KR101998119B1 - Method of preparing solid polymer electrolytes comprising polysilsesquioxane polycarbonate diol polymer comprising urethane bond - Google Patents

Method of preparing solid polymer electrolytes comprising polysilsesquioxane polycarbonate diol polymer comprising urethane bond Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 구조식 1로 표시되는 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD)고분자에 관한 것이다.
[구조식 1]

Figure 112017116084103-pat00017

본 발명의 우레탄 결합을 갖는 폴리카보네이트 디올 고분자와 리튬염을 포함하는 고체 고분자 전해질 조성물은 높은 혼용률을 가지며, 누약 및 가스 발생이 없어 안정성이 우수하고, 플렉서블한 특성을 가질 뿐만 아니라, 기계적 물성 및 이온전도도가 우수한 효과가 있다.The present invention relates to a polycarbonate diol (PCD) polymer having a urethane bond represented by the following structural formula (1).
[Formula 1]
Figure 112017116084103-pat00017

The solid polymer electrolyte composition including a polycarbonate diol polymer having a urethane bond and a lithium salt of the present invention has a high mixing ratio, has no leakage and gas generation, and has excellent stability, flexible properties, mechanical properties and ions. The conductivity is excellent.

Description

우레탄 결합을 포함하는 폴리실세스퀴옥산(polysilsesquioxane) 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) 고분자를 포함하는 고체 고분자 전해질의 제조방법{METHOD OF PREPARING SOLID POLYMER ELECTROLYTES COMPRISING POLYSILSESQUIOXANE POLYCARBONATE DIOL POLYMER COMPRISING URETHANE BOND}METHOD OF PREPARING SOLID POLYMER ELECTROLYTES COMPRISING POLYSILSESQUIOXANE POLYCARBONATE DIOL POLYMER COMPRISING URETHANE BOND}

본 발명은 우레탄 결합을 포함하는 폴리실세스퀴옥산(polysilsesquioxane) 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) 고분자 및 이를 포함하는 고체 고분자 전해질 조성물 및 그의 제조방법과 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol)과 이소시아네이트계 실란 화합물의 축합 중합을 통하여 우레탄 결합을 폴리카보네이트 디올 고분자 매트릭스 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polysilsesquioxane (polysilsesquioxane) polycarbonate diol (PCD) polymer comprising a urethane bond, a solid polymer electrolyte composition comprising the same, a method for preparing the same, and a lithium secondary battery comprising the same. Specifically, the present invention relates to a polycarbonate diol polymer matrix and a method for preparing a urethane bond through a condensation polymerization of a polycarbonate diol and an isocyanate silane compound.

전기, 전자 통신 및 컴퓨터 산업이 급속히 발전함에 따라 성능이 우수하고 안정성이 높은 이차전지에 대한 필요성이 증가되고 있다. 특히 전기, 전자제품의 소형화 및 휴대화 추세에 따라 이 분야에 필수적으로 사용되는 부품인 이차전지도 박막화 및 소형화가 요구되고 있다. With the rapid development of the electric, electronic communication and computer industries, there is an increasing need for secondary batteries having high performance and high stability. In particular, according to the trend of miniaturization and portability of electric and electronic products, the secondary battery, which is an essential component in this field, is required to be thinned and miniaturized.

고체 전해질을 포함하는 리튬 고분자 이차전지는 기존의 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지의 단점을 개선시킨 것이다. 즉, 리튬 고분자 이차전지는 안정성이 우수하고, 제조비용이 저렴하며 대형 전지의 제조에도 사용이 가능할 뿐만 아니라 전지크기나 모양의 제한도 거의 받지 않는 이점이 있다. The lithium polymer secondary battery including a solid electrolyte improves a disadvantage of a lithium ion battery using a conventional liquid electrolyte. That is, the lithium polymer secondary battery has an advantage of excellent stability, low manufacturing cost, and can be used for the manufacture of a large battery, as well as almost no limitation in the size or shape of the battery.

종래에 고분자 전해질의 이온전도성을 높이기 위해 결정성을 낮추는 가소제를 첨가하는 방법을 사용하였으나 가소제의 혼용성이 낮은 문제점이 있었다.Conventionally, in order to increase the ionic conductivity of the polymer electrolyte, a method of adding a plasticizer lowering the crystallinity is used, but there is a problem in that the plasticizer has low compatibility.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 우레탄 결합을 포함하는 폴리카르보네이트 디올 고분자 사슬에 실세스퀴옥산이 결합된 매트릭스형 폴리카르보네이트 고분자와 리튬염을 포함하는 고체 고분자 조성물 전해질을 제조하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, a solid polymer composition electrolyte comprising a lithium salt and a matrix-type polycarbonate polymer in which silsesquioxane is bonded to a polycarbonate diol polymer chain containing a urethane bond To manufacture.

또한, 혼용성과 안정성이 우수하고, 플렉서블한 특성을 가질 뿐만 아니라, 기계적 물성 및 이온전도도가 우수한 고체 고분자 전해질 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, the present invention provides a solid polymer electrolyte composition having excellent compatibility and stability, flexible characteristics, excellent mechanical properties and ionic conductivity, and a method for preparing the same.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 구조식 1로 표시되는 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) 고분자를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a polycarbonate diol (PCD) polymer having a urethane bond represented by the following Structural Formula 1.

[구조식 1] [Formula 1]

Figure 112017116084103-pat00001
Figure 112017116084103-pat00001

상기 구조식 1에서,In the above formula 1,

R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 1 is independently an alkylene group of C1 to C20,

R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 2 is independently an alkylene group of C1 to C20,

R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이고,R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently an alkyl group of C1 to C20,

n은 1 내지 30의 정수 중 어느 하나이다.n is any integer of 1-30.

상기 R1은 각각 독립적으로 C4 내지 C10의 알킬렌기이고, R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬렌기이고, R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기일 수 있다.R 1 is each independently a C4 to C10 alkylene group, R 2 is each independently C1 to C6 alkylene group, R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently C1 to C6 may be an alkyl group have.

상기 n이 6 내지 20의 정수 중 어느 하나일 수 있다.N may be any one of an integer of 6 to 20.

상기 폴리카보네이트 디올 고분자의 중량평균분자량(Mw)이 2,000 내지 200,000일 수 있다.The weight average molecular weight (Mw) of the polycarbonate diol polymer may be 2,000 to 200,000.

하기 구조식 1로 표시되는 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) 고분자를 졸-겔 반응시켜 제조된 폴리카보네이트 디올 고분자 겔을 포함하는 매트릭스; 및 상기 매트릭스에 분산된 리튬염; 을 포함하는 고체 고분자 전해질을 제공한다.A matrix comprising a polycarbonate diol polymer gel prepared by sol-gel reaction of a polycarbonate diol (PCD) polymer represented by Structural Formula 1 below; And lithium salts dispersed in the matrix; It provides a solid polymer electrolyte comprising a.

[구조식 1][Formula 1]

Figure 112017116084103-pat00002
Figure 112017116084103-pat00002

상기 구조식 1에서,In Structural Formula 1,

R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 1 is independently an alkylene group of C1 to C20,

R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,R 2 are each independently an alkylene group of C1 to C20,

R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이고,R 3 to R 5 are the same or different, are each independently an alkyl group of C1 to C20,

n은 1 내지 30의 정수 중 어느 하나이다.n is any integer of 1-30.

상기 리튬염이 Lithium Bis(trifluoromethane) sulfonimide salt, Lithium perchlorate, Lithium hexafluorophosphate, Lithium tetrafluoroborate 및 Lithium trifluoromethanesulfonate 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The lithium salt may include at least one selected from Lithium Bis (trifluoromethane) sulfonimide salt, Lithium perchlorate, Lithium hexafluorophosphate, Lithium tetrafluoroborate, and Lithium trifluoromethanesulfonate.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 고체 고분자 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including the solid polymer electrolyte.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, (a) 하기 화학식 1로 표시되는 폴리카보네이트 디올과 하기 화학식 2로 표시되는 이소시아네이트계 실란을 축합반응시켜 하기 구조식 1로 표시되는 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) 고분자를 제조하는 단계; (b) 상기 폴리카보네이트 디올 고분자 및 리튬염을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 혼합물의 폴리카보네이트 디올 고분자를 졸-겔 반응시켜 고체 고분자 전해질을 제조하는 단계;를 포함하는 고체 고분자 전해질 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, (a) a polycarbonate diol having a urethane bond represented by the following structural formula (1) by condensation reaction of the polycarbonate diol represented by the formula (1) and the isocyanate silane represented by the formula (2) preparing a polycarbonate diol (PCD) polymer; (b) preparing a mixture by mixing the polycarbonate diol polymer and a lithium salt; And (c) preparing a solid polymer electrolyte by performing a sol-gel reaction of the polycarbonate diol polymer of the mixture.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017116084103-pat00003
Figure 112017116084103-pat00003

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,R 1 is each independently an alkylene group of C1 to C20,

n은 1 내지 30의 정수 중 어느 하나이다.n is any integer of 1-30.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112017116084103-pat00004
Figure 112017116084103-pat00004

상기 화학식 2에서,In Chemical Formula 2,

R2는 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,R 2 is a C1 to C20 alkylene group,

R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이다.R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and are each independently a C1 to C20 alkyl group.

[구조식 1][Formula 1]

Figure 112017116084103-pat00005
Figure 112017116084103-pat00005

상기 구조식 1에서,In the above formula 1,

R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 1 is independently an alkylene group of C1 to C20,

R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,R 2 are each independently an alkylene group of C1 to C20,

R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이고,R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently an alkyl group of C1 to C20,

n은 1 내지 30의 정수 중 어느 하나이다.n is any integer of 1-30.

상기 폴리카보네이트 디올이 poly (1,6-hexanediol) carbonate, poly (1,5-pentanediol) carbonate, poly (1,4-butanediol) carbonate, poly (1,3-propanediol) carbonate 및 poly (ethyleneglycol) carbonate 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The polycarbonate diol is poly (1,6-hexanediol) carbonate, poly (1,5-pentanediol) carbonate, poly (1,4-butanediol) carbonate, poly (1,3-propanediol) carbonate and poly (ethyleneglycol) carbonate It may include one or more selected from.

상기 이소시아네이트계 실란이 3-(Triethoxysilyl)propyl isocyanate, 3-(Trimethoxysilyl)ethyl isocyanate, 3-(Trimethoxysilyl)propyl isocyanate, 3-(Trimethoxysilyl)butyl isocyanate, 3-(Triethoxysilyl)butyl isocyanate 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The isocyanate-based silane is at least one selected from 3- (Triethoxysilyl) propyl isocyanate, 3- (Trimethoxysilyl) ethyl isocyanate, 3- (Trimethoxysilyl) propyl isocyanate, 3- (Trimethoxysilyl) butyl isocyanate, and 3- (Triethoxysilyl) butyl isocyanate It may include.

단계 (a)에서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리카보네이트 디올과 상기 화학식 2로 표시되는 이소시아네이트계 실란을 1:2 내지 1:2.5의 몰비로 반응시킬 수 있다.In step (a), the polycarbonate diol represented by Formula 1 and the isocyanate silane represented by Formula 2 may be reacted in a molar ratio of 1: 2 to 1: 2.5.

단계 (b)에서, 상기 혼합물이 상기 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자 20 내지 90중량% 및 리튬염 10 내지 80중량%일 수 있다.In step (b), the mixture may be 20 to 90% by weight of the polycarbonate diol polymer having the urethane bond and 10 to 80% by weight of the lithium salt.

단계 (c) 에서, 상기 졸-겔 반응으로 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자를 포함하는 매트릭스가 형성될 수 있다.In step (c), the sol-gel reaction may form a matrix comprising a polycarbonate diol polymer having a urethane bond.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상기 고체 고분자 전해질의 제조방법을 포함하는 리튬 이차 전지의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a lithium secondary battery including the method of manufacturing the solid polymer electrolyte.

본 발명에 따라 제조된 우레탄 결합을 포함하는 폴리카르보네이트 디올 고분자 사슬에 실세스퀴옥산이 결합된 매트릭스형 폴리카르보네이트 고분자와 리튬염을 포함하는 고체 고분자 전해질 조성물은 혼용성과 안정성이 우수하고, 플렉서블한 특성을 가질 뿐만 아니라, 기계적 물성 및 이온전도도가 우수한 효과가 있다.The solid polyelectrolyte composition comprising a lithium salt and a matrix-type polycarbonate polymer having a silsesquioxane bonded to a polycarbonate diol polymer chain including a urethane bond prepared according to the present invention has excellent compatibility and stability. In addition to having flexible properties, mechanical properties and ionic conductivity are excellent.

도 1은 실시예 2 내지 5에 따라 제조된 고체 고분자 전해질용 졸-겔 하이브리드 매트릭스의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 2 내지 5에 따라 제조된 고체 고분자 전해질 필름을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 폴리카보네이트 디올 고분자의 핵자기공명(nuclear magnetic resonance, NMR) 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 폴리카보네이트 디올 고분자의 적외선 분광법(infrared spectroscopy, IR) 분석 결과를 나타낸 것이다
Figure 1 schematically shows the structure of a sol-gel hybrid matrix for a solid polymer electrolyte prepared according to Examples 2 to 5.
Figure 2 shows a solid polymer electrolyte film prepared according to Examples 2 to 5.
Figure 3 shows the results of nuclear magnetic resonance (NMR) analysis of the polycarbonate diol polymer prepared according to Example 1.
4 shows the results of infrared spectroscopy (IR) analysis of the polycarbonate diol polymer prepared according to Example 1

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. In addition, terms including ordinal numbers such as first and second to be used below may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is referred to as being "formed" or "laminated" on another component, it may be directly attached to, or laminated to, the front or one side on the surface of the other component, It will be understood that other components may exist in the.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명의 우레탄 결합을 가진 실세스퀴옥산(silsesquioxane)을 함유한 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) 고분자에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a polycarbonate diol (PCD) polymer containing silsesquioxane having a urethane bond of the present invention will be described.

하기 구조식 1로 표시되는 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) 고분자를 제공한다.It provides a polycarbonate diol (PCD) polymer having a urethane bond represented by the following Structural Formula 1.

[구조식 1][Formula 1]

Figure 112017116084103-pat00006
Figure 112017116084103-pat00006

상기 구조식 1에서,In Structural Formula 1,

R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 1 is independently an alkylene group of C1 to C20,

R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고R 2 are each independently a C1 to C20 alkylene group

R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이고,R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently an alkyl group of C1 to C20,

n은 1 내지 30의 정수 중 어느 하나이다. n is any integer of 1-30.

바람직하게는 R1은 각각 독립적으로 C4 내지 C10의 알킬렌기일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 C5 내지 C8의 알킬렌기일 수 있다.Preferably, R 1 may each independently be an alkylene group of C4 to C10, more preferably may be an alkylene group of C5 to C8.

바람직하게는, R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬렌기일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 C2 내지 C6의 알킬렌기일 수 있다.Preferably, each of R 2 may independently be an alkylene group of C1 to C6, more preferably an alkylene group of C2 to C6.

바람직하게는 R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기일 수 있으며, 구체적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 펜틸기 또는 헥실기일 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently may be an alkyl group of C1 to C6, specifically, may be a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, pentyl group or hexyl group It is not limited to this.

n은 6 내지 20의 정수 중 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 7 내지 15의 정수 중 어느 하나일 수 있다. n may be any one of integers of 6 to 20, and preferably any of integers of 7 to 15.

상기 폴리카보네이트 디올 고분자의 중량평균분자량(Mw)은 2,000 내지 200,000, 바람직하게는 3,000 내지 20,000일 수 있다. The weight average molecular weight (Mw) of the polycarbonate diol polymer may be 2,000 to 200,000, preferably 3,000 to 20,000.

결정성을 낮추는 가소제 역할을 하는 폴리실세스퀴온산을 우레탄 결합으로 폴리카보네이트의 양말단에 결합시켜 브릿지드 형태의 구조식 1의 고분자를 제조할 수 있다.Polysilsesquiionic acid, which acts as a plasticizer to lower crystallinity, may be bonded to the sock end of polycarbonate with a urethane bond, thereby preparing a polymer of Structural Formula 1 in a bridged form.

이하, 본 발명의 고체 고분자 전해질에 관해 설명하도록 한다.Hereinafter, the solid polymer electrolyte of the present invention will be described.

본 발명의 하기 구조식 1로 표시되는 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) 고분자를 졸-겔 반응시켜 제조된 폴리카보네이트 디올 고분자 겔을 포함하는 매트릭스; 및 상기 매트릭스에 분산된 리튬염; 을 포함하는 고체 고분자 전해질을 제공한다.A matrix comprising a polycarbonate diol polymer gel prepared by sol-gel reaction of a polycarbonate diol (PCD) polymer represented by Structural Formula 1 of the present invention; And lithium salts dispersed in the matrix; It provides a solid polymer electrolyte comprising a.

[구조식 1][Formula 1]

Figure 112017116084103-pat00007
Figure 112017116084103-pat00007

상기 구조식 1에서,In the above formula 1,

R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 1 is independently an alkylene group of C1 to C20,

R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 2 is independently an alkylene group of C1 to C20,

R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이고,R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently an alkyl group of C1 to C20,

n은 1 내지 30의 정수 중 어느 하나이다.n is any integer of 1-30.

상기 리튬염은 Lithium Bis(trifluoromethane) sulfonimide salt, Lithium perchlorate, Lithium hexafluorophosphate, Lithium tetrafluoroborate 및 Lithium trifluoromethanesulfonate 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt를 사용할 수 있다.The lithium salt may be used Lithium Bis (trifluoromethane) sulfonimide salt, Lithium perchlorate, Lithium hexafluorophosphate, Lithium tetrafluoroborate and Lithium trifluoromethanesulfonate, and preferably may be used Bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt.

본 발명의 고체 고분자 전해질은 리튬 이차전지에 사용될 수 있다.The solid polymer electrolyte of the present invention can be used in a lithium secondary battery.

도 1은 본 발명의 폴리카르보네이트 디올 고분자를 졸-겔 반응시켜 얻어진 매트릭스의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 1 schematically shows the structure of the matrix obtained by sol-gel reaction of the polycarbonate diol polymer of the present invention.

상기 매트릭스는 폴리실세스퀴온산이 폴리실세스퀴온산을 우레탄 결합으로 폴리카보네이트 디올의 양말단에 결합시켜 브릿지드 형태의 고분자로 연결된 형태를 갖고 있다.The matrix has a form in which the polysilsesquiionic acid is connected to the sock end of the polycarbonate diol using a polysilsesquiionic acid as a urethane bond and connected with a bridged polymer.

도 2는 실시예 1에 따라 제조된 폴리카보네이트 디올 고분자를 졸-겔 반응시켜 얻어진 매트릭스와 리튬염을 혼합하여 제조된 고체 고분자 전해질 필름을 나타낸 것이다. FIG. 2 shows a solid polymer electrolyte film prepared by mixing a matrix obtained by sol-gel reaction of a polycarbonate diol polymer prepared according to Example 1 with a lithium salt.

이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 고체 고분자 전해질의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the solid polymer electrolyte of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

먼저, 하기 화학식 1로 표시되는 폴리카보네이트 First, the polycarbonate represented by the following formula (1) 디올과Dior and 하기 화학식 2로 표시되는 이소시아네이트계  Isocyanate type represented by the following formula (2) 실란을Silane 축합반응시켜Condensation 하기 구조식 1로 표시되는 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트  Polycarbonate having a urethane bond represented by the following formula 디올Dior (( polycarbonatepolycarbonate dioldiol , , PCDPCD ) 고분자를 제조한다(단계 a).) To prepare a polymer (step a).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112017116084103-pat00008
Figure 112017116084103-pat00008

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

R1 은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 1 is independently an alkylene group of C1 to C20,

n은 1 내지 30의 정수 중 어느 하나이다. n is any integer of 1-30.

[화학식 2] [Formula 2]

Figure 112017116084103-pat00009
Figure 112017116084103-pat00009

상기 화학식 2에서,In Chemical Formula 2,

R2는 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,R 2 is a C1 to C20 alkylene group,

R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이다.R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and are each independently a C1 to C20 alkyl group.

[구조식 1][Formula 1]

Figure 112017116084103-pat00010
Figure 112017116084103-pat00010

상기 구조식 1에서,In Structural Formula 1,

R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 1 is independently an alkylene group of C1 to C20,

R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,Each R 2 is independently an alkylene group of C1 to C20,

R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이고,R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently an alkyl group of C1 to C20,

n은 1 내지 30의 정수 중 어느 하나이다.n is any integer of 1-30.

상기 폴리카보네이트 디올은 bis(6-hydroxyhexyl) carbonate, bis(2-hydroxyethyl) carbonate, bis(3-hydroxypropyl) carbonate, bis(4-hydroxybutyl) carbonate, 및 bis(5-hydroxypentyl) carbonate 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 bis(6-hydroxyhexyl) carbonate를 사용할 수 있다.As the polycarbonate diol, bis (6-hydroxyhexyl) carbonate, bis (2-hydroxyethyl) carbonate, bis (3-hydroxypropyl) carbonate, bis (4-hydroxybutyl) carbonate, bis (5-hydroxypentyl) carbonate, etc. may be used. Preferably, bis (6-hydroxyhexyl) carbonate can be used.

상기 이소시아네이트계 실란은 3-(Triethoxysilyl)propyl isocyanate, 3-(Trimethoxysilyl)ethyl isocyanate, 3-(Trimethoxysilyl)propyl isocyanate, 3-(Trimethoxysilyl)butyl isocyanate, 3-(Triethoxysilyl)butyl isocyanate 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 3-(Triethoxysilyl)propyl isocyanate를 사용할 수 있다.The isocyanate silane may be 3- (Triethoxysilyl) propyl isocyanate, 3- (Trimethoxysilyl) ethyl isocyanate, 3- (Trimethoxysilyl) propyl isocyanate, 3- (Trimethoxysilyl) butyl isocyanate, 3- (Triethoxysilyl) butyl isocyanate, and the like. Preferably 3- (Triethoxysilyl) propyl isocyanate can be used.

단계 (a)는 질소 분위기 및 진공 분위기에서 수행될 수 있으며, 상세하게는 진공 분위기와 질소분위기 상태로 번갈아가며 만들어주며, 이는 플라스크에 남아있는 수분을 제거하기 위한 과정이다.Step (a) may be carried out in a nitrogen atmosphere and a vacuum atmosphere, and in detail, alternating between a vacuum atmosphere and a nitrogen atmosphere, which is a process for removing moisture remaining in the flask.

단계 (a)에서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리카보네이트 디올과 상기 화학식 2로 표시되는 이소시아네이트계 실란을 1:2 내지 1:2.5의 몰비로 반응시킬 수 있다. In step (a), the polycarbonate diol represented by Formula 1 and the isocyanate silane represented by Formula 2 may be reacted in a molar ratio of 1: 2 to 1: 2.5.

폴리카보네이트 디올의 말단에 치환된 2개의 히드록시기(-OH)기에 이소시아네이트계 실을 반응시키기 위해 폴리카보네이트 디올의 2배 이상의 몰비가 되도록 이소시아네이트계 실란 화합물을 첨가해줘야 한다.The isocyanate-based silane compound should be added so as to have a molar ratio of two times or more of the polycarbonate diol in order to react the isocyanate-based yarn with two hydroxyl groups (-OH) groups substituted at the ends of the polycarbonate diol.

다음으로, 상기 폴리카보네이트 Next, the polycarbonate 디올Dior 고분자 및  Polymer and 리튬염을Lithium salt 혼합하여 혼합물을 제조한다(단계 b). Mixing to prepare a mixture (step b).

상기 혼합물은 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자 20 내지 90중량% 및 리튬염 10 내지 80중량%이 혼합된 것일 수 있다.The mixture may be a mixture of 20 to 90% by weight of a polycarbonate diol polymer having a urethane bond and 10 to 80% by weight of a lithium salt.

상기 혼합물의 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자와 리튬염의 중량비에 따라 고체 고분자 전해질의 이온전도도가 달라질 수 있다.The ionic conductivity of the solid polymer electrolyte may vary depending on the weight ratio of the polycarbonate diol polymer having a urethane bond of the mixture and the lithium salt.

마지막으로, 상기 혼합물의 폴리카보네이트 Finally, the polycarbonate of the mixture 디올Dior 고분자를 졸-겔 반응시켜 고체 고분자 전해질을 제조한다(단계 c). The polymer is subjected to a sol-gel reaction to prepare a solid polymer electrolyte (step c).

상기 졸-겔 반응으로 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자를 포함하는 매트릭스가 형성될 수 있으며, 상기 매트릭스의 구조는 도 1에 개략적으로 나타내었다.The sol-gel reaction may form a matrix including a polycarbonate diol polymer having a urethane bond, and the structure of the matrix is schematically illustrated in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 상기 매트릭스는 실세스퀴옥산 사이에 우레탄 결합을 포함하는 폴리카보네이트 디올 고분자가 결합된 구조를 갖는다.Referring to FIG. 1, the matrix has a structure in which a polycarbonate diol polymer including a urethane bond is bonded between silsesquioxanes.

가소제를 첨가하여 고체전해질 조성물을 제조하는 방법과 달리 본 발명은 실세스퀴옥산이 우레탄 결합을 포함하는 폴리카보네이트 디올 고분자 사슬에 결합되어 매트릭스를 형성하기 때문에 혼용성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.Unlike the method of preparing a solid electrolyte composition by adding a plasticizer, the present invention is characterized in that the silsesquioxane is bonded to a polycarbonate diol polymer chain including a urethane bond to form a matrix, thereby improving compatibility.

상기 고체 고분자 전해질의 제조방법을 포함하는 리튬 이차 전지의 제조방법을 제공한다.Provided is a method of manufacturing a lithium secondary battery including the method of manufacturing the solid polymer electrolyte.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

[실시예] EXAMPLE

실시예Example 1: 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트  1: polycarbonate with urethane bond 디올Dior 고분자 합성 Polymer Synthesis

실시예 1의 우레탄 결합을 가진 실세스퀴옥산을 함유한 폴리카보네이트 디올 고분자의 제조방법은 하기 반응식 1과 같다.The method for preparing a polycarbonate diol polymer containing silsesquioxane having a urethane bond in Example 1 is shown in Scheme 1 below.

100ml 둥근바닥 플라스크에 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) (40.00 g, 0.020mol)와 3-(Triethoxysilyl)propyl isocyanate (10.88 g, 0.044 mol)를 1:2.2의 몰비(mol ratio)로 혼합한 혼합물을 제조하였다.A mixture of polycarbonate diol (PCD) (40.00 g, 0.020 mol) and 3- (Triethoxysilyl) propyl isocyanate (10.88 g, 0.044 mol) in a 100 ml round bottom flask with a molar ratio of 1: 2.2 Was prepared.

상기 혼합물을 100℃로 가열하면서 교반하여 주고, 플라스크에 남아있는 수분을 제거하기 위해 쉬렌크 라인(schlenk line)을 이용하여 바큠(vaccume)과 질소(N2)를 번갈아가며 3번 정도 반복해 주었다. The mixture was stirred while heating to 100 ° C. and repeated three times with alternating vaccume and nitrogen (N 2 ) using a schlenk line to remove moisture remaining in the flask. .

이후, 130℃의 온도로 가열하면서, 교반 RPM은 450으로 고정하여 2시간 정도 질소 기류 하에서 반응시켜 점성의 액체형태의 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자를 얻었다.Then, while heating to a temperature of 130 ℃, stirring RPM was fixed to 450 and reacted for 2 hours under a nitrogen stream to obtain a polycarbonate diol polymer having a viscous liquid form of a urethane bond.

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112017116084103-pat00011
Figure 112017116084103-pat00011

실시예 1의 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자의 1H NMR분석은 도 3에 나타내었고, 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자가 합성되었음을 확인하였다. 1 H NMR analysis of the polycarbonate diol polymer having a urethane bond of Example 1 is shown in Figure 3, it was confirmed that the polycarbonate diol polymer having a urethane bond.

실시예 2: 고체 고분자 전해질의 제조Example 2: Preparation of Solid Polymer Electrolyte

실시예 1에 따라 제조된 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자 1ml에 메탄올(methanol) 1ml를 혼합한 용액을 제조하였다. 상기 용액에 리튬염 (Bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt)을 0.25g 첨가하여 혼합물을 제조하였다.A solution of 1 ml of methanol was prepared in 1 ml of a polycarbonate diol polymer having a urethane bond prepared according to Example 1. 0.25 g of lithium salt (Bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt) was added to the solution to prepare a mixture.

상기 혼합물에 HCl(0.1M, 0.5 ml)을 첨가하고, 반응물이 굳기 전에 petri dish에 부어준 후, 70℃의 온도로 1시간 동안 가열하여 졸-겔 반응시켜 고체 고분자 전해질용 졸-겔 하이브리드 매트릭스를 제조하였다.HCl (0.1M, 0.5 ml) was added to the mixture, and the reaction mixture was poured into a petri dish before the reaction solidified, and then heated at a temperature of 70 ° C. for 1 hour to perform a sol-gel reaction, thereby preparing a sol-gel hybrid matrix for a solid polymer electrolyte. Was prepared.

마지막으로 50℃ 진공오븐에 24시간 동안 넣어 용매를 제거하여 고체 고분자 전해질을 얻었다.Finally, the solvent was removed in a vacuum oven at 50 ° C. for 24 hours to obtain a solid polymer electrolyte.

실시예 3: 고체 고분자 전해질의 제조Example 3: Preparation of Solid Polymer Electrolyte

실시예 2에서 리튬염 (Bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt)을 0.25g 첨가하는 대신에 0.5g을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고체 고분자 전해질을 제조하였다.A solid polymer electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.5 g was added instead of 0.25 g of lithium salt (Bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt).

실시예 4: 고체 고분자 전해질의 제조Example 4: Preparation of Solid Polymer Electrolyte

실시예 2에서 리튬염 (Bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt)을 0.25g 첨가하는 대신에 1.0g을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고체 고분자 전해질을 제조하였다.A solid polymer electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2, except that 1.0 g was added instead of 0.25 g of lithium salt (Bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt) in Example 2.

실시예 5: 고체 고분자 전해질의 제조Example 5: Preparation of Solid Polymer Electrolyte

실시예 2에서 리튬염 (Bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt)을 0.25g 첨가하는 대신에 2.0g을 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고체 고분자 전해질을 제조하였다.A solid polymer electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2, except that 2.0 g was added instead of 0.25 g of bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt (Bis).

[시험예][Test Example]

시험예 1: NMR 분석Test Example 1: NMR Analysis

도 3은 폴리카르보네이트 디올 및 3-(Triethoxysilyl)propyl isocyanate와 실시예 1에 따라 제조된 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자를 각각 CDCl3에 녹여 NMR 분석을 수행하여 그 결과를 도 3에 나타내었다.3 is a polycarbonate diol and 3- (Triethoxysilyl) propyl isocyanate and polycarbonate diol polymer having a urethane bond prepared according to Example 1, respectively, dissolved in CDCl 3 and subjected to NMR analysis. The results are shown in FIG. It was.

도 3에 따르면, amine CH2-NH-C=OO-C를 4.8ppm에서 확인하여 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자가 합성되었음을 확인할 수 있었다.According to Figure 3, by checking the amine CH 2 - NH -C = OO-C at 4.8ppm it was confirmed that the polycarbonate diol polymer having a urethane bond was synthesized.

시험예 2: IR 분석Test Example 2: IR Analysis

도 4는 폴리카르보네이트 디올 및 3-(Triethoxysilyl)propyl isocyanate와 실시예 1 따라 제조된 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자에 대한 IR 분석결과를 각각 나타낸 것이다.Figure 4 shows the IR analysis results for polycarbonate diol and polycarbonate diol polymer having 3- (Triethoxysilyl) propyl isocyanate and a urethane bond prepared according to Example 1, respectively.

도 4에 따르면, Wavenumber 500~4000cm-1 범위의 투과도를 확인한 결과, 이소시아네이트 피크(2200cm-1)가 사라지고, 3290cm-1에서 -NH 결합 피크를 확인하였고, 1611cm-1에서 C-N 결합이 존재를 확인할 수 있었다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자가 합성된 것을 확인할 수 있었다.Referring to Figure 4, Wavenumber 500 ~ 4000cm -1, make a transmission of the range results, disappears and the isocyanate peak (2200cm -1), was confirmed -NH bond peak at 3290cm -1, 1611cm -1 CN bond in a check for the presence Could. Accordingly, it was confirmed that the polycarbonate diol polymer having a urethane bond was synthesized by the method according to the embodiment of the present invention.

시험예 3: 이온전도도 분석Test Example 3: Ion Conductivity Analysis

하기 표 1은 리튬염의 첨가량에 따른 고체전해질의 이온 전도도를 분석한 결과를 나타낸 것입니다. Table 1 below shows the results of analyzing the ionic conductivity of the solid electrolyte according to the amount of lithium salt added.

구분division 실시예 1에 따라 제조된 폴리카보네이트 디올 고분자 양(g)Polycarbonate diol polymer amount prepared according to Example 1 (g) 리튬염(LiTFSI) 양(g)Lithium Salt (LiTFSI) Amount (g) 이온전도도(S/cm)Ion Conductivity (S / cm) 실시예 2Example 2 1One 0.250.25 1.4ⅹ10-7 1.4ⅹ10 -7 실시예 3Example 3 1One 0.50.5 2.3ⅹ10-7 2.3ⅹ10 -7 실시예 4Example 4 1One 1.01.0 3.0ⅹ10-5 3.0ⅹ10 -5 실시예 5Example 5 1One 2.02.0 4.1ⅹ10-5 4.1ⅹ10 -5

상기 표 1을 참조하면, 실시예 5에 따라 제조된 고체 고분자 전해질의 이온전도도가 가장 높은 것을 확인할 수 있었다.Referring to Table 1, it was confirmed that the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte prepared according to Example 5 is the highest.

따라서, 이온전도도가 우수한 고체 고분자 전해질을 얻기 위해 폴리카보네이트 디올 고분자와 리튬염이 적절한 비가 사용되어야 함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that an appropriate ratio of polycarbonate diol polymer and lithium salt should be used to obtain a solid polymer electrolyte having excellent ion conductivity.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is possible.

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) 하기 화학식 1로 표시되는 폴리카보네이트 디올과 하기 화학식 2로 표시되는 이소시아네이트계 실란을 축합반응시켜 하기 구조식 1로 표시되는 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올(polycarbonate diol, PCD) 고분자를 제조하는 단계;
(b) 상기 폴리카보네이트 디올 고분자 및 리튬염을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 혼합물의 폴리카보네이트 디올 고분자를 졸-겔 반응시켜 고체 고분자 전해질을 제조하는 단계; 를 포함하고,
상기 리튬염이 Lithium Bis(trifluoromethane) sulfonimide salt, Lithium perchlorate, Lithium hexafluorophosphate, Lithium tetrafluoroborate 및 Lithium trifluoromethanesulfonate 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
단계 (b)에서, 상기 혼합물이 상기 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자 20 내지 90중량% 및 리튬염 10 내지 80중량%이고,
단계 (c)에서, 상기 졸-겔 반응으로 우레탄 결합을 가진 폴리카보네이트 디올 고분자를 포함하는 매트릭스가 형성되고,
상기 고체 고분자 전해질은 리튬 이차 전지에 사용하기 위한 것인 고체 고분자 전해질의 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112019053449751-pat00014

상기 화학식 1에서,
R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
n은 2 내지 30의 정수 중 어느 하나이다.

[화학식 2]
Figure 112019053449751-pat00015

상기 화학식 2에서,
R2는 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이다.

[구조식 1]
Figure 112019053449751-pat00016

상기 구조식 1에서,
R1은 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
R3 내지 R5는 서로 같거나 다르고, 각각 독립적으로 C1 내지 C20의 알킬기이고,
n은 2 내지 30의 정수 중 어느 하나이다.
(a) condensing a polycarbonate diol represented by Formula 1 with an isocyanate silane represented by Formula 2 to prepare a polycarbonate diol (PC) polymer having a urethane bond represented by Formula 1 below ;
(b) preparing a mixture by mixing the polycarbonate diol polymer and a lithium salt; And
(c) sol-gel reacting the polycarbonate diol polymer of the mixture to prepare a solid polymer electrolyte; Including,
The lithium salt comprises at least one selected from Lithium Bis (trifluoromethane) sulfonimide salt, Lithium perchlorate, Lithium hexafluorophosphate, Lithium tetrafluoroborate and Lithium trifluoromethanesulfonate,
In step (b), the mixture is 20 to 90% by weight of the polycarbonate diol polymer having the urethane bond and 10 to 80% by weight of lithium salt,
In step (c), the sol-gel reaction forms a matrix comprising a polycarbonate diol polymer having a urethane bond,
The solid polymer electrolyte is a method for producing a solid polymer electrolyte for use in a lithium secondary battery.
[Formula 1]
Figure 112019053449751-pat00014

In Chemical Formula 1,
Each R 1 is independently an alkylene group of C1 to C20,
n is any integer of 2-30.

[Formula 2]
Figure 112019053449751-pat00015

In Chemical Formula 2,
R 2 is a C1 to C20 alkylene group,
R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and are each independently a C1 to C20 alkyl group.

[Formula 1]
Figure 112019053449751-pat00016

In the above formula 1,
Each R 1 is independently an alkylene group of C1 to C20,
Each R 2 is independently an alkylene group of C1 to C20,
R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently an alkyl group of C1 to C20,
n is any integer of 2-30.
제8항에 있어서,
상기 폴리카보네이트 디올이 poly(1,6-hexanediol) carbonate, poly(1,5-pentanediol) carbonate, poly(1,4-butanediol) carbonate, poly(1,3-propanediol) carbonate 및 poly(ethyleneglycol) carbonate 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질의 제조방법.
The method of claim 8,
The polycarbonate diol is poly (1,6-hexanediol) carbonate, poly (1,5-pentanediol) carbonate, poly (1,4-butanediol) carbonate, poly (1,3-propanediol) carbonate and poly (ethyleneglycol) carbonate Method for producing a solid polymer electrolyte, characterized in that it comprises one or more selected from.
제8항에 있어서,
상기 이소시아네이트계 실란이 3-(Triethoxysilyl)propyl isocyanate, 3-(Trimethoxysilyl)ethyl isocyanate, 3-(Trimethoxysilyl)propyl isocyanate, 3-(Trimethoxysilyl)butyl isocyanate, 3-(Triethoxysilyl)butyl isocyanate 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질의 제조방법.
The method of claim 8,
The isocyanate-based silane is one or more selected from 3- (Triethoxysilyl) propyl isocyanate, 3- (Trimethoxysilyl) ethyl isocyanate, 3- (Trimethoxysilyl) propyl isocyanate, 3- (Trimethoxysilyl) butyl isocyanate, 3- (Triethoxysilyl) butyl isocyanate Method for producing a solid polymer electrolyte comprising a.
제8항에 있어서,
단계 (a)에서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리카보네이트 디올과 상기 화학식 2로 표시되는 이소시아네이트계 실란을 1:2 내지 1:2.5의 몰비로 반응시키는 것을 특징으로 하는 고체 고분자 전해질의 제조방법.
The method of claim 8,
In step (a), the polycarbonate diol represented by the formula (1) and the isocyanate-based silane represented by the formula (2) is a method for producing a solid polymer electrolyte, characterized in that the reaction in a molar ratio of 1: 2 to 1: 2.5.
삭제delete 삭제delete 제8항의 고체 고분자 전해질의 제조방법을 포함하는 리튬 이차 전지의 제조방법.
A method of manufacturing a lithium secondary battery comprising the method of manufacturing the solid polymer electrolyte of claim 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5371154A (en) 1993-11-09 1994-12-06 Uop Process for forming acid functionalized organically-bridged polysilsesquioxanes
JP3103888B2 (en) * 1998-09-14 2000-10-30 工業技術院長 High temperature region proton conductive thin film using organic / inorganic composite material and method for producing the same
JP5605936B2 (en) 2010-01-27 2014-10-15 旭化成ケミカルズ株式会社 Gel-like ionic conductor and use thereof
JP2013211174A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Asahi Kasei Corp Electrolytic solution for electrochemical device, separator, and lithium ion secondary battery

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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