KR102219691B1 - Ceramic coated separator having excellent thermal property and electro-chemical stability and the manufacturing method of it - Google Patents

Ceramic coated separator having excellent thermal property and electro-chemical stability and the manufacturing method of it Download PDF

Info

Publication number
KR102219691B1
KR102219691B1 KR1020140003765A KR20140003765A KR102219691B1 KR 102219691 B1 KR102219691 B1 KR 102219691B1 KR 1020140003765 A KR1020140003765 A KR 1020140003765A KR 20140003765 A KR20140003765 A KR 20140003765A KR 102219691 B1 KR102219691 B1 KR 102219691B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inorganic particles
secondary battery
separator
binder
mixed coating
Prior art date
Application number
KR1020140003765A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150084116A (en
Inventor
김용경
조규영
이수지
김재웅
주동진
박상현
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
에스케이아이이테크놀로지주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이이노베이션 주식회사, 에스케이아이이테크놀로지주식회사 filed Critical 에스케이이노베이션 주식회사
Priority to KR1020140003765A priority Critical patent/KR102219691B1/en
Publication of KR20150084116A publication Critical patent/KR20150084116A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102219691B1 publication Critical patent/KR102219691B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44Fibrous material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/042Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder
    • C08J7/0423Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder with at least one layer of inorganic material and at least one layer of a composition containing a polymer binder
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은 이차전지용 세퍼레이터에 관한 것으로써, 실란 커플링 에이전트로 표면 처리된 무기입자와 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더로부터 형성되는 다공층을 포함하여, 무기입자와 바인더간의 화학적 가교결합을 통해 이차전지 세퍼레이터의 내열성, 내화학성 및 내수성을 도모할 수 있다.The present invention relates to a separator for a secondary battery, comprising a porous layer formed from a binder including inorganic particles surface-treated with a silane coupling agent and a monomer and/or oligomer curable by ultraviolet or electron beam, inorganic particles and a binder Heat resistance, chemical resistance, and water resistance of the secondary battery separator can be achieved through chemical crosslinking between the two.

Description

내열성 및 전기화학적 안정성이 우수한 세라믹 코팅 세퍼레이터 및 이의 제조방법 {Ceramic coated separator having excellent thermal property and electro-chemical stability and the manufacturing method of it}Ceramic coated separator having excellent thermal property and electro-chemical stability and the manufacturing method of it} with excellent heat resistance and electrochemical stability

본 발명은 이차전지용 세퍼레이터에 관한 것으로써, 자외선 또는 전자빔 조사를 통해 가교 가능한 구조를 형성할 수 있는 모노머 및 올리고머를 포함하는 혼합 도포액으로부터 제조되는 이차전지용 세퍼레이터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a secondary battery, and to a separator for a secondary battery prepared from a mixed coating liquid containing a monomer and oligomer capable of forming a crosslinkable structure through irradiation with ultraviolet rays or electron beams, and a method of manufacturing the same.

보다 구체적으로, 무기입자와 모노머 및 올리고머를 포함하는 혼합 도포액을 미세다공막 또는 전극에 도포한 후, 자외선 또는 전자빔 조사함으로써 무기입자와 모노머 및 올리고머의 화학적 가교결합을 통하여 내열성, 내화학성 및 내수성이 확보될 수 있는 이차전지용 세퍼레이터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.More specifically, heat resistance, chemical resistance, and water resistance through chemical crosslinking of inorganic particles, monomers, and oligomers by applying a mixed coating solution containing inorganic particles, monomers, and oligomers to a microporous membrane or electrode and then irradiating with ultraviolet rays or electron beams. It relates to a separator for a secondary battery that can be secured and a method of manufacturing the same.

폴리올레핀계 미세다공막(microporous polyolefin film)은 화학적 안정성과 우수한 특성을 바탕으로 각종 전지용 미세다공막(battery separator), 분리용 필터 및 미세여과용 분리막(membrane) 등으로 널리 이용되고 있다. 이 중 이차전지용 미세다공막은 양극과 음극의 공간적인 차단 기능과 함께 내부 기공을 통한 높은 이온 전달력을 갖고 있다. 최근에는 이차전지의 고용량화 및 고출력화에 따른 전지의 전기적 안전성 향상을 위한 방법 중 하나로 미세다공막의 특성 향상에 대한 요구가 더욱 커지고 있다. 리튬이차전지의 경우 폴리올레핀계 미세다공막의 열적 안정성이 떨어지면 전지의 이상거동으로부터 발생하는 온도 상승으로 인하여 미세다공막의 손상 또는 변형과 함께 수반되는 전극 간 단락이 발생할 수 있으며, 나아가 전지의 과열 또는 발화, 폭발의 위험성이 존재한다.Polyolefin-based microporous membrane (microporous polyolefin film) is widely used as a microporous membrane for various batteries (battery separator), separation filter and microfiltration membrane (membrane), etc. based on chemical stability and excellent properties. Among them, the microporous membrane for secondary batteries has a spatial blocking function of the positive electrode and the negative electrode, as well as a high ion transfer power through the internal pores. In recent years, as one of the methods for improving the electrical safety of the battery due to the high capacity and high output of the secondary battery, the demand for improving the characteristics of the microporous membrane is increasing. In the case of a lithium secondary battery, if the thermal stability of the polyolefin-based microporous membrane is deteriorated, a short circuit between the electrodes may occur along with damage or deformation of the microporous membrane due to an increase in temperature resulting from the abnormal behavior of the battery, and furthermore, overheating of the battery or There is a risk of ignition and explosion.

최근 IT, 전기자동차(EDV), 전동공구, ESS(Energy storage system) 등과 같이 전지의 고출력/고용량이 요구되는 조건에서는 전지의 이상 거동 시 발생되는 발화 및 폭발 가능성이 기존 전지 대비 수 배 ~ 수십 배가 되기 때문에 전지의 온도상승을 대비할 수 있는 고온 열 안정성이 절실히 필요하다.In conditions that require high power/high capacity of the battery, such as IT, electric vehicle (EDV), power tools, and ESS (Energy storage system), the possibility of ignition and explosion that occurs during abnormal behavior of the battery is several to tens of times higher than that of conventional batteries. Therefore, there is a desperate need for high-temperature thermal stability to prepare for the temperature increase of the battery.

이와 같은 안전성 문제를 해결하기 위해서 폴리올레핀계 미세다공막의 적어도 한 면 이상에 고내열 특성을 부여할 수 있는 고분자 바인더와 무기입자를 사용하여 다공막을 형성시키는 방법을 적용하였으며 이를 통해서 고온 열수축을 향상시킴과 동시에 전지 안정성을 개선하려는 연구를 진행하였다.In order to solve this safety problem, a method of forming a porous membrane using a polymer binder and inorganic particles that can impart high heat resistance to at least one side of a polyolefin-based microporous membrane was applied, thereby improving high temperature heat shrinkage. At the same time, research was conducted to improve battery stability.

다만, 전지의 안정성 및 형태적 유지특성을 강화하기 위하여, 고분자 바인더 및 무기물의 혼합 도포액 내 가교제를 투입하여 열 가교반응을 유도하는 기술이 제안되었으나, 이 때, 가교제의 함량이 지나치게 높을 경우 용액의 안정성이 급격히 저하되어 혼합 도포액이 겔화됨으로써 도포공정을 적용할 수 없게 되거나, 가교제의 함량이 적을 경우 충분한 가교가 일어나지 않게 되는 단점을 가지고 있었다. 또한, 미반응 가교제에 의해서 전지내 부반응을 유발하여 전지 성능 저하의 문제를 야기할 수도 있으며, 가교를 일으키기 위해서 고온의 열을 가하게 되는데 이때 열에 의해서 기재의 손상을 유발시켜 기재가 수축하거나 기재에 손상을 입히게 되는 등의 2차 문제가 발생할 수 있다. However, in order to reinforce the stability and shape retention characteristics of the battery, a technique for inducing a thermal crosslinking reaction by introducing a crosslinking agent in a mixed coating solution of a polymer binder and inorganic material has been proposed. However, in this case, when the content of the crosslinking agent is too high, the solution The stability of the mixture was rapidly deteriorated and the mixed coating solution gelled, so that the application process could not be applied, or when the content of the crosslinking agent was small, sufficient crosslinking did not occur. In addition, the unreacted crosslinking agent may cause side reactions in the battery to cause a problem of deteriorating battery performance, and high temperature heat is applied to cause crosslinking. In this case, heat causes damage to the substrate, causing the substrate to shrink or damage the substrate. There may be secondary problems, such as being coated.

열 가교반응을 통한 고분자 바인더 간의 결합은 앞서 설명한 바와 같이 가교제 함량을 다량 사용하여도 고분자 바인더 간의 물리적 결합을 충분히 이끌어 낼 수 없고 열에 의한 기재 손상 때문에 전지의 안정성 및 유지특성을 강화하기 위한 방법으로는 부적합하다.Bonding between polymeric binders through thermal crosslinking reaction, as described above, cannot sufficiently lead to physical bonding between polymeric binders even when a large amount of crosslinking agent is used. Not suitable

한편, 이차전지 세퍼레이터의 내열성을 증진시키기 위한 일 측면으로, 유기 용매를 사용한 내열수지를 사용하여 도포층을 형성하는 공정이 적용되는데, 이때 내열수지를 용해시키기 위해서 다량의 유기용매를 사용하게 된다. 유기용매를 사용할 경우 도포 및 건조 후 용매를 회수하거나 소각하는 과정으로 인해 경제성이 저하되며, 환경 친화적이지 못한 단점이 있다. 또한, 유기용매는 미세다공막과의 친화력이 우수하여 도포공정에서 미세다공막의 기공 속으로 흡수(absorption)되는 특성을 가지고 있다. 이러한 특징으로 인하여 내열수지가 용해된 용액으로 도포층을 형성할 경우, 건조 공정 후 미세다공막 기공 내부가 내열수지로 도포되게 된다. 내열수지가 도포된 미세다공막은 기공크기가 줄어 투과도 저하가 발생하며, 고온에서 미세다공막의 셧다운 기능이 발현될 때 기공 내부에 도포된 내열 수지에 의해서 셧다운이 방해 받게 되는 현상이 발생한다. 이렇듯 유기용매를 사용하여 내열성을 향상시킨 경우 환경적인 문제뿐만 아니라 미세다공막의 기본적인 기능을 저해하는 요인을 가지고 있기 때문에, 내열층을 도포함으로써 얻으려고 했던 장점을 상쇄시키는 단점이 있다.On the other hand, as an aspect for improving the heat resistance of the secondary battery separator, a process of forming a coating layer using a heat-resistant resin using an organic solvent is applied. At this time, a large amount of organic solvent is used to dissolve the heat-resistant resin. In the case of using an organic solvent, economic feasibility decreases due to the process of recovering or incineration of the solvent after application and drying, and there is a disadvantage that it is not environmentally friendly. In addition, the organic solvent has excellent affinity with the microporous membrane, and thus has a property of being absorbed into the pores of the microporous membrane in the coating process. Due to this characteristic, when the coating layer is formed with a solution in which the heat-resistant resin is dissolved, the inside of the pores of the microporous membrane is coated with the heat-resistant resin after the drying process. The microporous membrane coated with the heat-resistant resin reduces the pore size, resulting in a decrease in transmittance, and when the shutdown function of the microporous membrane is expressed at a high temperature, the shutdown is disturbed by the heat-resistant resin applied inside the pores. In this way, when the heat resistance is improved by using an organic solvent, there is a disadvantage of offsetting the advantage of applying the heat-resistant layer because it has a factor that hinders the basic function of the microporous membrane as well as environmental problems.

투과도 확보를 위해서 빈용매(non solvent)를 첨가하거나 빈용매의 응고조에 함침시켜 투과도를 확보하는 시도도 있으나 상분리에 의한 불균일한 기공 구조 형성되거나 충분한 투과도 확보가 용이하지 못하다. In order to secure the permeability, there are attempts to secure the permeability by adding a non-solvent or impregnating the coagulation tank of the poor solvent, but it is not easy to form a non-uniform pore structure or secure sufficient permeability by phase separation.

이에, 내열성을 확보하면서 환경친화적인 물을 용매로 사용하는 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법이 일본공개특허 제2004-227972호, 일본공개특허 제2005-276503호 등에 의해 제안되고 있으나, 수용성 고분자 바인더의 경우 물에 잘 녹는 반면, 수분 흡착력이 높기 때문에 수분에 의해 전지내에서 리튬 salt 및 전해액과의 부반응에 희한 HF 및 가스 생성 또는, 이러한 부반응을 통한 추가적인 수분 생성 및 순환적인 부반응 발생으로 인한 전지 팽창 및 열화를 야기할 수 있는 문제가 있다. Accordingly, a method of manufacturing a separator for a secondary battery using environmentally friendly water as a solvent while securing heat resistance has been proposed by Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-227972 and Japanese Patent Application No. 2005-276503, but in the case of a water-soluble polymer binder While it is well soluble in water, it has a high moisture adsorption power, so the battery expands and deteriorates due to the generation of rare HF and gases in side reactions with lithium salt and electrolyte in the battery by moisture, or generation of additional moisture and cyclic side reactions through such side reactions. There is a problem that can cause it.

일본공개특허 제2004-227972호Japanese Patent Publication No. 2004-227972 일본공개특허 제2005-276503Japanese Patent Publication No. 2005-276503

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 무기입자와 바인더간에 3차원 망구조의 화학적 가교결합을 형성하여 내열성, 내화학성을 확보함과 동시에 전지의 신뢰성 및 안정성을 향상 시킬 수 있는 이차전지용 세퍼레이터 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by forming a chemical crosslink of a three-dimensional network structure between inorganic particles and a binder, it is possible to secure heat resistance and chemical resistance while improving the reliability and stability of the battery. It is possible to provide a secondary battery separator and a method for manufacturing the same.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 미세다공막 및 무기입자와 바인더를 포함하는 다공층을 포함하며, 상기 바인더는 자외선 또는 전자빔에 의해 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머로부터 형성되는 것인 이차전지용 세퍼레이터일 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention includes a microporous membrane and a porous layer including inorganic particles and a binder, wherein the binder is formed from a monomer and/or oligomer curable by ultraviolet rays or electron beams. Can be

본 발명은 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent), 무기입자 및 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더를 혼련하여 혼합 도포액을 제조하는 단계; 혼련된 혼합 도포액을 미세다공막에 도포하는 단계; 자외선 또는 전자빔을 조사하여 실란 커플링 에이전트(Sline coupling agent)로 표면 처리된 무기입자와 바인더를 화학적 가교결합시키는 단계 ;및 자외선 또는 전자빔 조사 전 및/또는 후에 미세다공막에 도포된 혼합 도포액을 건조하는 단계;를 포함하는 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법일 수 있다.The present invention comprises the steps of preparing a mixed coating solution by mixing a binder including a silane coupling agent, inorganic particles, and monomers and/or oligomers curable with ultraviolet rays or electron beams; Applying the kneaded mixed coating liquid to the microporous membrane; Chemically crosslinking the inorganic particles and the binder surface-treated with a silane coupling agent by irradiation with ultraviolet rays or electron beams; and a mixed coating solution applied to the microporous membrane before and/or after irradiation with ultraviolet rays or electron beams. It may be a method of manufacturing a separator for a secondary battery including a step of drying.

또한, 본 발명은 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent), 무기입자 및 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더를 혼련하여 혼합 도포액을 제조하는 단계; 혼련된 혼합 도포액을 전극에 도포하는 단계; 자외선 또는 전자빔을 조사하여 실란 커플링 에이전트(Sline coupling agent)로 표면 처리된 무기입자와 바인더를 화학적 가교결합시키는 단계 ;및 자외선 또는 전자빔 조사 전 및/또는 후에 미세다공막에 도포된 혼합 도포액을 건조하는 단계;를 포함하는 이차전지의 제조방법일 수 있다.In addition, the present invention comprises the steps of preparing a mixed coating solution by mixing a binder including a silane coupling agent, inorganic particles, and monomers and/or oligomers curable with ultraviolet rays or electron beams; Applying the mixed coating liquid to the electrode; Chemically crosslinking the inorganic particles and the binder surface-treated with a silane coupling agent by irradiation with ultraviolet rays or electron beams; and a mixed coating solution applied to the microporous membrane before and/or after irradiation with ultraviolet rays or electron beams. It may be a method of manufacturing a secondary battery including a step of drying.

본 발명은 모노머 및/또는 올리고머로부터 형성된 바인더가 미세다공막에 침투하는 투과도 저하 문제를 극복하고, 내열성, 내화학성 및 내수성이 뛰어난 이차전지용 세퍼레이터 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention overcomes the problem of lowering the transmittance in which the binder formed from the monomer and/or oligomer penetrates the microporous membrane, and provides a separator for a secondary battery having excellent heat resistance, chemical resistance, and water resistance, and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명은 무기입자 및 바인더 고분자 간의 자외선 또는 전자빔 조사를 통해 형성된 화학적 가교결합에 의해 전지의 안정성이 향상된 이차전지용 세퍼레이터 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a secondary battery separator with improved battery stability and a method for manufacturing the same by chemical crosslinking formed through irradiation of ultraviolet rays or electron beams between inorganic particles and a binder polymer.

도 1은 본 발명에 따른 무기입자 및 바인더가 화학적으로 가교결합 되는 것에 대한 일 예시도에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따라 제조된 이차전지용 세퍼레이터의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 것이다.
1 is an exemplary diagram for chemically crosslinking the inorganic particles and the binder according to the present invention.
2 is a view of the surface of a separator for a secondary battery manufactured according to an example of the present invention observed with a scanning microscope (SEM).

이하 본 발명에 대해서 실시예 및 도면을 통해 보다 상세히 설명하겠지만, 본 발명의 요지에 국한된 실시예에 지나지 않는다. 한편 본 발명은 이하의 실시 예에서 제시하는 공정조건에 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 목적을 달성하기에 필요한 조건의 범위 안에서 임의로 선택 할 수 있음은 당업자에게 자명하다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and drawings, but they are only examples limited to the gist of the present invention. Meanwhile, it is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the process conditions presented in the following examples, and can be arbitrarily selected within the range of conditions necessary to achieve the object of the present invention.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. In this case, unless there are other definitions in the technical terms and scientific terms used, they have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings A description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure will be omitted.

본 발명은 내열성, 내화학성 및 내수성이 우수한 이차전지용 세퍼레이터 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 또한 자외선 또는 전자빔에 의해 경화 가능한 모노머 및 올리고머 와 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)로 표면 처리된 무기입자를 포함하는 혼합 도포액을 전극에 도포함으로써 형성된 이차전지에 관한 것일 수 있다.The present invention relates to a separator for secondary batteries having excellent heat resistance, chemical resistance, and water resistance, and a method for manufacturing the same.In addition, inorganic particles surface-treated with a monomer and oligomer curable by ultraviolet or electron beam and a silane coupling agent It may relate to a secondary battery formed by applying a mixed coating liquid containing to the electrode.

즉, 본 발명은 미세다공막 및 무기입자와 바인더를 포함하는 다공층을 포함하며, 상기 바인더는 자외선 또는 전자빔에 의해 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머로부터 형성되는 것인 이차전지용 세퍼레이터일 수 있다.That is, the present invention includes a microporous membrane and a porous layer including inorganic particles and a binder, and the binder may be a separator for a secondary battery that is formed from a monomer and/or oligomer curable by ultraviolet rays or electron beams.

본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터의 무기입자와 바인더를 포함하는 다공층은 미세다공막의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.The porous layer including inorganic particles and a binder of the separator for a secondary battery according to the present invention may be formed on one or both surfaces of the microporous membrane.

본 발명에 따른 미세다공막은 폴리올레핀계 미세다공막이라면 제한되지 않고 사용 가능하며, 나아가 부직포, 종이 및 이들의 미세다공막 내부 기공 또는 표면에 무기입자를 포함하는 등 기공을 갖고 전지에 적용될 수 있는 다공막이라면 특별히 제한되지 않는다. The microporous membrane according to the present invention is not limited and can be used as long as it is a polyolefin-based microporous membrane, and further, non-woven fabric, paper, and pores in the microporous membrane thereof or including inorganic particles on the surface thereof can be applied to a battery. It is not particularly limited if it is a porous membrane.

일례로써, 상기 폴리올레핀계 수지는 1종 이상의 폴리올레핀계 수지 단독 또는 혼합물인 것이 바람직하고, 특히 에틸렌, 프로필렌, α-올레핀, 4-메틸-1-펜텐 등을 단량체와 공단량체로 사용하는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-4-메틸-1-펜텐 또는 이들의 공중합체 등에서 선택되는 1종 이상인 것이 효과적이다. 또는 폴리올레핀계 수지가 다층으로 구성될 수 있으며, 다층으로 구성된 폴리올레핀 수지 내 무기입자 및 유기입자가 동시에 포함될 수 있다. As an example, the polyolefin-based resin is preferably one or more polyolefin-based resins alone or as a mixture, and in particular, polyethylene, polyolefin using ethylene, propylene, α-olefin, 4-methyl-1-pentene, etc. as monomers and comonomers. It is effective to be at least one selected from propylene, poly-4-methyl-1-pentene, or copolymers thereof. Alternatively, the polyolefin-based resin may be composed of multiple layers, and inorganic particles and organic particles may be simultaneously included in the polyolefin resin composed of multi-layers.

보다 구체적으로, 상기 폴리올레핀계 미세다공막은 폴리올레핀계 수지와 다일루언트를 용융/혼련/압출하여 시트로 제조하는 것이 바람직하고, 폴리올레핀계 수지 조성물 : 다일루언트를 15 ~ 50 : 85 ~ 50 중량비로 사용하는 것이 효과적이다. More specifically, the polyolefin-based microporous membrane is preferably prepared as a sheet by melting/kneading/extruding a polyolefin-based resin and a diluent, and a polyolefin-based resin composition: diluent is 15 to 50: 85 to 50 weight ratio It is effective to use.

폴리올레핀계 수지의 비율이 15 중량비 미만일 경우, 과량의 점도가 낮은 다일루언트로 인해 균일한 시트 성형이 용이하지 않으며, 연신 과정에서 충분한 배향이 이루어지지 않아 기계적 강도 확보가 어렵고, 시트의 기계적 물성이 저하되어 연신과정에서 파단 등의 문제가 발생할 수 있다. 폴리올레핀계 수지의 함량이 50 중량비를 초과할 경우, 조성물의 점도가 높아져 혼련 및 압출 시 부하 증가로 압출 성형성이 저하되고 미세공 폴리올레핀 막의 투과도가 크게 낮아지며 시트가 단단해 불균일하게 연신되는 문제가 발생한다.When the proportion of the polyolefin resin is less than 15 weight ratio, it is not easy to form a uniform sheet due to the diluent having an excessive viscosity, and it is difficult to secure mechanical strength due to insufficient orientation during the stretching process, and the mechanical properties of the sheet It is deteriorated, and problems such as fracture may occur during the stretching process. When the content of the polyolefin resin exceeds 50 weight ratio, the viscosity of the composition increases and the extrusion moldability decreases due to an increase in the load during kneading and extrusion, the permeability of the microporous polyolefin membrane is greatly reduced, and the sheet is hard, causing a problem of uneven stretching. .

본 발명에 따른 미세다공막의 일례인 폴리올레핀계 미세다공막의 제조방법은 이 기술분야의 공지된 방법을 이용할 수 있으나, 일례로서 하기 (a1) 내지 (a5)의 단계를 포함하여 제조될 수 있다.The method for producing a polyolefin-based microporous membrane, which is an example of the microporous membrane according to the present invention, may use a method known in the art, but as an example, it may be produced including the steps of (a1) to (a5) below. .

(a1) 중량평균분자량이 2.0x105~ 4.5x105인 폴리에틸렌 20~50중량%와 다일루언트 80~50중량%를 함유하는 혼합물을 상분리 온도 이상에서 용융/혼련/압출하여 압출기내에서 열역학적 단일상으로 제조하는 단계;(a1) A mixture containing 20 to 50% by weight of polyethylene having a weight average molecular weight of 2.0x10 5 to 4.5x10 5 and 80 to 50% by weight of diluent is melted/kneaded/extruded at a phase separation temperature above the phase separation temperature and subjected to thermodynamic stage in the extruder. Daily manufacturing steps;

(a2) 단일상의 용융물을 상분리가 진행되게 하여 시트 형태로 성형하는 단계;(a2) forming a single-phase melt into a sheet form by causing phase separation to proceed;

(a3) 상기 단계 (a2)에서 제조한 시트를 횡방향 및 종방향 연신비가 각각 3.0배 이상으로 연신하는 단계;(a3) stretching the sheet prepared in step (a2) to have a transverse and longitudinal draw ratio of 3.0 times or more, respectively;

(a4) 연신된 필름에서 일정한 장력을 가한 상태에서 다일루언트를 추출하고 건조시키는 단계; 및(a4) extracting and drying the diluent while applying a certain tension from the stretched film; And

(a5) 건조된 필름의 잔류 응력 등을 제거하여 필름의 수축률을 감소시키는 열고정 단계;를 1회 이상 수행하는 과정을 포함하여 제조될 수 있다.(a5) heat setting step of reducing the shrinkage rate of the film by removing residual stress of the dried film, etc.; may be prepared including a process of performing one or more times.

본 발명의 다공층에 포함되는 무기입자는 강성이 있어서 외부의 충격 및 힘에 의해서 변형이 일어나지 않아 리튬 덴드라이트 및 이물질에 의한 쇼트를 방지할 수 있으며, 고온에서도 열변형 및 부반응이 일어나지 않기 때문에 바인더와의 결합을 통하여 고온에서 발생하는 미세다공막의 수축을 방지하기 위하여 첨가될 수 있다.The inorganic particles included in the porous layer of the present invention have rigidity and are not deformed by external impacts and forces, so that short circuits caused by lithium dendrites and foreign substances can be prevented, and thermal deformation and side reactions do not occur even at high temperatures. It may be added to prevent shrinkage of the microporous membrane occurring at high temperature through bonding with.

또한, 무기 입자는 입자 자체의 기하학적 구조 및 입자 사이즈 분포 등에 의해서 40~80%가량의 공극률을 가지고 있기 때문에 내열성 수지와의 적절한 비율을 통해서 최종 제품의 공극률 및 투과도 조절이 가능하다.In addition, since inorganic particles have a porosity of about 40 to 80% depending on the geometric structure and particle size distribution of the particles themselves, the porosity and transmittance of the final product can be controlled through an appropriate ratio with the heat-resistant resin.

상기 무기입자는 평균입경이 0.01 내지 20㎛인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10㎛이고, 가장 바람직하게는 0.1 내지 2.0㎛인 것이 효과적이다. 0.1㎛보다 작을 경우 무기입자의 비표면적이 넓어져서 접착력을 유지하지 위한 바인더 함량이 높아져야 하며 이로 인하여 투과도가 떨어지거나 투과도 상승을 위해 바인더 함량을 낮출 경우 접착력이 떨어지는 문제가 발생하며, 2㎛ 이상일 경우 2㎛ 이하의 박막 다공층을 형성하기 어려운 문제가 있으며 형성되더라도 무기입자가 불연속적으로 존재하는 다공막이 형성되어 내열성이 저하되는 등의 안정성 문제가 발생하여 본 발명의 목적에 부합되지 않는다.It is effective that the inorganic particles have an average particle diameter of 0.01 to 20 μm, more preferably 0.1 to 10 μm, and most preferably 0.1 to 2.0 μm. If it is smaller than 0.1㎛, the specific surface area of the inorganic particles should be increased, so that the binder content to maintain the adhesive strength should be increased. Accordingly, if the transmittance is lowered or the binder content is lowered to increase the transmittance, a problem of lowering the adhesive strength occurs. There is a problem in that it is difficult to form a thin porous layer of 2 μm or less, and even when formed, a porous film in which inorganic particles are discontinuously present is formed, resulting in a stability problem such as deterioration of heat resistance, which does not meet the object of the present invention.

상기 무기입자의 부피는 미세다공막에 도포될 혼합 도포액 내에 30 내지 99volume%로 포함되는 것이 바람직하며, 60 내지 95volume%가 보다 바람직하다. 상기 무기입자의 부피가 30volume%미만 시, 미세다공막의 공극률과 투과도 감소로 인하여 액체전해액 함침성이 떨어지고, 미세다공막의 내열성 하락, 전지이상 작동 시 전극간 공간확보가 어렵게 되어 전지 안정성이 떨어질 수 있으며, 반면 99volume%를 초과하면, 미세다공막과의 접착력이 저하되어 슬리팅 및 조립 공정에서 다공층의 탈리가 발생하여 조립 수율이 떨어질 수도 있다.The volume of the inorganic particles is preferably contained in an amount of 30 to 99 volume% in the mixed coating liquid to be applied to the microporous membrane, and more preferably 60 to 95 volume%. When the volume of the inorganic particles is less than 30 volume%, impregnation of the liquid electrolyte decreases due to the decrease in porosity and permeability of the microporous membrane, the heat resistance of the microporous membrane decreases, and when the battery malfunctions, it becomes difficult to secure the space between electrodes, resulting in poor battery stability On the other hand, if it exceeds 99 volume%, the adhesion to the microporous membrane is lowered, resulting in detachment of the porous layer in the slitting and assembling process, resulting in a decrease in the assembling yield.

상기 무기입자의 종류는 무기입자로서의 상기 목적을 달성하는 것이면 제한없이 이용가능할 수 있으며, 일례로써 알루미나(Alumina), 수산화알루미늄(AluminumHydroxide), 실리카(Silica), 산화바륨(Barium Oxide), 산화티탄(Titanium Oxide), 산화마그네슘(Magnesium Oxide), 수산화마그네슘(Magnesium Hydroxide), 점토(Clay), 유리분말(Glass powder), 베마이트(Boehmite) 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나이상을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 무기입자를 알루미나(Alumina)를 사용할 경우 강성이 우수하며 덴드라이트 및 이물질에 의한 단락현상을 차단하는데 효과적이다. The kind of the inorganic particles may be used without limitation as long as they achieve the above purpose as inorganic particles, and as an example, alumina, aluminum hydroxide, silica, barium oxide, titanium oxide (alumina), aluminum hydroxide (AluminumHydroxide), silica (Silica), barium oxide (barium oxide), titanium oxide ( Titanium Oxide), magnesium oxide (Magnesium Oxide), magnesium hydroxide (Magnesium Hydroxide), clay (Clay), glass powder (Glass powder), boehmite (Boehmite), or a mixture thereof, may contain any one or more selected from the , More specifically, when alumina is used for inorganic particles, it has excellent rigidity and is effective in blocking short circuits caused by dendrite and foreign substances.

본 발명에 따른 다공층에 포함되는 바인더는 무기입자와 함께 결합하여 미세다공막에 형성됨으로써, 이차전지용 세퍼레이터의 열적 및 화학적 안정성을 도모할 수 있는 것이면 제한없이 이용가능 할 수 있다The binder contained in the porous layer according to the present invention may be used without limitation as long as it is formed in the microporous membrane by bonding with inorganic particles, so long as it can achieve thermal and chemical stability of the separator for a secondary battery.

일례로써, 상기 바인더는 모노머 및/또는 올리고머로부터 형성될 수 있으며, 상기 모노머 및 올리고머는 자외선 또는 전자빔에 의해 경화 가능한 것 일 수 있다.As an example, the binder may be formed from a monomer and/or oligomer, and the monomer and oligomer may be curable by UV or electron beam.

일반적인 바인더는 무기입자와 물리적으로 결합되어 있어, 전지 내에서 전해액 및 및 리튬염의 부반응에 의해 발생되는 활성도가 높은 물질들에 의해서 용융 및 용해되어 바인더와 무기입자간의 결착력이 약화되는 문제가 발생할 수 있으며, 나아가 미세다공막과 다공층이 분리되거나 다공층이 국부적으로 손실되어 전지 내 성능저하가 발생하는 등 궁극적으로 전지내 안정성의 문제가 유발될 수 있었다.Since general binders are physically bonded to inorganic particles, they are melted and dissolved by highly active substances generated by side reactions of electrolytes and lithium salts in the battery, resulting in a problem of weakening the binding strength between the binder and inorganic particles. Furthermore, the microporous membrane and the porous layer are separated, or the porous layer is locally lost, resulting in deterioration in the battery performance, and ultimately, the stability problem in the battery could be caused.

그러나, 본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터의 경우 자외선 또는 전자빔에 의해 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머를 사용함으로서, 무기입자와 바인더 간의 3차원 망구조를 포함하는 화학적 가교결합으로 열적, 화학적 안정성이 개선되어 전지 내 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 이차전지용 세퍼레이터를 제공할 수 있다. However, in the case of the separator for a secondary battery according to the present invention, by using a monomer and/or oligomer that can be cured by ultraviolet or electron beam, thermal and chemical stability are improved by chemical crosslinking including a three-dimensional network structure between inorganic particles and a binder. It is possible to provide a separator for a secondary battery that can dramatically improve the stability in the battery.

화학적 가교결합의 3차원 망구조는 자외선 또는 전자빔에 의해서 라디칼이 형성되고 형성된 라디칼에 의해서 연속적인 가교반응이 일어나 바인더 및 무기입자에 존재하는 반응기와의 결합됨으로써 형성될 수 있다. The three-dimensional network structure of chemical crosslinking can be formed by forming radicals by ultraviolet rays or electron beams, and by continuously crosslinking reactions by the formed radicals, and bonding them with a binder and a reactive group present in the inorganic particles.

상기 화학적 가교결합은 자외선 또는 전자빔을 조사하여 형성가능 한 것으로서, 열경화와 다르게 낮은 온도(상온)에서 자외선 또는 전자빔 조사만을 통해서 가교반응을 일으킬 수 있기 때문에 열에 약한 기재를 사용하는 경우에도 기재의 손상 없이 가교 반응을 완성시킬 수 있다. The chemical crosslinking can be formed by irradiation with ultraviolet rays or electron beams. Unlike thermal curing, crosslinking reactions can occur only through ultraviolet or electron beam irradiation at a low temperature (room temperature), so even when a substrate weak to heat is used, the substrate is damaged. Without it, the crosslinking reaction can be completed.

또한, 무기입자와 바인더를 포함하는 다공층에 3차원 망구조의 화학적 가교결합을 형성하기 위한 가교반응을 효과적으로 진행하기 위하여 일정한 파장영역에서 활성화 되는 가교제를 추가할 수도 있다.In addition, in order to effectively conduct a crosslinking reaction for forming a chemical crosslinking of a three-dimensional network structure in the porous layer including inorganic particles and a binder, a crosslinking agent activated in a certain wavelength range may be added.

보다 구체적으로, 무기입자와 바인더간에 화학적 가교결합을 형성하기 위해서 상기 무기입자는 커플링 에이전트(Coupling agent)로 표면 처리할 수 있으며, 상기 커플링 에이전트(Coupling agent)는 실란 커플링 에이전트가 바람직하다. More specifically, in order to form a chemical crosslink between the inorganic particles and the binder, the inorganic particles may be surface-treated with a coupling agent, and the coupling agent is preferably a silane coupling agent. .

본 발명에 따른 무기입자를 표면 처리하는 커플링 에이전트(Coupling agent)의 일례인 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)는 수분에 의해서 실란 커플링 에이전트를 구성하고 있는 메톡시(-OCH3) 또는 에톡시(-OCH3) 등과 같은 작용기가 가수분해하여 -OH기를 형성하게 되고, 형성된 -OH기가 무기입자의 표면에 존재하는 다수의 -OH기와 수소 결합(Hydrogen bonding)을 하게 되어 무기입자 표면에 흡착될 수 있다.A silane coupling agent, which is an example of a coupling agent for surface treatment of inorganic particles according to the present invention, is methoxy (-OCH 3 ) or ethylene which constitutes the silane coupling agent by moisture. Functional groups such as oxy (-OCH 3 ) are hydrolyzed to form -OH groups, and the formed -OH groups undergo hydrogen bonding with a number of -OH groups present on the surface of inorganic particles, and are adsorbed on the surface of inorganic particles. Can be.

1차적으로 무기입자 표면에 흡착된 실란 커플링 에이전트는 말단에 아크릴, 메타아크릴, 에폭시, 메틸, 비닐, 아미노 멀겝토 등 다양한 작용기를 가지게 되는데 이런 말단기에 의해서 무기입자들 상호간 입체적 장애를 받아 용매내 균일한 분산이 가능하게 된다. 또한, 표면 처리의 효율성을 높이기 위해서 초음파, 비드밀(Beads mill) 등의 장비를 사용하는 것도 가능하며, 최종적으로 건조공정을 통해서 탈수축합 반응이 일어나 무기입자와 실란 커플링 에이전트 사이에 견고한 화학적 결합(Chemical bonding)이 완성될 수 있다. Primarily, the silane coupling agent adsorbed on the surface of inorganic particles has various functional groups such as acrylic, methacrylic, epoxy, methyl, vinyl, and amino mulcate at the ends. Uniform dispersion within it becomes possible. In addition, to increase the efficiency of surface treatment, it is possible to use equipment such as ultrasonic waves and beads mill, and finally, a dehydration condensation reaction occurs through a drying process, and a strong chemical bond between the inorganic particles and the silane coupling agent. (Chemical bonding) can be completed.

상기 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)는 상기 목적을 달성하기 위한 것이면 제한없이 이용가능 할 수 있으나 (메트)아크릴레이트((meth)acrylate)계열의 것이 바람직하며, 일례로써 3-아클릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필다이에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필다이메톡시실란 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The silane coupling agent may be used without limitation as long as it is intended to achieve the above object, but a (meth)acrylate series is preferable, and as an example, 3-acryloxypropyl Trimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethoxysilane, etc. However, it is not limited thereto.

본 발명에 따른 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)로 표면 처리된 무기입자는 자외선 또는 전자빔에 의해 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머로부터 형성된 바인더와 자외선 또는 전자빔 조사에 의해 화학적 가교결합을 형성할 수 있다. The inorganic particles surface-treated with the silane coupling agent according to the present invention can form a chemical crosslink by irradiation with ultraviolet rays or electron beams with a binder formed from monomers and/or oligomers curable by ultraviolet rays or electron beams. .

즉 본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터에 있어서, 무기입자는 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)로 표면 처리되어 자외선 또는 전자빔에 의해 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머로부터 형성된 바인더와 화학적 가교결합을 형성하는 것일 수 있다.That is, in the separator for a secondary battery according to the present invention, the inorganic particles are surface-treated with a silane coupling agent to form a chemical crosslink with a binder formed from a monomer and/or oligomer curable by ultraviolet rays or electron beams. I can.

상기와 같은 자외선 또는 전자빔 조사에 의한 화학적 가교결합을 통해 기존의 열가교의 한계점인 혼합 도포액의 안정성 저하 및 바인더와 무기입자간 물리적 결합의 단점을 극복할 수 있다.Through chemical crosslinking by irradiation of ultraviolet rays or electron beams as described above, it is possible to overcome the disadvantages of the reduction of stability of the mixed coating solution and the physical bonding between the binder and the inorganic particles, which are limitations of conventional thermal crosslinking.

본 발명에 따른 상기 모노머는 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)로 표면 처리된 무기입자와 자외선 또는 전자빔 조사에 의해 화학적 가교결합을 형성할 수 있는 것이면 제한없이 이용가능 할 수 있으나, 용매를 포함하는 혼합도포액을 형성함에 있어서 미세다공막의 투과도 측면을 고려하여 채택할 수 있다.The monomer according to the present invention may be used without limitation as long as it can form chemical crosslinking by irradiation with ultraviolet or electron beam with inorganic particles surface-treated with a silane coupling agent. In forming the mixed coating solution, it can be adopted in consideration of the permeability aspect of the microporous membrane.

비제한적인 일례로써, 상기 모노머는 수용성으로서, 에틸렌 옥사이드(Ethylene Oxide)기 및 (메트)아크릴레이트((meth)acrylate) 기, 우레탄(Urethane)기를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.As a non-limiting example, the monomer is water-soluble, and may include at least one or more ethylene oxide (Ethylene Oxide) groups, (meth) acrylate groups, and urethane (Urethane) groups.

구체적인 일례로서, 상기 수용성 모노머는 폴리에틸렌글리콜다이아크릴레이트(Polyethylene Glycol Diacrylate;PEGDA), 폴리에틸렌글리콜다이메타아클릴레이트(Polyethylene Glycol Dimethacrylate, PEGDMA), 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Ethoxylated Trimethylolpropane Triacylate;TMPTA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A diacrylate;BPADA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이메타아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA)중 선택되는 어느 하나일 수 있다.As a specific example, the water-soluble monomer is polyethylene glycol diacrylate (PEGDA), polyethylene glycol dimethacrylate (PEGDMA), ethoxylated trimethylolpropane triacylate (Ethoxylated Trimethylolpropane Triacylate). ;TMPTA), ethoxylated bisphenol A diacrylate (BPADA), ethoxylated bisphenol A dimethacylate (Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA) may be any one selected from.

본 발명에 따른 올리고머는 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)로 표면 처리된 무기입자와 자외선 또는 전자빔 조사에 의해 화학적 가교결합을 형성할 수 있는 것이면 제한없이 이용가능 할 수 있으며, 바람직하게는 우레탄계 올리고머 일 수 있다.The oligomer according to the present invention may be used without limitation as long as it can form a chemical crosslinking by irradiation with ultraviolet rays or electron beams with inorganic particles surface-treated with a silane coupling agent, and preferably urethane-based oligomers Can be

상기 우레탄계 올리고머는 하기 화학식 (1)과 같은 우레탄 결합(~NH-COO~)을 갖는 광중합 특성을 가진 것이면 제한없이 이용가능 할 수 있으나, 바람직하게는 아크릴레이트기 및/또는 메타아크릴레이트기를 포함하는 우레탄계 올리고머 인 것이 좋다.The urethane-based oligomer may be used without limitation as long as it has a photopolymerization characteristic having a urethane bond (~NH-COO~) as shown in the following formula (1), but preferably includes an acrylate group and/or a methacrylate group. It is better to be a urethane oligomer.

화학식 (1)Formula (1)

Figure 112014003092722-pat00001
Figure 112014003092722-pat00001

일반적인 바인더에 포함되는 모노머 및/또는 올리고머는 미세다공막과 친화력이 좋아 기공속으로 침투하여 투과도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.Monomers and/or oligomers included in general binders have good affinity with the microporous membrane and penetrate into the pores, resulting in a problem of lowering the permeability.

그러나, 본 발명에 따른 수용성 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더는 미세다공막의 기공속으로 침투하여 투과도가 저하되는 것을 방지할 수 있어, 전지의 성능 확보측면에서 우수하다.However, the binder containing the water-soluble monomer and/or oligomer according to the present invention can prevent the penetration of the microporous membrane from being lowered by penetrating into the pores of the microporous membrane, thereby being excellent in terms of securing the performance of the battery.

또한, 본 발명에 따른 무기입자 표면에 형성된 아크릴레이트 및/또는 메타아크릴레이트계열의 말단 작용기와 바인더에 존재하는 아크릴레이트 및/또는 메타아크릴레이트의 결합을 보다 효과적으로 수행하기 위해서 가교제를 사용할 수 있으며, 상기 가교제는 자외선 또는 전자빔 조사에 의해 활성화 될 수 있는 것이 좋다.In addition, a crosslinking agent may be used to more effectively combine the acrylate and/or methacrylate-based terminal functional groups formed on the surface of the inorganic particles according to the present invention with the acrylate and/or methacrylate present in the binder, It is preferable that the crosslinking agent can be activated by irradiation with ultraviolet rays or electron beams.

상기 가교제의 구체적인 일례로는, 200~500nm 파장영역에서 활성화 될 수 있는 것이 바람직하며 벤조페논(Benzophenone), 알파하이드록시케톤(α-Hydroxyketone), 알파아미노케톤(α-Aminoketone), 포스파인옥사이드(Phosphine oxide), 페닐그릴옥시레이트(Phenylglyoxylate), 벤질다이메틸케탈(Benzildimethylketal), 메탈로센(Metallocene), 이오도니움솔트(Iodonium salt)기를 적어도 하나 이상 포함하는 것이 효과적이며, 더욱 바람직하게는 물에 분산이 되며 300nm 이상의 장파장 영역대에서 라디칼을 형성시킬 수 있는 BASF사의 IRGACURE 시리즈 제품 중 1173, 2959, 754, 819, 819DW 제품을 사용할 수 있다. As a specific example of the crosslinking agent, it is preferable that it can be activated in a wavelength range of 200 to 500 nm, and benzophenone, alpha hydroxyketone (α-Hydroxyketone), alpha amino ketone (α-Aminoketone), phosphine oxide ( Phosphine oxide), phenylglyoxylate (Phenylglyoxylate), benzyldimethylketal (Benzildimethylketal), metallocene (Metallocene), it is effective to include at least one or more iodonium salt (Iodonium salt) groups, more preferably water 1173, 2959, 754, 819, 819DW among BASF's IRGACURE series products that can be dispersed in and form radicals in the long wavelength range of 300nm or more can be used.

본 발명에 따른 무기입자와 바인더를 포함하는 다공층을 미세다공막에 형성하는 방법은 이 분야에서 채택하는 통상의 방법으로 제조할 수 있는 것으로 특별한 제한을 두지는 않으며 일례로써, 바(bar)코팅 법, 로드(rod) 코팅 법, 다이(die) 코팅 법, 와이어(wire) 코팅 법, 콤마(comma) 코팅 법, micro gravure/gravure법, 딥(dip) 코팅 법, 스프레이(spray) 법, 잉크젯(ink-jet) 코팅 법 또는 이들을 혼합한 방식 및 변형한 방식 등이 사용될 수 있다. The method of forming a porous layer containing inorganic particles and a binder according to the present invention on a microporous membrane is not particularly limited as it can be manufactured by a conventional method adopted in this field, and is as an example, bar coating. Method, rod coating method, die coating method, wire coating method, comma coating method, micro gravure/gravure method, dip coating method, spray method, inkjet (ink-jet) coating method or a method in which these are mixed and a method modified, and the like may be used.

또한, 독터 블레이드(doctor blade) 또는 에어 나이프(air knife), 바(bar) 등을 사용하여 표면의 다공성 도포층을 평탄화 시키거나 일부 제거하는 과정이 추가적으로 포함될 수 있으며, 도포 시 전기방사 및 전기스프레이 법에 의해 섬유상으로 형성되어 다공성을 갖도록 도포되는 것일 수 있다.In addition, a process of flattening or partially removing the porous coating layer on the surface using a doctor blade, air knife, bar, etc. may be additionally included, and during application, electrospinning and electrospray It may be formed in a fibrous form by a method and applied to have porosity.

본 발명에 따른 바인더와 무기입자의 결합을 위해서 자외선 또는 전자빔을 사용할 수 있으며, 자외선을 사용할 경우 저압 수은등, 형광등, 중압 수은등, 고압 수은등, 메탈 할라이드 램프, LED 램프 등의 자외선 램프를 사용할 수 있으며, 경화 조건에 따라서 질소 환경을 유지하면서 경화를 시킬 수도 있다. For the binding of the binder and inorganic particles according to the present invention, ultraviolet rays or electron beams may be used, and when ultraviolet rays are used, ultraviolet lamps such as low pressure mercury lamps, fluorescent lamps, medium pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, metal halide lamps, and LED lamps can be used, Depending on the curing conditions, it may be cured while maintaining a nitrogen environment.

자외선 또는 전자빔을 조사하기 전 및/또는 후에 무기입자와 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)간에 형성된 수소결합을 보다 견고한 화학적 결합(Chemical bonding)으로 유지하기 위하여 40 내지 120℃, 바람직하게는 40 내지 80℃의 온도에서 건조하는 과정을 통해 탈수축합반응을 일으키는 과정을 포함할 수 있다. 이는 40℃ 이하의 건조온도는 수분을 충분히 제거할 수 없어 화학적 결합을 완성시킬 수 없으며, 120℃ 이상의 건조온도는 기재에 손상을 주기 때문에 적합하지 못하기 때문이다. Before and/or after irradiation with ultraviolet rays or electron beams, in order to maintain the hydrogen bond formed between the inorganic particles and the silane coupling agent as a more robust chemical bonding, 40 to 120°C, preferably 40 to It may include a process of causing a dehydration condensation reaction through a process of drying at a temperature of 80 ℃. This is because a drying temperature of 40°C or less cannot sufficiently remove moisture and thus chemical bonding cannot be completed, and a drying temperature of 120°C or higher is not suitable because it damages the substrate.

상기 탈수축합반응을 일으키기 위한 건조단계는 상기 자외선 조사단계 이전 또는 이후에 하여도 무방하고, 이전 및 이후에 모두 수행하여도 무방하다.The drying step for causing the dehydration condensation reaction may be performed before or after the ultraviolet irradiation step, and may be performed both before and after.

본 발명에 따른 무기입자와 바인더를 포함하는 다공층을 형성하기 위하여 혼합 도포액을 제조할 수 있고, 혼합 도포액에는 소정의 용매를 포함할 수 있다.A mixed coating solution may be prepared in order to form a porous layer including inorganic particles and a binder according to the present invention, and a predetermined solvent may be included in the mixed coating solution.

상기 혼합 도포액을 제조하는 방법은 이 기술분야의 공지된 모든 방법을 이용할 수 있으나, 먼저 용매에 무기입자를 분산시켜 무기입자 분산액을 제조하고 이를 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머와 혼합하는 것으로부터 제조될 수 있다.The method of preparing the mixed coating solution may use any method known in the art, but first, an inorganic particle dispersion solution is prepared by dispersing the inorganic particles in a solvent, and the mixture is mixed with a monomer and/or oligomer curable with ultraviolet rays or electron beams. It can be prepared from

또한, 상기 혼합 도포액을 제조하는 방법은 용매에 실란 커플링 에이전트를 분산시킨 뒤에 무기입자를 혼용하여 분산시켜 무기입자 분산액을 제조하고 이를 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머와 혼합하는 것으로부터 제조될 수 있다.In addition, the method of preparing the mixed coating solution is to prepare an inorganic particle dispersion by dispersing the silane coupling agent in a solvent and then mixing and dispersing the inorganic particles, and mixing it with a monomer and/or oligomer curable with ultraviolet rays or electron beams. Can be manufactured from

상기 무기입자 분산액을 제조하는 방법은 초음파 분산, 비드밀, 제트밀, 바스켓 밀 등의 통상의 공지된 방법을 사용하여 분산시킬 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The method of preparing the inorganic particle dispersion may be dispersed using a conventionally known method such as ultrasonic dispersion, bead mill, jet mill, basket mill, etc., but is not limited thereto.

또한, 상기 무기입자 분산액과 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머와 혼합하는 방법은 교반기 등의 공지된 다양한 방법으로 진행될 수 있다.In addition, the method of mixing the inorganic particle dispersion with a monomer and/or oligomer curable by ultraviolet or electron beam may be performed by various known methods such as a stirrer.

본 발명에 따른 혼합 도포액에 포함되는 용매는 무기입자를 분산시켜 무기입자 분산액을 제조할 수 있는 것이면 제한없이 이용가능 할 수 있으나, 친환경적 측면 및 모노머와 올리고머가 미세다공막의 기공속으로 침투하여 투과도가 저하되는 것을 방지하기 하고자 하는 측면을 고려해 볼 때, 상기 용매는 물인 것이 바람직하다. The solvent contained in the mixed coating solution according to the present invention may be used without limitation as long as it is capable of preparing an inorganic particle dispersion by dispersing the inorganic particles, but it is environmentally friendly and the monomer and oligomer penetrate into the pores of the microporous membrane. Considering the aspect to prevent the transmittance from being lowered, the solvent is preferably water.

즉, 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더는 미세다공막과 친화성이 좋아서 기공속으로 침투하는 단점이 있으나 본 발명에 따른 수용성 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더는 용매를 물로 사용하여 상기 투과도 저하문제를 극복할 수 있어, 전지 성능을 증가시킬 수 있다. That is, the binder containing monomers and/or oligomers has a disadvantage of penetrating into the pores due to good affinity with the microporous membrane, but the binder containing the water-soluble monomer and/or oligomer according to the present invention uses a solvent as water to obtain the permeability. The degradation problem can be overcome, and the battery performance can be increased.

본 발명은 상기와 같은 내열성, 내화학적 및 내수성이 우수한 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법일 수 있다.The present invention may be a method of manufacturing a secondary battery separator having excellent heat resistance, chemical resistance, and water resistance as described above.

즉, 본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법은 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent), 무기입자 및 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 수용성 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더를 혼련하여 혼합 도포액을 제조하는 단계; 상기 혼련된 혼합 도포액을 미세다공막에 도포하는 단계; 자외선 또는 전자빔을 조사하여 상기 실란 커플링 에이전트(Sline coupling agent)로 표면 처리된 상기 무기입자와 상기 바인더를 화학적 가교결합시키는 단계 ;및 상기 자외선 또는 전자빔 조사 전 및/또는 후에 상기 미세다공막에 도포된 혼합 도포액을 건조하는 단계;를 포함하는 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법일 수 있다.That is, the method of manufacturing a separator for a secondary battery according to the present invention prepares a mixed coating solution by kneading a binder including a silane coupling agent, inorganic particles, and a water-soluble monomer and/or oligomer curable with ultraviolet rays or electron beams. Step to do; Applying the mixed coating liquid to the microporous membrane; Chemically crosslinking the inorganic particles and the binder surface-treated with the silane coupling agent by irradiation with ultraviolet rays or electron beams; And coating on the microporous membrane before and/or after irradiation with the ultraviolet rays or electron beams It may be a method of manufacturing a separator for a secondary battery comprising; drying the mixed coating solution.

본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법에 있어서, 상기 혼합 도포액은 이 기술분야에 통상적으로 사용되는 방법에 의해서 제조될 수 있다.In the method of manufacturing a separator for a secondary battery according to the present invention, the mixed coating liquid may be prepared by a method commonly used in this technical field.

일례로서 먼저 용매에 무기입자를 분산시켜 무기입자 분산액을 제조하고 이를 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머와 혼합하는 것으로부터 제조될 수 있다.As an example, it may be prepared by first dispersing the inorganic particles in a solvent to prepare an inorganic particle dispersion, and mixing it with a monomer and/or oligomer curable by ultraviolet or electron beam.

또한, 상기 혼합 도포액을 제조하는 방법은 용매에 실란 커플링 에이전트를 분산시킨 뒤에 무기입자를 혼용하여 분산시켜 무기입자 분산액을 제조하고 이를 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머와 혼합하는 것으로부터 제조될 수 있다.In addition, the method of preparing the mixed coating solution is to prepare an inorganic particle dispersion by dispersing the silane coupling agent in a solvent and then mixing and dispersing the inorganic particles, and mixing it with a monomer and/or oligomer curable with ultraviolet rays or electron beams. Can be manufactured from

상기 용매는 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 것이면 제한없이 이용 가능할 수 있으나 물인 것이 바람직하고, 상기 혼합 도포액내의 무기입자의 표면은 실란 커플링 에이전트로 표면처리되어 화학적 가교결합을 형성하며 용매 내에 분산되어 있을 수 있다.The solvent may be used without limitation as long as it can achieve the object of the present invention, but water is preferred, and the surface of the inorganic particles in the mixed coating solution is surface-treated with a silane coupling agent to form a chemical crosslinking bond. It can be distributed.

즉, 본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법은 상기 혼합 도포액에 포함된 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)가 상기 무기입자에 흡착되어 표면처리되는 단계;를 더 포함할 수 있다.That is, the method of manufacturing a separator for a secondary battery according to the present invention may further include a step of surface treatment by adsorbing a silane coupling agent included in the mixed coating solution onto the inorganic particles.

본 발명에 따른 상기 혼합 도포액을 제조하는 방법의 일례인 비드밀(Bead mill)을 이용한 방법에 의하면은 용매인 물과 무기입자 및 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)를 교반기 등을 이용하여 혼련하고, 혼련된 액을 비드밀(Bead mill) 기기에 투입하여 무기입자 분산액을 제조한 후 모노머 및/또는 올리고머와 혼련하여 혼합 도포액을 제조할 수 있다.According to the method using a bead mill, which is an example of the method for preparing the mixed coating solution according to the present invention, water as a solvent, inorganic particles, and a silane coupling agent are kneaded using a stirrer, etc. Then, the mixed solution may be added to a bead mill to prepare an inorganic particle dispersion, and then mixed with a monomer and/or oligomer to prepare a mixed coating solution.

상기 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent), 무기입자 및 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 수용성 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더를 혼련하여 혼합 도포액을 제조하는 단계에서 평활성 및 표면의 조정 등을 위하여 가교제, 소포제(defoamer), 웨팅(Wetting)제, 레벨링(Levelling)제, 슬립(Slip)제 등을 첨가할 수 있다.A crosslinking agent for smoothness and surface adjustment in the step of preparing a mixed coating solution by kneading a binder containing the silane coupling agent, inorganic particles, and a water-soluble monomer and/or oligomer curable with ultraviolet rays or electron beams. , A defoamer, a wetting agent, a leveling agent, a slip agent, and the like may be added.

본 발명에 따른 혼합 도포액에 첨가될 수 있는 가교제의 구체적인 일례로는, 200~500nm 파장영역에서 활성화 될 수 있는 것이 바람직하며 벤조페논(Benzophenone), 알파하이드록시케톤(α-Hydroxyketone), 알파아미노케톤(α-Aminoketone), 포스파인옥사이드(Phosphine oxide), 페닐그릴옥시레이트(Phenylglyoxylate), 벤질다이메틸케탈(Benzildimethylketal), 메탈로센(Metallocene), 이오도니움솔트(Iodonium salt)기를 적어도 하나 이상 포함하는 것이 효과적이며, 더욱 바람직하게는 물에 분산이 되며 300nm 이상의 장파장 영역대에서 라디칼을 형성시킬 수 있는 BASF사의 IRGACURE 시리즈 제품 중 1173, 2959, 754, 819, 819DW 제품을 사용할 수 있다. As a specific example of a crosslinking agent that can be added to the mixed coating solution according to the present invention, it is preferable that it can be activated in a wavelength range of 200 to 500 nm, and benzophenone, alpha hydroxy ketone (α-Hydroxyketone), alpha amino Ketone (α-Aminoketone), phosphine oxide (Phosphine oxide), phenylglyoxylate (Phenylglyoxylate), benzyldimethylketal (Benzildimethylketal), metallocene (Metallocene), at least one or more iodonium salt (Iodonium salt) group It is effective to include, more preferably, 1173, 2959, 754, 819, 819DW of BASF's IRGACURE series products that are dispersed in water and can form radicals in a long wavelength range of 300 nm or more can be used.

또한, 혼합 도포액의 점도를 조절하기 위해서 카르복시메틸셀롤로우즈(Carboxylmethylcellulose)계, 덱스트란(Dextran)계, 폴리비닐피놀리돈(Polyvinylpyrollidone)계, 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol)계, 폴리아크릴릭엑시드(Polyacrylic acid)계, 폴리아크릴아마이드(Polyacrylamide)계, 폴리이미드아미드(Polyimideamide)계, 우레탄계(Urethane)계, 폴리비닐아세트아마이드(Polyvinylacetamide)계, 리그노설포네이트(Lignosulfonate)계, 폴리아크릴로나이트릴(Polyacrylonitrile)계, 에폭시(Epoxy), 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine)계 등의 점도 조절제 1종 이상을 단독 및/또는 혼용하여 사용할 수 있다.In addition, in order to control the viscosity of the mixed coating liquid, carboxylmethylcellulose-based, dextran-based, polyvinylpyrollidone-based, polyvinylalcohol-based, and polyacrylic acid ( Polyacrylic acid, polyacrylamide, polyimideamide, urethane, polyvinylacetamide, lignosulfonate, polyacrylonitrile One or more viscosity modifiers, such as (Polyacrylonitrile)-based, epoxy, and polyethyleneimine-based, may be used alone and/or in combination.

본 발명에 따른 혼합 도포액을 미세다공막에 도포하는 방법은 이 기술분야의 공지의 모든방법을 제한없이 이용할 수 있으며, 바람직하게는 바(bar)코팅 법, 로드(rod) 코팅 법, 다이(die) 코팅 법, 와이어(wire) 코팅 법, 콤마(comma) 코팅 법, micro gravure/gravure법, 딥(dip) 코팅 법, 스프레이(spray) 법, 잉크젯(ink-jet) 코팅 법 또는 이들을 혼합한 방식 및 변형한 방식 등이 사용될 수 있다. The method of applying the mixed coating liquid according to the present invention to the microporous membrane can use all methods known in the art without limitation, preferably bar coating method, rod coating method, die ( die) coating method, wire coating method, comma coating method, micro gravure/gravure method, dip coating method, spray method, ink-jet coating method, or a mixture of these A method and a modified method may be used.

본 발명에 따른 혼합 도포액을 미세다공막의 일면 또는 양면에 도포 될 수 있으며 상기 도포단계를 거친 후 일정한 온도 및 습도 조건하에서 건조과정을 통해 용매를 제거하는 단계를 거치게 된다. The mixed coating solution according to the present invention may be applied to one side or both sides of the microporous membrane, and after passing through the coating step, a step of removing the solvent through a drying process under constant temperature and humidity conditions is performed.

상기 용매를 제거하는 건조과정은 특별히 제한되지 않으며, 에어 블로잉(air blowing), 아이알 히터(IR heater) 등의 방법을 단독 혹은 조합하여 사용할 수 있다.The drying process for removing the solvent is not particularly limited, and methods such as air blowing and IR heater may be used alone or in combination.

본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법은 상기 건조 단계를 거친 후 혼합 도포액에 포함되어 있는 수용성 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더 및 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)로 표면 처리된 무기입자 사이에 화학적 가교결합을 형성하기 위하여 전자빔 또는 자외선을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a separator for a secondary battery according to the present invention, the inorganic particles surface-treated with a silane coupling agent and a binder containing a water-soluble monomer and/or oligomer contained in the mixed coating solution after the drying step It may include the step of irradiating an electron beam or ultraviolet rays to form a chemical crosslinking therebetween.

다만, 상기 전자빔 또는 자외선 조사단계 이전에 무기입자와 실란 커플링 에이전트를 구성하는 수소결합내 수분을 제거하기 위해 상기 미세다공막에 도포된 혼합도포액을 40~120℃에서 건조하는 단계를 포함할 수 있으며, 40℃ 이하의 건조온도는 수분을 충분히 제거할 수 없어 화학적 결합을 완성시킬 수 없으며, 120℃ 이상의 건조온도는 기재에 손상을 주기 때문에 적합하지 못하다. However, prior to the electron beam or ultraviolet irradiation step, drying the mixed coating solution applied to the microporous membrane at 40 to 120° C. to remove moisture in the hydrogen bonds constituting the inorganic particles and the silane coupling agent. A drying temperature of 40°C or less cannot sufficiently remove moisture and thus chemical bonding cannot be completed, and a drying temperature of 120°C or more is not suitable because it damages the substrate.

상기 미세다공막에 도포된 혼합 도포액을 건조하는 단계는 자외선 조사단계 이전 또는 이후 및 이전과 이후 모두 포함하여도 무방하다.The step of drying the mixed coating liquid applied to the microporous membrane may include both before or after the ultraviolet irradiation step, and before and after the ultraviolet irradiation step.

본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법에 있어서, 상기 수용성 모노머 및 올리고머는 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)로 표면 처리된 무기입자와 자외선 또는 전자빔 조사에 의해 화학적 가교결합을 형성할 수 있는 것이면 제한없이 이용 가능 할 수 있으나, 용매가 물인 것을 감안할 수 있다.In the method for manufacturing a separator for a secondary battery according to the present invention, the water-soluble monomer and oligomer are those capable of forming chemical crosslinking by irradiation with ultraviolet rays or electron beams with inorganic particles surface-treated with a silane coupling agent. It may be used without limitation, but it can be considered that the solvent is water.

보다 구체적으로, 상기 수용성 모노머는 에틸렌 옥사이드(Ethylene Oxide)기 및 (메트)아크릴레이트((meth)acrylate), 우레탄(Urethane)기기를 적어도 하나 이상 포함하는 것으로서 폴리에틸렌글리콜다이아크릴레이트(Polyethylene Glycol Diacrylate;PEGDA), 폴리에틸렌글리콜다이메타아클릴레이트(Polyethylene Glycol Dimethacrylate, PEGDMA), 에톡시레이티드 트리메틸올프로판(EO) 트리아크릴레이트(Ethoxylated Trimethylolpropane Triacylate;TMPTA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A diacrylate;BPADA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이메타아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA) 중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 올리고머는 아크릴레이트기 및/또는 메타아크릴레이트기를 포함하는 우레탄계 올리고머인 것이 바람직하다.More specifically, the water-soluble monomer includes at least one of an ethylene oxide (Ethylene Oxide) group, a (meth) acrylate, and a urethane (Urethane) device, and includes polyethylene glycol diacrylate; PEGDA), Polyethylene Glycol Dimethacrylate (PEGDMA), Ethoxylated Trimethylolpropane (EO) Triacylate (TMPTA), Ethoxylated Bisphenol A Diacrylate (Ethoxylated) bisphenol A diacrylate; BPADMA), ethoxylated bisphenol A dimethacylate (Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA) is preferably any one selected from, and the oligomer includes an acrylate group and/or a methacrylate group. It is preferably a urethane oligomer.

또한, 본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법에 있어서, 혼합 도포액에 포함되는 용매는 본 발명에 따른 수용성 모노머 및 올리고머가 미세다공막에 침투되어 투과도가 저하되는 것을 방지하며, 친환경적 측면을 고려해 보았을 때 물인 것이 바람직하다.In addition, in the manufacturing method of the separator for a secondary battery according to the present invention, the solvent contained in the mixed coating solution prevents the water-soluble monomer and oligomer according to the present invention from penetrating into the microporous membrane, thereby reducing the transmittance, and taking into account the environmentally friendly aspects. When viewed, it is preferable to be water.

본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터 및 이의 제조방법에 의하면 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)로 표면 처리된 무기입자와 자외선 또는 전자빔에 의해 경화 가능한 수용성 모노머 및/또는 올리고머로부터 형성된 바인더를 포함하는 혼합도포액을 미세공 폴리올레핀 막에 도포한 후 자외선 또는 전자빔 조사함으로써, 화학적 가교결합을 형성하여 내열성, 내화학적 및 내수성이 우수한 이차전지용 세퍼레이터를 제공할 수 있다.According to the separator for a secondary battery according to the present invention and a method for manufacturing the same, a mixed coating comprising a binder formed from inorganic particles surface-treated with a silane coupling agent and a water-soluble monomer and/or oligomer curable by ultraviolet or electron beam The liquid is applied to a microporous polyolefin film and then irradiated with ultraviolet rays or electron beams to form chemical crosslinks, thereby providing a secondary battery separator having excellent heat resistance, chemical resistance, and water resistance.

더욱이 본 발명은 상기 혼합도포액을 전극상에 직접 도포하여 제조되는 이차전지일 수 있다.Furthermore, the present invention may be a secondary battery manufactured by directly applying the mixed coating solution on an electrode.

즉, 본 발명은 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent), 무기입자 및 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및/또는 올리고머를 포함하는 바인더를 혼련하여 혼합 도포액을 제조하는 단계; 상기 혼련된 혼합 도포액을 전극에 도포하는 단계; 자외선 또는 전자빔을 조사하여 상기 실란 커플링 에이전트(Sline coupling agent)로 표면 처리된 상기 무기입자와 상기 바인더를 화학적 가교결합시키는 단계 ;및 상기 자외선 또는 전자빔 조사 전 및/또는 후에 상기 미세다공막에 도포된 혼합 도포액을 건조하는 단계; 포함하는 이차전지의 제조방법일 수 있다. That is, the present invention comprises the steps of preparing a mixed coating solution by mixing a binder including a silane coupling agent, inorganic particles, and monomers and/or oligomers curable with ultraviolet rays or electron beams; Applying the kneaded mixed coating liquid to an electrode; Chemically crosslinking the inorganic particles and the binder surface-treated with the silane coupling agent by irradiation with ultraviolet rays or electron beams; And coating on the microporous membrane before and/or after irradiation with the ultraviolet rays or electron beams Drying the mixed coating liquid; It may be a method of manufacturing a secondary battery including.

여기서, 혼합 도포액에는 본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터 및 이의 제조방법에 의해 제조된 도포액과 마찬가지로 물 등의 용매를 포함할 수 있다.Here, the mixed coating liquid may include a solvent such as water, similar to the coating liquid prepared by the separator for a secondary battery and a method for manufacturing the same according to the present invention.

또한, 상기 수용성 모노머는 폴리에틸렌글리콜다이아크릴레이트(Polyethylene Glycol Diacrylate;PEGDA), 폴리에틸렌글리콜다이메타아클릴레이트(Polyethylene Glycol Dimethacrylate, PEGDMA), 에톡시레이티드 트리메틸올프로판(EO) 트리아크릴레이트(Ethoxylated Trimethylolpropane Triacylate;TMPTA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A diacrylate;BPADA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이메타아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA) 중 선택되는 어느 하나이며, 상기 올리고머는 아크릴레이트기 및(또는) 메타아크릴레이트키를 포함하는 우레탄계 올리고머인 이차전지의 제조방법일 수 있다. In addition, the water-soluble monomer is polyethylene glycol diacrylate (PEGDA), polyethylene glycol dimethacrylate (PEGDMA), ethoxylated trimethylolpropane (EO) triacrylate (Ethoxylated Trimethylolpropane). Triacylate; TMPTA), ethoxylated bisphenol A diacrylate (BPADA), ethoxylated bisphenol A dimethacylate (Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA) any one selected from, and the oligomer May be a method of manufacturing a secondary battery, which is a urethane-based oligomer containing an acrylate group and/or a methacrylate key.

이하, 본 발명에 따른 이차전지용 세퍼레이터 및 이의 제조방법에 관한 실시예에 대하여 설명하나, 하기 실시예는 본 발명의 일례에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 아니함은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명하다.
Hereinafter, examples of a separator for a secondary battery and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described, but the following examples are only examples of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art. Self-evident to those with knowledge.

본 발명의 이차전지용 세퍼레이터의 특성을 아래 시험 방법으로 평가하였다.The characteristics of the separator for secondary batteries of the present invention were evaluated by the following test method.

1)One) 두께thickness

정밀도가 0.1㎛인 접촉 방식 두께 측정기로 TESA-μHITE 제품을 사용하였다.TESA-μHITE product was used as a contact method thickness gauge with a precision of 0.1㎛.

2)2) 도포층의Of the applied layer 두께 thickness

미세다공막 표면에 다공층이 형성된 경우, 도포 전 미세다공막의 두께와 도포 후 두께를 측정하여 그 두께의 차이로부터 다공층의 건조 후 도포 두께를 계산하였다. 또한, 마이크로 토밍을 하여 단면을 커팅하고 전자현미경을 사용하여 단면을 관찰, 두께를 측정하였다.When a porous layer was formed on the surface of the microporous membrane, the thickness of the microporous membrane before application and the thickness after application were measured, and the coating thickness after drying of the porous layer was calculated from the difference in thickness. In addition, micro-toming was performed to cut the cross section, and the cross section was observed using an electron microscope, and the thickness was measured.

3) 입자 크기3) particle size

레이저 입도분석 영역이 0.02 ~ 2,000㎛인 Microtrac사의 S3500을 사용하여 입도Particle size using Microtrac's S3500 with laser particle size analysis area of 0.02 ~ 2,000㎛

분석을 하였다. 필요에 따라서 필름 표면의 전자현미경 사진으로부터 측정하였다.Analysis was done. If necessary, it was measured from an electron micrograph of the film surface.

4) 기체투과도 (4) Gas permeability ( GurleyGurley ))

기체투과도는 기공측정기(Toyoseiki의 Gurley densometer)로부터 측정되었다.The gas permeability was measured from a porosity meter (Toyoseiki's Gurley densometer).

일정부피(100ml)의 기체가 일정 압력(약 1~2psig)으로 일정 면적(1in2)을A certain volume (100ml) of gas fills a certain area (1in 2 ) with a certain pressure (about 1-2 psig).

통과하는데 걸리는 시간(초:sec)을 단위로 하였다The time it takes to pass (second:sec) was used as a unit.

5) 수축률5) shrinkage rate

이차전지용 세퍼레이터를 150℃ 오븐에 1시간 동안 자유수축이 되도록 방치하여 측정하며,종방향 및 횡방향의 수축을 측정하여 수축률을 %로 계산 하였다.The separator for a secondary battery was measured by leaving it to freely shrink in an oven at 150° C. for 1 hour, and the shrinkage in the longitudinal and transverse directions was measured and the shrinkage rate was calculated as %.

[수학식][Equation]

수축률(%) = (가열전 초기 길이 - 가열후 변형된 길이) x 100 / 가열전 초기 길이Shrinkage (%) = (Initial length before heating-Deformed length after heating) x 100 / Initial length before heating

6) 전해액 안정성6) Electrolyte stability

전해액(EC/EMC/DEC = 3/1/6 1M LiPF6)이 담긴 바이알에 5cm × 10㎝ 크기로 넣고 120? 오븐에 1시간 동안 방치한 뒤, 거즈를 사용하여 무기입자가 코팅된 표면을 문질 때 벗겨지는 유무를 판단하였다. Put the size of 5cm × 10cm into a vial containing electrolyte (EC/EMC/DEC = 3/1/6 1M LiPF 6) and 120? After leaving in an oven for 1 hour, it was determined whether or not the inorganic particles were peeled off when rubbing the coated surface with gauze.

7) 수분함량(7) Moisture content ( ppmppm ))

a. 측정 시료: 건조 및 에이징 공정이 끝난 시료를 25?, 80%조건에서 24시간 이상 방치한 뒤 이슬점 온도가 -30℃이하인 Dry room에 30분간 방치하여 표면에 흡착된수분을 제거한 뒤 측정용 바이알에 0.5g의 시료를 넣었다.a. Measurement sample: After drying and aging process is completed, leave the sample at 25?, 80% condition for more than 24 hours, and then leave it in a dry room with a dew point temperature of -30℃ or less for 30 minutes to remove moisture adsorbed on the surface, and then put it in a vial for measurement. 0.5g of sample was put.

b. 측정 방법: 이슬점 온도가 -30℃이하인 Dry room에 비치된 Metrohm사의 831 KFcoulometer를 사용하여 바이알에 측정 시료를 넣고 150℃의 compact oven에서건조된 질소를 60mL/min의 유량으로 사용하여 600초간 측정하였다. 단, 수분함량변화율이 3㎍/min 이하로 떨어질 때까지 측정을 지속하였다. 이때 사용한b. Measurement method: Measurement sample was placed in a vial using Metrohm's 831 KFcoulometer provided in a dry room with a dew point temperature of -30℃ or less, and measured for 600 seconds using nitrogen dried in a compact oven at 150℃ at a flow rate of 60mL/min. . However, the measurement was continued until the rate of change of the water content dropped to 3 μg/min or less. Used at this time

적정 용액은 Fluka사의 HYDRANAL COULOMAT AG-OVEN이다. The titration solution is HYDRANAL COULOMAT AG-OVEN from Fluka.

8) 중량평균분자량8) Weight average molecular weight

고분자의 분자량은 Polymer Laboratory사의 고온GPC (Gel PermeationChromatography)를 이용하고, 1,2,4-트라이클로로벤젠 (trichlorobenzene;TCB)을 용매로 하여 140℃에서 측정하였으며, 분자량 측정의 표준시료로는 폴리스티렌(Polystyrene)을 이용하였다.
The molecular weight of the polymer was measured at 140°C using high-temperature GPC (Gel Permeation Chromatography) of Polymer Laboratory, and 1,2,4-trichlorobenzene (TCB) as a solvent. As a standard sample for molecular weight measurement, polystyrene ( Polystyrene) was used.

[[ 실시예Example 1] One]

1) One) 미세다공막의Microporous 제조 Produce

중량평균분자량이 3.8×105g/mole인 고밀도폴리에틸렌 35 중량%와, 디부틸35% by weight of high-density polyethylene with a weight average molecular weight of 3.8×10 5 g/mole, and dibutyl

프탈레이트와 40℃ 동점도가 160cSt인 파라핀 오일을 1:1 중량비로 혼합한 다일루언트 68중량%를 혼합하였다. 상기 조성물을 T-다이가 장착된 이축 컴파운더를 이용하여 245℃로 압출하고 180℃로 설정된 구간을 통과하여 단일상으로 존재하는 폴리에틸렌과 다일루언트의 상분리를 유발하고 캐스팅롤을 이용하여 시트를 제조하였다. 축차 2축 연신기를 사용하여 제조된 시트를 종방향 및 횡방향으로 연신온도 126℃에서 각각 7.0배 연신 하였으며, 연신 후 열고정 온도는 131℃였다. 제조된 폴리올레핀계 미세다공막의 최종두께는 12㎛, 기체투과도(Gurley)는 115sec 이다.
Phthalate and paraffin oil having a kinematic viscosity of 160 cSt at 40° C. were mixed in a 1:1 weight ratio, and 68% by weight of Diluent was mixed. The composition was extruded at 245°C using a twin-screw compounder equipped with a T-die, passed through a section set at 180°C, causing phase separation between polyethylene and diluent existing as a single phase, and forming a sheet using a casting roll. Was prepared. The sheet prepared using the sequential biaxial stretching machine was stretched 7.0 times in the longitudinal and transverse directions at a stretching temperature of 126°C, respectively, and the heat setting temperature after stretching was 131°C. The resulting polyolefin-based microporous membrane had a final thickness of 12 μm and a gas permeability (Gurley) of 115 sec.

2) 혼합 도포액 제조2) Preparation of mixed coating liquid

이온 교환수 1000g에 acetic acid를 사용하여 pH가 4가 되도록 조절하고,Adjust the pH to 4 using acetic acid in 1000 g of ion-exchanged water,

3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-acryloxypropyltrimethoxysilane, ShinEtsu사, KBM-5103)을 1.5g첨가하여 실란 커플링 에이전트가 충분히 분산되도록 1시간 교반한다. 이후, 평균 입도가 1.5㎛인 베마이트를 700g첨가하고, 비드밀을 이용하여 10분간 밀링 하였다. 그 후 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이아클릴레이트 10g과 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 10g, 4가 아크릴레이트기를 포함하는 우레탄계 올리고머 10g을 추가하고, 가교제 Irgacure 819DW를 1.5g 첨가하여 혼합 도포액을 제조하였다.
1.5 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane (ShinEtsu, KBM-5103) was added and stirred for 1 hour so that the silane coupling agent was sufficiently dispersed. Then, 700g of boehmite having an average particle size of 1.5 μm was added, and milled for 10 minutes using a bead mill. Thereafter, 10 g of ethoxylated bisphenol A diacrylate, 10 g of ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, 10 g of urethane oligomer containing a tetravalent acrylate group were added, and 1.5 g of a crosslinking agent Irgacure 819DW was added, followed by mixed coating. A solution was prepared.

3) 이차전지용 3) For secondary battery 세퍼레이터의Of the separator 제조 Produce

미세다공막의 일면을 플라즈마 처리를 한 뒤에 상기 제조방법으로 제조된 혼합 도포액을 Die 코팅 방법으로 도포한 뒤, 50℃ 오븐에서 일정한 풍량을 가하여 물을 제거하였다. 그 후, 질소 환경하에서 자외선 조사를 진행하고 건조 공정으로 80℃ 오븐에서 수분을 제거하여 최종적으로 건조도포 두께가 3㎛인 이차전지용 세퍼레이터를 제조하였다.After plasma treatment of one surface of the microporous membrane, the mixed coating solution prepared by the above manufacturing method was applied by the die coating method, and then water was removed by applying a certain amount of air in an oven at 50°C. Thereafter, UV irradiation was performed in a nitrogen environment, and moisture was removed in an oven at 80° C. in a drying process to finally prepare a separator for a secondary battery having a dry coating thickness of 3 μm.

제조된 복합 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
The physical properties of the prepared composite microporous membrane were measured and shown in Table 1 below.

[[ 실시예Example 2] 2]

1) 혼합 도포액 제조1) Preparation of mixed coating liquid

이온 교환수 1000g에 acetic acid를 사용하여 pH가 4가 되도록 조절하고, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, ShinEtsu사, KBM-503)을 0.5g첨가하여 실란 커플링 에이전트가 충분히 분산되도록 1시간 교반한다. 이후, 평균 입도가 0.8㎛인 베마이트를 650g첨가하고, 비드밀을 이용하여 10분간 밀링 하였다. 그 후 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 10g, 4가 아크릴레이트기를 포함하는 우레탄계 올리고머 15g을 추가하고, 가교제 Irgacure 1173를 0.5g 첨가하여 혼합 도포액을 제조하였다.
To 1000 g of ion-exchanged water, adjust the pH to 4 using acetic acid, and add 0.5 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (ShinEtsu, KBM-503) to obtain a silane coupling agent. Stir for 1 hour so that it is sufficiently dispersed. Then, 650g of boehmite having an average particle size of 0.8 μm was added, and milled for 10 minutes using a bead mill. Thereafter, 10 g of ethoxylated trimethylolpropane triacrylate and 15 g of a urethane oligomer containing a tetravalent acrylate group were added, and 0.5 g of a crosslinking agent Irgacure 1173 was added to prepare a mixed coating solution.

2) 이차전지용 2) For secondary battery 세퍼레이터의Of the separator 제조 Produce

미세다공막의 일면을 플라즈마 처리를 한 뒤에 상기 제조방법으로 제조된 혼합 도포액을 Die 코팅 방법으로 도포한 뒤, 50℃ 오븐에서 일정한 풍량을 가하여 물을 제거하였다. 그 후, 건조 공정으로 80℃ 오븐에서 12시간 동안 잔여수분을 제거한 뒤 질소 환경하에서 자외선 조사를 진행하고 80℃ 오븐에서 12시간 동안 2차 건조 공정을 거친 뒤에 최종적으로 건조도포 두께가 3㎛인 이차전지용 세퍼레이터를 제조하였다.After plasma treatment of one surface of the microporous membrane, the mixed coating solution prepared by the above manufacturing method was applied by the die coating method, and then water was removed by applying a certain amount of air in an oven at 50°C. After that, after removing residual moisture in an 80℃ oven for 12 hours as a drying process, UV irradiation under a nitrogen environment and a secondary drying process for 12 hours in an 80℃ oven, and finally dry coating thickness of 3㎛ secondary A battery separator was prepared.

제조된 복합 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
The physical properties of the prepared composite microporous membrane were measured and shown in Table 1 below.

[[ 실시예Example 3] 3]

1) 혼합 도포액 제조1) Preparation of mixed coating liquid

이온 교환수 1000g에 acetic acid를 사용하여 pH가 4가 되도록 조절하고, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-acryloxypropyltrimethoxysilane, ShinEtsu사, KBM-5103)을 0.5g첨가하여 실란 커플링 에이전트가 충분히 분산되도록 1시간 교반한다. 이후, 평균 입도가 1.0㎛인 수산화알루미나를 600g첨가하고, 비드밀을 이용하여 10분간 밀링 하였다. 그 후 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 15g, 4가 아크릴레이트기를 포함하는 우레탄계 올리고머 15g을 추가하고, 가교제 Irgacure 1173를 0.2g, Irgacure 819DW를 0.3g 첨가하고 점도조절제인 소디윰카르복실메틸셀룰로우즈(Sodium-carboxymethylcellulose, DAICEL 2200)을 0.5g 추가하여 혼합 도포액을 제조하였다.
Adjust the pH to 4 using acetic acid to 1000 g of ion-exchanged water, and add 0.5 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane (ShinEtsu, KBM-5103) to ensure sufficient silane coupling agent. Stir for 1 hour to disperse. Thereafter, 600 g of alumina hydroxide having an average particle size of 1.0 μm was added, and milled for 10 minutes using a bead mill. Thereafter, 15 g of ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, 15 g of urethane oligomer containing a tetravalent acrylate group were added, 0.2 g of the crosslinking agent Irgacure 1173, 0.3 g of Irgacure 819DW were added, and sodiium carboxylmethyl as a viscosity modifier. A mixed coating solution was prepared by adding 0.5 g of cellulose (Sodium-carboxymethylcellulose, DAICEL 2200).

2) 이차전지용 2) For secondary battery 세퍼레이터의Of the separator 제조 Produce

미세다공막의 일면을 플라즈마 처리를 한 뒤에 상기 제조방법으로 제조된 혼합 도포액을 Bar 코팅 방법으로 도포한 뒤, 50℃ 오븐에서 일정한 풍량을 가하여 물을 제거하였다. 그 후, 건조 공정으로 80℃ 오븐에서 12시간 동안 잔여수분을 제거한 뒤 질소 환경하에서 자외선 조사를 진행하고 최종적으로 건조도포 두께가 3㎛인 이차전지용 세퍼레이터를 제조하였다.After plasma treatment on one side of the microporous membrane, the mixed coating solution prepared by the above manufacturing method was applied by the Bar coating method, and then water was removed by applying a certain amount of air in an oven at 50°C. Thereafter, after removing residual moisture in an oven at 80° C. for 12 hours as a drying process, UV irradiation was performed in a nitrogen environment, and finally, a separator for a secondary battery having a dry coating thickness of 3 μm was manufactured.

제조된 복합 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of the prepared composite microporous membrane were measured and shown in Table 1 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예3Example 3 바인더
bookbinder
종류
Kinds
에톡시레이티드 비스페놀 A 다이아크릴레이트Ethoxylated Bisphenol A Diacrylate 에톡시라에티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate
에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이티드Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate 우레탄계 올리고머Urethane oligomer 우레탄계 올리고머Urethane oligomer 용매menstruum 종류Kinds water water water 가교제Crosslinking agent 종류Kinds Irgacure 819DWIrgacure 819DW Irgacure 1173Irgacure 1173 Irgacure 1173, 819DWIrgacure 1173, 819DW 무기입자
Inorganic particles
종류Kinds AlOOHAlOOH AlOOHAlOOH Al(OH)3 Al(OH) 3
평균입경(㎛)Average particle diameter (㎛) 1.51.5 0.80.8 1.01.0 코팅방식Coating method 종류Kinds DieDie DieDie BarBar 측정Measure 두께(㎛)Thickness(㎛) 33 33 33 Gurley(s)Gurley(s) 165165 173173 151151 150도 수축 MD150 degree contraction MD 0.50.5 0.60.6 1.51.5 150도 수축 TD150 degree contraction TD 0.20.2 0.30.3 1.21.2 전해액 안정성Electrolyte stability 양호Good 양호Good 양호Good 수분함량(PPM/㎛)Moisture content (PPM/㎛) 102102 9393 125125

[[ 비교예Comparative example 1] One]

1) 혼합 도포액 제조1) Preparation of mixed coating liquid

쿠레하사의 KF9300 3wt%을 n-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 97wt%를사용하여 질소로 충전된 교반기를 사용하여 60℃로 가열하여 5시간 동안 교반하여따. 제조된 용액에 평균 입도가 0.8㎛인 알루미나를 혼용하여 비드밀을 1시간 가량 교반하였다.
Kureha's KF9300 3wt% was heated to 60 °C using a stirrer filled with nitrogen using 97wt% n-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and stirred for 5 hours. Alumina having an average particle size of 0.8 μm was mixed in the prepared solution, and the bead mill was stirred for about 1 hour.

2) 이차전지용 2) For secondary battery 세퍼레이터의Of the separator 제조 Produce

미세다공막에 상기 제조방법으로 제조된 혼합 도포액을 Micro-gravure 코팅 방법으로 도포한 뒤, 60℃ 오븐에서 일정한 풍량을 가하여 NMP를 제거하였다. 그 후, 건조 공정으로 80℃ 오븐에서 12시간 동안 잔여 NMP를 제거하여 최종적으로 건조도포 두께가 3㎛인 이차전지용 세퍼레이터를 제조하였다.After applying the mixed coating solution prepared by the above manufacturing method to the microporous membrane by the micro-gravure coating method, a constant air volume was added in an oven at 60° C. to remove NMP. Thereafter, the residual NMP was removed in an oven at 80° C. for 12 hours in a drying process to finally prepare a separator for a secondary battery having a dry coating thickness of 3 μm.

제조된 복합 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
The physical properties of the prepared composite microporous membrane were measured and shown in Table 2 below.

[[ 비교예Comparative example 2] 2]

1) 혼합 도포액 제조1) Preparation of mixed coating liquid

이온 교환수 1000g에 분산제인 BYD사 DISPERBYK-180을 3g 첨가하여 분산제가 충분히 분산되도록 1시간 교반한다. 이후, 평균 입도가 0.8㎛인 베마이트를 650g첨가하고, 비드밀을 이용하여 10분간 밀링 하였다. 그 후 다이셀사 CMC1220을 30g추가하고, 제온사 BM900B를 20g 추가하여 혼합 도포액을 제조하였다.
To 1000g of ion-exchanged water, 3g of BYD's DISPERBYK-180 is added and stirred for 1 hour so that the dispersant is sufficiently dispersed. Then, 650g of boehmite having an average particle size of 0.8 μm was added, and milled for 10 minutes using a bead mill. Thereafter, 30g of Daicel's CMC1220 was added, and 20g of Xeon's BM900B was added to prepare a mixed coating solution.

2) 이차전지용 2) For secondary battery 세퍼레이터의Of the separator 제조 Produce

미세다공막에 상기 제조방법으로 제조된 혼합 도포액을 Die 코팅 방법으로 도포한 뒤, 50℃ 오븐에서 일정한 풍량을 가하여 물을 제거하였다. 그 후, 건조 공정으로 80℃ 오븐에서 12시간 동안 잔여수분을 제거하여 최종적으로 건조도포 두께가 3㎛인 이차전지용 세퍼레이터를 제조하였다.After applying the mixed coating solution prepared by the above manufacturing method to the microporous membrane by the die coating method, water was removed by applying a constant air volume in an oven at 50°C. Thereafter, residual moisture was removed in an oven at 80° C. for 12 hours in a drying process to finally prepare a separator for a secondary battery having a dry coating thickness of 3 μm.

제조된 복합 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
The physical properties of the prepared composite microporous membrane were measured and shown in Table 2 below.

[[ 비교예Comparative example 3] 3]

1) 혼합 도포액 제조1) Preparation of mixed coating liquid

이온 교환수 1000g에 분산제인 산노프코사 CERASPERSE 5468CF를 4.5g 사용하여 분산제가 충분히 분산되도록 1시간 교반한다. 이후, 평균 입도가 1.0㎛인 알루미나를 580g첨가하고, 비드밀을 이용하여 10분간 밀링 하였다. 그 후 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 20g, 4가 아크릴레이트기를 포함하는 우레탄계 올리고머 20g을 추가하고, 가교제 Irgacure 819DW를 3g 첨가하여 혼합 도포액을 제조하였다.
In 1000 g of ion-exchanged water, 4.5 g of CERASPERSE 5468CF, a dispersant from Sannovco, was used and stirred for 1 hour so that the dispersant was sufficiently dispersed. Thereafter, 580 g of alumina having an average particle size of 1.0 μm was added, and milled for 10 minutes using a bead mill. Thereafter, 20 g of ethoxylated trimethylolpropane triacrylate and 20 g of a urethane-based oligomer containing a tetravalent acrylate group were added, and 3 g of a crosslinking agent Irgacure 819DW was added to prepare a mixed coating solution.

2) 이차전지용 2) For secondary battery 세퍼레이터의Of the separator 제조 Produce

미세다공막에 상기 제조방법으로 제조된 혼합 도포액을 Die 코팅 방법으로 도포한 뒤, 50℃ 오븐에서 일정한 풍량을 가하여 물을 제거하였다. 그 후, 건조 공정으로 80℃ 오븐에서 12시간 동안 잔여수분을 제거하여 최종적으로 건조도포 두께가 3㎛인 이차전지용 세퍼레이터를 제조하였다.After applying the mixed coating solution prepared by the above manufacturing method to the microporous membrane by the die coating method, water was removed by applying a constant air volume in an oven at 50°C. Thereafter, residual moisture was removed in an oven at 80° C. for 12 hours in a drying process to finally prepare a separator for a secondary battery having a dry coating thickness of 3 μm.

제조된 복합 미세다공막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.The physical properties of the prepared composite microporous membrane were measured and shown in Table 2 below.

비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 바인더bookbinder 종류Kinds PVDFPVDF CMC 1220CMC 1220 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate -- BM900BBM900B 우레탄계 올리고머Urethane oligomer 용매menstruum 종류Kinds NMPNMP water water 분산제Dispersant 종류Kinds -- DISPERBYK-180DISPERBYK-180 5468CF5468CF 가교제Crosslinking agent 종류Kinds -- -- Irgacure 819DWIrgacure 819DW 무기입자Inorganic particles 종류Kinds Al2O3 Al 2 O 3 AlOOHAlOOH Al2O3 Al 2 O 3 평균입경(㎛)Average particle diameter (㎛) 0.80.8 0.80.8 1.01.0 코팅방식Coating method 종류Kinds Micro-gravureMicro-gravure DieDie DieDie 측정Measure 두께(㎛)Thickness(㎛) 33 33 33 Gurley(s)Gurley(s) 232232 156156 163163 150도 수축 MD150 degree contraction MD 2323 0.80.8 1818 150도 수축 TD150 degree contraction TD 2626 0.30.3 1919 전해액 안정성Electrolyte stability 양호하지 않음Not good 양호하지 않음Not good 양호Good 수분함량(PPM/㎛)Moisture content (PPM/㎛) 132132 362362 130130

무기입자와 바인더간의 화학적 가교 결합이 유지되는 경우에만 내열성과 전해액 안정성이 모두 확보되며, 비수용성 바인더를 사용한 비교예 1의 경우 전해액 내에서 팽윤이 관찰되고 내열성이 현격히 떨어지는 문제가 발생한다. 비교예 2의 경우 수용성 바인더인 CMC를 사용할 경우 바인더의 흡습성으로 인한 수분함량이 과도하게 높아 전지에 적용시 HF와 같은 부산물을 다량 발생시켜 전지의 신뢰성 및 안전성을 떨어뜨리게 된다. 비교예 3의 경우 실란 커플링 에이전트를 사용하지 않아 무기물과 바인더 간에 결착력이 떨어지고 이로 인하여 결국 내열성이 저하되는 문제가 있다.Only when the chemical crosslinking between the inorganic particles and the binder is maintained, both heat resistance and electrolyte stability are secured, and in the case of Comparative Example 1 using a non-aqueous binder, swelling is observed in the electrolyte, and heat resistance is significantly lowered. In the case of Comparative Example 2, when CMC, which is a water-soluble binder, is used, the moisture content due to the hygroscopicity of the binder is excessively high, and when applied to a battery, a large amount of by-products such as HF are generated, thereby reducing the reliability and safety of the battery. In the case of Comparative Example 3, since the silane coupling agent was not used, the binding force between the inorganic material and the binder was deteriorated, and thus heat resistance was eventually deteriorated.

Claims (16)

미세다공막; 및
무기입자와 바인더를 포함하는 다공층;을 포함하며,
상기 바인더는 자외선 또는 전자빔에 의해 경화 가능한 모노머 및 올리고머로부터 형성되며,
상기 무기입자는 실란 커플링 에이전트로 표면처리된 것이고,
상기 모노머는 수용성 모노머이며,
상기 올리고머는 아크릴레이트기 및/또는 메타아크릴레이트기를 포함하는 우레탄계 올리고머이며, 상기 무기입자 및 바인더 간 화학적 가교결합을 형성하여 3차원 망구조를 포함하는, 이차전지용 세퍼레이터.
Microporous membrane; And
Including; a porous layer including inorganic particles and a binder,
The binder is formed from monomers and oligomers curable by ultraviolet rays or electron beams,
The inorganic particles are surface-treated with a silane coupling agent,
The monomer is a water-soluble monomer,
The oligomer is a urethane-based oligomer containing an acrylate group and/or a methacrylate group, and a three-dimensional network structure is formed by forming a chemical crosslink between the inorganic particles and a binder, a separator for a secondary battery.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 모노머는 에틸렌 옥사이드(Ethylene Oxide)기, (메트)아크릴레이트((meth)acrylate)기 및 우레탄(Urethane)기 중 적어도 하나 이상 포함하는 것인 이차전지용 세퍼레이터.
The method of claim 1,
The monomer is an ethylene oxide (Ethylene Oxide) group, a (meth) acrylate ((meth) acrylate) group, and a separator for a secondary battery containing at least one of a urethane (Urethane) group.
제 3항에 있어서,
상기 모노머는 폴리에틸렌글리콜다이아크릴레이트(Polyethylene Glycol Diacrylate;PEGDA), 폴리에틸렌글리콜다이메타아클릴레이트(Polyethylene Glycol Dimethacrylate, PEGDMA), 에톡시레이티드 트리메틸올프로판(EO) 트리아크릴레이트(Ethoxylated Trimethylolpropane Triacylate;TMPTA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A diacrylate;BPADA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이메타아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA) 중 선택되는 어느 하나인 이차전지용 세퍼레이터.
The method of claim 3,
The monomers are polyethylene glycol diacrylate (PEGDA), polyethylene glycol dimethacrylate (PEGDMA), ethoxylated trimethylolpropane (EO) triacylate (Ethoxylated Trimethylolpropane Triacylate; TMPTA). ), ethoxylated bisphenol A diacrylate (BPADA), ethoxylated bisphenol A dimethacylate (Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA) is any one selected from a secondary battery separator.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 다공층은 물을 용매로 포함하는 혼합 도포액으로부터 형성된 것인 이차전지용 세퍼레이터.
The method of claim 1,
The porous layer is a secondary battery separator formed from a mixed coating solution containing water as a solvent.
제 6항에 있어서,
상기 무기입자는 알루미나(Alumina), 알루미늄 하이드록사이드(Aluminum Hydroxide), 실리카(Silica), 바륨 티타늄 옥사이드(Barium Titanium Oxide), 마그네슘 옥사이드(Magnesium Oxide), 마그네슘 하이드록사이드(Magnesium Hydroxide), 클레이(Clay), 티타늄 옥사이드(Titanium Oxide), 글라스 파우더(Glass powder), 베마이트(Boehmite)에서 선택되는 어느 하나이상을 포함하는 것인 이차전지용 세퍼레이터.
The method of claim 6,
The inorganic particles include alumina, aluminum hydroxide, silica, barium titanium oxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, clay ( Clay), titanium oxide (Titanium Oxide), glass powder (Glass powder), the separator for a secondary battery comprising at least one selected from boehmite (Boehmite).
실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent), 무기입자, 및 자외선 또는 전자빔으로 경화 가능한 모노머 및 올리고머를 포함하는 바인더를 혼련하여 혼합 도포액을 제조하는 단계;
상기 혼합 도포액을 미세다공막에 도포하는 단계;
자외선 또는 전자빔을 조사하여 상기 실란 커플링 에이전트로 표면 처리된 상기 무기입자와 상기 바인더를 화학적 가교결합시키는 단계; 및
상기 자외선 또는 전자빔 조사 전 및/또는 후에 상기 미세다공막에 도포된 혼합 도포액을 건조하는 단계;를 포함하는 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법으로서,
상기 혼합 도포액은 물을 용매로 포함하고,
상기 모노머는 수용성 모노머이며,
상기 올리고머는 아크릴레이트기 및/또는 메타아크릴레이트기를 포함하는 우레탄계 올리고머이며,
상기 무기입자 및 바인더 간 화학적 가교결합을 형성하여 3차원 망구조를 포함하는, 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법.
Preparing a mixed coating solution by kneading a binder including a silane coupling agent, inorganic particles, and monomers and oligomers curable with ultraviolet rays or electron beams;
Applying the mixed coating solution to the microporous membrane;
Chemically crosslinking the inorganic particles and the binder surface-treated with the silane coupling agent by irradiating ultraviolet rays or electron beams; And
Drying the mixed coating solution applied to the microporous membrane before and/or after irradiation of the ultraviolet or electron beam;
The mixed coating liquid contains water as a solvent,
The monomer is a water-soluble monomer,
The oligomer is a urethane-based oligomer containing an acrylate group and/or a methacrylate group,
A method of manufacturing a separator for a secondary battery, comprising a three-dimensional network structure by forming a chemical crosslink between the inorganic particles and the binder.
제 8항에 있어서,
상기 혼합 도포액에 포함된 실란 커플링 에이전트(Silane coupling agent)가 상기 무기입자에 흡착되어 표면처리되는 단계;를 더 포함하는 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법.
The method of claim 8,
The method of manufacturing a separator for a secondary battery further comprising a step of surface treatment by adsorbing a silane coupling agent included in the mixed coating solution to the inorganic particles.
제 9항에 있어서,
상기 혼합 도포액은 가교제를 포함하며;
상기 가교제는 200~500nm 파장에서 라디칼을 형성하는 것인 이차전지용 세퍼레이터 제조방법.
The method of claim 9,
The mixed coating liquid contains a crosslinking agent;
The crosslinking agent is a method of manufacturing a separator for a secondary battery to form a radical at a wavelength of 200 ~ 500nm.
제 8항에 있어서,
상기 모노머는 폴리에틸렌글리콜다이아크릴레이트(Polyethylene Glycol Diacrylate;PEGDA), 폴리에틸렌글리콜다이메타아클릴레이트(Polyethylene Glycol Dimethacrylate, PEGDMA), 에톡시레이티드 트리메틸올프로판(EO) 트리아크릴레이트(Ethoxylated Trimethylolpropane Triacylate;TMPTA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A diacrylate;BPADA), 에톡시레이티드 비스페놀 A 다이메타아크릴레이트(Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA) 중 선택되는 어느 하나인 이차전지용 세퍼레이터의 제조방법.
The method of claim 8,
The monomers are polyethylene glycol diacrylate (PEGDA), polyethylene glycol dimethacrylate (PEGDMA), ethoxylated trimethylolpropane (EO) triacylate (TMPTA). ), ethoxylated bisphenol A diacrylate (BPADA), ethoxylated bisphenol A dimethacylate (Ethoxylated bisphenol A dimethacylate; BPADMA) is any one selected from the method of manufacturing a secondary battery separator .
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020140003765A 2014-01-13 2014-01-13 Ceramic coated separator having excellent thermal property and electro-chemical stability and the manufacturing method of it KR102219691B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140003765A KR102219691B1 (en) 2014-01-13 2014-01-13 Ceramic coated separator having excellent thermal property and electro-chemical stability and the manufacturing method of it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140003765A KR102219691B1 (en) 2014-01-13 2014-01-13 Ceramic coated separator having excellent thermal property and electro-chemical stability and the manufacturing method of it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150084116A KR20150084116A (en) 2015-07-22
KR102219691B1 true KR102219691B1 (en) 2021-02-24

Family

ID=53874141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140003765A KR102219691B1 (en) 2014-01-13 2014-01-13 Ceramic coated separator having excellent thermal property and electro-chemical stability and the manufacturing method of it

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102219691B1 (en)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101880237B1 (en) * 2015-08-28 2018-08-17 삼성에스디아이 주식회사 Porous heat-resistant layer, separator comprising the porous heat-resistant layer, secondary battery using the separator, and method for preparing thereof
KR101940166B1 (en) * 2016-04-14 2019-01-18 삼성에스디아이 주식회사 Composition for forming poroun heat-resistance layer, separator comprising the porous heat-resistance layer, and electrochemical battery using the separator
US11584861B2 (en) 2016-05-17 2023-02-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for rechargeable battery and rechargeable lithium battery including the same
KR102246731B1 (en) * 2016-08-25 2021-04-30 삼성에스디아이 주식회사 Separator for rechargeable battery and rechargeable lithium battery including the same
CN107492620A (en) * 2017-08-16 2017-12-19 广州鹏辉能源科技股份有限公司 A kind of high-temperature-reslithium lithium battery barrier film and preparation method thereof
KR20190049581A (en) * 2017-10-31 2019-05-09 주식회사 엘지화학 Separator without separator base member and electrochemical device comprising thereof
CN109841779A (en) * 2017-11-24 2019-06-04 深圳市比亚迪锂电池有限公司 A kind of battery diaphragm and preparation method thereof and battery
CN110770941B (en) 2017-12-27 2021-12-14 株式会社Lg化学 Method of manufacturing separator, separator formed thereby, and electrochemical device including the same
KR20200072993A (en) * 2018-12-13 2020-06-23 현대자동차주식회사 Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
KR102567596B1 (en) * 2019-06-19 2023-08-17 주식회사 엘지에너지솔루션 Coated Separator for Secondary Battery and Manufacturing Method Thereof
KR20210053035A (en) * 2019-11-01 2021-05-11 주식회사 엘지화학 Separator, lithium secondary battery including the separator and manufacturing method thereof
KR102580238B1 (en) * 2020-03-10 2023-09-19 삼성에스디아이 주식회사 Coating Composition for Separator, Method for preparing Separator, Seaparator, and Lithium battery comprising the Separator
US20230138202A1 (en) * 2020-04-14 2023-05-04 Lg Energy Solution, Ltd. Separator for electrochemical device and method for manufacturing same
CN113964450A (en) * 2020-07-17 2022-01-21 深圳市星源材质科技股份有限公司 Battery diaphragm coating liquid and preparation method thereof, battery diaphragm and battery
CN112290161B (en) * 2020-09-28 2023-08-04 佛山市金辉高科光电材料股份有限公司 Ultralow-moisture ceramic-coated lithium ion battery diaphragm and preparation method thereof
KR20230122467A (en) * 2022-02-14 2023-08-22 주식회사 엘지에너지솔루션 Separator for electrochemical device, manufacturing method thereof, and electrochemical device comprising the separator
KR20230169797A (en) * 2022-06-09 2023-12-18 에스케이이노베이션 주식회사 A separator, a manufacturing method thereof and an electrochemical device including the separator
KR20230169781A (en) * 2022-06-09 2023-12-18 에스케이이노베이션 주식회사 A separator, a manufacturing method thereof and an electrochemical device including the separator
KR20230169789A (en) * 2022-06-09 2023-12-18 에스케이이노베이션 주식회사 A separator, a manufacturing method thereof and an electrochemical device including the separator
KR20230169619A (en) * 2022-06-09 2023-12-18 에스케이이노베이션 주식회사 A separator for secondary battery, a manufacturing method thereof and a secondary battery comprising the separator
KR20230169787A (en) * 2022-06-09 2023-12-18 에스케이이노베이션 주식회사 A separator, a manufacturing method thereof and an electrochemical device including the separator
KR20230169773A (en) * 2022-06-09 2023-12-18 에스케이이노베이션 주식회사 A separator, a manufacturing method thereof and an electrochemical device including the separator
CN115275514B (en) * 2022-09-30 2023-03-24 宁德卓高新材料科技有限公司 Battery diaphragm, preparation method thereof and battery

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101027120B1 (en) * 2009-11-11 2011-04-05 한국수력원자력 주식회사 The method for preparation of inorganic/organic composite membranes by radiation and inorganic/organic composite membranes thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4792688B2 (en) 2003-01-24 2011-10-12 住友化学株式会社 Method for producing separator for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2005276503A (en) 2004-03-23 2005-10-06 Mitsubishi Electric Corp Separator for battery and battery using the same
JP5099938B1 (en) * 2012-02-23 2012-12-19 株式会社日立製作所 Nonaqueous electrolyte secondary battery separator, method for producing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101027120B1 (en) * 2009-11-11 2011-04-05 한국수력원자력 주식회사 The method for preparation of inorganic/organic composite membranes by radiation and inorganic/organic composite membranes thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150084116A (en) 2015-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102219691B1 (en) Ceramic coated separator having excellent thermal property and electro-chemical stability and the manufacturing method of it
KR102035034B1 (en) micro-porous hybrid film having electro-chemical stability and method for preparing the same
JP5431581B2 (en) Polyethylene-based composite microporous membrane with highly heat-resistant organic / inorganic coating layer
JP6173328B2 (en) Polyolefin-based composite microporous membrane with excellent heat resistance and stability
JP5511214B2 (en) Multilayer porous membrane
KR101904160B1 (en) micro-porous hybrid polyolefin film having excellent thermal property and stability and manufacturing method thereof
KR20090107441A (en) Method of manufacturing the microporous polyolefin film with a thermally stable layer at high temperature
CN111602265B (en) Separator for lithium ion battery
CN108025539B (en) Laminated porous film, separator for nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for producing laminated porous film
KR20130092245A (en) Separator having high electrode adhesion and preparation method thereof
US9935303B2 (en) Alumina slurry
KR101915345B1 (en) A method of manufacturing separator for electrochemical device and separator for electrochemical device manufactured thereby
JP6318919B2 (en) Laminated porous film, method for producing laminated porous film, separator for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
CN115668629A (en) Separator for electricity storage device, and electricity storage device
KR20210056266A (en) Cross-linked separator for lithium secondary batteries, comprising cross-linked polyolefin porous substrate, and Manufacturing method thereof
JP2015201389A (en) Laminate porous film, separator for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
KR102509773B1 (en) A separator and a method for manufacturing the same
JP2023529114A (en) SEPARATION MEMBRANE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND PRODUCTION METHOD THEREOF
KR20220085097A (en) A separator and a method for manufacturing the same
CN117480681A (en) Separator for electricity storage device

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant