinning step; the spinning speed of the third solution may be 1μl / min or more 10μl / min or less, the spinning speed of the fourth solution may be more than 30μl / min 80μl / min or less. When the third solution spinning rate is not satisfied, a problem may occur in that the third solution is not evenly spun and beads are formed. In addition, when the range of the fourth solution spinning speed is not satisfied, the fourth solution may not be uniformly spun and may fall into a large drop state.

제2 시트 내 물질의 구체적인 종류는 전술한 바와 같으므로 생략한다.Specific types of materials in the second sheet are the same as described above, and thus will be omitted.

상기 제2 압착단계;에서, 압착은 분리막을 제조하기에 적합한 압착 방식이면 되고, 특정 방식에 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 롤 프레싱(Roll pressing)에 의해 수행되는 것일 수 있다.In the second pressing step, the pressing may be a pressing method suitable for producing a separator, and is not limited to a specific method. For example, it may be performed by roll pressing.

본 발명의 또 다른 일 구현예는, 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 전기화학소자용 분리막을 포함하는 전기화학소자를 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides an electrochemical device including a separator for an electrochemical device according to the embodiment of the present invention.

상기 전기 화학 소자는, 예시적으로, 리튬이차전지, 수퍼커패시터(Super Capacitor), 리튬 - 황 전지, 나트륨 이온 전지, 리튬 - 공기전지, 징크 - 공기전지, 알루미늄 - 공기전지, 및 마그네슘 이온 전지를 포함하는 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.For example, the electrochemical device may include a lithium secondary battery, a supercapacitor, a lithium-sulfur battery, a sodium ion battery, a lithium-air battery, a zinc-air battery, an aluminum-air battery, and a magnesium ion battery. It may be any one selected from the group containing.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

제조예 : 원료 용액의 제조Preparation Example: Preparation of Raw Material Solution

제1 용액의 제조 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP, 중량평균 분자량: 150000g/mol, Aldrich) 및 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN, 중량평균 분자량 : 1300000g/mol, Aldrich)을 디메틸아세트아마이드(N, N-dimethylacetamide, DMF)에 70℃에서 12시간 동안 용해시켜, 제1 용액을 제조하였다. Preparation of First Solution Polyvinylpyrrolidone (PVP, weight average molecular weight: 150000 g / mol, Aldrich) and polyacrylonitrile (polyacrylonitrile, PAN, weight average molecular weight: 1300000 g / mol, Aldrich) N, N-dimethylacetamide, DMF) was dissolved for 12 hours at 70 ℃ to prepare a first solution.

상기 제1 용액 내 폴리비닐피롤리돈(PVP)과 폴리아크릴로니트릴(PAN)의 중량비는 1:1이고, 제1 용액 내 폴리비닐피롤리돈(PVP)과 폴리아크릴로니트릴(PAN)의 합량은, 제1 용액 총량 100중량%에 대해 20중량%가 되도록 하였다.The weight ratio of polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyacrylonitrile (PAN) in the first solution is 1: 1, and that of polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyacrylonitrile (PAN) in the first solution is The total amount was made 20 weight% with respect to 100 weight% of 1st total amounts of solutions.

제2 용액의 제조 먼저, 표면 기능기화(surface functionalized) 무기나노입자로서, SH-SiO2를 (3-머캅도프로필)트리에톡시실레인((3-mercaptopropyl)triethoxysilane. MPTMS, Aldrich) 를 전구체로 하여, 졸-겔법으로 합성하였다. Preparation of Second Solution First, as surface functionalized inorganic nanoparticles, precursor of SH-SiO 2 is (3-mercapdopropyl) triethoxysilane ((3-mercaptopropyl) triethoxysilane.MPTMS, Aldrich). It synthesize | combined by the sol-gel method.

이후, 상기 합성된 SH-SiO2를 아세톤, 및 n-부탄올이 7:3의 부피비로 혼합된 용매에 넣고 분산시켜, 콜로이드 용액 형태의 제2 용액을 제조하였다.Subsequently, the synthesized SH-SiO 2 was added to a solvent in which acetone and n-butanol were mixed at a volume ratio of 7: 3 to be dispersed, thereby preparing a second solution in the form of a colloidal solution.

상기 제2 용액 내 SH-SiO2의 함량은, 제2 용액 총량 100중량%에 대해 5중량%가 되도록 하였다.The content of SH-SiO 2 in the second solution was 5% by weight relative to 100% by weight of the total amount of the second solution.

제3 용액의 제조 폴리에터이미드 (polyetherimide, PEI, 제품명: Ultem 1000)를 디메틸아세트아마이드(N, N-dimethylactamide, DMA) 및 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone, NMP)가 1:1중량비로 혼합된 용매에 용해시켜 제3 용액을 제조하였다. Preparation of the third solution Polyetherimide (polyetherimide, PEI, product name: Ultem 1000) was added to dimethylacetamide (N, N-dimethylactamide, DMA) and N-methyl-2-pyrrolidone (N-Methyl-2-pyrrolidone , NMP) was dissolved in a solvent in a 1: 1 weight ratio to prepare a third solution.

상기 제3 용액 내 폴리에터미이드(PEI)의 함량은, 제3 용액 총량 100중량%에 대하여, 25중량%가 되도록 하였다.The content of polyether amide (PEI) in the third solution was 25% by weight based on 100% by weight of the total amount of the third solution.

제4 용액의 제조 균일한 분사 상태를 유지할 수 있는 전도성 물질인 카본나노튜브(carbon nanotube, Nanocyl)를 증류수(deionized water) 및 이소프로필알코올(iso-propylalcohol)이 9:1 중량비로 혼합된 용매에 용해시켜, 콜로이드 형태의 제4 용액을 제조하였다. Preparation of Fourth Solution Carbon nanotubes (conductive carbon nanotubes, Nanocyl), which can maintain a uniform spraying state, are mixed in a solvent in which deionized water and isopropyl alcohol are mixed at a 9: 1 weight ratio. Was dissolved to prepare a fourth solution in the form of a colloid.

상기 제4 용액 내 카본나노튜브의 함량은, 제4 용액 총량 100중량%에 대하여, 0.5중량%가 되도록 하였다.The content of the carbon nanotubes in the fourth solution was 0.5% by weight based on 100% by weight of the total amount of the fourth solution.

실시예 1 : 전기화학소자용 분리막의 제조Example 1 Preparation of Separation Membranes for Electrochemical Devices

상기 제1 용액 및 제2 용액을 전기 방사 장치(구입처: 나노엔씨)에 투입한 후, 상기 제1 용액의 분사 속도는 3.5μl/min으로, 상기 제2 용액의 분사 속도는 50μl/min으로 하여, 285분 동안 동시에 방사(이중 전기 방사)한 뒤, 롤 프레싱(구입처 : ㈜기배이앤티)하여 분리막을 제조하였다.(이하, 이를 '제1 시트'라 한다.) 상기 제1 시트의 두께는, 도 2b에서 확인할 수 있듯 약 25um이었다.After injecting the first solution and the second solution into the electrospinning apparatus (purchased: nano NC), the injection rate of the first solution is 3.5μl / min, the injection rate of the second solution is 50μl / min , 285 minutes at the same time (double electrospinning), and then roll-pressing (purchased: Gibae ANT Co., Ltd.) to prepare a separator (hereinafter referred to as 'first sheet') The thickness of the first sheet As can be seen in Figure 2b was about 25um.

실시예 2 : 전기화학소자용 분리막의 제조Example 2 Preparation of Separation Membranes for Electrochemical Devices

상기와 동일한 전기 방사 장치를 이용하여, 상기 제1 시트 상에, 상기 제3 용액 및 제4 용액을 각각 분사속도 5 μl/min, 65μl/min로 동시에 방사(이중 전기 방사)한 뒤, 롤 프레싱하여, 약 25um 두께의 제1 시트 상에 약 3um 두께의 제2 시트가 형성된 분리막을 수득하였다.(도 2b)Using the same electrospinning apparatus, on the first sheet, the third solution and the fourth solution were simultaneously spun (double electrospinning) at a spraying rate of 5 μl / min and 65 μl / min, respectively, followed by roll pressing Thus, a separator in which a second sheet having a thickness of about 3 μm was formed on the first sheet having a thickness of about 25 μm was obtained. (FIG. 2B).

실시예 3 : 리튬 이차 전지의 제작Example 3 Fabrication of a Lithium Secondary Battery

상기 실시예 1에서 얻어진 분리막을 이용한 파우치형 리튬 이차 전지를 제조하였다.A pouch type lithium secondary battery using the separator obtained in Example 1 was prepared.

양극으로는, 알루미늄(Al) 집전체 표면에 양극 혼합물 슬러리를 도포한 뒤, 롤 프레싱하여 활물질의 로딩이 약 7mg/cm2 인 양극을 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리는, 양극 활물질로 Li-rich 층상계 양극활물질인 4.9Li2MnO30.51LiNi0.37Co0.24Mn0.39O2 92중량%, 도전재로 카본 블랙 4중량%, 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVdF) 4중량%를 용제인 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone, NMP)에 첨가하여 슬러리 형태로 제조한 것이다.As the positive electrode, a positive electrode mixture slurry was coated on the surface of an aluminum (Al) current collector and roll rolled to prepare a positive electrode having a loading of the active material of about 7 mg / cm 2 . The positive electrode mixture slurry is a positive electrode active material 92% by weight of Li-rich layered cathode active material 4.9Li 2 MnO 3 0.51LiNi 0.37 Co 0.24 Mn 0.39 O 2 % Was added to the solvent N-methyl-2-pyrrolidone (N-Methyl-2-pyrrolidone, NMP) to prepare a slurry form.

음극으로는 Li 금속을 사용하였다.Li metal was used as the cathode.

전해질로는 유기용매(EC:DMC = 약 1:1(v:v))에 LiPF6 의 농도가 약 1 M이 되도록 용해하여 비수성 전해액을 제조하였다.The electrolyte was dissolved in an organic solvent (EC: DMC = about 1: 1 (v: v)) so that the concentration of LiPF 6 was about 1 M to prepare a non-aqueous electrolyte.

상기 양극 및 음극 사이에, 상기 실시예 1에서 얻어진 분리막을 배치하고, 상기 전해액을 주입하여 파우치형 이차 전지를 제조하였다. The separator obtained in Example 1 was disposed between the positive electrode and the negative electrode, and the electrolyte was injected to prepare a pouch type secondary battery.

실시예 4 : 리튬 이차 전지의 제작Example 4 Fabrication of a Lithium Secondary Battery

상기 실시예 2에서 얻어진 분리막을 이용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 3과 같은 방법으로 파우치형 이차 전지를 제조하였다.A pouch type secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the separator obtained in Example 2 was used.

실시예 5 : 리튬 이차 전지의 제작Example 5 Fabrication of a Lithium Secondary Battery

양극활물질 슬러리로, LiNi0 . 5Mn1 . 5O4 양극 활물질 85중량%, 도전재로 카본 블랙 7.5중량%, 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVdF) 7.5중량%를 용제인 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone, NMP)에 첨가하여 슬러리 형태로 제조한 것을 사용한 점을 제외하고는, 상기 실시예 4와 같은 방법으로 파우치형 이차 전지를 제조하였다.A slurry of positive electrode active material, LiNi 0 . 5 Mn 1 . 85 wt% of 5 O 4 positive electrode active material, 7.5 wt% of carbon black as the conductive material, and 7.5 wt% of polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder, N-Methyl-2-pyrrolidone (N-Methyl) A pouch type secondary battery was prepared in the same manner as in Example 4, except that 2-pyrrolidone (NMP) was used to prepare a slurry.

비교예 1Comparative Example 1

폴리에틸렌(polyethylene, PE) 분리막을 이용하여, 상기 실시예 2와 같은 방법으로 파우치형 이차전지를 제조하였다.Using a polyethylene (PE) separator, a pouch type secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 2.

비교예 2Comparative Example 2

폴리에틸렌(polyethylene, PE) 분리막을 이용하여, 상기 실시예 5와 같은 방법으로 파우치형 이차전지를 제조하였다.Using a polyethylene (PE) separator, a pouch type secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 5.

실험예Experimental Example 1 : 육안 및 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope,  1: Visual and scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope, SEMSEM ) 사진 관찰Photographic observation

상기 실시예 2에서 제조된 분리막에 대하여, 육안관찰 및 SEM 사진(장치명 : S-4800, 제조사 : Hitachi) 관찰을 하였으며, 그 결과는 하기 도 2에 나타내었다.For the separator prepared in Example 2, visual observation and SEM photograph (device name: S-4800, manufacturer: Hitachi) were observed, and the results are shown in FIG. 2.

도 2의 a는 실시예 2의 제1 시트에 해당하는 SEM 사진으로 평균 직경 약 1.5 um인 다공성 부직포 내 고분자 섬유 (PAN/PVP nanofiber) 사이에 존재하는 평균 입경 약 1um 내지 100um의 수~수십um의 큰 기공들이 이 평균 입경이 약 1 um인, 싸이올기(-SH)로 표면 기능기화된 무기나노입자 (SH-silica)에 의해 완벽하게 충진 된 것을 볼 수 있다. 또한, 충진된 무기나노입자 간, 또는 무기나노입자와 다공성 부직포 내 고분자 섬유 간에 평균 직경이 약 100 nm인 균일한 기공이 형성됨을 알 수 있다. 또한, 상기 제1 시트 내의 기공도는 약 55 %이었다.2A is an SEM image corresponding to the first sheet of Example 2, and an average particle diameter of about 1 μm to 100 μm between the polymer fibers (PAN / PVP nanofiber) in the porous nonwoven fabric having an average diameter of about 1.5 μm. It can be seen that the large pores of are completely filled with inorganic nanoparticles (SH-silica) surface functionalized with a thiol group (-SH) having an average particle diameter of about 1 um. In addition, it can be seen that uniform pores having an average diameter of about 100 nm are formed between the filled inorganic nanoparticles or between the inorganic nanoparticles and the polymer fibers in the porous nonwoven fabric. In addition, the porosity in the first sheet was about 55%.

도 2의 c는 실시예 2의 제2 시트에 해당하는 SEM 사진으로 평균 직경 약 1 um인 다공성 부직포 내 고분자 섬유 (PEI nanofiber)를 따라 카본나노튜브가 균일하게 감싼 형상을 볼 수 있다. 이것은 고분자 섬유(PEI) 와 카본나노튜브 사이의 상호작용에 의한 것으로, 제2 시트 내 평균 직경이 약 0.001um 이상 10um 이하 범위의 균일한 기공 구조가 유지되고 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 제2 시트 내의 기공도는 약 75 %이었다.2C is an SEM image corresponding to the second sheet of Example 2, where carbon nanotubes are uniformly wrapped along polymer fibers (PEI nanofiber) in a porous nonwoven fabric having an average diameter of about 1 μm. This is due to the interaction between the polymer fibers (PEI) and the carbon nanotubes, it can be seen that the uniform pore structure of the average diameter of the second sheet in the range of about 0.001um or more and 10um or less. In addition, the porosity in the second sheet was about 75%.

도 2의 b는 실시예 2의 외관 사진 및 분리막 단면을 관찰한 사진이다. 실시예 2의 분리막은 제1 시트와 제2 시트 두 가지 층으로 구성되어 있기 때문에 앞 뒤로 다른 색을 띠며, 매우 유연한 물성을 갖는다. 단면 사진에서 제 1시트의 다공성 부직포 내에 존재하는 큰 기공들이 무기나노입자에 의해 완벽하게 충진 되었으며, 도입된 무기나노입자에 인해 균일한 기공구조를 형성하는 것을 볼 수 있다. 제2 시트는 제1 시트에 비해 얇은 두께를 갖기 때문에 이온 전도를 방해하지 않으면서 우수한 전기전도성을 보여, 전기화학소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.2b is a photograph observing the appearance photograph and the cross section of the separator of Example 2. Since the separator of Example 2 is composed of two layers of the first sheet and the second sheet, the separator has a different color from front to back, and has very flexible physical properties. In the cross section, the large pores present in the porous nonwoven fabric of the first sheet were completely filled by the inorganic nanoparticles, and it can be seen that a uniform pore structure was formed by the introduced inorganic nanoparticles. Since the second sheet has a thinner thickness than the first sheet, the second sheet exhibits excellent electrical conductivity without disturbing ion conduction, thereby improving electrical characteristics of the electrochemical device.

이중전기방사 기법 및 롤 프레싱을 활용하여 제조한 실시예 2의 경우에는 다공성 부직포 내 고분자 섬유와 무기나노입자가 혼성화되어 분리막을 형성하기 때문에, 분리막을 접었다 핀 후에도 무기나노입자가 탈리되지 않으며, 균일한 기공 구조를 유지되는 것을 확인 할 수 있다. 또한, 제1 시트와 제2 시트가 탈리 되지 않는 것을 확인 할 수 있다. (도 2 d 및 e)In Example 2 manufactured using the dual electrospinning technique and roll pressing, since the polymer fibers and the inorganic nanoparticles in the porous nonwoven fabric are hybridized to form a separator, the inorganic nanoparticles do not detach even after the membrane is folded and pinned. It can be seen that one pore structure is maintained. In addition, it can be confirmed that the first sheet and the second sheet do not detach. (Fig. 2 d and e)

실험예 2 : 전지 특성 평가Experimental Example 2 Evaluation of Battery Characteristics

(1) 방전 용량 측정(1) discharge capacity measurement

상기 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 4의 파우치형 이차 전지에 대하여 충전 전류 속도는 0.2C로 유지하고, 방전 전류 속도를 5.0C로 하였을 때 방전 거동에 대하여 도 3에 나타내었다. 또한, 방전 전류 속도를 0.2C 에서 10C까지 증가시키면서 방전 용량을 관찰한 결과를 도 4에 나타내었다.For the pouch type secondary batteries of Comparative Examples 1, 3, and 4, the charging current rate was maintained at 0.2C, and the discharge behavior was shown in FIG. 3 when the discharge current rate was 5.0C. In addition, the results of observing the discharge capacity while increasing the discharge current rate from 0.2C to 10C are shown in FIG.

방전 전류 속도가 증가할수록 실시예 3, 및 4의 파우치형 이차 전지는 비교예 1 보다 높은 방전 용량을 보인다. 이는 실시예 3, 및 4의 파우치형 이차 전지에 각각 포함되는 실시예 1, 및 2의 분리막이 비교예 1에 들어가는 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 분리막보다 높은 기공도 및 균일한 기공 구조를 갖기 때문이다. 또한, 실시예 4의 파우치형 이차 전지가 가장 높은 방전 용량을 보이는 이유는 실시예 4에 포함되는 실시예 2의 분리막이 도입된 제2 시트로 인해 우수한 전자전도도 및 이온전도도를 갖기 때문이다.As the discharge current rate increases, the pouch-type secondary batteries of Examples 3 and 4 show a higher discharge capacity than Comparative Example 1. This is because the separators of Examples 1 and 2 included in the pouch-type secondary batteries of Examples 3 and 4, respectively, have higher porosity and uniform pore structure than the polyethylene (PE) separator included in Comparative Example 1. . In addition, the pouch type secondary battery of Example 4 exhibits the highest discharge capacity because the second sheet into which the separator of Example 2 included in Example 4 is introduced has excellent electron and ion conductivity.

(2) 수명 특성(2) life characteristics

상기 비교예 1, 실시예 3, 및 실시예 4의 파우치형 이차 전지에 대하여 충전 및 방전 전류 속도를 1.0C로 하여, 150 사이클 후의 방전 용량 결과를 관찰한 결과는 도 5에 나타내었다.The results of observing the discharge capacity results after 150 cycles with the charge and discharge current rates of 1.0C for the pouch-type secondary batteries of Comparative Examples 1, 3, and 4 were shown in FIG. 5.

실시예 4의 파우치형 이차 전지는 150 사이클 후에 가장 높은 방전 용량을 보인다. 이는 실시예 4의 이차 전지에 포함되는 실시예 2 분리막의 제1 시트에 의한 높은 기공도 및 균일한 기공구조와 제2 시트에 의한 우수한 전기전도성의 시너지 효과(synergistic effect) 때문이다.The pouch type secondary battery of Example 4 shows the highest discharge capacity after 150 cycles. This is because of the high porosity and uniform pore structure of the first sheet of the separator of Example 2 included in the secondary battery of Example 4, and the synergistic effect of excellent electrical conductivity by the second sheet.

(3) 고온 수명 특성(3) high temperature life characteristics

상기 비교예 1 및 실시예 4의 파우치형 이차 전지에 대하여, 충전 및 방전 전류 속도를 1.0C로 하여, 고온 (60℃) 에서 50 사이클 후의 방전 용량 결과를 도 6에 나타내었다.For the pouch type secondary batteries of Comparative Examples 1 and 4, the discharge capacity results after 50 cycles at a high temperature (60 ° C.) were shown in FIG. 6 with the charge and discharge current rates as 1.0C.

실시예 4의 파우치형 이차 전지는 비교예 1의 이차 전지 보다 우수한 고온 수명 특성을 보인다. 이는 실시예 4에 포함되는 실시예 2 분리막의 기능성 다공성 부직포 내 고분자 섬유 (PAN/PVP nanofiber) 및 무기나노입자 (SH-silica) 때문이다. The pouch type secondary battery of Example 4 exhibits high temperature life characteristics superior to the secondary battery of Comparative Example 1. This is due to the polymer fibers (PAN / PVP nanofiber) and inorganic nanoparticles (SH-silica) in the functional porous nonwoven fabric of Example 2 separator included in Example 4.

양극에서 용출되어 분리막을 거쳐 음극으로 이동 한 후, 음극에서 환원되어 전지 특성을 저하시키는 Mn 이온 등의 금속 이온을 기능성 다공성 부직포 섬유 및 표면 기능기화된 무기나노 입자를 통해 포획함으로써 고온 수명 특성을 향상 시켰다.Improved high temperature lifespan by capturing metal ions such as Mn ions, which are eluted at the anode and passed through the separator to the cathode, and then reduced at the cathode through functional porous nonwoven fabric and surface functionalized inorganic nanoparticles. I was.

구체적으로, Mn 이온 등의 금속 이온을 잡아줄 수 있는 PVP는 PAN과 혼입됨으로써 전해질 내 안정성이 확보될 수 있음과 동시에, 금속 이온을 포획할 수 있다. 또한 표면 기능기화된 무기나노 입자는 표면의 싸이올기(-SH)의 비공유 전자쌍이 금속 이온과 배위결합을 통해 금속 이온을 포획할 수 있다.Specifically, PVP capable of catching metal ions such as Mn ions may be mixed with PAN to ensure stability in the electrolyte and at the same time to capture metal ions. In addition, the surface functionalized inorganic nanoparticles can capture the metal ions through coordination bonds with the metal ions of the non-covalent electron pair of the thiol group (-SH) on the surface.

도 6에서 보인 고온 수명 특성 관찰 후, 양극의 표면의 SEM 사진(장치명 : S-4800, 제조사 : Hitachi) 관찰을 하였으며, 그 결과는 하기 도 7에 나타내었다.After observing the high temperature life characteristics shown in Figure 6, the SEM photograph (device name: S-4800, manufacturer: Hitachi) of the surface of the positive electrode was observed, the results are shown in Figure 7 below.

비교예 1에 포함된 양극 표면은 부산물에 의해 많이 오염이 된 반면, 실시예 4에 포함된 양극 표면은 상대적으로 깨끗한 표면이 관찰 된다.While the anode surface included in Comparative Example 1 was heavily contaminated by by-products, the anode surface included in Example 4 was observed to be relatively clean.

또한, 도 6에서 보인 고온 수명 특성 관찰 후, 음극으로 이동한 금속 이온의 양을 ICP-MS (ELAN DRC-II, Perkin Elmer)을 통하여 분석하였으며, 그 결과는 하기 도 8에 나타내었다.In addition, after observing the high temperature life characteristics shown in Figure 6, the amount of metal ions moved to the cathode was analyzed by ICP-MS (ELAN DRC-II, Perkin Elmer), the results are shown in Figure 8 below.

실시예 4에 포함된 음극에서 비교예 1에 포함된 음극보다 적은 양의 금속이온이 검출 된 것을 확인할 수 있다. 이것은 실시예 4에 포함된 실시예 2의 분리막에서 기능성 다공성 부직포 섬유 및 표면 기능기화된 무기나노입자를 통해 양극에서 용출된 Mn2+ 등의 금속 이온을 포획하였기 때문이다.In the negative electrode included in Example 4 it can be seen that the amount of metal ions less than the negative electrode included in Comparative Example 1. This is because the membrane of Example 2 included in Example 4 captured metal ions such as Mn 2+ eluted from the anode through the functional porous nonwoven fabric and the surface functionalized inorganic nanoparticles.

(4) LMNO 양극에의 적용(4) Application to LMNO anode

상기 비교예 2 및 실시예 5의 파우치형 이차 전지에 대하여, 충전 및 방전 전류 속도를 1.0C로 하여, 고온 (55℃) 에서 100 사이클 후의 방전 용량 결과를 도 9에 나타내었다.With respect to the pouch type secondary batteries of Comparative Examples 2 and 5, the discharge capacity results after 100 cycles at a high temperature (55 ° C) were shown in FIG.

실시예 5의 파우치형 이차 전지는 비교예 2의 이차 전지 보다 우수한 고온 수명 특성을 보인다. 이는 실시예 5에 포함되는 실시예 2 분리막의 기능성 다공성 부직포 섬유 (PAN/PVP nanofiber) 및 표면 기능기화된 무기나노입자 (SH-silica) 때문이다. 양극에서 용출되어 분리막을 거쳐 음극으로 이동 한 후, 음극에서 환원되어 전지 특성을 저하시키는 금속 이온을 기능성 다공성 부직포 섬유 및 무기나노 입자를 통해 포획함으로써 고온 수명 특성을 향상 시켰다. 이를 통하여 실시예 2 분리막의 범용성을 확인할 수 있다.The pouch type secondary battery of Example 5 exhibits high temperature life characteristics superior to the secondary battery of Comparative Example 2. This is because of the functional porous nonwoven fabric (PAN / PVP nanofiber) and surface functionalized inorganic nanoparticles (SH-silica) of Example 2 separator included in Example 5. After eluting from the positive electrode and moving to the negative electrode through the separator, the metal ions are reduced at the negative electrode to capture the battery ions through the functional porous non-woven fabric and inorganic nanoparticles to improve the high temperature life characteristics. Through this, it is possible to confirm the versatility of the separator of Example 2.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various forms, and a person skilled in the art to which the present invention pertains has another specific form without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that the present invention may be practiced as. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

Claims (41)

복수의 제1 고분자 섬유를 포함하고, 복수의 제1 고분자 섬유들 간의 상호 연결된 기공구조를 가지는 제1 다공성 부직포, 및 상기 제1 다공성 부직포 내 복수의 제1 고분자 섬유 간 기공에 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제1 시트를 포함하고,
상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 표면 기능기는, 싸이올기 (-SH), 피리딘기 (-RC5H4N), 아민기 (-NH3), 시아노기 (-CN), 설파이드기 (-R2S), 삼플루오린화 인기 (-PF3), 또는 이들의 조합이고,
상기 제1 고분자 섬유는, 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP)을 포함하는 것이고,
상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 표면 기능기, 및 제1 고분자 섬유는 전기화학소자의 양극에서 용출된 금속 양이온을 흡착하는 것인,
전기화학소자용 분리막.
Surface functionalization filled with a first porous nonwoven fabric comprising a plurality of first polymer fibers, having a interconnected pore structure between the plurality of first polymer fibers, and pores between the plurality of first polymer fibers in the first porous nonwoven fabric A first sheet comprising surface-functionalized inorganic nanoparticles,
The surface functional groups of the surface-functionalized inorganic nanoparticles include a thiol group (-SH), a pyridine group (-RC 5 H 4 N), an amine group (-NH 3 ), and a cyano group (-CN) , Sulfide group (-R 2 S), trifluorination popularity (-PF 3 ), or a combination thereof,
The first polymer fiber is one containing polyvinylpyrrolidone (PVP),
The surface functional group of the surface-functionalized inorganic nanoparticles, and the first polymer fiber adsorb the metal cations eluted at the anode of the electrochemical device,
Separators for Electrochemical Devices.
제 1항에서,
상기 제1 시트 내 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자 간에 위치하는 기공, 및 상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자와 상기 복수의 제1 고분자 섬유 간에 위치하는 기공을 더 포함하는 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 1,
Pores located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles filled in the first sheet, and pores located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles and the plurality of first polymer fibers To further include,
Separators for Electrochemical Devices.
제 2항에서,
상기 제1 시트 내 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자 간에 위치하는 기공, 및 상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자와 상기 복수의 제1 고분자 섬유 간에 위치하는 기공의 평균 직경은,
1um 이상 100um 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 2,
Pores located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles filled in the first sheet, and pores located between the surface-functionalized inorganic nanoparticles and the plurality of first polymer fibers The average diameter of
1um or more and less than 100um,
Separators for Electrochemical Devices.
제 2항에서,
상기 제1 시트의 기공도는,
상기 제1 시트의 총부피 100부피%에 대하여,
10부피% 이상 95부피% 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 2,
The porosity of the first sheet is,
For 100% by volume of the total volume of the first sheet,
10 volume% or more and 95 volume% or less,
Separators for Electrochemical Devices.
제 1항에서,
상기 제1 시트의 두께는,
1um 이상 100um 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 1,
The thickness of the first sheet,
1um or more and less than 100um,
Separators for Electrochemical Devices.
삭제delete 제 1항에서,
상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 평균 입경은,
0.001um 이상 1um 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 1,
The average particle diameter of the surface-functionalized inorganic nanoparticles,
What is 0.001um or more and 1um or less,
Separators for Electrochemical Devices.
제 1항에서,
상기 제1 고분자 섬유는, 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP) 및 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN)의 혼합물인 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 1,
The first polymer fiber is a mixture of polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyacrylonitrile (polyacrylonitrile, PAN),
Separators for Electrochemical Devices.
제 8항에서,
상기 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP) 및 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN)의 혼합비(PVP:PAN)는,
중량기준으로 20:80 이상 80:20 이하로 표시되는 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 8,
The mixing ratio (PVP: PAN) of the polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyacrylonitrile (PAN) is
It is represented by 20:80 or more and 80:20 or less by weight,
Separators for Electrochemical Devices.
제 1항에서,
상기 제1 고분자 섬유의 평균 직경은,
0.001um 이상 100um 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 1,
The average diameter of the first polymer fiber,
What is 0.001um or more and 100um or less,
Separators for Electrochemical Devices.
제 1항에서,
상기 제1 시트의 상기 제1 다공성 부직포, 및 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 함량 비율(제1 다공성 부직포 : 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자)은, 중량 기준으로,
1:1 이상 1:5 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 1,
The content ratio (first porous nonwoven fabric: surface-functionalized inorganic nanoparticles) of the first porous nonwoven fabric and the surface-functionalized inorganic nanoparticles of the first sheet is based on weight. to,
It is 1: 1 or more and 1: 5 or less,
Separators for Electrochemical Devices.
제 1항에서,
상기 제1 시트 위에 위치하고, 전자 전도성 물질을 포함하는 제2 시트;를 더 포함하는,
전기화학소자용 분리막.
In claim 1,
Further comprising; a second sheet positioned on the first sheet, the second sheet comprising an electronic conductive material,
Separators for Electrochemical Devices.
제 12항에서,
상기 제2 시트는, 복수의 제2 고분자 섬유를 포함하는 제2 다공성 부직포를 더 포함하고,
상기 전자 전도성 물질이 상기 제2 다공성 부직포 내 기공에 충진된 형태인 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 12,
The second sheet further includes a second porous nonwoven fabric including a plurality of second polymer fibers,
Wherein the electronic conductive material is a form filled in the pores in the second porous nonwoven fabric,
Separators for Electrochemical Devices.
제 13항에서,
상기 전자 전도성 물질은, 상기 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유의 표면에 위치하는 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 13,
The electron conductive material is located on the surface of the plurality of second polymer fibers in the second porous nonwoven fabric,
Separators for Electrochemical Devices.
제 14항에서,
상기 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유의 표면에 위치하는 전자 전도성 물질은,
상기 제2 고분자 섬유의 표면을 감싸는 형태로 위치하는 것인,
전기화학소자용 분리막.
The method of claim 14,
The electronic conductive material located on the surface of the plurality of second polymer fibers in the second porous nonwoven fabric,
It is located in the form surrounding the surface of the second polymer fiber,
Separators for Electrochemical Devices.
제 15항에서,
상기 제2 시트 내 기공의 평균 직경은,
0.001um 이상 10um 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
The method of claim 15,
The average diameter of the pores in the second sheet is,
What is 0.001um or more and 10um or less,
Separators for Electrochemical Devices.
제 15항에서,
상기 제2 시트 내 기공도는,
상기 제2 시트의 총부피 100부피%에 대하여,
5부피% 이상 95부피% 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
The method of claim 15,
The porosity in the second sheet is,
For 100% by volume of the total volume of the second sheet,
5 vol% or more and less than 95 vol%,
Separators for Electrochemical Devices.
제 15항에서,
상기 제2 시트의 두께는,
1um 이상 20um 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
The method of claim 15,
The thickness of the second sheet is,
1um or more and 20um or less,
Separators for Electrochemical Devices.
제 15항에서,
상기 제2 고분자 섬유는,
폴리에터이미드 (polyetherimide, PEI)인 것인,
전기화학소자용 분리막.
The method of claim 15,
The second polymer fiber,
Polyetherimide (PEI),
Separators for Electrochemical Devices.
제 15항에서,
상기 제2 고분자 섬유의 평균 직경은,
0.01um 이상 100um 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막.
The method of claim 15,
The average diameter of the second polymer fiber,
It is 0.01um or more and 100um or less,
Separators for Electrochemical Devices.
제 12항에서,
상기 전자 전도성 물질은,
카본 나노 튜브(carbon nanotube), 은 나노와이어, 니켈 나노와이어, 금 나노와이어, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 폴리피롤, 폴리 3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxithiophene)), 폴리아닐린(polyaniline), 이들의 유도체, 또는 이들의 혼합물인 것인,
전기화학소자용 분리막.
In claim 12,
The electron conductive material,
Carbon nanotubes, silver nanowires, nickel nanowires, gold nanowires, graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, polypyrrole, poly 3,4-ethylenedioxythiophene (poly (3,4) -ethylenedioxithiophene)), polyaniline (polyaniline), derivatives thereof, or mixtures thereof,
Separators for Electrochemical Devices.
제1 고분자를 포함하는 제1 용액, 및 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제2 용액을 동시에 방사하는 제1 방사 단계;
상기 제1 방사 단계의 결과물을 압착하여, 복수의 제1 고분자 섬유를 포함하는 제1 다공성 부직포, 및 상기 제1 다공성 부직포 내 복수의 제1 고분자 섬유 간 상호 연결된 구조의 기공에 충진된 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자를 포함하는 제1 시트를 수득하는, 제1 압착 단계;를 포함하고,
상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 표면 기능기는, 싸이올기 (-SH), 피리딘기 (-RC5H4N), 아민기 (-NH3), 시아노기 (-CN), 설파이드기 (-R2S), 삼플루오린화 인기 (-PF3), 또는 이들의 조합이고,
상기 제1 고분자 섬유는, 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP) 를 포함하는 것이고,
상기 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 표면 기능기, 및 제1 고분자 섬유는 전기화학소자의 양극에서 용출된 금속 양이온을 흡착하는 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
A first spinning step of simultaneously spinning a first solution comprising a first polymer, and a second solution comprising surface-functionalized inorganic nanoparticles;
Compressing the result of the first spinning step, the surface functionalization is filled in the pores of the first porous nonwoven fabric comprising a plurality of first polymer fibers, and interconnected structure between the plurality of first polymer fibers in the first porous nonwoven fabric A first compression step of obtaining a first sheet comprising surface-functionalized inorganic nanoparticles;
The surface functional groups of the surface-functionalized inorganic nanoparticles include a thiol group (-SH), a pyridine group (-RC 5 H 4 N), an amine group (-NH 3 ), and a cyano group (-CN) , Sulfide group (-R 2 S), trifluorination popularity (-PF 3 ), or a combination thereof,
The first polymer fiber includes polyvinylpyrrolidone (PVP),
The surface functional group of the surface-functionalized inorganic nanoparticles, and the first polymer fiber adsorb the metal cations eluted at the anode of the electrochemical device,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 22항에서,
상기 제1 방사 단계는,
이중 전기 방사(electospinning), 이중 전기 분무(electrospray), 이중 스프레이(spray), 및 이들의 조합을 통해 수행되는 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 22,
The first spinning step,
Is performed through double electrospinning, double electrosprays, double sprays, and combinations thereof,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 22항에서,
상기 제1 용액 내 제1 고분자의 함량은,
상기 제1 용액 총량 100중량%에 대하여, 5중량% 이상 30중량% 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 22,
The content of the first polymer in the first solution,
5 wt% or more and 30 wt% or less of the total amount of the first solution,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 22항에서,
상기 제1 용액 내 용매는,
디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 22,
The solvent in the first solution,
Dimethylformamide (N, N-dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 22항에서,
상기 제2 용액 내, 표면 기능기화된(surface-functionalized) 무기나노입자의 함량은,
상기 제2 용액 총량 100중량%에 대하여,
1중량% 이상 50중량% 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 22,
In the second solution, the content of surface-functionalized inorganic nanoparticles is
With respect to 100% by weight of the total amount of the second solution,
It is 1 weight% or more and 50 weight% or less,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 22항에서,
상기 제2 용액 내 용매는,
증류수(deionized water), 이소프로필알콜(iso-propylalcohol), 부탄올(buthalol), 에탄올(ethanol), 헥산올(hexanol), 아세톤(Acatone), 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 22,
The solvent in the second solution,
Deionized water, isopropylalcohol, buthalol, ethanol, hexanol, acetone, dimethylformamide (N, N-dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 22항에서,
상기 제1 방사 단계에서,
상기 제1 용액의 방사 속도는,
1μl/min 이상 10μl/min 인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 22,
In the first spinning step,
The spinning speed of the first solution is
1 μl / min or more and 10 μl / min,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 22항에서,
상기 제1 방사 단계에서,
상기 제2 용액의 방사 속도는,
30μl/min 이상 80μl/min 인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 22,
In the first spinning step,
The spinning speed of the second solution is
What is 30μl / min or more and 80μl / min,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 22항에서,
상기 제1 압착 단계에서 얻어진 제1 시트 상에, 전자 전도성 물질을 포함하는 제4 용액을 방사하는 제2 방사 단계; 및
상기 제2 방사 단계의 결과물을 압착하여, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 전자 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 형성시키는 제2 압착 단계;를 더 포함하는,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 22,
A second spinning step of spinning a fourth solution containing an electronic conductive material on the first sheet obtained in the first pressing step; And
And a second pressing step of pressing the resultant of the second spinning step to form a second sheet including an electronic conductive material on the first sheet.
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 30항에서,
상기 제2 방사 단계는,
상기 제1 압착 단계에서 얻어진 제1 시트 상에, 제2 고분자를 포함하는 제3 용액, 및 전자 전도성 물질을 포함하는 제4 용액을 동시에 방사하는 것이고,
상기 제2 압착 단계;는,
상기 제2 방사단계의 결과물을 압착하여, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 복수의 제2 고분자 섬유를 포함하는 제2 다공성 부직포, 및 상기 제2 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유 간 기공에 충진된 전자 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 형성시키는 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 30,
The second spinning step,
On the first sheet obtained in the first pressing step, the third solution containing the second polymer, and the fourth solution containing the electronic conductive material are spun at the same time,
The second pressing step;
Compressing the resultant of the second spinning step, the second porous nonwoven fabric disposed on the first sheet and including a plurality of second polymer fibers, and pores between a plurality of second polymer fibers in the second second porous nonwoven fabric. To form a second sheet comprising a filled electron conductive material,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 31항에서,
상기 제2 압착 단계;는,
상기 제2 방사단계의 결과물을 압착하여, 상기 제1 시트 위에 위치하고, 복수의 제2 고분자 섬유를 포함하는 제2 다공성 부직포, 및 상기 제2 제2 다공성 부직포 내 복수의 제2 고분자 섬유에 위치하는 전자 전도성 물질을 포함하는 제2 시트를 형성시키는 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 31,
The second pressing step;
Compressing the resultant of the second spinning step, the second porous nonwoven fabric disposed on the first sheet, the second porous nonwoven fabric including a plurality of second polymer fibers, and the plurality of second polymer fibers in the second porous nonwoven fabric Forming a second sheet comprising an electronically conductive material,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 32항에서,
상기 제2 압착 단계;에서,
상기 전자 전도성 물질이, 상기 복수의 제2 고분자 섬유의 표면을 감싸는 형태로 위치하는 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 32,
In the second pressing step;
Wherein the electronic conductive material is located in a form surrounding the surface of the plurality of second polymer fibers,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 33항에서,
상기 제2 방사 단계는,
이중 전기 방사(electospinning), 이중 전기 분무(electrospray), 이중 스프레이(spray), 및 이들의 조합을 통해 수행되는 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 33,
The second spinning step,
Is performed through double electrospinning, double electrosprays, double sprays, and combinations thereof,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 33항에서,
상기 제3 용액 내 제2 고분자의 함량은,
상기 제3 용액 총량 100중량%에 대하여,
5중량% 이상 30중량% 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 33,
The content of the second polymer in the third solution,
To 100% by weight of the total amount of the third solution,
5 wt% or more and 30 wt% or less,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 33항에서,
상기 제3 용액 내 용매는,
디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 33,
The solvent in the third solution,
Dimethylformamide (N, N-dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 33항에서,
상기 제4 용액 내 전자 전도성 물질의 함량은,
상기 제4 용액 총량 100중량%에 대하여,
0.01중량% 이상 30중량% 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 33,
The content of the electron conductive material in the fourth solution is,
With respect to 100% by weight of the total amount of the fourth solution,
It is 0.01 weight% or more and 30 weight% or less,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 33항에서,
상기 제4 용액 내 용매는,
증류수(deionized water), 이소프로필알콜(iso-propylalcohol), 부탄올(buthalol), 에탄올(ethanol), 헥산올(hexanol), 아세톤(Acatone), 디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide), 메틸 피롤리돈(N,N-Methylpyrrolidone), 또는 이들의 혼합물인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 33,
The solvent in the fourth solution,
Deionized water, isopropylalcohol, buthalol, ethanol, hexanol, acetone, dimethylformamide (N, N-dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide), methyl pyrrolidone (N, N-Methylpyrrolidone), or a mixture thereof,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 33항에서,
상기 제2 방사 단계에서,
상기 제3 용액의 방사 속도는,
1μl/min 이상 10μl/min 이하인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 33,
In the second spinning step,
The spinning speed of the third solution is
1 μl / min or more and 10 μl / min or less,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 33항에서,
상기 제2 방사 단계에서,
상기 제4 용액의 방사 속도는,
30μl/min 이상 80μl/min 이하 인 것인,
전기화학소자용 분리막의 제조방법.
The method of claim 33,
In the second spinning step,
The spinning speed of the fourth solution is
What is 30μl / min or more and 80μl / min or less,
Method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
제 1항 내지 제5항, 및 제7항 내지 제 21항 중 어느 하나의 전기화학소자용 분리막을 포함하는,
전기화학소자.
Claim 1 to 5, and comprising a separator for any one of the electrochemical device of any one of claims 7 to 21,
Electrochemical devices.
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