KR102287723B1 - A coating composition for a separator and a method for manufacturing a separator using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은, 무기 입자, 고분자 바인더, 분산제, 및 퍼설페이트계 화합물 및 물을 포함하는 분리막 코팅 조성물 및 이를 이용한 분리막의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention provides a separator coating composition comprising inorganic particles, a polymer binder, a dispersant, and a persulfate-based compound and water, and a method for manufacturing a separator using the same.

Description

분리막 코팅 조성물 및 이를 이용한 분리막의 제조방법{A COATING COMPOSITION FOR A SEPARATOR AND A METHOD FOR MANUFACTURING A SEPARATOR USING THE SAME}Separator coating composition and method for manufacturing a separation membrane using the same

본 발명은 분리막 코팅 조성물 및 이를 이용한 분리막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a separator coating composition and a method for manufacturing a separator using the same.

리튬이차전지는 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC 등 소형화, 경량화가 요구되는 각종 전기 제품들의 전원으로 널리 이용되고 있으며, 스마트 그리드, 전기 자동차용 중대형 배터리에 이르기까지 그 적용 분야가 확대됨에 따라, 용량이 크고, 수명이 길며, 안정성이 높은 리튬이차전지의 개발이 요구되고 있다.Lithium secondary batteries are widely used as a power source for various electric products that require miniaturization and weight reduction, such as smartphones, laptops, and tablet PCs. The development of large, long-life, and high-stability lithium secondary batteries is required.

상기 안정성을 향상시키기 위해 양극과 음극을 분리시켜 내부 단락(Internal Short)을 방지하고 충방전 과정에서 리튬이온의 이동을 원활하게 하는 미세기공이 형성된 분리막(Separator)을 사용하는데, 이러한 분리막의 대표적인 소재로는 폴리올레핀 계열의 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등이 사용된다.In order to improve the stability, a separator with micropores is used to separate the positive electrode and the negative electrode to prevent an internal short circuit and to facilitate the movement of lithium ions during the charging and discharging process. Polyolefin-based polyethylene or polypropylene is used as the furnace.

전지의 비이상적인 거동으로 인해 분리막이 고온의 환경에 노출되면 분리막의 기계적인 수축 또는 손상이 발생할 수 있는데, 이 경우 양극과 음극이 접촉하여 전지가 발화할 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 분리막의 열수축을 억제하여 전지의 안정성을 확보하기 위한 기술이 필요하다. 특히, 소형 전지에서 중대형 전지로 시장이 확장되면서 분리막에 요구되는 안정성의 기준이 상향되었고, 이를 충족시키기 위해 열적 저항이 큰 무기 입자를 접착성이 있는 고분자 바인더와 혼합하여 코팅함으로써 분리막의 열적 저항성을 높이는 방법이 알려져 있다. 그러나, 종래 기술로 제조한 분리막은 목적하는 접착성을 확보할 수 없고, 다양한 형태와 크기를 지닌 분리막에 일괄적으로 적용하기 어렵다. 따라서, 내열성이 높으면서 동시에 접착력이 우수한 분리막의 개발이 필요하다.When the separator is exposed to a high-temperature environment due to the non-ideal behavior of the battery, mechanical shrinkage or damage of the separator may occur. In order to overcome this problem, a technology for securing the stability of the battery by suppressing the thermal contraction of the separator is required. In particular, as the market expands from small batteries to medium and large batteries, the stability standards required for separators have been raised. It is known how to raise it. However, the separation membranes manufactured in the prior art cannot secure the desired adhesiveness, and it is difficult to apply them collectively to the separation membranes having various shapes and sizes. Therefore, it is necessary to develop a separator having high heat resistance and excellent adhesion at the same time.

또한, 코팅층의 조성에 따라 수계 코팅 분리막과 비수계 코팅 분리막으로 나눌 수 있으며, 상기 수계 코팅 분리막은 분리막 기재와 코팅층 계면 간의 결착력이 낮아 코팅층이 탈리되기 쉽고, 슬리팅(slitting)시 분진 등의 이물질이 발생할 수 있으며, 상기 이물질은 전지의 외관 불량 등의 문제를 야기할 수 있다. In addition, according to the composition of the coating layer, it can be divided into an aqueous coating separator and a non-aqueous coating separator, and the aqueous coating separator has a low binding force between the separator substrate and the coating layer interface, so that the coating layer is easy to detach, and foreign substances such as dust during slitting This may occur, and the foreign material may cause problems such as poor appearance of the battery.

또한, 이차전지에 포함된 리튬은 수분과 접촉 시 급격한 반응을 일으켜 폭발할 수 있으므로, 수계 슬러리를 사용하는 분리막은 이러한 폭발사고를 방지하기 위해 함수율을 감소시킬 필요가 있다. 이에, 분리막 기재에 대한 코팅층의 박리강도를 향상시키기 위해 상기 코팅층에 포함되는 바인더의 함량을 증가시키는 경우에는, 분리막의 저항이 증가되고 통기시간도 늘어나기 때문에 바인더의 함량을 증가시키는 것은 적절한 해결방안이 되지 못하고 있다.In addition, since lithium contained in a secondary battery may explode due to a rapid reaction upon contact with moisture, a separator using an aqueous slurry needs to reduce the moisture content in order to prevent such an explosion accident. Accordingly, when the content of the binder included in the coating layer is increased to improve the peel strength of the coating layer with respect to the separator substrate, increasing the content of the binder is an appropriate solution because the resistance of the separator is increased and the ventilation time is also increased. this is not happening

이와 같은 전지의 안전성 문제를 해결하기 위해, 한국공개특허 제10-2009-0130885호는 메타크릴산에스테르-아크릴산에스테르 공중합체를 바인더로 적용하여 무기충전재를 포함하는 다공층을 가지는 다층 다공막 구조를 제시하였다. 다만, 상기 특허에서 제시된 조성으로는 코팅 두께 단면 기준 4㎛ 이하의 코팅 시 전지의 열적, 물리적 안정성, 특히, 내전해액성이 취약하여 전해액 침투(swelling)로 인한 코팅층 탈리(delamination) 현상이 발생하므로, 내구 신뢰성을 확보하기 어려웠다.In order to solve the safety problem of the battery, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2009-0130885 discloses a multilayer porous membrane structure having a porous layer including an inorganic filler by applying a methacrylic acid ester-acrylic acid ester copolymer as a binder. presented. However, with the composition presented in the above patent, thermal and physical stability of the battery, particularly, electrolyte resistance, is weak when coating with a coating thickness of 4 μm or less based on the cross-section of the coating, so coating layer delamination due to electrolyte swelling occurs. , it was difficult to secure durability and reliability.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 분리막 기재와 코팅층 계면 간의 결착력을 높여 코팅층의 탈리를 억제할 수 있고, 이에 따른 내열성이 향상된 분리막 코팅 조성물 및 이를 이용한 분리막의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to increase the binding force between the separator substrate and the coating layer interface to suppress the detachment of the coating layer, and thus a separator coating composition with improved heat resistance and a separator using the same To provide a manufacturing method of

본 발명의 일 측면은, 무기 입자, 고분자 바인더, 분산제, 및 퍼설페이트계 화합물 및 물을 포함하는 분리막 코팅 조성물을 제공한다.One aspect of the present invention provides a membrane coating composition comprising inorganic particles, a polymer binder, a dispersant, and a persulfate-based compound and water.

일 실시예에 있어서, 상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 무기 입자의 함량은 20~40중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the inorganic particles in the separation membrane coating composition may be 20 to 40% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 무기 입자의 평균 입도는 0.1~10㎛일 수 있다.In one embodiment, the average particle size of the inorganic particles may be 0.1 ~ 10㎛.

일 실시예에 있어서, 상기 무기 입자는 SiO2, AlOOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, Al2O3, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the inorganic particles are SiO 2 , AlOOH, Mg(OH) 2 , Al(OH) 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O , Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , Al 2 O 3 , SiO, SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 It may be one selected from the group consisting of N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6 , and combinations of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 고분자 바인더의 함량은 1~10중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the polymer binder in the separator coating composition may be 1 to 10% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 고분자 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰오로스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰오로스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 알킬아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리에틸렌글리콜, 아크릴계 고무 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the polymer binder is polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polyacrylonitrile , polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate, polyimide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyano Noethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, acrylonitrile-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, styrene-butadiene copolymer It may be one selected from the group consisting of a copolymer, an alkyl acrylate-acrylonitrile copolymer, polyethylene glycol, an acrylic rubber, and a combination of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 분산제의 함량은 0.1~5중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the dispersant in the separator coating composition may be 0.1 to 5% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 분산제는 메타인산나트륨, 헥사메타인산나트륨, 또는 이들의 조합일 수 있다.In one embodiment, the dispersant may be sodium metaphosphate, sodium hexametaphosphate, or a combination thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 퍼설페이트계 화합물의 함량은 0.1~10중량%일 수 있다.In one embodiment, the content of the persulfate-based compound in the separator coating composition may be 0.1 to 10% by weight.

일 실시예에 있어서, 상기 퍼설페이트계 화합물은 금속 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 또는 이들의 조합일 수 있다.In an embodiment, the persulfate-based compound may be metal persulfate, ammonium persulfate, or a combination thereof.

본 발명의 다른 일 측면은, (a) 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 조성물을 가공하여 다공성 지지체를 제조하는 단계; 및 (b) 상기 다공성 지지체의 적어도 일면에 상기 분리막 코팅 조성물을 코팅하고 50~100℃에서 0.5~10분 간 건조시켜 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 분리막의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention comprises the steps of: (a) processing a composition comprising a polyolefin and a pore former to prepare a porous support; And (b) coating the separator coating composition on at least one surface of the porous support and drying at 50 to 100° C. for 0.5 to 10 minutes to form a coating layer; provides a method for producing a separator comprising.

본 발명의 일 측면에 따른 분리막 코팅 조성물은, 무기 입자, 고분자 바인더, 분산제, 및 퍼설페이트계 화합물 및 물을 포함하고, 특히, 상기 고분자 바인더를 가교시키기 위한 개시제로 퍼설페이트계 화합물을 포함함으로써, 분리막 기재와 코팅층 계면 간의 결착력을 높여 코팅층의 탈리를 억제할 수 있고, 그에 따른 분리막의 내열성을 향상시킬 수 있다.The separator coating composition according to an aspect of the present invention includes inorganic particles, a polymer binder, a dispersant, and a persulfate compound and water, and in particular, by including a persulfate compound as an initiator for crosslinking the polymer binder, Desorption of the coating layer can be suppressed by increasing the binding force between the separator substrate and the interface of the coating layer, and thus the heat resistance of the separator can be improved.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

이하에서는 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "indirectly connected" with another member interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

분리막 코팅 조성물Separator coating composition

본 발명의 일 측면은, 무기 입자, 고분자 바인더, 분산제, 및 퍼설페이트계 화합물 및 물을 포함하는 분리막 코팅 조성물을 제공한다. 상기 분리막 코팅 조성물은 분리막을 구성하는 다공성 지지체의 적어도 일면에 코팅 및 건조(경화)되어 코팅층을 형성할 수 있고, 건조 시 상기 코팅 조성물에 포함된 물이 제거된다. 즉, 상기 코팅층은 무기 입자, 고분자 바인더, 분산제, 및 퍼설페이트계 화합물을 포함할 수 있다.One aspect of the present invention provides a membrane coating composition comprising inorganic particles, a polymer binder, a dispersant, and a persulfate-based compound and water. The separator coating composition may be coated and dried (cured) on at least one surface of the porous support constituting the separator to form a coating layer, and water contained in the coating composition is removed during drying. That is, the coating layer may include inorganic particles, a polymer binder, a dispersant, and a persulfate-based compound.

상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 무기 입자의 함량은 20~40중량%일 수 있다. 상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 무기 입자의 함량이 20중량% 미만이면 필요한 수준의 내열성을 부여할 수 없고, 40중량% 초과이면 무기 입자의 분산성이 저하되거나 슬러리 코팅 시 작업성, 가공성이 저하될 수 있다.The content of the inorganic particles in the separator coating composition may be 20 to 40% by weight. If the content of the inorganic particles in the separator coating composition is less than 20% by weight, the required level of heat resistance cannot be imparted, and if it exceeds 40% by weight, the dispersibility of the inorganic particles may decrease or workability and processability may decrease during slurry coating. there is.

상기 무기 입자의 평균 입도는 0.1~10㎛일 수 있다. 상기 무기 입자의 평균 입도가 0.1㎛ 미만이면 무기 입자가 임의로 응집되어 분산성이 저하될 수 있고, 필요한 수준의 내열성을 부여할 수 없다. 또한, 상기 무기 입자의 평균 입도가 10㎛ 초과이면 분리막이 후막화되어 전지 또는 소자의 소형화, 집적화를 저해할 수 있다.The average particle size of the inorganic particles may be 0.1 to 10㎛. If the average particle size of the inorganic particles is less than 0.1 μm, the inorganic particles may arbitrarily agglomerate to reduce dispersibility, and a required level of heat resistance may not be provided. In addition, when the average particle size of the inorganic particles is greater than 10 μm, the separator may become thick, thereby inhibiting downsizing and integration of the battery or device.

상기 무기 입자는 SiO2, AlOOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, Al2O3, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나, 바람직하게는, 산화물, 더 바람직하게는, AlOOH 및/또는 Al2O3, 유리하게는, AlOOH일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The inorganic particles are SiO 2 , AlOOH, Mg(OH) 2 , Al(OH) 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , Al 2 O 3 , SiO , SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , one selected from the group consisting of Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6 and combinations of two or more thereof, preferably an oxide, more preferably AlOOH and/ or Al 2 O 3 , advantageously, AlOOH, but not limited thereto.

상기 무기 입자가 판상의 AlOOH인 경우, AlOOH 입자의 표면부는 (-) 전하를, 가장자리부는 (+) 전하를 띠므로, 상호 인접한 AlOOH 입자의 표면부와 가장자리부는 정전기적 인력에 의해 결합하여 입자가 응집되는 경향이 있다. 이러한 무기 입자의 응집은 상기 분리막의 표면에서 물성의 균일성을 저해할 수 있다.When the inorganic particles are plate-shaped AlOOH, the surface portion of the AlOOH particle has a (-) charge and the edge portion has a (+) charge. tends to agglomerate. Aggregation of these inorganic particles may impair the uniformity of physical properties on the surface of the separation membrane.

이에 대해, 상기 코팅 조성물은 상기 무기 입자의 분산성을 개선하기 위한 첨가제, 예를 들어, 분산제, 계면활성제 등을 더 포함할 수 있다. 특히, 상기 코팅 조성물은 분산제로 메타인산나트륨(NaPO3), 헥사메타인산나트륨((NaPO3)6), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 분산제의 함량은 0.1~5중량%, 바람직하게는, 0.1~3중량%, 더 바람직하게는, 0.01~1중량%일 수 있다.In this regard, the coating composition may further include an additive for improving the dispersibility of the inorganic particles, for example, a dispersant, a surfactant, and the like. In particular, the coating composition may include sodium metaphosphate (NaPO 3 ), sodium hexametaphosphate ((NaPO 3 ) 6 ), or a combination thereof as a dispersant, and the content of the dispersant in the separator coating composition is 0.1 to 5% by weight, preferably 0.1 to 3% by weight, more preferably 0.01 to 1% by weight.

특히, 상기 헥사메타인산나트륨은 상기 AlOOH 입자의 가장자리부에 흡착되어 상기 가장자리부의 (-) 전하를 약화시켜 상기 AlOOH 입자가 응집되는 것을 효과적으로 방지하여, 상기 코팅 조성물의 저장안정성뿐만 아니라, 상기 코팅층 중 상기 무기 입자의 분산성을 향상시킬 수 있다.In particular, the sodium hexametaphosphate is adsorbed to the edge of the AlOOH particle to weaken the negative charge of the edge, thereby effectively preventing the AlOOH particle from aggregating, as well as the storage stability of the coating composition, as well as in the coating layer. It is possible to improve the dispersibility of the inorganic particles.

상기 고분자 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰오로스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰오로스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 알킬아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리에틸렌글리콜, 아크릴계 고무 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 카르복시메틸셀룰로오스 및/또는 알킬아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The polymer binder is polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone , polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate, polyimide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, Hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, acrylonitrile-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, styrene-butadiene copolymer, alkyl acrylate- It may be one selected from the group consisting of acrylonitrile copolymer, polyethylene glycol, acrylic rubber, and a combination of two or more thereof, and preferably, carboxymethyl cellulose and/or alkyl acrylate-acrylonitrile copolymer, The present invention is not limited thereto.

상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 고분자 바인더의 함량은 1~10중량%일 수 있다. 상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 고분자 바인더의 함량이 1중량% 미만이면 상기 무기 입자 간, 및 상기 코팅층과 상기 다공성 지지체 간의 결착력이 저하될 수 있고, 10중량% 초과이면 상기 무기 입자의 함량이 상대적으로 감소하여 분리막의 내열성이 저하될 수 있다.The content of the polymer binder in the separator coating composition may be 1 to 10% by weight. If the content of the polymer binder in the separator coating composition is less than 1% by weight, the binding force between the inorganic particles and between the coating layer and the porous support may be reduced, and if it exceeds 10% by weight, the content of the inorganic particles is relatively reduced Therefore, the heat resistance of the separator may be reduced.

상기 퍼설페이트계 화합물은 상기 코팅 조성물에 포함된 고분자 바인더의 고분자 사슬에 라디칼을 생성하여 이러한 사슬이 상호 가교되도록 하는 개시제(initiator)로 작용할 수 있다.The persulfate-based compound may act as an initiator to generate radicals in the polymer chains of the polymer binder included in the coating composition so that these chains are cross-linked.

본 명세서에 사용된 용어, "퍼설페이트계(persulfate) 화합물"은 SO5 2- 및/또는 S2O8 2- 이온을 포함하는 화합물을 의미하며, 퍼옥시설페이트 또는 퍼옥소디설페이트라고도 한다.As used herein, the term “persulfate compound” refers to a compound containing SO 5 2- and/or S 2 O 8 2- ions, and is also referred to as peroxysulfate or peroxodisulfate.

상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 퍼설페이트계 화합물의 함량은 0.1~10중량%일 수 있다. 상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 퍼설페이트계 화합물의 함량이 0.1중량% 미만이면 상기 무기 입자 간, 및 상기 코팅층과 상기 다공성 지지체 간의 결착력이 저하될 수 있고, 10중량% 초과이면 상기 분리막의 유연성, 인장물성, 통기도가 저하될 수 있다.The content of the persulfate-based compound in the separator coating composition may be 0.1 to 10% by weight. If the content of the persulfate-based compound in the separator coating composition is less than 0.1% by weight, the binding force between the inorganic particles and between the coating layer and the porous support may be reduced, and if it exceeds 10% by weight, flexibility and tensile properties of the separator , the air permeability may be lowered.

상기 퍼설페이트계 화합물은 금속 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 또는 이들의 조합일 수 있고, 상기 금속 퍼설페이트는, 예를 들어, 포타슘 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트와 같은 알칼리 금속 퍼설페이트, 알루미늄 퍼설페이트 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The persulfate-based compound may be a metal persulfate, ammonium persulfate, or a combination thereof, and the metal persulfate is, for example, an alkali metal persulfate such as potassium persulfate and sodium persulfate, aluminum persulfate, etc. However, the present invention is not limited thereto.

분리막의 제조방법Separation Membrane Manufacturing Method

본 발명의 다른 일 측면은, (a) 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 조성물을 가공하여 다공성 지지체를 제조하는 단계; 및 (b) 상기 다공성 지지체의 적어도 일면에 상기 분리막 코팅 조성물을 코팅하고 50~100℃에서 0.5~10분 간 건조시켜 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 분리막의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention comprises the steps of: (a) processing a composition comprising a polyolefin and a pore former to prepare a porous support; And (b) coating the separator coating composition on at least one surface of the porous support and drying at 50 to 100° C. for 0.5 to 10 minutes to form a coating layer; provides a method for producing a separator comprising.

상기 (a) 단계에서, 중량평균분자량(Mw)이 250,000~1,000,000인 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 조성물을 압출기에 투입한 후 압출하고 티-다이를 통해 토출하여 시트 형태로 성형한 후 연신하여 다공성 지지체를 제조할 수 있다.In step (a), a composition comprising a polyolefin having a weight average molecular weight (M w ) of 250,000 to 1,000,000 and a pore former is put into an extruder, extruded, and discharged through a T-die to form a sheet, followed by stretching Thus, a porous support can be prepared.

상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트, 에틸렌에틸아크릴레이트 및 이들 중 2 이상의 조합 또는 공중합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 폴리에틸렌일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The polyolefin may be one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate, ethylene butyl acrylate, ethylene ethyl acrylate, and combinations or copolymers of two or more thereof, and preferably, polyethylene, but It is not limited.

상기 조성물은 상기 폴리올레핀 20~40중량부 및 기공형성제 60~80중량부를 포함할 수 있다. 상기 기공형성제는 열유도상분리(Thermally Induced Phase Separation)를 활용한 습식법에 의해 지지체 내부에서 추출, 제거되어 기공을 형성하는 역할을 수행할 수 있다.The composition may include 20 to 40 parts by weight of the polyolefin and 60 to 80 parts by weight of the pore former. The pore former may be extracted and removed from the inside of the support by a wet method using thermally induced phase separation to form pores.

상기 습식법은 상기 기공형성제를 포함하는 지지체를 용매가 담지된 추출조에 침지시키는 것일 수 있다. 추출 온도는 15~80℃, 바람직하게는, 25~40℃일 수 있고, 추출 시간은 0.1~60분, 바람직하게는, 1~20분일 수 있다.In the wet method, the support including the pore-forming agent may be immersed in an extraction tank in which a solvent is supported. The extraction temperature may be 15 to 80° C., preferably 25 to 40° C., and the extraction time may be 0.1 to 60 minutes, preferably 1 to 20 minutes.

상기 기공형성제는, 예를 들어, 파라핀오일, 파라핀왁스, 광유, 고체파라핀, 대두유, 유채유, 팜유, 야자유, 디-2-에틸헥실프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트, 디이소데실프탈레이트, 비스(2-프로필헵틸)프탈레이트, 나프텐오일 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 파라핀오일일 수 있고, 더 바람직하게는, 40℃에서 동점도가 50~100cSt인 파라핀오일일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The pore-forming agent is, for example, paraffin oil, paraffin wax, mineral oil, solid paraffin, soybean oil, rapeseed oil, palm oil, palm oil, di-2-ethylhexyl phthalate, dibutyl phthalate, diisononyl phthalate, diisodecyl phthalate , may be one selected from the group consisting of bis(2-propylheptyl)phthalate, naphthenoyl, and combinations of two or more thereof, preferably paraffin oil, and more preferably, a kinematic viscosity of 50~ It may be 100 cSt paraffin oil, but is not limited thereto.

상기 기공형성제를 추출하기 위한 용매는 펜탄, 헥산, 벤젠, 디클로로메탄, 사염화탄소, 메틸에틸케톤, 아세톤 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 디클로로메탄일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The solvent for extracting the pore former may be one selected from the group consisting of pentane, hexane, benzene, dichloromethane, carbon tetrachloride, methyl ethyl ketone, acetone, and a combination of two or more thereof, preferably, dichloromethane However, the present invention is not limited thereto.

상기 (b) 단계에서, 상기 다공성 지지체의 적어도 일면에 상기 분리막 코팅 조성물을 코팅하고 50~100℃에서 건조시켜 코팅층을 형성할 수 있다.In step (b), the separator coating composition is coated on at least one surface of the porous support and dried at 50 to 100° C. to form a coating layer.

상기 코팅은 상기 분리막 코팅 조성물을 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 바(Bar) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들 중 2 이상이 조합된 방식 등 다양한 방식으로 일괄 코팅한 다음 건조시켜 상기 코팅 조성물에 포함된 용매 및 기타 액상의 잔류물을 일괄 제거하는 방식으로 이루어질 수 있다.The coating may be performed by applying the separator coating composition to a dip coating, a die coating, a roll coating, a bar coating, a comma coating, or a combination of two or more thereof. It may be made in a manner to collectively remove the solvent and other liquid residues contained in the coating composition by batch coating and then drying.

또한, 상기 코팅은 상분리에 의해 이루어질 수도 있다. 상기 코팅 조성물은 무기 입자 및 바인더를 포함할 수 있고, 상기 바인더는 겔 폴리머일 수 있다. 또한, 무기 입자는 코팅 조성물에서 분산매로 작용하는 용매에 용해되지 않으므로 상기 상분리에는 실질적으로 영향을 미치지 않는 것으로 이해될 수 있다.In addition, the coating may be made by phase separation. The coating composition may include inorganic particles and a binder, and the binder may be a gel polymer. In addition, it may be understood that the inorganic particles do not substantially affect the phase separation since they are not dissolved in a solvent serving as a dispersion medium in the coating composition.

상기 다공성 지지체 상에 서로 연결되어 있는 개방형 3차원 기공을 다수 포함하는 코팅층이 형성된 분리막은, 겔 폴리머 용액 상에 비용매 첨가 시 용매 일부가 비용매로 치환됨으로써 겔 폴리머 풍부 상(相)과 겔 폴리머 결핍 상(相)으로 상분리되는 것을 이용하여 제조될 수도 있다.In the separation membrane formed with a coating layer including a plurality of open three-dimensional pores connected to each other on the porous support, when a nonsolvent is added to the gel polymer solution, a part of the solvent is substituted with the nonsolvent, so that the gel polymer-rich phase and the gel polymer It can also be prepared using phase separation into a depleted phase.

미국특허 제5,460,904호에 개시된 것과 같이 가소제를 사용하여 겔 폴리머 내에 기공을 형성시키는 경우는 기공을 형성하는 가소제의 위치가 유동적이지 않아 폐쇄형 기공이 형성된다.When pores are formed in the gel polymer using a plasticizer as disclosed in US Patent No. 5,460,904, the position of the plasticizer for forming pores is not flexible, so that closed pores are formed.

반면, 본 발명은 용매/비용매의 상분리 현상, 즉, 액체-액체 상분리 현상에 의해 겔 폴리머 풍부 상(相)과 겔 폴리머 결핍 상(相)으로 상분리되고 기공을 형성할 액상인 겔 폴리머 결핍 상(相)은 유동적이고 잉여의 깁스 자유에너지에 의해 기공 성장이 가능하므로 기공끼리 연결된 3차원 개방형 다공성(open-porous) 구조를 가지는 코팅층을 제공할 수 있다.On the other hand, the present invention relates to a phase separation of a solvent/non-solvent phase, that is, a liquid-liquid phase separation phenomenon, into a gel polymer-rich phase and a gel polymer-depleted phase, and a gel polymer-deficient phase, which is a liquid phase to form pores. Since the (phase) is fluid and pore growth is possible by excess Gibbs free energy, it is possible to provide a coating layer having a three-dimensional open-porous structure in which pores are connected.

또한, 상기 (b) 단계에서 상기 분리막 코팅 조성물을 50~100℃에서 0.5~10분 간 건조시켜 상기 분리막 코팅 조성물에 포함된 고분자 바인더를 상호 가교시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 범위의 온도 조건에서 상기 분리막 코팅 조성물에 포함된 퍼설페이트계 화합물은 상기 고분자 바인더의 고분자 사슬 중 적어도 일부 영역에 라디칼을 생성하여 이러한 사슬이 상호 가교되도록 할 수 있다. 건조 온도가 50℃ 미만이면 고분자 바인더가 적절히 가교되지 못하므로, 필요한 수준의 결착력을 구현할 수 없고, 100℃ 초과이면 상기 코팅 조성물이 과도하게 경화되어 분리막의 유연성, 인장물성, 통기도가 저하될 수 있다.In addition, in step (b), the separator coating composition may be dried at 50-100° C. for 0.5-10 minutes to cross-link the polymer binder included in the separator coating composition. Specifically, under the temperature conditions in the above range, the persulfate-based compound included in the separator coating composition may generate radicals in at least some regions of the polymer chains of the polymer binder so that these chains are cross-linked. If the drying temperature is less than 50 ° C., the polymer binder is not crosslinked properly, so the required level of binding force cannot be implemented. .

한편, 상기 (b) 단계 이전에, 상기 다공성 지지체를 이산화황(SO2) 및 산소(O2)를 포함하는 혼합가스 존재하에서 플라즈마 처리할 수 있다.Meanwhile, before step (b), the porous support may be plasma-treated in the presence of a mixed gas containing sulfur dioxide (SO 2 ) and oxygen (O 2 ).

상기 플라즈마 처리를 통해 상기 지지체의 표면 및/또는 내부 기공의 표면을 친수화하여, 상기 지지체와 상기 슬러리의 결합력을 향상시킬 수 있고, 그에 따라 분리막의 내구성, 특히, 장기 내구성과 내열성을 현저히 향상시킬 수 있다.By making the surface of the support and/or the surface of the internal pores hydrophilic through the plasma treatment, the bonding force between the support and the slurry can be improved, thereby significantly improving the durability of the separator, in particular, long-term durability and heat resistance. can

종래 지지체의 표면을 친수화하기 위해 지지체를 황산 등에 일정 시간 동안 침지하여 술폰화시키는 습식 공정(wet process)이 주로 사용되었으나, 이 경우 상기 습식 공정이 플라즈마 처리에 선행 또는 후행되는 등 상기 플라즈마 처리와 별도로 수행되어 공정이 복잡하고, 다량의 공정 폐액이 발생하는 문제가 있다.Conventionally, in order to hydrophilize the surface of the support, a wet process in which the support is immersed in sulfuric acid for a certain period of time to sulfonate it has been mainly used, but in this case, the wet process is preceded or followed by plasma treatment. There is a problem in that the process is complicated and a large amount of process waste is generated.

이에 대해, 상기 플라즈마 처리 시 사용되는 공정가스는 종래의 공기, 산소 및/또는 불활성 가스뿐만 아니라 일정량의 이산화황 가스를 포함하므로, 상기 지지체를 황산 등에 침지하는 등의 습식 공정없이 상기 플라즈마 처리라는 단일의 건식 공정(dry process)을 통해 상기 지지체의 표면과 내부 기공의 표면에 -SO3와 같은 작용기를 생성하여, 즉, 술폰화하여 상기 지지체의 친수성과 이온전도성을 극대화할 수 있고, 종래의 복잡한 공정을 단순화할 수 있으며, 환경적 측면에서도 유리하다.In contrast, since the process gas used in the plasma treatment includes a certain amount of sulfur dioxide gas as well as the conventional air, oxygen and/or inert gas, a single process called the plasma treatment is performed without a wet process such as immersing the support in sulfuric acid or the like. A functional group such as -SO 3 is generated on the surface of the support and the surface of the internal pores through a dry process, that is, sulfonated to maximize the hydrophilicity and ionic conductivity of the support, and the conventional complex process can be simplified, and it is also advantageous from an environmental point of view.

상기 플라즈마 처리 시 사용되는 공정가스인 상기 혼합가스는 이산화황 50~90부피% 및 산소 10~50부피%, 바람직하게는, 이산화황 60~80부피% 및 산소 20~40부피%, 더 바람직하게는, 이산화황 70~80부피% 및 산소 20~30부피%를 포함할 수 있다. 상기 혼합가스 중 이산화황의 함량이 50부피% 미만이면 상기 지지체에 필요한 수준의 친수성을 구현할 수 없고, 90부피% 초과이면 공정이 불안정해질 수 있다.The mixed gas, which is a process gas used in the plasma treatment, is 50 to 90 vol% of sulfur dioxide and 10 to 50 vol% of oxygen, preferably 60 to 80 vol% of sulfur dioxide and 20 to 40 vol% of oxygen, more preferably, It may contain 70 to 80% by volume of sulfur dioxide and 20 to 30% by volume of oxygen. If the content of sulfur dioxide in the mixed gas is less than 50% by volume, the hydrophilicity required for the support may not be implemented, and if it exceeds 90% by volume, the process may be unstable.

상기 플라즈마 처리는 0.5~90분, 바람직하게는, 0.5~20분 간 수행될 수 있다. 상기 플라즈마 처리가 0.5분 미만으로 수행되면 상기 지지체가 필요한 수준으로 친수화, 술폰화될 수 없고, 90분 초과로 수행되면 친수화도, 술폰화도가 일정 수준으로 수렴하여 공정 효율이 저하될 수 있다.The plasma treatment may be performed for 0.5 to 90 minutes, preferably, 0.5 to 20 minutes. When the plasma treatment is performed for less than 0.5 minutes, the support cannot be hydrophilized or sulfonated to a required level, and when it is performed for more than 90 minutes, the hydrophilicity and sulfonation degree converge to a certain level, thereby reducing process efficiency.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

제조예manufacturing example

중량평균분자량(Mw)이 350,000이고, 분자량분포도(Mw/Mn)가 5인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30중량부 및 40℃에서의 동점도가 70cSt인 파라핀오일 70중량부를 혼합하여 2축 압출기(내경 58mm, L/D=56)에 투입하였다. 스크류 회전속도 40rpm, 200℃의 조건에서 상기 2축 압출기에서 폭이 300mm인 티-다이(T-Die)로 토출시킨 후 온도가 40℃인 캐스팅 롤(casting roll)을 통과시켜 두께가 800㎛인 베이스시트를 제조하였다.30 parts by weight of high-density polyethylene (HDPE) having a weight average molecular weight (Mw) of 350,000 and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 5 and 70 parts by weight of paraffin oil having a kinematic viscosity of 70 cSt at 40 ° C. , L/D=56). After discharging from the twin-screw extruder to a T-die having a width of 300 mm at a screw rotation speed of 40 rpm and 200 ° C., it was passed through a casting roll having a temperature of 40 ° C. A base sheet was prepared.

상기 베이스시트를 110℃인 롤 연신기에서 세로 방향(MD)으로 6배 연신하고, 125℃인 텐터 연신기에서 가로 방향(TD)으로 7배 연신하여 필름을 제조하였다. 상기 필름을 25℃인 디클로로메탄 침출조에 함침하여 1분 간 파라핀오일을 추출, 제거하였고, 50℃에서 5분 간 건조하여 다공성 필름을 제조하였다.The base sheet was stretched 6 times in the longitudinal direction (MD) in a roll stretching machine at 110° C., and stretched 7 times in the transverse direction (TD) in a tenter stretching machine at 125° C. to prepare a film. The film was impregnated in a dichloromethane leaching tank at 25° C. to extract and remove paraffin oil for 1 minute, and dried at 50° C. for 5 minutes to prepare a porous film.

이 후, 130℃에서 가로 방향(TD)으로 10% 이완시켜 열고정하여 두께 및 통기도가 각각 14㎛ 및 170sec/100ml인 다공성 지지체를 제조하였다.Thereafter, 10% relaxation in the transverse direction (TD) at 130° C. was performed to prepare a porous support having a thickness and air permeability of 14 μm and 170 sec/100 ml, respectively.

실시예 1Example 1

평균 입도가 1.5㎛인 보헤마이트(AlOOH) 92중량%, 아크릴-아크릴로니트릴 공중합체 바인더 7중량%, 분산제(헥사메타인산나트륨, (NaPO3)6) 1중량%를 포함하는 고형분과, 증류수를 각각 32 : 68의 중량비로 혼합한 다음 볼-밀로 분산시켜 수계 코팅 조성물을 제조하였고, 개시 반응을 위한 개시제로 암모늄 퍼설페이트(APS, (NH4)2S2O8)를 상기 고형분 100중량부에 대해 0.5중량부 첨가하였다.92 wt% of boehmite (AlOOH) having an average particle size of 1.5 μm, 7 wt% of acryl-acrylonitrile copolymer binder, and 1 wt% of a dispersant (sodium hexametaphosphate, (NaPO 3 ) 6 ) and distilled water were mixed in a weight ratio of 32:68, respectively, and then dispersed with a ball-mill to prepare an aqueous coating composition, and ammonium persulfate (APS, (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) as an initiator for the initiation reaction was added to the solid content of 100 wt. 0.5 part by weight was added with respect to the part.

상기 코팅 조성물을 상기 제조예에서 얻은 다공성 지지체의 일면에 바(Bar) 코팅법을 사용하여 단면 기준 2㎛의 두께로 코팅하고, 열풍 오븐에서 50℃의 온도로 건조하여 코팅층이 형성된 분리막을 제조하였다.The coating composition was coated on one surface of the porous support obtained in Preparation Example to a thickness of 2 μm based on the cross-section using a bar coating method, and dried at a temperature of 50° C. in a hot air oven to prepare a separator with a coating layer .

실시예 2Example 2

열풍 오븐에서의 건조 온도를 60℃로 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that the drying temperature in the hot air oven was changed to 60°C.

실시예 3Example 3

열풍 오븐에서의 건조 온도를 70℃로 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separator was prepared in the same manner as in Example 1, except that the drying temperature in the hot air oven was changed to 70°C.

실시예 4Example 4

암모늄 퍼설페이트의 첨가량을 상기 고형분 100중량부에 대해 2중량부로 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of ammonium persulfate was changed to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content.

실시예 5Example 5

열풍 오븐에서의 건조 온도를 60℃로 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separator was prepared in the same manner as in Example 4, except that the drying temperature in the hot air oven was changed to 60°C.

실시예 6Example 6

열풍 오븐에서의 건조 온도를 70℃로 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separator was prepared in the same manner as in Example 4, except that the drying temperature in the hot air oven was changed to 70°C.

실시예 7Example 7

암모늄 퍼설페이트의 첨가량을 상기 고형분 100중량부에 대해 10중량부로 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of ammonium persulfate was changed to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content.

실시예 8Example 8

열풍 오븐에서의 건조 온도를 60℃로 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separator was prepared in the same manner as in Example 7, except that the drying temperature in the hot air oven was changed to 60°C.

실시예 9Example 9

열풍 오븐에서의 건조 온도를 70℃로 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separator was prepared in the same manner as in Example 7, except that the drying temperature in the hot air oven was changed to 70°C.

비교예 1Comparative Example 1

평균 입도가 1.5㎛인 보헤마이트(AlOOH) 92중량%, 아크릴-아크릴로니트릴 공중합체 바인더 7중량%, 분산제(헥사메타인산나트륨, (NaPO3)6) 1중량%를 포함하는 고형분과, 증류수를 각각 32 : 68의 중량비로 혼합한 다음 볼-밀로 분산시켜 수계 코팅 조성물을 제조하였다.92 wt% of boehmite (AlOOH) having an average particle size of 1.5 μm, 7 wt% of acryl-acrylonitrile copolymer binder, and 1 wt% of a dispersant (sodium hexametaphosphate, (NaPO 3 ) 6 ) and distilled water were mixed in a weight ratio of 32:68, respectively, and then dispersed with a ball-mill to prepare an aqueous coating composition.

상기 코팅 조성물을 상기 제조예에서 얻은 다공성 지지체의 일면에 바(Bar) 코팅법을 사용하여 단면 기준 2㎛의 두께로 코팅하고, 열풍 오븐에서 50℃의 온도로 건조하여 코팅층이 형성된 분리막을 제조하였다.The coating composition was coated on one surface of the porous support obtained in Preparation Example to a thickness of 2 μm based on the cross-section using a bar coating method, and dried at a temperature of 50° C. in a hot air oven to prepare a separator with a coating layer .

비교예 2Comparative Example 2

질소 가스가 환류되고, 온도 조절이 용이하도록 냉각 장치를 설치한 1L 반응기에 에틸아크릴레이트(EA) 55.5중량부, 아크릴로니트릴(AN) 15중량부, N,N-디메틸아크릴아미드(DMAAm) 20중량부, 2-(디메틸아미노)에틸아크릴레이트(DMAEA) 5중량부, 4-히드록시부틸아크릴레이트(HBA) 4중량부, 아크릴산(AA) 0.5중량부를 포함하는 단량체 혼합물을 투입하고, 이어서 용제로서 아세톤 100중량부를 투입하였다.55.5 parts by weight of ethyl acrylate (EA), 15 parts by weight of acrylonitrile (AN), 20 parts by weight of N,N-dimethylacrylamide (DMAAm) in a 1L reactor in which nitrogen gas is refluxed and a cooling device is installed for easy temperature control A monomer mixture comprising parts by weight, 5 parts by weight of 2-(dimethylamino)ethyl acrylate (DMAEA), 4 parts by weight of 4-hydroxybutyl acrylate (HBA), and 0.5 parts by weight of acrylic acid (AA) is added, followed by a solvent 100 parts by weight of acetone was added thereto.

그 후, 산소 제거를 위하여 질소 가스를 1시간 동안 퍼징한 후, 온도를 50℃로 유지하였다. 이어서, 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.03중량부 및 중합 조절제로서 노말도데실머캡탄(DDM) 0.05중량부를 투입한 후, 24시간 동안 반응시켰다. 반응 종료후에 반응 결과물을 아세톤으로 희석하여, 고형분 농도가 25중량%이고, 중량평균분자량이 330,000g/mol인 아크릴계 공중합체를 제조하였다.Thereafter, nitrogen gas was purged for 1 hour to remove oxygen, and then the temperature was maintained at 50°C. Then, 0.03 parts by weight of azobisisobutyronitrile (AIBN) as an initiator and 0.05 parts by weight of normaldodecylmercaptan (DDM) as a polymerization regulator were added, followed by reaction for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction product was diluted with acetone to prepare an acrylic copolymer having a solid concentration of 25% by weight and a weight average molecular weight of 330,000 g/mol.

상기 아크릴계 공중합체 100중량부와 이소시아네이트계 가교제로서 톨릴렌디이소시아네이트 어덕트 6.8중량부를 아세톤 1,674중량부에 용해시켜 6중량%의 바인더 고분자 용액을 제조하였다.100 parts by weight of the acrylic copolymer and 6.8 parts by weight of tolylene diisocyanate adduct as an isocyanate-based crosslinking agent were dissolved in 1,674 parts by weight of acetone to prepare a 6% by weight binder polymer solution.

제조된 바인더 고분자 용액 13중량부와 무기 입자인 Al2O3 15중량부를 혼합하여 바인더 고분자/무기물 입자 = 5/95의 중량비를 가지는 슬러리를 제조하여, 딥 코팅 방식으로 두께 12㎛의 폴리에틸렌 다공막(기공도 45부피%)의 양면에 코팅하고, 80℃의 건조 오븐에서 10분 간 경화 및 건조를 진행하였다. 최종적으로 일면에 형성된 코팅층의 두께는 약 2㎛가 되도록 조절된 분리막을 제조하였다.By mixing 13 parts by weight of the prepared binder polymer solution and 15 parts by weight of Al 2 O 3 as inorganic particles, a slurry having a weight ratio of binder polymer/inorganic particles = 5/95 was prepared, and a polyethylene porous membrane having a thickness of 12 μm was prepared by dip coating. (porosity 45% by volume) was coated on both sides, and cured and dried in a drying oven at 80° C. for 10 minutes. Finally, the thickness of the coating layer formed on one surface was adjusted to be about 2㎛ a separator was prepared.

비교예 3 내지 10Comparative Examples 3 to 10

하기 표 1에 기재된 단량체를 사용하여, 상기 비교예 2와 동일한 방법으로 비교예 3 내지 10의 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 이렇게 제조된 공중합체의 중량평균분자량(Mw)은 하기 표 1에 기재된 바와 같고, 기재된 수치는 중량부를 나타낸다.Acrylic copolymers of Comparative Examples 3 to 10 were prepared in the same manner as in Comparative Example 2 using the monomers shown in Table 1 below. The weight average molecular weight (Mw) of the copolymer thus prepared is as shown in Table 1 below, and the indicated numerical value represents parts by weight.

구분division 비교예
3
comparative example
3
비교예
4
comparative example
4
비교예
5
comparative example
5
비교예
6
comparative example
6
비교예
7
comparative example
7
비교예
8
comparative example
8
비교예
9
comparative example
9
비교예
10
comparative example
10
DMAAmDMAAm 2020 3535 3030 2424 2424 3535 3535 3535 ANAN 1010 1515 1010 1515 1515 1515 1515 1515 DMAEADMAEA 2020 -- 55 -- 1010 1010 44 44 DMAPADMAPA -- 55 -- -- -- -- -- -- AAAA 1.51.5 0.50.5 1One -- -- 22 0.50.5 -- HBAHBA 88 44 1One 44 44 -- 1515 -- EAEA 40.540.5 35.535.5 3838 5757 4747 3838 30.530.5 4646 BABA -- 55 55 -- -- -- -- -- MwMw 18만180,000 30만300,000 29만290 thousand 31만310,000 20만200,000 20만200,000 31만310,000 31만310,000

-DMAPA:3-디메틸아미노프로필아크릴레이트(3-dimethylaminopropyl acrylate)-DMAPA: 3-dimethylaminopropyl acrylate (3-dimethylaminopropyl acrylate)

-BA:n-부틸 아크릴레이트(N-butyl acrylate)-BA: n-butyl acrylate

하기 표 2에 나타낸 조성의 슬러리, 건조 온도, 시간을 적용한 것을 제외하면, 비교예 2와 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.A separator was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, except that the slurry of the composition shown in Table 2, drying temperature, and time were applied.

구분division 비교예
3
comparative example
3
비교예
4
comparative example
4
비교예
5
comparative example
5
비교예
6
comparative example
6
비교예
7
comparative example
7
비교예
8
comparative example
8
비교예
9
comparative example
9
비교예
10
comparative example
10
바인더함량
(중량부)
Binder content
(parts by weight)
55 55 55 55 55 55 55 55
무기 입자함량
(중량부)
inorganic particle content
(parts by weight)
9595 9595 9595 9595 9595 9595 9595 9595
가교제함량
(바인더 100중량부 대비, 중량부)
Crosslinking agent content
(Compared to 100 parts by weight of the binder, parts by weight)
1010 6.86.8 22 6.86.8 6.86.8 55 1010 00
건조 온도(℃)Drying temperature (℃) 7070 8080 7070 8080 8080 100100 7070 7070 건조 시간(분)Drying time (min) 55 55 1515 1010 6060 1515 55 55

실험예 1Experimental Example 1

실시예 및 비교예에서 제조된 분리막을 길이 180mm, 폭 15mm로 재단한 후, 분리막의 표면에 테이프를 부착한 다음 Shimazu 社의 UTM을 이용하여 코팅층과 다공성 지지체의 계면을 인장속도 0.3m/min으로 박리하여 결착력(gf/15mm)을 측정하였고, 각각의 시편에 대해 5회 측정한 평균값을 하기 표 3에 나타내었다.After cutting the separators prepared in Examples and Comparative Examples to a length of 180mm and a width of 15mm, attaching a tape to the surface of the separator, and then using Shimazu's UTM to connect the interface between the coating layer and the porous support at a tensile speed of 0.3m/min. After peeling, binding force (gf/15mm) was measured, and the average value measured five times for each specimen is shown in Table 3 below.

구분division 결착력 (gf/15mm)Binding force (gf/15mm) 실시예 1Example 1 103.3103.3 실시예 2Example 2 104.2104.2 실시예 3Example 3 121.1121.1 실시예 4Example 4 102.1102.1 실시예 5Example 5 114.6114.6 실시예 6Example 6 117.3117.3 실시예 7Example 7 107.2107.2 실시예 8Example 8 103.0103.0 실시예 9Example 9 103.7103.7 비교예 1Comparative Example 1 96.796.7 비교예 2Comparative Example 2 42.042.0 비교예 3Comparative Example 3 32.032.0 비교예 4Comparative Example 4 34.034.0 비교예 5Comparative Example 5 37.037.0 비교예 6Comparative Example 6 38.038.0 비교예 7Comparative Example 7 38.038.0 비교예 8Comparative Example 8 36.036.0 비교예 9Comparative Example 9 < 15< 15 비교예 10Comparative Example 10 35.035.0

실험예 2Experimental Example 2

실시예 및 비교예에서 제조된 분리막을 길이(MD 방향) 200mm, 폭(TD방향) 200mm로 준비하고, 상기 시료를 A4용지 사이에 끼워 오븐(convection oven)에 넣은 다음, 130℃ 온도에 1시간 방치한 후 하기 계산식을 사용하여 열수축율을 계산하였고, 분리막 열수??율을 하기 표 4에 나타내었다.The separation membranes prepared in Examples and Comparative Examples were prepared with a length (MD direction) of 200 mm and a width (TD direction) of 200 mm, and the sample was placed between A4 papers and placed in a convection oven, and then at 130°C for 1 hour. After standing, the thermal contraction rate was calculated using the following formula, and the thermal water rate of the separator is shown in Table 4 below.

열수축율(%) ={(A2-A1) / A2} * 100Heat shrinkage (%) = {(A2-A1) / A2} * 100

(A2: 수축 전 시편의 면적(cm2), A1: 수축 후 시편의 면적(cm2))(A2: area of the specimen before shrinkage (cm 2 ), A1: area of the specimen after shrinkage (cm 2 ))

구분division MD 방향MD direction TD 방향TD direction 실시예 1Example 1 1.11.1 0.70.7 실시예 2Example 2 1.41.4 0.80.8 실시예 3Example 3 1.31.3 0.50.5 실시예 4Example 4 1.31.3 0.80.8 실시예 5Example 5 1.51.5 0.70.7 실시예 6Example 6 1.01.0 0.50.5 실시예 7Example 7 1.61.6 1.01.0 실시예 8Example 8 1.61.6 0.90.9 실시예 9Example 9 2.02.0 1.11.1 비교예 1Comparative Example 1 2.52.5 1.91.9

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (11)

무기 입자, 고분자 바인더, 분산제, 및 상기 고분자 바인더의 고분자 사슬에 라디칼을 생성하여 상기 고분자 사슬이 상호 가교되도록 하는 퍼설페이트계 화합물 및 물을 포함하는 분리막 코팅 조성물에 있어서,
상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 퍼설페이트계 화합물의 함량은 0.1~10중량%인, 분리막 코팅 조성물.
In the separator coating composition comprising inorganic particles, a polymer binder, a dispersing agent, and water and a persulfate-based compound that generates radicals in the polymer chains of the polymer binder so that the polymer chains are cross-linked,
The content of the persulfate-based compound in the separator coating composition is 0.1 to 10% by weight, the separator coating composition.
제1항에 있어서,
상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 무기 입자의 함량은 20~40중량%인, 분리막 코팅 조성물.
According to claim 1,
The content of the inorganic particles in the separator coating composition is 20 to 40% by weight, the separator coating composition.
제1항에 있어서,
상기 무기 입자의 평균 입도는 0.1~10㎛인, 분리막 코팅 조성물.
According to claim 1,
The average particle size of the inorganic particles is 0.1 ~ 10㎛, the separator coating composition.
제1항에 있어서,
상기 무기 입자는 SiO2, AlOOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, Al2O3, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 분리막 코팅 조성물.
According to claim 1,
The inorganic particles are SiO 2 , AlOOH, Mg(OH) 2 , Al(OH) 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , Al 2 O 3 , SiO , SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6 One selected from the group consisting of combinations of two or more thereof, a separator coating composition.
제1항에 있어서,
상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 고분자 바인더의 함량은 1~10중량%인, 분리막 코팅 조성물.
According to claim 1,
The content of the polymer binder in the separator coating composition is 1 to 10% by weight, the separator coating composition.
제1항에 있어서,
상기 고분자 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰오로스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰오로스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 알킬아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리에틸렌글리콜, 아크릴계 고무 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 분리막 코팅 조성물.
According to claim 1,
The polymer binder is polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone , polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate, polyimide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, Hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, acrylonitrile-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, styrene-butadiene copolymer, alkyl acrylate- One selected from the group consisting of acrylonitrile copolymer, polyethylene glycol, acrylic rubber, and a combination of two or more thereof, a separator coating composition.
제1항에 있어서,
상기 분리막 코팅 조성물 중 상기 분산제의 함량은 0.1~5중량%인, 분리막 코팅 조성물.
According to claim 1,
The content of the dispersant in the separator coating composition is 0.1 to 5% by weight, the separator coating composition.
제1항에 있어서,
상기 분산제는 메타인산나트륨, 헥사메타인산나트륨, 또는 이들의 조합인, 분리막 코팅 조성물.
According to claim 1,
The dispersant is sodium metaphosphate, sodium hexametaphosphate, or a combination thereof, the membrane coating composition.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 퍼설페이트계 화합물은 금속 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 또는 이들의 조합인, 분리막 코팅 조성물.
According to claim 1,
The persulfate-based compound is metal persulfate, ammonium persulfate, or a combination thereof, the membrane coating composition.
(a) 폴리올레핀 및 기공형성제를 포함하는 조성물을 가공하여 다공성 지지체를 제조하는 단계; 및
(b) 상기 다공성 지지체의 적어도 일면에 제1항 내지 제8항, 및 제10항 중 어느 한 항에 따른 분리막 코팅 조성물을 코팅하고 50~100℃에서 0.5~10분 간 건조시켜 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 분리막의 제조방법.
(a) processing a composition comprising a polyolefin and a pore former to prepare a porous support; and
(b) coating the separator coating composition according to any one of claims 1 to 8 and 10 on at least one surface of the porous support and drying at 50 to 100° C. for 0.5 to 10 minutes to form a coating layer A method of manufacturing a separation membrane comprising;
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