KR102236115B1 - Separator for Secondary Battery and The Method for Manufacturing of The Same - Google Patents

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KR102236115B1 KR1020190123803A KR20190123803A KR102236115B1 KR 102236115 B1 KR102236115 B1 KR 102236115B1 KR 1020190123803 A KR1020190123803 A KR 1020190123803A KR 20190123803 A KR20190123803 A KR 20190123803A KR 102236115 B1 KR102236115 B1 KR 102236115B1
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이정호
구한솔
박유원
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Abstract

The present invention relates to a separator for a secondary battery comprising: a porous hydrophobic polymer membrane support; and a liquid membrane of an ionic liquid including an imidazolium-based cation and an imide-based anion represented by chemical formula 1, and to a manufacturing method of the separator for a secondary battery, comprising a step of impregnating the porous hydrophobic polymer membrane support with an ionic liquid including the imidazolium-based cation and the imide-based anion represented by chemical formula 1, thereby providing the secondary battery having excellent capacity properties, lifespan properties, and/or efficiency.

Description

이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법{Separator for Secondary Battery and The Method for Manufacturing of The Same}Separator for Secondary Battery and The Method for Manufacturing of The Same}

본 발명은 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a secondary battery and a method of manufacturing the same.

이차 전지는 화학 에너지가 전기 에너지로 변환되는 방전과 그 역방향인 충전을 통하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지로, 핸드폰 및 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용(소형) 전자 제품 및 전기 자동차 및 에너지 저장 장치(ESS) 등의 대형기기 등 그 응용범위가 점점 넓어지고 있다. 현재 가장 널리 사용되고 있는 이차 전지는 리튬 이차 전지이다. 리튬 이차 전지는 고체 상태인 두 전극 (양극, 음극), 그리고 액체 상태의 비수용액 전해질 및 고분자 다공성 분리막으로 구성된다. 그러나 리튬 이차 전지의 양극 활물질로 사용되는 전이금속 (Co, Ni 등) 자원과 리튬 자원의 고비용 문제 등으로 인해, 리튬 이차 전지를 새로운 저가의 이차 전지 시스템으로 대체하고자 하는 노력들이 많이 진행되고 있다.A secondary battery is a battery that can be used repeatedly through discharge in which chemical energy is converted into electrical energy and charging in the reverse direction. Portable (small) electronic products such as mobile phones and notebook computers, electric vehicles and energy storage devices (ESS), etc. The range of applications such as large-sized devices is gradually expanding. Currently, the most widely used secondary battery is a lithium secondary battery. The lithium secondary battery is composed of two solid electrodes (anode and negative electrode), a liquid non-aqueous electrolyte and a polymer porous separator. However, due to the problem of high cost of transition metal (Co, Ni, etc.) resources and lithium resources used as positive electrode active materials of lithium secondary batteries, many efforts to replace lithium secondary batteries with new low-cost secondary battery systems are being made.

그 중, 특히 산화 환원 흐름 전지 (Redox Flow Battery, RFB)는 이러한 차세대 이차 전지로써 크게 주목받고 있다. 산화 환원 흐름 전지는 기존의 이차 전지와 달리 고체 상태의 전극 활물질을 사용하지 않고 수용액에 용해된 상태의 전극액을 전극 활물질로 사용한다. 이러한 산화 환원 흐름 전지는 고체가 아닌 액체의 활물질을 사용하기 때문에 두 전극 활물질 수용액이 섞일 수 있으며, 이러한 경우 자가 방전(self discharge)이 일어나게 된다. 따라서 이러한 두 전극 활물질 수용액의 물리적 섞임을 방지하기 위해 이온 교환 수지 기반의 분리막이 사용된다.Among them, in particular, a redox flow battery (RFB) is attracting great attention as such a next-generation secondary battery. Unlike conventional secondary batteries, the redox flow battery does not use an electrode active material in a solid state, but uses an electrode liquid dissolved in an aqueous solution as an electrode active material. Since the redox flow battery uses a liquid active material rather than a solid, an aqueous solution of the two electrode active materials may be mixed, and in this case, self discharge occurs. Therefore, an ion exchange resin-based separator is used to prevent physical mixing of the two electrode active material aqueous solutions.

현재까지 산화 환원 흐름 전지에 가장 널리 적용되는 이온 교환 분리막으로는 나피온(Nafion)이 있다. 나피온은 양이온 교환 작용기를 갖는 고분자 분리막으로서, 내화학성이 뛰어난 폴리테트라플루오르에틸렌 (PTFE)에 강산의 술폰산 작용기를 도입한 합성수지로, 양이온 교환 반응을 가능케 한다. 테트라플루오르에틸렌에 존재하는 술폰산 작용기를 통해 양이온 교환이 이루어지며, 주로 수소 양이온을 전달한다. 하지만 나피온 분리막은 양쪽의 전극 활물질 이온이 교차되어 넘어가는 크로스오버 현상을 완벽하게 억제 하지 못하기 때문에, 두 전극 활물질 수용액의 섞임을 완벽히 제어할 수 없으며, 이에 따라 나피온 분리막을 사용할 경우 산화 환원 흐름 전지의 자가 방전 및 열화 현상이 일어나게 된다. 한국 공개특허공보 제2017-0029235호에는 불소계 고분자 수지를 이온성 무기입자로 개질하여 이온 교환성을 향상시키기 위한 기술이 개시되어 있으나, 전극 활물질 이온의 크로스오버가 여전히 발생할 수 있다는 점에서 문제가 있다.To date, Nafion is the most widely applied ion exchange membrane for redox flow batteries. Nafion is a polymer membrane having a cation exchange functional group, and is a synthetic resin in which a sulfonic acid functional group of a strong acid is introduced into polytetrafluoroethylene (PTFE) having excellent chemical resistance, and enables a cation exchange reaction. Cation exchange takes place through the sulfonic acid functional group present in tetrafluoroethylene, and mainly carries hydrogen cations. However, since Nafion membranes cannot completely suppress the crossover phenomenon in which ions of both electrode active materials cross over, it is not possible to completely control the mixing of aqueous solutions of two electrode active materials. Accordingly, when using Nafion membranes, oxidation-reduction Self-discharge and deterioration of the flow battery occur. Korean Patent Publication No. 2017-0029235 discloses a technique for improving ion exchange properties by modifying a fluorine-based polymer resin with ionic inorganic particles, but there is a problem in that crossover of the electrode active material ions may still occur. .

따라서 이러한 산화 환원 흐름 전지에서 전극 활물질 이온의 크로스오버 현상을 방지하기 위한 새로운 분리막의 개발이 요구되고 있다.Therefore, development of a new separator for preventing the crossover phenomenon of electrode active material ions in such a redox flow battery is required.

한국 공개특허공보 제2017-0029235호Korean Patent Application Publication No. 2017-0029235

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 나피온 분리막이 가지고 있는 전극 활물질 이온의 크로스오버 문제점을 개선하여, 이차 전지 특히 산화 환원 흐름 전지에서 두 전극 활물질 수용액 간의 혼합되는 것을 방지하고, 전극 활물질 수용액과 비혼화성 특징을 가지는 이온성 액체를 이용함에 따라 전극 활물질 이온의 크로스오버 현상을 방지하여 이차 전지의 자가 방전 문제를 해결하고자 한다.The present invention is to solve the above problems, by improving the crossover problem of the electrode active material ions of the existing Nafion separator, preventing mixing between the two electrode active material aqueous solution in a secondary battery, especially a redox flow battery. , To solve the self-discharge problem of a secondary battery by preventing a crossover phenomenon of electrode active material ions by using an ionic liquid having an immiscibility characteristic with an aqueous electrode active material solution.

본 발명은 다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체; 및 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸륨계 양이온과 이미드계 음이온을 포함하는 이온성 액체의 액막;을 포함하는 것인 이차 전지용 분리막을 제공한다:The present invention is a porous hydrophobic polymer membrane support; And a liquid film of an ionic liquid containing an imidazolium-based cation and an imide-based anion represented by Formula 1 below:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019102092031-pat00001
Figure 112019102092031-pat00001

상기 화학식 1에 있어서,In Formula 1,

R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10인 알킬기이다.R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted alkyl group, and at least one of R 1 and R 2 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 5 to 10 carbon atoms.

또한 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸륨계 양이온과 이미드계 음이온을 포함하는 이온성 액체를, 다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체에 함침시키는 단계를 포함하는 것인 이차 전지용 분리막의 제조방법:을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a separator for a secondary battery comprising the step of impregnating an ionic liquid containing an imidazolium-based cation and an imide-based anion represented by Formula 1 in a porous hydrophobic polymer membrane support. do.

또한 본 발명은 양극; 음극; 및 전술한 이차 전지용 분리막을 포함하는 이차 전지를 제공한다.In addition, the present invention is a positive electrode; cathode; And it provides a secondary battery including the above-described secondary battery separator.

본 발명의 이차 전지용 분리막은 소수성인 이온성 액체를 다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체에 함침하여서 형성되는 고정화 액막의 분리막을 이용함에 따라, 위와 같은 분리막을 사이에 두고 양극 활물질 수용액 및 음극 활물질 수용액의 완벽한 분리가 가능하게 되고, 이러한 소수성의 고정화 액막의 분리막을 특히 산화 환원 흐름 전지에 이용하는 경우에, 기존의 나피온 기반의 분리막에 비하여 전극 활물질 이온의 크로스오버 억제 효과를 개선할 수 있어서, 산화 환원 흐름 전지의 자가 방전 및 열화 현상을 억제하여, 궁극적으로는 수 회의 충방전에도 불구하고 저장 특성, 용량 특성, 수명 특성 및/또는 효율이 우수한 이차 전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.The separator for a secondary battery of the present invention uses a separator of an immobilized liquid membrane formed by impregnating a hydrophobic ionic liquid into a porous hydrophobic polymer membrane support, so that the anode active material aqueous solution and the anode active material aqueous solution are completely separated with the separator as above. In particular, when the separator of such a hydrophobic immobilized liquid membrane is used for a redox flow battery, it is possible to improve the effect of inhibiting the crossover of the electrode active material ions compared to the conventional Nafion-based separator, so that the redox flow battery By suppressing the self-discharge and deterioration phenomenon, ultimately, there is an effect of providing a secondary battery having excellent storage characteristics, capacity characteristics, life characteristics, and/or efficiency despite several times of charging and discharging.

도 1은 본 발명의 실험예 1에 따른 MgSO4 수용액의 색 변화 결과를 나타낸 도시이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1에 따른 MgSO4 용액의 색 변화를 UV/Visible spectroscopy로 측정한 결과를 나타낸 도시이다.
도 3은 본 발명의 실험예 2에 따른 실시예 1과 비교예 3의 분리막의 이온전도도를 측정한 결과를 나타낸 도시이다.
도 4는 본 발명의 실험예 3에 따른 산화 환원 흐름 전지의 개회로 전압 실험 결과를 나타낸 도시이다.
도 5는 본 발명의 실험예 4에 따라 실시예 1의 분리막을 이용한 산화 환원 흐름 전지의 충방전 곡선을 나타낸 도시이다.
도 6은 본 발명의 실험예 4에 따라 실시예 1의 분리막을 이용한 산화 환원 흐름 전지의 사이클에 따른 용량 유지율 및 효율 변화를 나타낸 도시이다.
도 7은 본 발명의 실험예 4에 따라 비교예 4의 분리막을 이용한 산화 환원 흐름 전지의 충방전 곡선을 나타낸 도시이다.
도 8은 본 발명의 실험예 5에 따라 실시예 1 및 비교예 5의 분리막을 이용한 산화 환원 흐름 전지의 충방전 용량을 나타낸 도시이다.
1 is a view showing the color change result of the MgSO 4 aqueous solution according to Experimental Example 1 of the present invention.
2 is a view showing the result of measuring the color change of the MgSO 4 solution according to Experimental Example 1 of the present invention by UV/Visible spectroscopy.
3 is a view showing the results of measuring the ionic conductivity of the separators of Example 1 and Comparative Example 3 according to Experimental Example 2 of the present invention.
4 is a diagram showing the results of an open circuit voltage experiment of the redox flow battery according to Experimental Example 3 of the present invention.
5 is a diagram showing a charge/discharge curve of a redox flow battery using the separator of Example 1 according to Experimental Example 4 of the present invention.
6 is a view showing the capacity retention rate and efficiency change according to the cycle of the redox flow battery using the separator of Example 1 according to Experimental Example 4 of the present invention.
7 is a diagram showing a charge/discharge curve of a redox flow battery using the separator of Comparative Example 4 according to Experimental Example 4 of the present invention.
8 is a view showing the charge and discharge capacity of the redox flow battery using the separators of Example 1 and Comparative Example 5 according to Experimental Example 5 of the present invention.

본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.When'include','have', and'consist of' mentioned in the present specification are used, other parts may be added unless'only' is used. In the case of expressing the constituent elements in the singular, it includes the case of including the plural unless specifically stated otherwise.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the constituent elements, it is interpreted as including an error range even if there is no explicit description.

이하, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

이차 전지용 분리막Separator for secondary battery

본 발명은 이차 전지용 분리막을 제공한다.The present invention provides a separator for a secondary battery.

본 명세서에서 정의된 '이차 전지'는 연료전지 또는 일차 전지를 제외한 통상적으로 충전 및 방전이 가능한 모든 이차 전지 또는 에너지 저장 장치를 포함하는 개념을 의미할 수 있으며, 바람직하게는 산화 환원 흐름 이차 전지 또는 산화 환원 흐름 전지를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.The'secondary cell' as defined in the present specification may mean a concept including all secondary cells or energy storage devices that are normally chargeable and discharged except for a fuel cell or a primary cell, and is preferably a redox flow secondary cell or It can be understood as a concept involving a redox flow cell.

상기 이차 전지용 분리막은, 다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체; 및 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸륨계 양이온과 이미드계 음이온을 포함하는 이온성 액체의 액막;을 포함할 수 있다.The separator for a secondary battery may include a porous hydrophobic polymer membrane support; And a liquid film of an ionic liquid including an imidazolium-based cation and an imide-based anion represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019102092031-pat00002
Figure 112019102092031-pat00002

상기 화학식 1에 있어서,In Formula 1,

R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이고, R1 및 R2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10인 알킬기이다.R 1 and R 2 are the same as or different from each other, and each independently a substituted or unsubstituted alkyl group, and at least one of R 1 and R 2 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 5 to 10 carbon atoms.

상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있다.The R 1 and R 2 may be the same as or different from each other, and may each independently be a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

또한, 상기 R1 및 R2는 서로 상이할 수 있다. 구체적으로는 상기 R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 알킬기일 수 있다.In addition, R 1 and R 2 may be different from each other. Specifically, R 1 may be a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 may be a substituted or unsubstituted alkyl group having 5 to 10 carbon atoms.

특히, 상기 이미다졸륨계 양이온의 두 알킬 치환기가 비대칭이면서 어느 하나의 치환기의 탄소수가 5 내지 10인 경우에 소수성이 커짐과 동시에 이온성 액체가 안정화됨에 따라, 이를 포함하는 본 발명의 이차 전지용 분리막을 이용하는 경우에, 전극 활물질 이온의 크로스오버 현상을 억제할 수 있는 효과가 극대화 된다.In particular, when the two alkyl substituents of the imidazolium-based cation are asymmetric and the number of carbon atoms of any one of the substituents is 5 to 10, as the hydrophobicity increases and the ionic liquid is stabilized, the separator for a secondary battery of the present invention including the same When used, the effect of suppressing the crossover phenomenon of the electrode active material ions is maximized.

상기 R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 또는 부틸기일 수 있으나, 탄소수 1 내지 4의 알킬기라면 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 R2는 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 이소헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 또는 데실기일 수 있으나, 탄소수 5 내지 10의 알킬기라면 이에 제한되는 것은 아니다.The R 1 may be a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group, but if it is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, it is not limited thereto, and R 2 is a pentyl group, a neopentyl group, a hexyl group, and isohex It may be a sil group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, or a decyl group, but the alkyl group having 5 to 10 carbon atoms is not limited thereto.

구체적으로 상기 이미다졸륨계 양이온은 1-펜틸-3-메틸이미다졸륨, 1-헥실-3-메틸이미다졸륨, 1-헵틸-3-메틸이미다졸륨, 1-옥틸-3-메틸이미다졸륨, 1-노닐-3-메틸이미다졸륨, 1-데실-3-메틸이미다졸륨, 1-헥실-3-에틸이미다졸륨, 1-헥실-3-프로필이미다졸륨, 1-헥실-3-부틸이미다졸륨, 1-데실-3-에틸이미다졸륨, 1-데실-3-프로필이미다졸륨, 또는 1-데실-3-부틸이미다졸륨 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, the imidazolium-based cation is 1-pentyl-3-methylimidazolium, 1-hexyl-3-methylimidazolium, 1-heptyl-3-methylimidazolium, and 1-octyl-3-methylimida Zolium, 1-nonyl-3-methylimidazolium, 1-decyl-3-methylimidazolium, 1-hexyl-3-ethylimidazolium, 1-hexyl-3-propylimidazolium, 1-hexyl- 3-butylimidazolium, 1-decyl-3-ethylimidazolium, 1-decyl-3-propylimidazolium, or 1-decyl-3-butylimidazolium, etc., but are limited thereto. It is not.

상기 이미드계 음이온은 설포닐이미드계 음이온을 포함할 수 있다.The imide-based anion may include a sulfonylimide-based anion.

또한, 상기 이미드계 음이온은 할로겐화 설포닐이미드계 음이온을 포함할 수 있다.In addition, the imide-based anion may include a halogenated sulfonylimide-based anion.

상기 이미드계 음이온은 하기 화학식 2로 표시되는 음이온을 포함할 수 있다.The imide-based anion may include an anion represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112019102092031-pat00003
Figure 112019102092031-pat00003

상기 화학식 2에 있어서,In Formula 2,

상기 R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 적어도 하나의 플루오르기로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted or unsubstituted with at least one fluorine group.

상기 이미드계 음이온은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-5로 표시되는 음이온들 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The imide-based anion may include at least one selected from anions represented by Formulas 2-1 to 2-5 below.

[화학식 2-1][Formula 2-1]

Figure 112019102092031-pat00004
Figure 112019102092031-pat00004

[화학식 2-2][Formula 2-2]

Figure 112019102092031-pat00005
Figure 112019102092031-pat00005

[화학식 2-3][Formula 2-3]

Figure 112019102092031-pat00006
Figure 112019102092031-pat00006

[화학식 2-4][Formula 2-4]

Figure 112019102092031-pat00007
Figure 112019102092031-pat00007

[화학식 2-5][Formula 2-5]

Figure 112019102092031-pat00008
Figure 112019102092031-pat00008

상기 이미다졸륨계 양이온과 결합하여 소수성과 안정성이 향상된 이온성 액체의 액막을 위해서 상기 이미드계 음이온은 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드를 포함하는 것이 바람직하다.For a liquid film of an ionic liquid having improved hydrophobicity and stability by binding with the imidazolium-based cation, it is preferable that the imide-based anion includes bis(trifluoromethylsulfonyl)imide.

상기 이온성 액체는 소수성일 수 있다.The ionic liquid may be hydrophobic.

상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체는 단일층일 수도 있고, 여러 개가 적층된 복수층일 수도 있다. 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 두께는 20 ㎛ 내지 1 mm일 수 있고, 구체적으로는 100 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다. 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 두께가 20 ㎛ 미만인 경우에는 양극 활물질의 크로스오버가 발생할 수 있고, 1 mm 초과인 경우에는 전하 전달체의 이동이 어려워서 전지의 성능이 저하될 수 있다. 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 두께는, 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체가 단일층인 경우에는 상기 단일층의 두께를 의미할 수 있으며, 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체가 복수층인 경우에는 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체가 적층된 복수층의 총 두께를 의미할 수 있다.The hydrophobic polymer membrane support may be a single layer, or may be a plurality of layers in which several are stacked. The thickness of the hydrophobic polymer membrane support may be 20 µm to 1 mm, and specifically 100 µm to 300 µm. When the thickness of the hydrophobic polymer membrane support is less than 20 µm, crossover of the positive electrode active material may occur, and when the thickness of the hydrophobic polymer membrane support is more than 1 mm, it is difficult to move the charge carrier and thus the performance of the battery may be deteriorated. The thickness of the hydrophobic polymer membrane support may mean the thickness of the single layer when the hydrophobic polymer membrane support is a single layer, and when the hydrophobic polymer membrane support is a plurality of layers, the hydrophobic polymer membrane support is laminated. It can mean the total thickness of multiple layers.

상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 기공의 크기는 1 ㎚ 내지 1 ㎛일 수 있고, 구체적으로는 20 ㎚ 내지 100 ㎚일 수 있고, 더 구체적으로는 20 ㎚ 내지 50 ㎚일 수 있다. 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 기공의 크기가 1 ㎚ 미만인 경우에는 이온성 액체가 제대로 함침되지 않아 소수성이 약해져서, 이차 전지 구동을 위한 이온의 이동을 저해하고, 1 ㎛ 초과인 경우에는 양극 활물질의 크로스오버를 예방하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.The pore size of the hydrophobic polymer membrane support may be 1 nm to 1 μm, specifically 20 nm to 100 nm, and more specifically 20 nm to 50 nm. When the pore size of the hydrophobic polymer membrane support is less than 1 nm, the ionic liquid is not properly impregnated and the hydrophobicity is weakened, thereby inhibiting the movement of ions for driving the secondary battery, and when it exceeds 1 μm, crossover of the positive electrode active material There may be a problem that does not prevent it.

상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 기공도(porosity)는 10 % 내지 90 %일 수 있고, 구체적으로 30 % 내지 50 %일 수 있다. 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 기공도가 10 % 미만인 경우에는 이온성 액체의 함침이 적어서 이온의 이동에 부하가 걸릴 수 있고, 90 % 초과인 경우에는 기계적 강도에 문제가 발생할 수 있다.The porosity of the hydrophobic polymer membrane support may be 10% to 90%, and specifically 30% to 50%. When the porosity of the hydrophobic polymer membrane support is less than 10%, impregnation of the ionic liquid is small, so that a load may be applied to the movement of ions, and when the porosity is greater than 90%, a problem may occur in mechanical strength.

상기 기공의 크기와 기공도는 수은흡착법(Porosimeter)을 이용하여 측정할 수 있다.The size and porosity of the pores can be measured using a mercury adsorption method (Porosimeter).

상기 소수성 폴리머는 폴리올레핀계의 단중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다.The hydrophobic polymer may include a polyolefin-based homopolymer or copolymer.

상기 폴리올레핀계 수지는 초고분자량 폴리에틸렌, 고분자량 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 고결정성폴리프로필렌, 폴리에틸렌-프로필렌 공중합체, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The polyolefin resin is at least one selected from the group consisting of ultra high molecular weight polyethylene, high molecular weight polyethylene, high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, high crystalline polypropylene, polyethylene-propylene copolymer, and mixtures thereof. Can include.

또한, 상기 폴리올레핀계 수지는 상기 폴리올레핀 수지 외에 기타 다른 수지를 포함할 수 있다. 기타 다른 수지의 예로는 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리아세탈 등을 들 수 있다. 위와 같이 기타 다른 수지를 포함하는 경우, 폴리올레핀계 수지와 기타 다른 수지를 적절한 용매 중에 블렌딩하여 폴리올레핀계 수지를 제조할 수 있다.In addition, the polyolefin resin may include other resins in addition to the polyolefin resin. Examples of other resins include polyimide, polyester, polyamide, polyetherimide, polyamideimide, and polyacetal. When other resins are included as described above, polyolefin-based resins can be prepared by blending polyolefin-based resins and other resins in an appropriate solvent.

상기 이온성 액체는 상기 이차 전지용 분리막 총 중량에 대하여 20 내지 90 중량%의 함량으로 포함될 수 있고, 구체적으로는 40 내지 80 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 이온성 액체의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 전하 전달체의 이동이 불가능하고, 90 중량% 초과인 경우에는 이를 이용한 이차 전지용 분리막의 기계적 강도에 문제가 생길 수 있다.The ionic liquid may be included in an amount of 20 to 90% by weight based on the total weight of the separator for the secondary battery, and specifically, may be included in an amount of 40 to 80% by weight. When the content of the ionic liquid is less than 20% by weight, it is impossible to move the charge carrier, and when it is more than 90% by weight, a problem may occur in the mechanical strength of a separator for a secondary battery using the same.

상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체는 상기 이차 전지용 분리막 총 중량에 대하여 10 내지 80 중량%의 함량으로 포함될 수 있고, 구체적으로는 20 내지 60 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 이를 이용한 이차 전지용 분리막의 기계적 강도에 문제가 발생할 수 있고, 80 중량% 초과인 경우에는 전해액 중의 이온 교환성이 저하되어 전지의 성능이 저하될 수 있다.The hydrophobic polymer membrane support may be included in an amount of 10 to 80% by weight based on the total weight of the separator for a secondary battery, and specifically, may be included in an amount of 20 to 60% by weight. When the content of the hydrophobic polymer membrane support is less than 10% by weight, a problem may occur in the mechanical strength of the separator for a secondary battery using the same, and when the content of the hydrophobic polymer membrane support is more than 80% by weight, the ion exchange property in the electrolyte solution decreases, resulting in a decrease in battery performance. I can.

상기 이온성 액체가 함침된 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 두께는 20 ㎛ 내지 1 mm일 수 있고, 구체적으로는 100 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다. 상기 이온성 액체가 함침된 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 두께가 20 ㎛ 미만인 경우에는 양극 활물질의 크로스오버가 발생할 수 있고, 1 mm 초과인 경우에는 전하 전달체의 이동이 어려워서 전지의 성능이 저하될 수 있다.The thickness of the hydrophobic polymer membrane support impregnated with the ionic liquid may be 20 µm to 1 mm, and specifically 100 µm to 300 µm. If the thickness of the hydrophobic polymer membrane support impregnated with the ionic liquid is less than 20 μm, crossover of the positive electrode active material may occur, and if it exceeds 1 mm, it is difficult to move the charge carrier and thus the performance of the battery may be degraded.

상기 이온성 액체가 함침된 소수성 폴리머 멤브레인 지지체는 단일층일 수도 있고, 여러 개가 적층된 복수층일 수도 있다. 상기 이온성 액체가 함침된 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 두께는, 상기 이온성 액체가 함침된 소수성 폴리머 멤브레인 지지체가 단일층인 경우에는 상기 단일층의 두께를 의미할 수 있으며, 상기 이온성 액체가 함침된 소수성 폴리머 멤브레인 지지체가 복수층인 경우에는 상기 이온성 액체가 함침된 소수성 폴리머 멤브레인 지지체가 적층된 복수층의 총 두께를 의미할 수 있다.The hydrophobic polymer membrane support impregnated with the ionic liquid may be a single layer or may be a plurality of layers in which several are stacked. The thickness of the hydrophobic polymer membrane support impregnated with the ionic liquid may mean the thickness of the single layer when the hydrophobic polymer membrane support impregnated with the ionic liquid is a single layer. When the hydrophobic polymer membrane support has a plurality of layers, it may mean the total thickness of the plurality of layers in which the hydrophobic polymer membrane support impregnated with the ionic liquid is stacked.

상기 이차 전지용 분리막은 다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체에 소수성의 이온성 액체를 함침(담지)시켜서 고정화함으로써, 고정화 액막(SILM, Supported Ionic Liquid Membrane)의 형태로 구성될 수 있다. 이러한 고정화 액막은 흡수 공정과 막 공정의 장점을 두루 갖추어서, 다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 전체에 균일하게 액막이 형성됨에 따라, 이차 전지 특히 산화 환원 흐름 전지에 이용하여, 전극 활물질의 혼합을 방지하고, 이온성 액체의 선택적 이온 전도성에 의한 전하 전달체(carrier) 역할을 통해, 전극 활물질 이온의 크로스오버는 방지하되, 수소 이온의 교환은 선택적으로 수행하여서, 이차 전지의 자가 방전 및 열화를 억제하여 전지 성능을 향상시킬 수 있다.The separator for secondary batteries may be configured in the form of a supported ionic liquid membrane (SILM) by impregnating (supporting) a hydrophobic ionic liquid on a porous hydrophobic polymer membrane support and immobilizing it. This immobilized liquid film has the advantages of an absorption process and a film process, and as the liquid film is uniformly formed over the entire porous hydrophobic polymer membrane support, it is used for secondary batteries, especially redox flow batteries, to prevent mixing of electrode active materials. , Through the role of a charge carrier by selective ion conductivity of the ionic liquid, the crossover of the electrode active material ions is prevented, but the exchange of hydrogen ions is selectively performed, thereby suppressing the self-discharge and deterioration of the secondary battery. It can improve performance.

이차 전지용 분리막의 제조방법Method of manufacturing separator for secondary battery

본 발명은 이차 전지용 분리막의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a separator for a secondary battery.

상기 이차 전지용 분리막의 제조방법은, 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸륨계 양이온과 이미드계 음이온을 포함하는 이온성 액체를, 다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체에 함침시키는 단계를 포함할 수 있다.The method of manufacturing a separator for a secondary battery may include impregnating an ionic liquid containing an imidazolium-based cation and an imide-based anion represented by Formula 1 into a porous hydrophobic polymer membrane support.

상기 이차 전지, 이미다졸륨계 양이온, 이미드계 음이온, 이온성 액체, 소수성 폴리머 멤브레인 지지체는 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.The above-described contents may be equally applied to the secondary battery, imidazolium-based cation, imide-based anion, ionic liquid, and hydrophobic polymer membrane support.

상기 이온성 액체를 상기 다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체에 함침시키는 단계는 상온에서 상기 소수성 폴리머 멤브레인 표면에 상기 이온성 액체를 적하(dropping)시키는 단계를 포함할 수 있다.Impregnating the ionic liquid into the porous hydrophobic polymer membrane support may include dropping the ionic liquid onto the surface of the hydrophobic polymer membrane at room temperature.

구체적으로, 상기 함침시키는 단계는 별도의 유기 용매 등이 없이도 수행될 수 있어서, 제조 공정을 단순화하고, 공정 후에 남는 폐기물을 최소화하여서 경제적, 친환경적일 수 있다.Specifically, the impregnation step may be performed without a separate organic solvent, etc., thereby simplifying the manufacturing process and minimizing waste remaining after the process, thereby making it economical and eco-friendly.

상기 이차 전지용 분리막의 제조방법은, 상기 함침 단계 이후에 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 표면에 잔존하는 이온성 액체 잔여물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The method of manufacturing a separator for a secondary battery may include removing an ionic liquid residue remaining on the surface of the hydrophobic polymer membrane support after the impregnation step.

상기 이온성 액체 잔여물을 제거하는 단계는, 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 외부에 남아있는 이온성 액체 잔여물을 다공성 페이퍼(예를 들어, 냅킨 등)로 닦아주는 단계를 포함할 수 있다.The step of removing the ionic liquid residue may include wiping the ionic liquid residue remaining on the outside of the hydrophobic polymer membrane support with a porous paper (eg, a napkin).

또한, 상기 이온성 액체 잔여물을 제거하는 단계 이후에, 제조된 이차 전지용 분리막을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 건조하는 단계는 진공 오븐을 이용하여 상기 이온성 액체 잔여물이 제거된 이차 전지용 분리막을 진공 오븐에 투입하고 120℃ 이상의 진공에서 건조하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, after the step of removing the ionic liquid residue, a step of drying the manufactured separator for a secondary battery may be further included. In this case, the drying may include putting the separator for a secondary battery from which the ionic liquid residue has been removed using a vacuum oven, and drying it in a vacuum of 120° C. or higher.

상기 이차 전지용 분리막의 제조방법은, 상기 이온성 액체 잔여물을 제거하는 단계 이후에, 상기 이차 전지용 분리막의 양면에 친수성 유리 섬유 필터(glass filter or glass fiber filter)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a separator for a secondary battery may further include forming a hydrophilic glass fiber filter (glass filter or glass fiber filter) on both surfaces of the separator for a secondary battery after removing the ionic liquid residue. have.

상기 이차 전지용 분리막의 양면에 친수성 유리 섬유 필터를 형성하는 단계는 상온에서 친수성 유리 섬유 필터 위에 상기 이온성 액체가 포함된 이차 전지용 분리막을 적층하고, 다시 이차 전지용 분리막 위에 친수성 유리 섬유 필터를 적층하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the hydrophilic glass fiber filter on both sides of the secondary battery separator includes laminating the secondary battery separator containing the ionic liquid on the hydrophilic glass fiber filter at room temperature, and then laminating the hydrophilic glass fiber filter on the secondary battery separator again. It may include.

상기 이차 전지용 분리막의 양면에 친수성 유리 섬유 필터가 형성되는 경우에는 전해질과 이차 전지용 분리막의 계면을 안정화시켜서 계면에서의 전하 전달 저항을 줄여주게 된다. 또한 이차 전지의 충·방전시 전해질 수용액이 물리적으로 분리막 표면에서 흐르는 상황이라 이온성 액체가 물리적으로 손실될 수 있는데, 상기 친수성 유리 섬유 필터가 존재하는 경우에는 소수성의 이차 전지용 분리막 표면에서의 전해질 수용액의 흐름이 억제되기 때문에 이온성 액체의 물리적 손실을 줄일 수 있어서 내구성이 개선되는 효과가 있다.When the hydrophilic glass fiber filter is formed on both sides of the separator for secondary batteries, the interface between the electrolyte and the separator for secondary batteries is stabilized, thereby reducing the charge transfer resistance at the interface. In addition, when the secondary battery is charged/discharged, the aqueous electrolyte solution is physically flowing from the surface of the separator, so the ionic liquid may be physically lost.If the hydrophilic glass fiber filter is present, the aqueous electrolyte solution on the surface of the separator for a hydrophobic secondary battery Since the flow of the ionic liquid is suppressed, the physical loss of the ionic liquid can be reduced, thereby improving durability.

이차 전지Secondary battery

본 발명은 이차 전지를 제공한다.The present invention provides a secondary battery.

상기 이차 전지는 양극; 음극; 및 전술한 이차 전지용 분리막을 포함할 수 있다.The secondary battery includes a positive electrode; cathode; And a separator for a secondary battery described above.

상기 이차 전지는 연료전지 또는 일차 전지가 아닌 통상적으로 충전 및 방전이 가능한 모든 이차 전지 또는 에너지 저장 장치를 포함하는 의미일 수 있으며, 바람직하게는 산화 환원 흐름 이차 전지 또는 산화 환원 흐름 전지를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.The secondary battery may mean not a fuel cell or a primary cell, but includes all secondary cells or energy storage devices that are generally capable of charging and discharging, and preferably, a concept including a redox flow secondary battery or a redox flow battery. Can be understood as

산화 환원 흐름 전지는 (1) 산화, 환원이 가능한 활물질이 용해되어 있는 두 전극 활물질 수용액과, (2) 이를 저장하는 외부 탱크, (3) 산화, 환원 반응이 일어나는 전극 및 이온 교환 분리막을 포함하는 전기 화학 셀, 그리고 (4) 탱크에 저장되어 있는 전극 활물질 수용액의 전기 화학 셀로의 연속적인 운반을 위한 펌프로 구성될 수 있다. 이러한 산화 환원 흐름 전지의 구성, 즉 산화, 환원 반응을 담당하는 전극 활물질이 고체 상의 전극이 아닌 전해질에 용해되어 외부 탱크에 저장되어 있기 때문에, 전극 활물질 수용액의 용적 (즉, 탱크의 크기)을 늘리는 것만으로 이차 전지의 용량을 증가시킬 수 있다.The redox flow battery includes (1) an aqueous solution of two electrode active materials in which an active material capable of oxidation and reduction is dissolved, (2) an external tank storing the same, (3) an electrode in which oxidation and reduction reactions occur, and an ion exchange membrane. It may consist of an electrochemical cell, and (4) a pump for continuous transport of the aqueous electrode active material solution stored in the tank to the electrochemical cell. Since the configuration of the redox flow battery, that is, the electrode active material responsible for oxidation and reduction reactions, is dissolved in an electrolyte rather than a solid electrode and stored in an external tank, the volume of the electrode active material aqueous solution (that is, the size of the tank) is increased. It is only possible to increase the capacity of the secondary battery.

위와 같은 산화 환원 흐름 전지는 전극 활물질의 산화 환원 반응이 양극과 음극의 표면에서 발생하므로, 전극 활물질 내부로 이온이 삽입/탈리되는 반응을 거치는 기존의 전지(예를 들어, 리튬 이차 전지)에 비하여 전극의 퇴화가 적고, 그에 따라 반영구적인 리사이클이 가능함에 따라 다른 이차 전지에 비해 수명 특성이 매우 우수한 장점이 있다.In the above redox flow battery, since the redox reaction of the electrode active material occurs on the surfaces of the positive electrode and the negative electrode, compared to conventional batteries (for example, lithium secondary batteries) that undergo a reaction in which ions are inserted/desorbed into the electrode active material. As the electrode is less deteriorated and thus semi-permanent recycling is possible, there is an advantage in that the lifespan characteristics are very excellent compared to other secondary batteries.

상기 양극 및 상기 음극은 이차 전지에 이용할 수 있는 재료이면 제한없이 사용할 수 있으며, 상기 이차 전지가 산화 환원 흐름 전지인 경우에는, 티타늄, 백금, 루테늄 등의 전이금속, 이들의 합금, 또는 이들의 전이금속-리간드 화합물 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The positive electrode and the negative electrode may be used without limitation as long as the material can be used for a secondary battery, and when the secondary battery is a redox flow battery, a transition metal such as titanium, platinum, ruthenium, an alloy thereof, or a transition thereof A metal-ligand compound or the like may be used, but is not limited thereto.

구체적으로 상기 이차 전지가 산화 환원 흐름 전지를 포함하는 경우에는, 활물질로 바나듐, 아연/브롬, 철/크롬 등을 이용할 수 있다. 그 중에서도 활물질로 바나듐을 이용하는 바나듐 산화 환원 흐름 전지(바나듐 레독스 플로우 전지)를 포함할 수 있다.Specifically, when the secondary battery includes a redox flow battery, vanadium, zinc/bromine, iron/chromium, or the like may be used as an active material. Among them, a vanadium redox flow battery (vanadium redox flow battery) using vanadium as an active material may be included.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 다음으로, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. Next, the present invention will be described in more detail through specific examples.

실시예 1Example 1

지지체로서 소수성 다공성 폴리올레핀 분리막(Celgard 2320, Celgard 社)에 이온성 액체로서 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(1-Hexyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, HMIM TFSI)를 적하(dropping)시켜 함침시킨 후에, 지지체 표면에 잔존하는 이온성 액체 잔여물을 닦아 내어 이온성 액체의 액막을 형성하였다.1-Hexyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide as an ionic liquid in a hydrophobic porous polyolefin separator (Celgard 2320, Celgard) as a support. )imide, HMIM TFSI) was impregnated by dropping, and then the ionic liquid residue remaining on the surface of the support was wiped off to form a liquid film of the ionic liquid.

위와 같이 제조된 이온성 액체가 함침된 지지체를 일곱 겹 적층하여 140 ㎛ 두께의 복수층의 이온성 액체가 함침된 지지체를 제조하였다.Seven layers of the support impregnated with the ionic liquid prepared as described above were stacked to prepare a support impregnated with a plurality of layers of ionic liquid having a thickness of 140 μm.

이어서, 친수성 유리 섬유 필터(Qualitative filter paper, Advantec 社)에 위에서 제조한 복수층의 이온성 액체가 함침된 지지체를 적층하고, 다시 상기 분리막 위에 동일한 친수성 유리 섬유 필터를 적층하여 총 3겹으로 구성된 분리막을 제조하였다.Subsequently, a hydrophilic glass fiber filter (Qualitative filter paper, Advantec Co., Ltd.) was laminated with a support impregnated with a plurality of layers of ionic liquid prepared above, and the same hydrophilic glass fiber filter was laminated on the separator to form a total of three layers. Was prepared.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서 이온성 액체로서 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드 대신에 1-데실-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(1-Decyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, DMIM TFSI)를 함침시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.1-decyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl) in place of 1-hexyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide as the ionic liquid in Example 1 above. ) A separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that imide (1-Decyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, DMIM TFSI) was impregnated.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 이온성 액체로서 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드 대신에 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, EMIM TFSI)를 함침시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl) in place of 1-hexyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide as the ionic liquid in Example 1 above. ) A separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that imide (1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, EMIM TFSI) was impregnated.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서 이온성 액체로서 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드 대신에 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(1-Butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, BMIM TFSI)를 함침시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl) in place of 1-hexyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide as the ionic liquid in Example 1 above. ) A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that imide (1-Butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, BMIM TFSI) was impregnated.

비교예 3Comparative Example 3

나피온 분리막(Nafion 115)에 순수를 함침시킨 후, 나피온 분리막 표면에 남아있는 순수 잔여물을 제거하기 위해 상온에서 건조하여 분리막을 제조하였다.After impregnating the Nafion membrane (Nafion 115) with pure water, the membrane was prepared by drying at room temperature to remove the pure residue remaining on the surface of the Nafion membrane.

비교예 4Comparative Example 4

상기 실시예 1에서 이온성 액체를 함침하는 단계를 거치지 않은 소수성 다공성 폴리올레핀 분리막을 분리막으로 준비하였다.In Example 1, a hydrophobic porous polyolefin separator that did not undergo the step of impregnating an ionic liquid was prepared as a separator.

비교예 5Comparative Example 5

음이온 교환막으로써 SelemionTM AAV 분리막을 1 wt%의 황산 용액에 함침 시킨 후, 표면에 남아있는 순수 잔여물을 제거하기 위해 상온에서 건조하여 분리막을 제조하였다.As an anion exchange membrane, a Selemion TM AAV membrane was impregnated with 1 wt% sulfuric acid solution, and then dried at room temperature to remove pure residues remaining on the surface to prepare a separation membrane.

실험예 1 - 바나듐 이온의 분리막 투과 실험Experimental Example 1-Separation membrane permeation experiment of vanadium ions

바나듐 이온의 확산에 의한 분리막 투과 정도를 측정하는 실험을 진행하였다. 바나듐 (vanadium) (IV) 양이온은 수용액상에서 진한 푸른 빛을 나타내며, 따라서 전극액의 색의 변화를 통해 바나듐 이온의 분리막 투과를 육안으로 관찰할 수 있다. 더 나아가 용액의 색은 농도에 비례하여 변화하기 때문에 자외선/가시광선 분광법(UV/Visible spectroscopy)을 이용하여 바나듐 이온의 농도 변화를 측정할 수 있다.An experiment was conducted to measure the degree of permeation of the separator due to diffusion of vanadium ions. The vanadium (IV) cation exhibits a deep blue light in the aqueous solution, so the penetration of vanadium ions into the separator can be observed with the naked eye through a change in the color of the electrode solution. Furthermore, since the color of the solution changes in proportion to the concentration, the change in the concentration of vanadium ions can be measured using UV/Visible spectroscopy.

먼저, 0.5 M VOSO4가 용해된 1 M 황산 수용액과 0.5 M MgSO4가 용해된 1 M 황산 수용액을 제조하고, 실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 3의 분리막에 의해 분리된 총 5개의 H-cell을 준비하였다. 각각의 H-cell의 양쪽 비이커의 한쪽에는 0.5 M VOSO4가 용해된 1 M 황산 수용액을 넣고, 다른 한쪽에는 0.5 M MgSO4가 용해된 1 M 황산 수용액을 같은 양 넣어주었다.First, a 1 M sulfuric acid aqueous solution in which 0.5 M VOSO 4 was dissolved and a 1 M sulfuric acid aqueous solution in which 0.5 M MgSO 4 was dissolved were prepared, and a total of 5 H separated by the separation membranes of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 -The cell was prepared. A 1 M sulfuric acid aqueous solution in which 0.5 M VOSO 4 was dissolved was added to one side of each beaker of each H-cell, and an equal amount of 1 M sulfuric acid aqueous solution in which 0.5 M MgSO 4 was dissolved was added to the other side.

이후 시간에 따른 MgSO4 수용액의 색 변화를 도 1에 나타내었다.Then, the color change of the MgSO 4 aqueous solution over time is shown in FIG. 1.

또한 시간에 따른 MgSO4 용액의 색 변화를 UV/Visible spectroscopy로 측정함으로써 시간에 따른 용액 내 바나듐 이온의 농도 변화를 도 2에 나타내었다. MgSO4 수용액 내 바나듐 이온의 농도 변화는 흡광도와 바나듐 이온 농도의 상관관계에 관한 standard curve를 이용하였다. UV/Visible spectrometer를 이용하여 시료를 측정할 때 특정한 빛의 파장에서의 흡광도를 알 수 있으므로, 여러 농도의 VOSO4가 용해된 시료를 제조한 후 위 각각의 시료에서 측정된 흡광도를 이용하여 standard curve를 준비하였다.In addition, by measuring the color change of the MgSO 4 solution over time by UV/Visible spectroscopy, the change in the concentration of vanadium ions in the solution over time is shown in FIG. 2. For the change in the concentration of vanadium ions in the MgSO 4 aqueous solution, a standard curve related to the correlation between the absorbance and the vanadium ion concentration was used. When measuring a sample using a UV/Visible spectrometer, the absorbance at a specific wavelength of light can be known, so after preparing a sample in which various concentrations of VOSO 4 are dissolved, use the absorbance measured in each of the above samples to be used as a standard curve. Prepared.

도 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 3의 나피온 분리막을 적용한 경우 43시간만에 MgSO4 수용액의 색이 푸른색으로 변화되는 것이 관찰되었다. 이는 VOSO4 수용액에서 바나듐 이온이 나피온 분리막을 투과하여 MgSO4 수용액으로 확산되었음을 의미한다. 또한 비교예 1의 EMIM-TFSI 기반의 분리막과 비교예 2의 BMIM-TFSI 기반의 분리막을 이용한 경우에도, 43시간만에 MgSO4 수용액의 색이 푸른색으로 변화되는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1, when the Nafion membrane of Comparative Example 3 was applied, it was observed that the color of the MgSO 4 aqueous solution changed to blue after 43 hours. This means that vanadium ions in the VOSO 4 aqueous solution penetrated the Nafion membrane and diffused into the MgSO 4 aqueous solution. In addition, in the case of using the EMIM-TFSI-based separator of Comparative Example 1 and the BMIM-TFSI-based separator of Comparative Example 2, it can be seen that the color of the MgSO 4 aqueous solution changes to blue in 43 hours.

그러나 실시예 1의 HMIM-TFSI를 적용한 분리막과 실시예 2의 DMIM-TFSI를 적용한 분리막을 이용한 경우에는 159시간 이후에도 MgSO4 수용액의 색 변화가 없음을 확인할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 SILM 기반의 분리막이 바나듐 이온을 투과시키지 않음을 보여준다.However, in the case of using the separator to which the HMIM-TFSI of Example 1 was applied and the separator to which the DMIM-TFSI of Example 2 was applied, it can be seen that there is no color change of the MgSO 4 aqueous solution even after 159 hours. This shows that the SILM-based separator according to the present invention does not permeate vanadium ions.

또한, 도 2에 따르면 실시예 1 및 2의 분리막의 경우에는 140시간 이후에도 바나듐 이온이 전혀 검출이 되지 않는 것을 확인할 수 있다. 특히 실시예 1의 분리막의 경우에는 1,500시간 이후에도 바나듐 이온이 전혀 검출되지 않는 것을 확인할 수 있다. 이는 실시예 1 및 2의 분리막이 바나듐 이온을 전혀 투과시키지 않음을 보여준다. 그러나 비교예 1 내지 3의 분리막을 이용한 경우에는 실험 초기에서부터 바나듐 이온의 농도가 시간에 따라 비례하여 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 비교예 1 내지 3의 분리막은 바나듐 이온을 투과 확산시킨다는 결과를 나타낸다.In addition, according to FIG. 2, in the case of the separators of Examples 1 and 2, it can be confirmed that no vanadium ions were detected even after 140 hours. In particular, in the case of the separator of Example 1, it can be confirmed that no vanadium ions were detected even after 1,500 hours. This shows that the separators of Examples 1 and 2 do not permeate vanadium ions at all. However, in the case of using the separators of Comparative Examples 1 to 3, it can be seen that the concentration of vanadium ions increases in proportion with time from the beginning of the experiment. That is, the separation membranes of Comparative Examples 1 to 3 show the result that vanadium ions permeate and diffuse.

실험예 2 - 분리막의 이온전도도 측정 실험Experimental Example 2-Measurement of the ion conductivity of the separator

분리막의 전하전달체 이온 교환 정도를 나타내는 정도를 확인하기 위하여, 분리막의 이온전도도를 측정하는 실험을 수행하였다. 실시예 1, 비교예 3과 분리막을 포함하지 않는 3개의 H-cell을 준비한다. H-cell의 양 쪽에 2 cm의 거리를 두고 지름이 1 cm인 백금 전극을 설치한 후 산화수가 3.5인 바나듐 이온 1.6 M이 용해된 2.4 M의 황산 전해질을 채운다. 준비된 H-cell을 특정 온도로 설정된 물이 순환하는 비커에 담아 실험하는 동안 283 K, 288 K, 293 K, 298 K, 303 K 으로 유지한다. 그 후 Bio-logic science instrument 사의 SP-150 전위차계를 이용하여 100 ~ 50,000 Hz의 주파수 범위에서 임피던스를 측정하여 전해질의 저항값을 얻는다.In order to confirm the degree of indicating the degree of ion exchange of the charge carrier of the separation membrane, an experiment was performed to measure the ion conductivity of the separation membrane. Three H-cells not including Example 1 and Comparative Example 3 and the separator were prepared. After installing a platinum electrode with a diameter of 1 cm with a distance of 2 cm on both sides of the H-cell, a 2.4 M sulfuric acid electrolyte in which 1.6 M of vanadium ions with an oxidation number of 3.5 is dissolved is filled. Put the prepared H-cell in a beaker with water circulating at a specific temperature and maintain it at 283 K, 288 K, 293 K, 298 K, and 303 K during the experiment. After that, the impedance of the electrolyte is obtained by measuring the impedance in the frequency range of 100 to 50,000 Hz using the SP-150 potentiometer of Bio-logic Science Instrument.

실시예 1과 비교예 3에서 측정된 저항값을 분리막을 포함하지 않는 H-cell의 저항값으로 빼주어 분리막의 저항값을 계산하고 각각 140 um, 1.9 cm의 분리막 두께와 지름을 이용하여 분리막의 이온전도도를 계산하였다.The resistance value of the separator was calculated by subtracting the resistance value measured in Example 1 and Comparative Example 3 by the resistance value of the H-cell not including the separator, and using the separator thickness and diameter of 140 um and 1.9 cm, respectively. The ionic conductivity was calculated.

실시예 1의 분리막과 비교예 3의 분리막의 이온전도도를 측정한 결과를 도 3에 나타내었다. 이온전도도에 따른 온도를 도시하였고 특히 아레니우스 관계식을 이용하기 위하여 이온전도도는 밑이 10인 로그로, 시스템의 온도로 1000을 나눈 역수값으로 도시하였다. 상온에서 이온전도도는 실시예 1과 비교예 3에서 각각 7.98 mS/cm, 37.95 mS/cm이고 기울기를 통해 확인한 활성화에너지는 실시예 1과 비교예 3에서 각각 32.28 kJ/mol, 14.31 kJ/mol로 나타났다. 이 때 전하전달체는 수소이온일 수도 있고 카운터음이온(counter anion)일 수도 있다.The results of measuring the ionic conductivity of the separator of Example 1 and the separator of Comparative Example 3 are shown in FIG. 3. The temperature according to the ionic conductivity was plotted, and in particular, in order to use the Arrhenius relational equation, the ionic conductivity was plotted as a logarithm of base 10, and the reciprocal value divided by 1000 by the temperature of the system. At room temperature, the ionic conductivity was 7.98 mS/cm and 37.95 mS/cm in Example 1 and Comparative Example 3, respectively, and the activation energy determined through the slope was 32.28 kJ/mol and 14.31 kJ/mol in Example 1 and Comparative Example 3, respectively. appear. At this time, the charge carrier may be a hydrogen ion or a counter anion.

실험예 3 - 산화 환원 흐름 전지의 개회로 전압 실험Experimental Example 3-Open circuit voltage experiment of redox flow battery

충전 상태의 산화 환원 흐름 전지를 구성한 후 시간에 따른 산화 환원 흐름 전지의 개회로 전압을 측정하였다. 산화 환원 흐름 전지의 개회로 전압은 네른스트 식(Nernst equation)을 따른다. 다시 말해 산화 환원 흐름 전지의 개회로 전압은 전극액에 용해되어 있는 활물질인 바나듐 이온의 농도에 의해 결정된다. 그런데 충전 상태에서 활물질 이온이 분리막을 투과하여 반대 전극액으로 이동하게 되면, 반대 전극액에 있는 활물질 이온과 반응하여 자가 방전이 발생하게 된다. 자가 방전이 일어나게 되면 충전 상태의 활물질 이온이 소모되어 이의 농도가 줄어들게 되고, 이로 인하여 개회로 전압이 낮아지는 변화가 발생하게 된다. 즉 산화 환원 흐름 전지의 개회로 전압이 시간에 따라 감소하는 정도가 산화 환원 흐름 전지의 활물질 이온이 분리막을 투과하는 정도에 비례하기 때문에, 산화 환원 흐름 전지의 개회로 전압 변화로부터 바나듐 이온의 분리막 투과 정도를 예측할 수 있다.After configuring the redox flow battery in a charged state, the open circuit voltage of the redox flow battery was measured over time. The open circuit voltage of a redox flow cell follows the Nernst equation. In other words, the open circuit voltage of the redox flow battery is determined by the concentration of vanadium ions, which is an active material dissolved in the electrode solution. However, in the charged state, when the active material ions pass through the separation membrane and move to the counter electrode solution, self-discharge occurs by reacting with the active material ions in the counter electrode solution. When self-discharge occurs, active material ions in a charged state are consumed and their concentration decreases, resulting in a change in which the open circuit voltage decreases. In other words, since the degree to which the open circuit voltage of the redox flow battery decreases with time is proportional to the degree of penetration of the active material ions of the redox flow battery through the separation membrane, vanadium ions penetrate the separation membrane from the change in the open circuit voltage of the redox flow battery. The degree can be predicted.

실시예 1의 분리막과 비교예 3의 분리막을 각각 이용하고, 양극액과 음극액으로 산화수가 3.5인 바나듐 전해액 50 ml를 사용하며, 25 cm2 크기의 흑연 펠트를 전극으로 이용한 산화 환원 흐름 전지를 구성하였다. 셀 구동 조건으로, 40 ml/min의 유속에서 40 mA/cm2 (1 A)의 전류 밀도로 충방전 실험을 수행하였다. 초기 화성 단계를 진행한 후, 충전심도 (SOC) 80 %까지 충전한 후, 개회로 전압을 시간에 따라 측정한 결과를 도 4에 나타내었다.Using the separator of Example 1 and the separator of Comparative Example 3, respectively, 50 ml of a vanadium electrolyte having an oxidation number of 3.5 as an anolyte and a catholyte, and a redox flow battery using a graphite felt having a size of 25 cm 2 as an electrode. Configured. As a cell driving condition, a charge/discharge experiment was performed at a current density of 40 mA/cm 2 (1 A) at a flow rate of 40 ml/min. After performing the initial formation phase, after charging to 80% of the charge depth (SOC), the results of measuring the open circuit voltage over time are shown in FIG. 4.

도 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 분리막을 적용한 경우에는 2,500시간 이후에도 개회로 전압 강하가 미미한 반면에, 비교예 3의 분리막을 적용한 경우에는 200시간이 지나지 않았음에도 불구하고 자가 방전이 급격히 진행되어 전압이 0 V 근처로 완전 방전되었음을 확인할 수 있다. 따라서 이로부터 기존의 나피온 분리막을 이용한 분리막은 바나듐 이온의 투과를 억제하지 못하는 반면, 본 발명의 이온성 액체 기반의 SILM 분리막을 이용한 분리막은 바나듐 이온의 투과를 억제하는 매우 우수한 이온 선택적 투과 특성을 보여줌을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 4, when the separator of Example 1 is applied, the open circuit voltage drop is insignificant even after 2,500 hours, whereas when the separator of Comparative Example 3 is applied, self-discharge rapidly proceeds even though 200 hours have not elapsed. It can be confirmed that the voltage is completely discharged to near 0 V. Therefore, from this, the conventional membrane using the Nafion membrane does not inhibit the permeation of vanadium ions, whereas the membrane using the SILM membrane based on the ionic liquid of the present invention exhibits very excellent ion selective permeation properties that inhibit the permeation of vanadium ions. You can check the show.

실험예 4 - 산화 환원 흐름 전지의 충방전 실험Experimental Example 4-Charging/discharging experiment of redox flow battery

실시예 1의 분리막과 비교예 4의 분리막을 각각 이용하고, 양극액과 음극액으로 산화수가 3.5인 바나듐 전해액 50 ml를 사용하며, 25 cm2 크기의 흑연 펠트를 전극으로 이용한 산화 환원 흐름 전지를 구성하였다. 셀 구동 조건으로, 40 ml/min의 유속에서 40 mA/cm2 (1 A)의 전류 밀도로 충방전 실험을 수행하였다.Using the separator of Example 1 and the separator of Comparative Example 4, respectively, 50 ml of vanadium electrolyte having an oxidation number of 3.5 as an anolyte and a catholyte, and a redox flow battery using a graphite felt having a size of 25 cm 2 as an electrode. Configured. As a cell driving condition, a charge/discharge experiment was performed at a current density of 40 mA/cm 2 (1 A) at a flow rate of 40 ml/min.

실시예 1의 분리막을 이용한 산화 환원 흐름 전지의 충방전 곡선을 도 5에 나타내었고, 사이클에 따른 용량 유지율 및 효율 변화를 도 6에 나타내었다.The charge/discharge curve of the redox flow battery using the separator of Example 1 is shown in FIG. 5, and the capacity retention rate and efficiency change according to the cycle are shown in FIG. 6.

비교예 4의 분리막을 이용한 산화 환원 흐름 전지의 충방전 곡선을 도 7에 나타내었다.The charge/discharge curves of the redox flow battery using the separator of Comparative Example 4 are shown in FIG. 7.

도 5에 나타낸 충방전 곡선과 도 6에 나타낸 수명 및 효율 특성에서 보듯이, 본 발명의 실시예 1의 분리막을 이용한 산화 환원 흐름 전지는 작은 분극 특성, 안정적인 수명 특성, 그리고 높은 효율 특성을 보여주는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 도 7에 나타낸 바와 같이 이온성 액체의 함침없는 비교예 4의 분리막을 이용하는 경우에는 산화 환원 흐름 전지가 전혀 충방전이 진행되지 못함을 확인할 수 있다. 이는 폴리올레핀 분리막이 소수성이기 때문에, 폴리올레핀 분리막에 전해질이 전혀 함침이 되지 못하였고, 이로 인해 전하 전달체의 이동이 일어나지 않아서 산화 환원 흐름 전지가 작동되지 않은 것이다. 따라서 이는 실시예 1의 이온성 액체가 함침된 폴리올레핀 분리막에서 이온성 액체가 전하전달 매개체로 작동함을 반증하는 것이다.As can be seen from the charge/discharge curve shown in FIG. 5 and the life and efficiency characteristics shown in FIG. 6, the redox flow battery using the separator of Example 1 of the present invention shows small polarization characteristics, stable life characteristics, and high efficiency characteristics. I can confirm. However, as shown in FIG. 7, in the case of using the separator of Comparative Example 4 without impregnation of an ionic liquid, it can be seen that the redox flow battery does not charge and discharge at all. This means that since the polyolefin separator is hydrophobic, the electrolyte was not impregnated with the polyolefin separator at all, and thus, the transfer of charge carriers did not occur, and the redox flow battery was not operated. Therefore, this is to disprove that the ionic liquid acts as a charge transfer medium in the polyolefin separation membrane impregnated with the ionic liquid of Example 1.

실험예 5 - 산화 환원 흐름 전지의 충방전 용량 실험Experimental Example 5-Charging/discharging capacity experiment of redox flow battery

실시예 1의 분리막과 비교예 5의 분리막을 각각 이용하여, 양극액과 음극액으로 VOSO4 전해액 50 ml를 사용하며, 25 cm2 크기의 흑연 펠트를 전극으로 이용한 산화 환원 흐름 전지를 구성하였다. 셀 구동 조건으로, 40 ml/min의 유속에서, 다양한 전류 밀도에서 충방전 거동을 확인하였다. 전극의 넓이는 9 cm2 로 90 mA, 180 mA, 360 mA, 720 mA, 990 mA(전류밀도 각각 10 mA/cm2, 20 mA/cm2, 40 mA/cm2, 80 mA/cm2, 110 mA/cm2)로 각각 세 사이클씩 확인하였다. 그 결과를 도 8에 나타내었다.Using the separator of Example 1 and the separator of Comparative Example 5, respectively, 50 ml of VOSO 4 electrolyte was used as an anolyte and a catholyte, and a redox flow battery using 25 cm 2 of graphite felt as an electrode was constructed. As the cell driving condition, the charging/discharging behavior was confirmed at a flow rate of 40 ml/min and at various current densities. The electrode width is 9 cm 2 , 90 mA, 180 mA, 360 mA, 720 mA, 990 mA (current density 10 mA/cm 2 , 20 mA/cm 2 , 40 mA/cm 2 , 80 mA/cm 2 , respectively, 110 mA/cm 2 ) was confirmed by three cycles, respectively. The results are shown in FIG. 8.

도 8에 따르면 다양한 전류 밀도의 범위에서도 실시예 1의 분리막을 이용하는 산화 환원 흐름 전지는 작동을 잘 하는 반면에, 비교예 5의 분리막을 이용하는 전지는 20 mA/cm2의 전류밀도 이상에서는 작동을 하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 특히 비교예 5는 음이온 교환막으로 카운터 이온(counter ion)을 SO4 2-로 치환한 분리막으로서, 황산 베이스의 전해질을 이용하는 바나듐 레독스 플로우 전지에서 이용이 가능한 것으로 알려져 있는데, 도 8과 같이 일정 수준의 전류 밀도를 초과하는 경우에는 전지로서의 작동이 불가능한 반면에, 실시예 1의 분리막의 경우에는 높은 전류를 가하여도 용량 발현이 우수한 것을 확인할 수 있어서, 본 발명의 이차 전지용 분리막은 다른 분리막들에 비하여 더 우수한 성능을 가지고 있다는 것을 확인할 수 있다.According to FIG. 8, the redox flow battery using the separator of Example 1 performs well even in a range of various current densities, whereas the battery using the separator of Comparative Example 5 operates at a current density of 20 mA/cm 2 or higher. You can see what you can't do. In particular, Comparative Example 5 is an anion exchange membrane in which counter ions are replaced with SO 4 2- It is known that it can be used in a vanadium redox flow battery using a sulfuric acid-based electrolyte. When the current density of is exceeded, operation as a battery is impossible, whereas in the case of the separator of Example 1, it can be confirmed that the capacity expression is excellent even when a high current is applied, so that the separator for a secondary battery of the present invention is compared to other separators. It can be seen that it has better performance.

Claims (20)

다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체; 및
하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸륨계 양이온과 하기 화학식 2로 표시되는 이미드계 음이온을 포함하는 이온성 액체의 액막;
을 포함하는 것인 이차 전지용 분리막:
[화학식 1]
Figure 112021023686989-pat00009

상기 화학식 1에 있어서,
상기 R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 알킬기이다.
[화학식 2]
Figure 112021023686989-pat00026

상기 화학식 2에 있어서,
상기 R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 적어도 하나의 플루오르기로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
Porous hydrophobic polymer membrane support; And
A liquid film of an ionic liquid comprising an imidazolium-based cation represented by the following formula (1) and an imide-based anion represented by the following formula (2);
A separator for a secondary battery comprising:
[Formula 1]
Figure 112021023686989-pat00009

In Formula 1,
R 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 5 to 10 carbon atoms.
[Formula 2]
Figure 112021023686989-pat00026

In Formula 2,
R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms unsubstituted or substituted with at least one fluorine group.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 또는 부틸기이고,
상기 R2는 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 이소헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 또는 데실기인 것인 이차 전지용 분리막.
The method according to claim 1,
R 1 is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group,
The R 2 is a pentyl group, a neopentyl group, a hexyl group, an isohexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, or a decyl group.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 이미드계 음이온은 하기 화학식 2-1 내지 화학식 2-5로 표시되는 음이온들 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 이차 전지용 분리막:
[화학식 2-1]
Figure 112019102092031-pat00011

[화학식 2-2]
Figure 112019102092031-pat00012

[화학식 2-3]
Figure 112019102092031-pat00013

[화학식 2-4]
Figure 112019102092031-pat00014

[화학식 2-5]
Figure 112019102092031-pat00015
.
The method according to claim 1,
The imide-based anion is a separator for a secondary battery comprising at least one selected from anions represented by the following Formulas 2-1 to 2-5:
[Formula 2-1]
Figure 112019102092031-pat00011

[Formula 2-2]
Figure 112019102092031-pat00012

[Formula 2-3]
Figure 112019102092031-pat00013

[Formula 2-4]
Figure 112019102092031-pat00014

[Formula 2-5]
Figure 112019102092031-pat00015
.
청구항 1에 있어서,
상기 소수성 폴리머는 폴리올레핀계의 단중합체 또는 공중합체를 포함하는 것인 이차 전지용 분리막.
The method according to claim 1,
The hydrophobic polymer is a separator for a secondary battery comprising a polyolefin-based homopolymer or a copolymer.
하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸륨계 양이온과 하기 화학식 2로 표시되는 이미드계 음이온을 포함하는 이온성 액체를, 다공질의 소수성 폴리머 멤브레인 지지체에 함침시키는 단계를 포함하는 것인 이차 전지용 분리막의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112021023686989-pat00016

상기 화학식 1에 있어서,
상기 R1은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 10의 알킬기이다.
[화학식 2]
Figure 112021023686989-pat00027

상기 화학식 2에 있어서,
상기 R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 적어도 하나의 플루오르기로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
A method for producing a separator for a secondary battery comprising impregnating an ionic liquid containing an imidazolium-based cation represented by the following formula (1) and an imide-based anion represented by the following formula (2) into a porous hydrophobic polymer membrane support:
[Formula 1]
Figure 112021023686989-pat00016

In Formula 1,
R 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 2 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 5 to 10 carbon atoms.
[Formula 2]
Figure 112021023686989-pat00027

In Formula 2,
R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted or unsubstituted with at least one fluorine group.
청구항 10에 있어서,
상기 함침 단계 이후에 상기 소수성 폴리머 멤브레인 지지체의 표면에 잔존하는 이온성 액체 잔여물을 제거하는 단계를 포함하는 것인 이차 전지용 분리막의 제조방법.
The method of claim 10,
And removing the ionic liquid residue remaining on the surface of the hydrophobic polymer membrane support after the impregnation step.
청구항 10에 있어서,
상기 이차 전지용 분리막의 양면에 친수성 유리 섬유 필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 이차 전지용 분리막의 제조방법.
The method of claim 10,
The method of manufacturing a separator for a secondary battery further comprising the step of forming a hydrophilic glass fiber filter on both sides of the separator for a secondary battery.
삭제delete 청구항 10에 있어서,
상기 R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 또는 부틸기이고,
상기 R2는 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 이소헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 또는 데실기인 것인 이차 전지용 분리막의 제조방법.
The method of claim 10,
R 1 is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group,
The R 2 is a pentyl group, a neopentyl group, a hexyl group, an isohexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, or a decyl group.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 10에 있어서,
상기 소수성 폴리머는 폴리올레핀계의 단중합체 또는 공중합체를 포함하는 것인 이차 전지용 분리막의 제조방법.
The method of claim 10,
The method of manufacturing a separator for a secondary battery, wherein the hydrophobic polymer comprises a polyolefin-based homopolymer or a copolymer.
양극;
음극; 및
청구항 1, 청구항 4, 청구항 8 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 이차 전지용 분리막을 포함하는 이차 전지.
anode;
cathode; And
A secondary battery comprising the separator for a secondary battery according to any one of claims 1, 4, and 8 to 9.
청구항 19에 있어서,
산화 환원 흐름 전지인 것인 이차 전지.
The method of claim 19,
A secondary battery that is a redox flow battery.
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KR20170029235A (en) 2015-09-07 2017-03-15 롯데케미칼 주식회사 The coating composition contained ionic inorganic particles and membrane for redox flow battery using the same

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