KR102368306B1 - Separator for secondary battery, preparing method thereof, and secondary battery including the same - Google Patents

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Abstract

제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지에 비하여 큰 밀도를 갖는 제2고밀도 폴리에틸렌 수지, 저분자량 왁스 및 무기 입자를 포함하는 이차전지용 분리막, 그 제조방법, 이를 포함하는 이차전지가 제시된다.A first high-density polyethylene resin, a second high-density polyethylene resin having a greater density than the first high-density polyethylene resin, a secondary battery separator comprising a low molecular weight wax and inorganic particles, a manufacturing method thereof, and a secondary battery including the same are provided.

Description

이차전지용 분리막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지 {Separator for secondary battery, preparing method thereof, and secondary battery including the same}Separator for secondary battery, manufacturing method thereof, and secondary battery including same {Separator for secondary battery, preparing method thereof, and secondary battery including the same}

이차전지용 분리막, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.It relates to a separator for a secondary battery, a manufacturing method thereof, and a secondary battery including the same.

리튬 이차전지로 대표되는 이차전지는 고에너지 밀도를 갖고 있고, 휴대전화나 노트북과 같은 휴대용 전자기기의 주요 전원으로서 광범위하게 보급되어 있다. 이러한 이차전지는 더 나은 고에너지 밀도화가 요구되고 있지만, 안전성의 확보가 기술적인 과제가 된다.A secondary battery represented by a lithium secondary battery has a high energy density and is widely used as a main power source for portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers. Although higher energy density is required for such a secondary battery, securing safety becomes a technical problem.

이차전지는 내부 단락, 과충전, 과방전 등에 의한 발열로 인해 전해질 분해 반응과 열폭주 현상이 발생할 경우 전지 내부의 압력이 급격히 상승하여 전지의 폭발이 유발될 수 있다. In a secondary battery, when an electrolyte decomposition reaction and thermal runaway occur due to heat generated by an internal short circuit, overcharging, or overdischarging, the pressure inside the battery rapidly rises, which may cause an explosion of the battery.

최근 전지의 경량화, 소형화 추세와 더불어 고용량 전지의 생산을 위해서는 분리막의 역할은 매우 중요하다. 전지의 안정성, 신뢰성과 더불어 고출력화, 고용량화 등 고성능화를 도모하기 위해 더욱 전지저항이 낮은 분리막이 요구되고 있다. 그러나 일반적으로 전기저항을 낮출 경우, 내전압 및 기계적 강도가 저하되고 이로 인해 전극간 단락이 발생할 수 있어 이에 대한 개선이 필요하다. The role of the separator is very important for the production of high-capacity batteries along with the recent trend of lighter and smaller batteries. In order to achieve high performance such as high output and high capacity as well as stability and reliability of the battery, a separator with a lower battery resistance is required. However, in general, when the electrical resistance is lowered, the withstand voltage and mechanical strength are lowered, which may cause a short circuit between the electrodes, so improvement is required.

한 측면은 기계적 강도 및 생산성이 개선된 이차전지용 분리막 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a separator for a secondary battery having improved mechanical strength and productivity, and a method for manufacturing the same.

다른 측면은 상술한 분리막을 포함하여 안전성이 향상된 이차전지를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a secondary battery with improved safety including the above-described separator.

한 측면에 따라,According to one aspect,

제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지에 비하여 큰 밀도를 갖는 제2고밀도 폴리에틸렌 수지, 저분자량 왁스 및 무기 입자를 포함하는 이차전지용 분리막이 제공된다.There is provided a separator for a secondary battery comprising a first high-density polyethylene resin, a second high-density polyethylene resin having a greater density than that of the first high-density polyethylene resin, a low molecular weight wax, and inorganic particles.

다른 측면에 따라 제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 제2고밀도 폴리에틸렌 수지, 저분자량 왁스 및 무기입자를 포함하는 수지 조성물을 압출 성형하여 전구체 필름을 얻는 단계;Obtaining a precursor film by extrusion molding a resin composition comprising a first high-density polyethylene resin, a second high-density polyethylene resin, a low molecular weight wax and inorganic particles according to another aspect;

상기 전구체 필름을 열처리하는 단계; 및 heat-treating the precursor film; and

열처리된 전구체 필름을 연신하는 단계;를 포함하는 이차전지용 분리막의 제조방법이 제공된다.There is provided a method of manufacturing a separator for a secondary battery comprising; stretching the heat-treated precursor film.

또 다른 측면에 따라 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 상술한 분리막을 포함하는 이차전지가 제공된다.Anode according to another aspect; cathode; and the above-described separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is provided.

일구현예에 따른 분리막을 이용하면, 성형가공성과 연신성을 높여 생산성을 개선하면서 기계적 강도가 우수하고 저렴한 제조비용으로 분리막을 제조할 수 있다. 이러한 분리막을 이용하면 셀 저항 증가 및 출력 저하 없이 안전성이 개선된 이차전지를 제조할 수 있다.By using the separator according to one embodiment, it is possible to manufacture a separator having excellent mechanical strength and low manufacturing cost while improving productivity by increasing moldability and extensibility. By using such a separator, it is possible to manufacture a secondary battery with improved safety without increasing cell resistance and lowering output.

도 1은 일구현예에 따른 리튬이차전지의 구조를 나타낸 개략적인 도면이다.1 is a schematic view showing the structure of a lithium secondary battery according to an embodiment.

이하, 일구현예에 따른 분리막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지에 관하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a separator according to an embodiment, a method for manufacturing the same, and a secondary battery including the same will be described in more detail.

제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지에 비하여 큰 밀도를 갖는 제2고밀도 폴리에틸렌 수지, 저분자량 왁스 및 무기 입자를 포함하는 이차전지용 분리막이 제공된다.There is provided a separator for a secondary battery comprising a first high-density polyethylene resin, a second high-density polyethylene resin having a greater density than that of the first high-density polyethylene resin, a low molecular weight wax, and inorganic particles.

상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지의 밀도가 945 내지 955kg/m3, 예를 들어 950kg/m3이며, 제1고밀도 폴리에틸렌 수지의 유동지수는 0.05 g/10min 내지 0.2 g/10min, 예를 들어 0.08 g/10min 내지 0.15 g/10min, 예를 들어 0.1 g/10min이다. 그리고 상기 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 밀도가 955 kg/m3 보다 크고 965kg/m3 이하, 예를 들어 960kg/m3이며, 상기 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 유동지수는 0.25 내지 0.5 g/10min, 예를 들어 0.25 내지 0.45 g/10min, 예를 들어 0.27 내지 0.35 g/10min, 예를 들어 0.32 g/10min이다.The density of the first high-density polyethylene resin is 945 to 955 kg/m 3 , for example 950 kg/m 3 , and the flow index of the first high-density polyethylene resin is 0.05 g/10min to 0.2 g/10min, for example 0.08 g/m 10 min to 0.15 g/10 min, for example 0.1 g/10 min. And the density of the second high-density polyethylene resin is greater than 955 kg/m 3 and less than or equal to 965 kg/m 3 , for example, 960 kg/m 3 , and the flow index of the second high-density polyethylene resin is 0.25 to 0.5 g/10min, e.g. for example 0.25 to 0.45 g/10min, for example 0.27 to 0.35 g/10min, for example 0.32 g/10min.

제1고밀도 폴리에틸렌 수지 및 제2고밀도 폴리에틸렌 수지는 밀도가 서로 다른 고분자량 폴리에틸렌 수지로서 제1고밀도 폴리에틸렌 수지는 제2고밀도 폴리에틸렌 수지에 비하여 밀도가 작고 기계적 강도가 향상되고 신율 안정화 특성을 갖는 고분자 수지이고 제2고밀도 폴리에틸렌 수지는 캐스팅 및 연신이 용이하고 충격강도(impact strength)가 우수한 고분자 수지이다.The first high-density polyethylene resin and the second high-density polyethylene resin are high molecular weight polyethylene resins having different densities, and the first high-density polyethylene resin has a lower density than the second high-density polyethylene resin, improves mechanical strength, and is a polymer resin having elongation stabilization characteristics. The second high-density polyethylene resin is a polymer resin that is easy to cast and stretch and has excellent impact strength.

상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지는 융점이 120 내지 145℃, 예를 들어 125 내지 140℃, 예를 들어 134℃이다. 제1고밀도 폴리에틸렌 수지의 평균분자량은 100,000 내지 6,500,000g/mol, 예를 들어 600,000g/mol이고 평균입자 사이즈는 50 내지 200㎛, 예를 들어 100 내지 150㎛, 예를 들어 110㎛이다. 그리고 제1고밀도 폴리에틸렌 수지의 내부점도는 500cm3/g이다.The first high-density polyethylene resin has a melting point of 120 to 145 °C, for example 125 to 140 °C, for example 134 °C. The first high-density polyethylene resin has an average molecular weight of 100,000 to 6,500,000 g/mol, for example 600,000 g/mol, and an average particle size of 50 to 200 μm, for example 100 to 150 μm, for example 110 μm. And the internal viscosity of the first high-density polyethylene resin is 500 cm 3 /g.

제2고밀도 폴리에틸렌 수지는 융점이 120 내지 145℃, 예를 들어 125 내지 140℃, 예를 들어 134℃이다. 그리고 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 밀도는 955 kg/m3보다 크고 965 kg/m3 이하, 예를 들어 960 kg/m3이고 내환경 응력 균열성(environmental stress cracking resistance: ESCR)이 20 내지 50 hours, 예를 들어 24 내지 45 hours, 예를 들어 40 hours이다. 그리고 제2고밀도 폴리에틸렌 수지는 인장강도(tensile stress)가 20 내지 35MPa, 예를 들어 21 내지 33MPa, 예를 들어 31MPa이다.The second high-density polyethylene resin has a melting point of 120 to 145°C, for example, 125 to 140°C, for example, 134°C. And the density of the second high-density polyethylene resin is greater than 955 kg/m 3 and less than 965 kg/m 3 , for example, 960 kg/m 3 and environmental stress cracking resistance (ESCR) is 20 to 50 hours. , for example 24 to 45 hours, for example 40 hours. And the second high-density polyethylene resin has a tensile strength (tensile stress) of 20 to 35 MPa, for example, 21 to 33 MPa, for example, 31 MPa.

제2고밀도 폴리에틸렌수지는 인장강도, 강성, 및 내충격성이 우수하고, 또한 성형시 열 안정성이 우수하고 내응력 균열성(stress cracking resistance)이 우수하며 장기 내후성(long-term weatherability) 및 내크리프성(creep resistance)이 우수하다. The second high-density polyethylene resin has excellent tensile strength, rigidity, and impact resistance, and also has excellent thermal stability during molding, excellent stress cracking resistance, long-term weatherability and creep resistance. (creep resistance) is excellent.

본 명세서에서, 유동지수(Melt flow rate, MFR)는 ISO 1133에 의하여 멜트 온도 190℃, 멜트 로드 2.16kg 조건에서 측정한 것이다. 그리고 밀도는 ISO1183에 의하여 측정된 것이고, 내부점도는 ISO 1628-3에 의하여 측정된 것이다. In the present specification, the flow index (Melt flow rate, MFR) is measured in accordance with ISO 1133 at a melt temperature of 190 ° C. and a melt load of 2.16 kg. And the density is measured according to ISO1183, and the internal viscosity is measured according to ISO 1628-3.

또한 본 명세서에서 내환경 응력 균열성(environmental stress cracking resistance: ESCR)은 가혹한 외부환경에 대하여 크랙이 발생되는 등 견디는 특성을 측정한 것으로서, D1693에 의하여 평가된다. 그리고 인장강도는 ISO 527-1, 527-2에 따라 측정될 수 있다. In addition, in the present specification, environmental stress cracking resistance (ESCR) is a measure of resistance characteristics such as cracks occurring in a harsh external environment, and is evaluated by D1693. And tensile strength can be measured according to ISO 527-1, 527-2.

제1고밀도 폴리에틸렌 수지의 예로는 ISO 1133에 따라 190℃, 2.16kg에서 유동지수가 0.05 내지 0.2g/10min, 예를 들어 0.1g/10min인 Celanese의 Ticona GUR4018을 사용할 수 있다. Celanese의 Ticona GUR4018의 밀도는 약 950 kg/m3이다. 그리고 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 예로는 수지로 ISO 1133에 따라 190℃, 2.16kg에서 유동지수가 0.25 g/10min 내지 0.5g/10min, 예를 들어 0.32g/10min인 Prime polymer의 5202BS를 들 수 있다. Prime polymer의 5202BS의 밀도는 약 960 kg/m3이다.As an example of the first high-density polyethylene resin, Celanese's Ticona GUR4018 having a flow index of 0.05 to 0.2 g/10 min, for example, 0.1 g/10 min at 190° C. and 2.16 kg according to ISO 1133 may be used. The density of Ticona GUR4018 in Celanese is about 950 kg/m 3 . And as an example of the second high-density polyethylene resin, the resin has a flow index of 0.25 g/10min to 0.5g/10min at 190°C and 2.16kg according to ISO 1133, for example, 5202BS of Prime polymer of 0.32g/10min. . The density of 5202BS of Prime Polymer is about 960 kg/m 3 .

전지용 분리막은 고용량화에 따라 박막이면서 기계적 강도를 가질 것이 요구되고 있다. 차량용 전지의 경우에는 전지의 고출력화를 위해 전극 면적이 확대되고 이에 따라 전지의 전체 제조비용에서 차지하는 분리막의 제조비용 비율이 높아져 분리막의 박막화 및 생산성 향상 등을 통한 제조비용 절감이 필요해지고 있다.A battery separator is required to have a thin film and mechanical strength as the capacity increases. In the case of a vehicle battery, the electrode area is expanded to increase the output of the battery, and accordingly, the ratio of the manufacturing cost of the separator to the total manufacturing cost of the battery increases.

이에 본 발명자들은 분리막 제조시 고분자 수지로서 2종의 상이한 밀도를 가지면서 고밀도, 고분자량 폴리에틸렌 수지를 사용하면서 저분자량 왁스를 함께 사용하여 미연신 필름의 성형가공성과 연신성을 높여 생산성을 개선하고 전기저항이 낮고 기계적 강도가 향상된 이차전지용 분리막과 이를 이용한 이차전지에 대한 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors used a high-density, high-molecular-weight polyethylene resin having two different densities as a polymer resin when manufacturing a separator, and using a low-molecular wax together to improve the productivity and improve the moldability and stretchability of the unstretched film. The present invention for a secondary battery separator having low resistance and improved mechanical strength and a secondary battery using the same has been completed.

저분자량 왁스는 저분자량의 고분자 및 올리고머 중에서 선택된 하나 일 수 있다. 저분자량 왁스는 상기 제1고밀도 폴리올레핀 수지 및 제2고밀도 폴리올레핀 수지와 혼합될 수 있도록 선택되어야 한다. 예를 들어 저분자량 왁스는 저분자량 폴리에틸렌 왁스일 수 있다. The low molecular weight wax may be one selected from low molecular weight polymers and oligomers. The low molecular weight wax should be selected to be miscible with the first high-density polyolefin resin and the second high-density polyolefin resin. For example, the low molecular weight wax may be a low molecular weight polyethylene wax.

저분자량 폴리에틸렌 왁스는 분자량이 1000 내지 8,000 g/mol, 예를 들어 2,000 내지 7,000 g/mol, 예를 들어 3500 내지 6500인 것을 사용한다. 밀도는 910 내지 990 kg/m3, 예를 들어 980 kg/m3이고 유동지수가 2.0 내지 7.0 g/10min, 예를 들어 3.0 내지 6.0 g/10min, 예를 들어 5.0 g/10min이다. 그리고 저분자량 폴리에틸렌 왁스의 결정성은 60 내지 88%, 예를 들어 82 내지 87%, 예를 들어 85%이다. 그리고 융점은 115 내지 128℃, 예를 들어 126℃이고 연화점은 129 내지 140℃, 예를 들어 136℃이다. 용융점도는 400 내지 700mPa.s, 예를 들어 600mPa.s이고, 경도(hardness)는 1X10-1mm 미만이다.The low molecular weight polyethylene wax has a molecular weight of 1000 to 8,000 g/mol, for example, 2,000 to 7,000 g/mol, for example, 3500 to 6500. The density is 910 to 990 kg/m 3 , for example 980 kg/m 3 , and the flow index is 2.0 to 7.0 g/10 min, for example 3.0 to 6.0 g/10 min, for example 5.0 g/10 min. And the crystallinity of the low molecular weight polyethylene wax is 60 to 88%, for example 82 to 87%, for example 85%. And the melting point is 115 to 128 ℃, for example, 126 ℃, and the softening point is 129 to 140 ℃, for example 136 ℃. Melt viscosity is 400 to 700 mPa . s, for example 600 mPa . s, and the hardness is less than 1X10 -1 mm.

분자량 및 용융점도는 점도계(viscometry)를 이용하여 측정한 것이다. 밀도는 JIS K7112에 의하여 측정된 것이고, 결정성은 X-선 회절 분석을 통하여 얻어진 것이고 융점은 DSC를 통하여 결정된 것이고 연화점 및 경도는 JIS K2207에 의하여 측정된 것이다.Molecular weight and melt viscosity were measured using a viscometry. Density is measured according to JIS K7112, crystallinity is obtained through X-ray diffraction analysis, melting point is determined through DSC, and softening point and hardness are measured according to JIS K2207.

저분자량 왁스를 이용하면 분리막의 셧다운 온도가 현저하게 낮아지고 이를 이용하면 제1고밀도 폴리에틸렌 수지 및 제1고밀도 폴리에틸렌 수지의 이형성이 향상되고 사출 작업성이 향상된다.When the low molecular weight wax is used, the shutdown temperature of the separator is remarkably lowered, and when it is used, the releasability of the first high-density polyethylene resin and the first high-density polyethylene resin is improved, and the injection workability is improved.

저분자량 왁스는 예를 들어 저분자량을 갖는 파라핀 왁스, 미세결정질 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 부산물 폴리에틸렌 왁스, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 왁스, 산화된 피셔-트롭쉬 왁스 및 관능화된 왁스를 들 수 있다. 관능화된 왁스는 예를 들어 히드록시 스테아르아미드 왁스 및 지방 아미드 왁스를 들 수 있다. 저분자량 왁스는 예를 들어 고밀도 저분자량 폴리에틸렌 왁스, 부산물 폴리에틸렌 왁스, 피셔-트롭쉬 왁스 등이 이용될 수 있다.Low molecular weight waxes include, for example, paraffin wax having a low molecular weight, microcrystalline wax, polyethylene wax, polypropylene wax, by-product polyethylene wax, Fischer-Tropsch wax, oxidized Fischer-Tropsch wax and functionalized wax. waxes may be mentioned. Functionalized waxes include, for example, hydroxy stearamide waxes and fatty amide waxes. As the low molecular weight wax, for example, high density low molecular weight polyethylene wax, by-product polyethylene wax, Fischer-Tropsch wax, etc. may be used.

상기 파라핀 왁스는 예를 들어 시트고 페트롤레움사(Citgo Petroleum, Co.)로부터 입 수가능한 페이스메이커(PACEMAKER) ® 30, 32, 35, 37, 40, 42, 45 & 53; 허니웰(Honeywell)로부터 입수가능한 아스토르 오케린(ASTOR OKERIN) ® 236; 무어 앤드 문저(Moore & Munger)로부터 입수가능한 R-7152 파라핀 왁스; 무어 앤드 문저로부터 입수가능한 R-2540; 및 다른 파라핀 왁스, 예컨대 사솔 왁스(Sasol Wax)로부터 제품명 사 솔왁스(Sasolwax) 5603, 6203 및 6805 하에 입수 가능한 것이 포함된다. The paraffin wax is, for example, PACEMAKER ® 30, 32, 35, 37, 40, 42, 45 & 53 available from Citgo Petroleum, Co.; ASTOR OKERIN® 236 available from Honeywell; R-7152 paraffin wax available from Moore &Munger; R-2540 available from Moore &Munzer; and other paraffin waxes such as those available from Sasol Wax under the trade names Sasolwax 5603, 6203 and 6805.

미세결정질 왁스는 예를 들어 30 내지 100개 탄소의 길이를 갖는 시클로 또는 분지형 알칸을 50 중량% 이상 갖는 것이다. 이것은 일반적으로 파라핀 및 폴리에틸렌 왁스보다 덜 결정질이고, 약 70℃를 초과하는 융점을 갖는다. 미세결정질 왁스의 예로는 베이커 페트롤리트 코포레이션(Baker Petrolite Corp.)으로부터 입수가능한 70℃ 융점 왁스인 빅토리(VICTORY) ® 앰버(Amber) 왁스; 바레코(BARECO)로부터 입수가능한 70℃ 융점 왁스인 바레코 (BARECO) ® ES-796 앰버 왁스; 모두 베이커 페트롤리트 코포레이션으로부터 입수가능한 80℃ 및 90℃ 융점 미세 결정질 왁스인 베스퀘어(BESQUARE) ® 175 및 195 앰버 왁스; 인더스트리얼 로우 머티어리얼즈(Industrial Raw Materials)로부터 입수가능한 90℃ 융점 왁스인 인드라믹(Indramic) ® 91; 및 페트로왁스(Petrowax)로부터 입수 가능한 90℃ 융점 왁스인 페트로왁스(PETROWAX) ® 9508 라이트(Light)가 포함된다. 미세결정질 왁스의 다른 예는 사솔 왁스로부터 입수가능한 사솔왁스 3971 및 알프레드 코켐 게엠베하(Alfred Kochem GmBH)로부터 입수가능한 마이크로왁스(Microwax) K4001이다. Microcrystalline waxes are, for example, those having at least 50% by weight of cyclo or branched alkanes having a length of from 30 to 100 carbons. It is generally less crystalline than paraffin and polyethylene waxes, and has a melting point in excess of about 70°C. Examples of microcrystalline waxes include: VICTORY® Amber wax, a 70°C melting point wax available from Baker Petrolite Corp.; BARECO® ES-796 amber wax, a 70°C melting point wax available from BARECO; BESQUARE ® 175 and 195 amber waxes, all 80° C. and 90° C. melting point microcrystalline waxes available from Baker Petroleum Corporation; Indramic® 91, a 90°C melting point wax available from Industrial Raw Materials; and PETROWAX® 9508 Light, a 90°C melting point wax available from Petrowax. Other examples of microcrystalline waxes are Sasol Wax 3971 available from Sasol Wax and Microwax K4001 available from Alfred Kochem GmBH.

예시적인 고밀도 저분자량 폴리에틸렌 왁스에는 베이커 페트롤리트 코포레이션으로 폴리왁스(POLYWAX)TM 500, 폴리왁스TM 1500 및 폴리왁스TM 2000으로서 입수가능한 에틸렌 단독중합체, 폴리에틸렌 wax로 ISO 1133에 따라 190℃, 2.16kg에서 유동지수가 5.0g/min인 Mitsui chemicals의 HI-WAX 400P (Melting point: 126℃, density: 0.965 내지 0.985g/cm3, 예를 들어 약 0.98g/cm3(분자량: 3500 내지 6500) 등이 포함된다. 폴리왁스TM 2000은 대략 2000의 분자량, 대략 1.0의 Mw/Mn, 16℃에서 약 0.97 g/cm3의 밀도 및 대략 126℃의 융점을 갖는다. Exemplary high-density, low-molecular-weight polyethylene waxes include POLYWAX from Baker Petrolit Corporation. 500, an ethylene homopolymer available as Polywax TM 1500 and Polywax TM 2000, a polyethylene wax, HI-WAX 400P from Mitsui chemicals with a flow index of 5.0 g/min at 2.16 kg at 190° C. according to ISO 1133 (Melting point: 126° C., density: 0.965 to 0.985 g/cm 3 , for example about 0.98 g/cm 3 (molecular weight: 3500 to 6500), etc. Polywax TM 2000 has a molecular weight of approximately 2000, Mw/Mn of approximately 1.0 , has a density of about 0.97 g/cm 3 at 16° C. and a melting point of about 126° C.

상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지와 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합부피비가 1.1:1 내지 3:1, 예를 들어 1.5:1 내지 3:1이다. 제1고밀도 폴리에틸렌 수지와 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합부피비가 상기 범위일 때 가공성이 우수하고 강도가 향상된 분리막을 얻을 수 있다.The mixing volume ratio of the first high-density polyethylene resin and the second high-density polyethylene resin is 1.1:1 to 3:1, for example, 1.5:1 to 3:1. When the mixing volume ratio of the first high-density polyethylene resin and the second high-density polyethylene resin is within the above range, a separator having excellent processability and improved strength can be obtained.

상기 저분자량 왁스의 함량은 분리막의 총부피 100 부피부를 기준으로 하여 10 내지 30 부피부, 예를 들어 15 내지 25 부피부이다. 저분자량 왁스가 부가되지 않는 경우에는 분리막의 가공성이 크게 저하되며, 통기도, 인장강도가 저하된다.The content of the low molecular weight wax is 10 to 30 parts by volume, for example, 15 to 25 parts by volume, based on 100 parts by volume of the total volume of the separator. If the low molecular weight wax is not added, the processability of the separation membrane is greatly reduced, and the air permeability and tensile strength are lowered.

이하, 본 발명의 분리막 제조방법을 살펴보기로 한다. 본 발명에서는 필러로서 무기 입자를 함유하는 전구체 필름을 연신하여 고분자 수지/무기 입자 계면이 박리되어 빈 기공을 형성하여 다공성 필름인 분리막을 제조할 수 있다.Hereinafter, the separation membrane manufacturing method of the present invention will be described. In the present invention, by stretching a precursor film containing inorganic particles as a filler, the polymer resin/inorganic particle interface is peeled off to form empty pores, so that a separator, which is a porous film, can be manufactured.

먼저 제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 제2고밀도 폴리에틸렌 수지, 저분자량 왁스 및 무기입자를 포함하는 수지 조성물을 압출 성형하여 전구체 필름을 얻는다.First, a precursor film is obtained by extrusion molding a resin composition including the first high-density polyethylene resin, the second high-density polyethylene resin, low molecular weight wax, and inorganic particles.

상기 수지 조성물에서 제1고밀도 폴리에틸렌 수지와 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 총함량은 수지 조성물의 총부피 100부피부(parts by weight)를 기준으로 하여 5 내지 80 부피부이다. 수지 조성물의 총부피는 분리막의 총부피와 동일하며, 제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 제2고밀도 폴리에틸렌 수지, 저분자량 왁스 및 무기입자의 총부피를 말한다. 제1고밀도 폴리에틸렌 수지와 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 총함량이 상기 범위일 때 분리막의 기계적 강도와 같은 물성 및 열안정성이 개선된다.The total content of the first high-density polyethylene resin and the second high-density polyethylene resin in the resin composition is 5 to 80 parts by volume based on 100 parts by weight of the total volume of the resin composition. The total volume of the resin composition is the same as the total volume of the separator, and refers to the total volume of the first high-density polyethylene resin, the second high-density polyethylene resin, low molecular weight wax, and inorganic particles. When the total content of the first high-density polyethylene resin and the second high-density polyethylene resin is within the above range, physical properties such as mechanical strength and thermal stability of the separator are improved.

상기 수지 조성물은 고밀도 폴리올레핀계 수지 이외에 다른 고분자 수지를 병용할 수 있다. The resin composition may use other polymer resins in addition to the high-density polyolefin-based resin.

상기 수지 조성물에서 저분자량 왁스의 함량은 수지 조성물의 총부피 100부피부를 기준으로 하여 10 내지 30 부피부, 예를 들어 15 내지 25 부피부이다. The content of the low molecular weight wax in the resin composition is 10 to 30 parts by volume, for example, 15 to 25 parts by volume, based on 100 parts by volume of the total volume of the resin composition.

상기 압출 성형시, 제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 제2고밀도 폴리에틸렌 수지, 저분자량 왁스 및 무기입자를 미리 혼합분산하고 이를 압출기에 공급하여 용융 압출 성형과정을 거칠 수 있다. 또는 제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 제2고밀도 폴리에틸렌 수지와 저분자량 왁스와, 무기입자를 각각 별도로 공급하고 이를 용융압출 성형하는 것도 가능하다. 압출 성형은 1축 또는 2축의 압출기를 사용하거나, 공랭식 인플레이션 성형법을 사용할 수 있다.During the extrusion molding, the first high-density polyethylene resin, the second high-density polyethylene resin, the low molecular weight wax and the inorganic particles are mixed and dispersed in advance and supplied to the extruder to undergo melt extrusion molding. Alternatively, it is also possible to separately supply the first high-density polyethylene resin, the second high-density polyethylene resin, the low-molecular-weight wax, and the inorganic particles, and melt-extrusion the same. Extrusion molding may use a single-screw or twin-screw extruder, or an air-cooled inflation molding method may be used.

예를 들어 공랭식 인플레이션 성형법이란 수지와 무기입자를 혼련하여 펠렛화한 것을 인플레이션 성형 장치인 호퍼에 투입하고 압출 온도를 160~220℃로 설정하여 원형다이에서 튜브 형태로 압출한 후 공기를 봉입하고 팽창시켜 권취하는 방법이다. 원형다이의 수지 통과속도와 권취기의 속도비(DR; Draw Ratio)가 30~200dl 되도록 압출량을 조정하여 미연신 전구체 필름을 만들 수 있다. DR이 상기 범위일 때, 제막 시 막 두께를 조정하기가 용이하며, 파단(필름 끊김)이 많이 일어나는 문제점이 없이 분리막에 균일한 기공을 형성할 수 있다. 인플레이션 성형의 경우에는 통상적으로 블로업비(BUR; Blow Up Ratio)를 1.0~2.0으로 하고 더욱 적합하게는 1.2~1.8로 한다. 상기 조건으로 압출 성형시 목적하는 전구체 필름을 만들고 그 후 연신 공정을 통해 원하는 기공도를 갖는 분리막을 얻을 수 있다. 상기 연신하는 단계가 MD 방향(machine direction)으로 1차 상온에서 0.3배 내지 3배, 2차 고온에서 0.3배 내지 3배로 연신하는 과정에 따라 실시될 수 있다. 여기에서 상온은 25℃이고 고온은 100 내지 150℃, 예를 들어 120℃를 나타낸다.For example, in the air-cooled inflation molding method, the resin and inorganic particles are kneaded into pellets, put into a hopper, which is an inflation molding device, and the extrusion temperature is set to 160~220℃, extruded in a tube form from a circular die, and then air is sealed and expanded. How to wind it up. An unstretched precursor film can be made by adjusting the extrusion amount so that the resin passing speed of the circular die and the draw ratio (DR) of the winding machine are 30-200dl. When the DR is within the above range, it is easy to adjust the film thickness during film formation, and uniform pores can be formed in the separator without a problem in which breakage (film breakage) occurs a lot. In the case of inflation molding, the blow-up ratio (BUR) is usually set to 1.0 to 2.0, and more preferably 1.2 to 1.8. In the case of extrusion molding under the above conditions, a desired precursor film can be made, and then, a separation membrane having a desired porosity can be obtained through a stretching process. The stretching step may be performed according to the process of stretching 0.3 times to 3 times at room temperature first, and 0.3 times to 3 times at second high temperature in the MD direction (machine direction). Here, the room temperature is 25°C and the high temperature is 100 to 150°C, for example, 120°C.

상기 무기입자는 뵈마이트, 알루미나, 알루미늄 옥시하이드로사이드(AlOOH), 지르코니아, 이트리아, 세리아, 마그네시아, 티타니아, 실리카, 탄화알루미늄, 탄화티탄, 탄화텅스텐, 질화 붕소, 질화 알루미늄. 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 그 조합물이고, 상기 무기입자의 크기는 0.1㎛ 이상, 예를 들어 0.1 내지 10 ㎛, 예를 들어 1 내지 5㎛이다. 그리고 상기 분리막의 기공도는 10 내지 95%, 예를 들어 35 내지 50%이고, 기공의 크기는 0.01 내지 50㎛이다. 본 명세서에서 "무기 입자의 크기"는 무기 입자가 구형인 경우에는 평균직경을 나타내고 무기 입자가 비구형인 경우에는 장축 길이를 나타낸다. 무기입자의 크기는 입자 사이즈 측정기를 이용하거나 또는 전자주사현미경 등을 이용하여 측정 가능하다. 그리고 본 명세서에서 "기공의 크기"는 기공이 구형인 경우에는 직경을 나타내고 기공이 비구형인 경우에는 장축 길이를 나타낸다.The inorganic particles are boehmite, alumina, aluminum oxyhydroside (AlOOH), zirconia, yttria, ceria, magnesia, titania, silica, aluminum carbide, titanium carbide, tungsten carbide, boron nitride, aluminum nitride. Calcium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, or a combination thereof, and the size of the inorganic particles is 0.1 μm or more, for example 0.1 to 10 μm, for example 1 to 5 μm. And the porosity of the separator is 10 to 95%, for example, 35 to 50%, and the size of the pores is 0.01 to 50㎛. In the present specification, the term "size of inorganic particles" indicates an average diameter when the inorganic particles are spherical, and indicates a major axis length when the inorganic particles are non-spherical. The size of the inorganic particles can be measured using a particle size measuring device or using an electron scanning microscope or the like. And, in the present specification, the term "pore size" indicates a diameter when the pores are spherical, and a major axis length when the pores are non-spherical.

상기 무기 입자는 구형, 판상 등의 형태를 가질 수 있다.The inorganic particles may have a spherical shape, a plate shape, or the like.

상기 수지 조성물에서 무기 입자의 함량은 수지 조성물 100 부피부를 기준으로 하여 10 내지 20 부피부이다. 수지 조성물 100 부피부는 분리막의 총부피 100 부피부와 동일하다. 무기 입자의 함량이 상기 범위일 때 분리막에서 기공의 균일성이 우수하고 기계적 강도, 통기도, 열안정성이 우수하다. The content of inorganic particles in the resin composition is 10 to 20 parts by volume based on 100 parts by volume of the resin composition. 100 parts by volume of the resin composition is equal to 100 parts by volume of the total volume of the separator. When the content of inorganic particles is within the above range, the separation membrane has excellent pore uniformity and excellent mechanical strength, air permeability, and thermal stability.

이어서 상기 전구체 필름을 열처리한다. 상기 열처리는 어닐링일 수 있다.Then, the precursor film is heat-treated. The heat treatment may be annealing.

어닐링은 열처리를 실시하여 결정 구조 및 배향 구조를 개선하여 연신시 미세다공 형성을 촉진하는 과정이다. 어닐링을 진행함으로써 제막할 때 생기는 결정배향의 편차 등에 따른 영향을 완화하고 특성 균일화를 꾀할 수 있다. 어닐링은 상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지 및 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 융점을 고려하여 정해지며, 예를 들어 80 내지 135℃에서 실시한다.Annealing is a process that promotes the formation of micropores during stretching by improving the crystal structure and orientation structure by performing heat treatment. By proceeding with annealing, it is possible to alleviate the influence of variations in crystal orientation that occurs during film formation and to achieve uniformity of characteristics. The annealing is determined in consideration of the melting points of the first high-density polyethylene resin and the second high-density polyethylene resin, and is performed, for example, at 80 to 135°C.

이어서 열처리된 전구체 필름을 연신한다. Then, the heat-treated precursor film is stretched.

연신공정은 저온연신, 고온연신, 열처리(완화 및 열고정) 공정으로 이루어진다. 연신 공정은 1단 또는 2단 이상의 다단이어도 좋다. 다만 단수가 2단 이상일 때 다공질 필름으로서의 특성이 더욱 안정화된다.The stretching process consists of low-temperature stretching, high-temperature stretching, and heat treatment (relaxation and heat setting) processes. The stretching step may be one step or multiple steps of two or more steps. However, when the number of stages is two or more, the properties as a porous film are further stabilized.

저온연신 공정의 연신 온도는 -10~50℃의 범위 내에서 가능하나, 다공질 필름으로서 적절한 통기도를 가진 미세다공을 형성하기 위해서는 연신 온도를 10~35℃로 설정하는 것이 적합하다. 연신온도가 상기 범위일 때, 연신온도가 낮을 때 롤에 결로현상이 나타나 필름이 롤에서 미끄러져 실제 연신 배율을 맞추는 것이 어려워지거나 필름 폭방향(TD)의 연신배율이 불균일해지는 문제점이 없이 분리막의 다공화가 이루어질 수 있다. 그리고 상기 온도에서 연신되면 매트릭스인 수지 조성물의 탄성률이 낮아져 무기입자와의 계면으로 응력이 집중되는 정도가 작아져 다공화가 어려워지는 현상을 미연에 방지할 수 있다. 연신배율은 0.25배~3배 범위에서 가능하다 0.5~2배가 더 적절하다. 연신배율이 상기 범위일 때, 다공질 필름의 통기시간이 적절하고 저온연신 시 파단이 발생하는 현상이 미연에 방지된다.The stretching temperature of the low-temperature stretching process is possible within the range of -10 to 50 ° C. However, in order to form micropores having adequate air permeability as a porous film, it is suitable to set the stretching temperature to 10 to 35 ° C. When the stretching temperature is within the above range, condensation appears on the roll when the stretching temperature is low, and the film slides off the roll, making it difficult to match the actual stretching ratio or the stretching ratio in the width direction of the film (TD) is non-uniform. Porosity can be achieved. In addition, when stretching at the above temperature, the elastic modulus of the resin composition, which is a matrix, is lowered, so that the degree of concentration of stress at the interface with the inorganic particles is reduced, thereby preventing a phenomenon in which porosity becomes difficult. The draw ratio is possible in the range of 0.25 to 3 times, and 0.5 to 2 times is more appropriate. When the draw ratio is within the above range, the ventilation time of the porous film is appropriate, and the phenomenon of fracture during low-temperature stretching is prevented in advance.

고온연신 공정의 연신 온도는 100~130℃의 범위 내에서 설정 가능하다. 고온연신 공정의 연신온도가 상기 범위일 때, 연신온도가 낮아, 연신 필름의 막 두께와 폭의 감소가 커지고 공경이 작아져 완성된 다공질 필름의 통기시간이 길어지는 문제점이 없다. 그리고 연신온도가 높아 필름이 용융되어 다공화가 어려워지는 현상도 발생되지 않는다. 연신배율은 0.25~5배 범위 내에서 가능하나 0.3~3배가 더욱 적절하다. 저온연신배율과 고온연신배율의 비율은 각 재료에 따라 다르며 전체연신배율에 맞추어 저온연신과 고온연신의 연신배율을 어떻게 나누어 정하는지에 따라 기공 형성 상태를 제어할 수 있다. The stretching temperature of the high-temperature stretching process can be set within the range of 100 to 130°C. When the stretching temperature of the high-temperature stretching process is within the above range, the stretching temperature is low, the film thickness and width of the stretched film are increased, and the pore size is small, so that there is no problem in that the ventilation time of the finished porous film is long. Also, there is no occurrence of a phenomenon in which the film is melted due to a high stretching temperature and thus porosity becomes difficult. The draw ratio is possible within the range of 0.25 to 5 times, but 0.3 to 3 times is more appropriate. The ratio of the low-temperature stretch ratio and the high-temperature stretch ratio is different for each material, and the state of pore formation can be controlled depending on how the draw ratio of the low-temperature stretching and the high-temperature stretching is divided according to the overall stretch ratio.

연신은 예를 들어 100℃ 내지 130℃의 온도에서 실시할 수 있다. 연신을 상술한 범위에서 실시하면 분리막 내의 기공을 막지 않으면서 적절한 통기도 및 기계적 강도를 가질 수 있다. Extending|stretching can be performed at the temperature of 100 degreeC - 130 degreeC, for example. If the stretching is carried out in the above-described range, it can have adequate air permeability and mechanical strength without blocking the pores in the separation membrane.

상술한 연신 후 열처리를 더 거칠 수 있다. 이러한 열처리는 제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 제2폴리에틸렌 수지, 저분자량 왁스의 융점, 연화점 이하로 실시하여 분리막의 형상변화가 실질적으로 일어나지 않도록 제어한다. 열처리온도는 연신온도보다 높은 온도에서 실시하되, 연신온도 대비 20℃ 이하의 범위에서 실시한다. 열처리온도가 연신온도와 동일하거나 또는 연신온도보다 낮게 되면 고온 연신에 의해 발생한 비틀림이 제거되지 않는다. 또한 열처리온도가 상기 범위일 때, 필름 수축 한계에 도달하여 처짐이 발생하기 때문에 제품 가치가 저하되는 것을 막을 수 있다.After the above-described stretching, the heat treatment may be further rough. The heat treatment is performed below the melting point and softening point of the first high-density polyethylene resin, the second polyethylene resin, and the low molecular weight wax to control so that the shape change of the separator does not substantially occur. The heat treatment temperature is carried out at a temperature higher than the stretching temperature, but in the range of 20° C. or less compared to the stretching temperature. If the heat treatment temperature is the same as the stretching temperature or lower than the stretching temperature, the distortion caused by the high temperature stretching is not removed. In addition, when the heat treatment temperature is within the above range, it is possible to prevent the product value from being reduced because the film shrinkage limit is reached and sagging occurs.

본 발명의 제조방법은 다공질 필름을 무기입자의 계면박리법을 이용하여 형성한다. 이 방법은 용매 등을 사용하지 않고 건식 다공화가 가능하여 환경 부하가 작고 연신장치로 제조시 다공질 필름의 권취속도가 빨라져 생산성이 향상될 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, a porous film is formed using an interfacial peeling method of inorganic particles. In this method, since dry porosity is possible without using a solvent, the environmental load is small, and the winding speed of the porous film is increased when manufactured with a stretching device, and thus productivity can be improved.

본 발명의 분리막은 상기 과정에 따라 제조된 2개 이상의 전구체 필름을 합지하여 2층 이상의 다층 전구체 필름을 제조할 수 있다. 다른 일 예에서 공압출을 이용하여 2층 이상의 다층 전구체 필름을 제조할 수 있다. The separator of the present invention may prepare a multilayer precursor film of two or more layers by laminating two or more precursor films prepared according to the above process. In another example, a multi-layered precursor film having two or more layers may be manufactured by using co-extrusion.

상기 분리막의 기공도는 10 내지 95%, 예를 들어 30 내지 80%, 예를 들어 35 내지 50%이고, 기공의 크기는 0.01 내지 50㎛이다. 상기 분리막의 총두께는 예를 들어 10 내지 20㎛, 예를 들어 14 내지 20㎛이다. 상기 분리막의 두께는 14 내지 20㎛이다. 상기 범위 내에서, 분리막에 형성된 기공이 충분히 개방됨으로써, 이온전도도가 우수하고 전지 출력 및 전지 성능을 향상시킬 수 있다. The porosity of the separation membrane is 10 to 95%, for example, 30 to 80%, for example, 35 to 50%, and the size of the pores is 0.01 to 50㎛. The total thickness of the separation membrane is, for example, 10 to 20 μm, for example, 14 to 20 μm. The thickness of the separator is 14 to 20 μm. Within the above range, the pores formed in the separator are sufficiently opened, so that the ion conductivity is excellent and the battery output and battery performance can be improved.

상기 분리막의 통기도는 JIS P 8117에 따라 측정 가능하다. 예를 들어 서로 다른 10 개의 지점에서 재단한 10 개의 시편을 제작한 다음, 통기도 측정 장치 (아사히 세이코 사)를 사용하여 상기 각 시편에서 직경 1 인치의 원형 면적의 분리막이 100 cc의 공기를 투과시키는 데에 걸리는 평균 시간을 각각 다섯 차례씩 측정한 다음 평균값을 계산하여 통기도를 측정한다.The air permeability of the separation membrane can be measured according to JIS P 8117. For example, 10 specimens cut at 10 different points are prepared, and then, a separator having a circular area of 1 inch in diameter in each of the specimens using an air permeability measuring device (Asahi Seiko Co., Ltd.) transmits 100 cc of air. Measure the average time taken five times each, and then calculate the average value to measure the air permeability.

일구현예에 따른 분리막의 인장강도는 1,200 kgf/cm2 이상이고, 막 두께 당 찌름강도는 15 gf/μm 이상이고 막 두께 당 통기도는 10 내지 12.5 sec/100cc이다.The separation membrane according to one embodiment has a tensile strength of 1,200 kgf/cm 2 or more, a puncture strength per membrane thickness of 15 gf/μm or more, and a permeability of 10 to 12.5 sec/100cc per membrane thickness.

본 발명의 분리막을 채용하면 열적 및 기계적 특성이 확보되면서 안전성이 보다 개선된 이차전지를 제조할 수 있다.By employing the separator of the present invention, it is possible to manufacture a secondary battery with improved safety while securing thermal and mechanical properties.

다른 측면에 따라, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 상술한 분리막을 포함하는 이차전지가 제공된다. According to another aspect, there is provided a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and the above-described separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.

상기 이차전지는 예를 들어 리튬 금속 이차전지, 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지 등과 같은 리튬이차전지일 수 있다.The secondary battery may be, for example, a lithium secondary battery such as a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery.

이차전지는 본 발명의 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용하여 제조할 수 있다. The secondary battery may be manufactured using a method commonly used in the technical field of the present invention.

양극 및 음극은 집전체상에 양극 활물질층 형성용 조성물 및 음극 활물질층 형성용 조성물을 각각 도포 및 건조하여 제작된다. The positive electrode and the negative electrode are prepared by coating and drying a composition for forming a positive electrode active material layer and a composition for forming a negative electrode active material layer on a current collector, respectively.

상기 양극 활물질 형성용 조성물은 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매를 혼합하여 제조되는데, 상기 양극 활물질로서 일구현예에 따른 양극 활물질을 이용한다.The composition for forming the cathode active material is prepared by mixing a cathode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent, and the cathode active material according to an embodiment is used as the cathode active material.

상기 바인더는, 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 비제한적인 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다. The binder is a component that assists in bonding between the active material and the conductive agent and bonding to the current collector, and includes, but is not limited to, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, and hydrogen. Roxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluororubber, Various copolymers, etc. are mentioned.

상기 도전제로는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본계 물질; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본; 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. The conductive agent is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon-based substances such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; carbon fluoride; metal powders such as aluminum and nickel powder; conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 용매의 비제한적 예로서, N-메틸 2-피롤리돈 등을 사용한다.As a non-limiting example of the solvent, N-methyl 2-pyrrolidone and the like are used.

상기 바인더, 도전제 및 용매의 함량은 통상적인 수준이다.The content of the binder, the conductive agent and the solvent is at a typical level.

상기 양극 집전체는 3 내지 500 ㎛의 두께로서, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 열처리 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The positive electrode current collector has a thickness of 3 to 500 μm, and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, heat-treated carbon, Alternatively, a surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. on the surface of aluminum or stainless steel may be used. The current collector may increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on the surface thereof, and various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam body, and non-woven body are possible.

이와 별도로, 음극 활물질, 바인더, 도전제 및 용매를 혼합하여 음극 활물질층 형성용 조성물을 준비한다.Separately, a composition for forming the anode active material layer is prepared by mixing the anode active material, a binder, a conductive agent, and a solvent.

상기 음극 활물질은 비제한적인 예로서, 흑연, 탄소와 같은 탄소계 재료, 리튬 금속, 그 합금, 실리콘 옥사이드계 물질 등을 사용할 수 있다. The negative active material is a non-limiting example, and graphite, a carbon-based material such as carbon, lithium metal, an alloy thereof, a silicon oxide-based material, and the like may be used.

상기 바인더, 도전제 및 용매는 양극 제조시와 동일한 종류의 물질을 사용할 수 있다.The binder, the conductive agent, and the solvent may be the same type of material as that used for manufacturing the positive electrode.

상기 음극 집전체로는, 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 열처리 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.As the negative electrode current collector, it is generally made to have a thickness of 3 to 500 μm. Such a negative current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, heat-treated carbon, or a surface of copper or stainless steel. Carbon, nickel, titanium, silver, etc. surface-treated, aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. In addition, like the positive electrode current collector, the bonding strength of the negative electrode active material may be strengthened by forming fine irregularities on the surface, and may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, non-woven body, and the like.

상기 과정에 따라 제작된 양극과 음극 사이에 일구현예에 따른 분리막을 개재하여 이차전지를 제조할 수 있다.A secondary battery may be manufactured by interposing the separator according to an embodiment between the positive electrode and the negative electrode manufactured according to the above process.

이차전지는 비수계 전해질을 포함한다. 비수계 전해질은 리튬염과, 비수계 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다.The secondary battery includes a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte includes a lithium salt, and at least one selected from a non-aqueous electrolyte, an organic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte.

상기 비수계 전해액으로는, 비제한적인 예를 들어, N-메틸 2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부티로 락톤, 1,2-디메톡시에탄, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소란, N,N-포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, 디옥소란, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소란 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous electrolyte include, but are not limited to, N-methyl 2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyrolactone, 1,2- Dimethoxyethane, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, N,N-formamide, N,N-dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate , methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ether, pyro An aprotic organic solvent such as methyl pionate or ethyl propionate may be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 비제한적인 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리불화비닐리덴 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include, but are not limited to, polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphoric acid ester polymers, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, and the like.

상기 무기 고체 전해질은 비제한적인 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등이 사용될 수 있다.The inorganic solid electrolyte may include, but is not limited to, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 and the like may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 비제한적인 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2) 2NLi, (FSO2)2NLi, 리튬클로로보레이트, 하기 화학식으로 표시되는 화합물, 그 혼합물 또는 그 조합물이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material readily soluble in the non-aqueous electrolyte, and includes, but is not limited to, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (FSO 2 ) 2 NLi, lithium chloroborate, a compound represented by the following formula, a mixture thereof, or a combination thereof may be used.

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Figure 112019054728101-pat00002
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도 1은 일구현예에 따른 이차전지중 하나인 리튬이차전지의 대표적인 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a typical structure of a lithium secondary battery, which is one of secondary batteries according to an embodiment.

도 1을 참조하여, 리튬이차전지 (100)는 양극 (40), 음극 (50) 및 분리막(10)를 포함한다. 상술한 양극 (40), 음극 (50) 및 분리막 (10)가 와인딩되거나 접혀서 얻어진 전극 조립체 (60)가 전지 케이스 (70)에 수용된다. 이어서, 상기 전지 케이스(25)에 전해액(미도시)이 주입되어 리튬이차전지가 완성된다. 상기 전지 케이스 (70)는 도 1에서는 각형 형태를 갖는다. 상기 리튬이차전지는 리튬이온전지일 수 있다. 상기 전극 조립체 (60)는 젤리 롤(jelly roll) 형태일 수 있다. 상기 전극 조립체는 복수개 적층되어 전지 팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용 량 및 고출력이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트 폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the lithium secondary battery 100 includes a positive electrode 40 , a negative electrode 50 , and a separator 10 . The electrode assembly 60 obtained by winding or folding the above-described positive electrode 40 , the negative electrode 50 , and the separator 10 is accommodated in the battery case 70 . Next, an electrolyte solution (not shown) is injected into the battery case 25 to complete a lithium secondary battery. The battery case 70 has a rectangular shape in FIG. 1 . The lithium secondary battery may be a lithium ion battery. The electrode assembly 60 may have a jelly roll shape. A plurality of the electrode assemblies are stacked to form a battery pack, and the battery pack can be used in any device requiring high capacity and high output. For example, it can be used in a laptop computer, a smart phone, an electric vehicle, and the like.

또한, 상기 리튬 이차 전지는 고온에서 저장 안정성, 수명특성 및 고율 특성이 우수하므로 전기차량(electric vehicle, EV)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 플러그인하이브리드차량(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) 등의 하이브리드 차량에 사용될 수 있다.In addition, since the lithium secondary battery has excellent storage stability, lifespan characteristics, and high rate characteristics at high temperatures, it can be used in electric vehicles (EVs). For example, it may be used in a hybrid vehicle such as a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV).

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples and comparative examples. However, the examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

후술하는 고분자 수지 A-1, A-2, A-3, 무기입자 B-2를 하기 표 1에 나타난 바와 같은 조성으로 혼합한 후, 인플레이션 제막 장치를 이용하여 약 195℃에서 압출하고, 블로업비(BUR)를 1.6으로 하여 두께 30μm의 전구체 필름을 제조하였다.After mixing the polymer resins A-1, A-2, A-3, and inorganic particles B-2 to be described later in the composition shown in Table 1 below, extruding at about 195° C. using an inflation film forming device, and blow-up ratio A precursor film having a thickness of 30 μm was prepared by setting (BUR) to 1.6.

상기 전구체 필름을 110℃에서 1hr 이상 어닐링하고, 25℃에서 MD 방향으로 1회 100% 제1 연신하고, 이후 120℃에서 MD 방향으로 100% 제2 연신하여 두께 16μm의 이차전지용 분리막인 다공성 필름을 제조하였다.The precursor film was annealed at 110° C. for at least 1 hr, 100% first stretched once in the MD direction at 25° C., and then 100% second stretched at 120° C. in the MD direction to form a porous film as a secondary battery separator having a thickness of 16 μm. prepared.

<고분자 수지><Polymer resin>

A-1: 고밀도 폴리에틸렌 수지로 ISO 1133에 따라 190℃, 2.16kg에서 유동지수가 0.1g/10min인 Celanese의 Ticona GUR4018(밀도: 약 950 kg/m3)A-1: High-density polyethylene resin, Ticona GUR4018 from Celanese with a flow index of 0.1 g/10 min at 190°C and 2.16 kg according to ISO 1133 (density: about 950 kg/m 3 )

A-2: 고밀도 폴리에틸렌 수지로 ISO 1133에 따라 190℃, 2.16kg에서 유동지수가 0.32g/10min인 Prime polymer의 5202BS (밀도: 약 960 kg/m3)A-2: High-density polyethylene resin, 5202BS of Prime Polymer with a flow index of 0.32g/10min at 190℃ and 2.16kg according to ISO 1133 (Density: about 960 kg/m 3 )

A-3: 저분자량 폴리에틸렌 왁스(wax)로 ISO 1133에 따라 190℃, 2.16kg에서 유동지수가 5.0g/10min인 Mitsui chemicals의 HI-WAX 400P (Melting point: 126℃, density: 0.98g/cm3) A-3: Low molecular weight polyethylene wax (wax) according to ISO 1133 at 190°C and 2.16kg, with a flow index of 5.0g/10min at Mitsui Chemicals' HI-WAX 400P (Melting point: 126°C, density: 0.98g/cm) 3 )

<무기 입자><Weapon Particles>

B-1: 구형 필러로 직경이 60nm인 동호칼슘사의 옥염화 RA (CaCO3)B-1: RA (CaCO3) octachloride from Dongho Calcium with a diameter of 60 nm as a spherical filler

B-2: 구형 필러로 직경이 60nm인 Sinocera사의 HBT-006-M (Al2O3)B-2: HBT-006-M (Al2O3) from Sinocera with a diameter of 60 nm as a spherical filler

B-3: 판상형으로 직경이 60nm인 Sinocera사의 (AlOOH)B-3: Sinocera's (AlOOH) with a plate shape and a diameter of 60 nm

B-4: 구형 필러로 직경이 60nm인 Sakai사의 (BaSO4)B-4: Spherical filler with a diameter of 60 nm from Sakai (BaSO4)

<실시예 2-3 및 비교예 1 내지 7><Examples 2-3 and Comparative Examples 1 to 7>

하기 표 1 및 표 2에 나타난 조성으로 고분자 수지 및 무기입자를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시하여 이차전지용 분리막인 다공성 필름을 제조하였다.A porous film, which is a separator for a secondary battery, was prepared in the same manner as in Example 1, except that a polymer resin and inorganic particles were mixed with the composition shown in Tables 1 and 2 below.

수지 조성물resin composition 실시예1 Example 1 실시예2 Example 2 실시예3 Example 3 배합비
(부피부)
mixing ratio
(volume)
수지 profit A-1 A-1 45 45 45 45 40 40
A-2 A-2 22.5 22.5 30 30 25 25 A-3 A-3 22.5 22.5 15 15 25 25 무기입자 inorganic particles B-1 B-1 - - - - - - B-2 B-2 10 10 10 10 10 10 B-3 B-3 - - - - - - B-4 B-4 - - - - - -

수지 조성물resin composition 비교예
1
comparative example
One
비교예2 Comparative Example 2 비교예3 Comparative Example 3 비교예
4
comparative example
4
비교예
5
comparative example
5
비교예
6
comparative example
6
비교예
7
comparative example
7
배합비
(부피부)
mixing ratio
(volume)
수지 profit A-1 A-1 - - - - - - - - 70 70 45 45 - -
A-2 A-2 90 90 90 90 90 90 90 90 - - 45 45 72 72 A-3 A-3 - - - - - - - - 20 20 - - 18 18 무기입자 inorganic particles B-1 B-1 10 10 - - - - - - - - - - - - B-2 B-2 - - 10 10 - - - - 10 10 10 10 10 10 B-3 B-3 - - 10 10 - - - - - - - - B-4 B-4 - - - - 10 10 - - - - - -

실시예Example 4: 4: 리튬이차전지lithium secondary battery 제조 Produce

상기 실시예 1의 분리막을 이용하여 후술하는 방법에 따라 리튬이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured by using the separator of Example 1 according to the method to be described later.

LiNi0 . 33Co0 . 33Mn0 . 33O2 97.45중량%, 도전재로서 인조흑연(SFG6, Timcal) 분말 0.5중량%, 카본블랙(Ketjenblack, ECP) 0.7중량%, 개질 아크릴로니트릴 고무(BM-720H, Zeon Corporation) 0.25중량%, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF, S6020, Solvay) 0.9중량%, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF, S5130, Solvay) 0.2중량%를 혼합하여 N-메틸-2-피롤리돈 용매에 투입한 후 기계식 교반기를 사용하여 30분간 교반하여 양극활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 닥터 블레이드를 사용하여 20㎛ 두께의 알루미늄 집전체 위에 약 60㎛ 두께로 도포하고 100℃의 열풍건조기에서 0.5시간 동안 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 4시간 동안 다시 한번 건조하고, 압연(roll press)하여 양극판을 제조하였다.LiNi 0 . 33 Co 0 . 33 Mn 0 . 33 O 2 97.45 wt%, artificial graphite (SFG6, Timcal) powder 0.5 wt% as a conductive material, carbon black (Ketjenblack, ECP) 0.7 wt%, modified acrylonitrile rubber (BM-720H, Zeon Corporation) 0.25 wt%, Polyvinylidene fluoride (PVdF, S6020, Solvay) 0.9% by weight and polyvinylidene fluoride (PVdF, S5130, Solvay) 0.2% by weight were mixed and added to N-methyl-2-pyrrolidone solvent, followed by a mechanical stirrer was stirred for 30 minutes to prepare a cathode active material slurry. The slurry was applied to a thickness of about 60 μm on an aluminum current collector of a thickness of 20 μm using a doctor blade, dried in a hot air dryer at 100° C. for 0.5 hours, and then dried again for 4 hours under vacuum and 120° C. conditions, and rolled (roll press) to prepare a positive electrode plate.

상기 과정에 따라 제조된 슬러리를 닥터 블래이드를 사용하여 알루미늄 박상에 코팅하여 얇은 극판 형태로 만든 후, 이를 135℃에서 3시간 이상 건조시킨 후, 압연과 진공 건조 과정을 거쳐 양극을 제작하였다.The slurry prepared according to the above process was coated on an aluminum foil using a doctor blade to form a thin electrode plate, dried at 135° C. for more than 3 hours, and then rolled and vacuum dried to prepare a positive electrode.

인조 흑연(BSG-L, Tianjin BTR New Energy Technology Co., Ltd.) 98중량%, 스티렌-부타디엔 고무(SBR)바인더(ZEON) 1.0중량% 및 카르복시메틸셀룰로오스(CMC, NIPPON A&L) 1.0중량%를 혼합한 후 증류수에 투입하고 기계식 교반기를 사용하여 60분간 교반하여 음극활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 닥터 블레이드를 사용하여 두께가 10㎛인 구리 집전체 위에 약 60㎛ 두께로 도포하고 100℃의 열풍건조기에서 0.5시간 동안 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 4시간 동안 다시 한번 건조하고, 압연(roll press)하여 음극을 제조하였다.98% by weight of artificial graphite (BSG-L, Tianjin BTR New Energy Technology Co., Ltd.), 1.0% by weight of a styrene-butadiene rubber (SBR) binder (ZEON), and 1.0% by weight of carboxymethyl cellulose (CMC, NIPPON A&L) After mixing, it was added to distilled water and stirred for 60 minutes using a mechanical stirrer to prepare a negative electrode active material slurry. The slurry was applied to a thickness of about 60 μm on a copper current collector having a thickness of 10 μm using a doctor blade, dried in a hot air dryer at 100° C. for 0.5 hours, and then dried again under vacuum and 120° C. conditions for 4 hours, A negative electrode was prepared by rolling (roll press).

전해액으로는 상기 전해액은 에틸렌카보네이트(EC)와 에틸메틸카보네이트(EMC)와 디메틸카보네이트(DMC)를 2:2:6의 부피비로 혼합한 용매에 용해된 1.5M LiPF6가 포함된 용액을 사용하였다.As the electrolyte, a solution containing 1.5M LiPF 6 dissolved in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC), ethylmethyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) in a volume ratio of 2:2:6 was used. .

상기 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하고, 전해액을 주입하여 각형 리튬이차전지를 제작하였다.A separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode, and electrolyte was injected to prepare a prismatic lithium secondary battery.

실시예Example 5-6 5-6

실시예 1의 분리막 대신 실시예 2의 분리막을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬이차전지를 제작하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4, except that the separator of Example 2 was used instead of the separator of Example 1.

평가예evaluation example 1: 통기도 1: Breathability

상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 7에 따라 폴리에틸렌 분리막 각각의 단위두께 통기도는 통기도 측정기(Asahi Seiko EGO-1)를 이용하여 JIS P 8117에 따라 측정하였다. According to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7, the unit thickness air permeability of each polyethylene separator was measured according to JIS P 8117 using an air permeability measuring instrument (Asahi Seiko EGO-1).

직경이 1 인치 (inch) 인 원이 들어갈 수 있는 크기로 서로 다른 10 개의 지점에서 재단한 10 개의 시편을 제작한 다음, 통기도 측정 장치인 ASAHI SEIKO OKEN TYPE Air Permeation Tester EG01-55-1MR (아사히 세이코 사)를 사용하여 상기 각 시편에서 공기 100 cc가 통과하는 시간을 측정하였다. 상기 시간을 각각 다섯 차례씩 측정한 다음 평균값을 계산하여 통기도를 측정하였다.After making 10 specimens cut at 10 different points to a size that can fit a circle with a diameter of 1 inch (inch), ASAHI SEIKO OKEN TYPE Air Permeation Tester EG01-55-1MR (Asahi Seiko g) was used to measure the passage time of 100 cc of air in each of the specimens. After measuring the time five times, the average value was calculated to measure the air permeability.

[통기도 측정 장치 세팅 조건] [Conditions for setting air permeability measuring device]

측정 압력: 0.5 kg/㎠, 실린더 압력: 2.5 kg/㎠, 세팅 시간(set time): 10초 Measuring pressure: 0.5 kg/cm2, cylinder pressure: 2.5 kg/cm2, set time: 10 seconds

1m 시편에 대하여 10㎝ 간격으로 10회 이상 측정하여 DATA의 평균을 기재하였다.The average of the data was recorded by measuring 10 or more times at intervals of 10 cm for a 1 m specimen.

평가예evaluation example 2: 2: 찌름강도puncture strength

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 분리막의 찌름 강도를 측정하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.In order to measure the puncture strength of the separators prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7, the following experiment was performed.

상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 분리막 각각을 가로 (MD) 50 mm Х 세로 (TD) 50 mm로 서로 다른 10 개의 지점에서 재단한 10 개의 시편을 제작한 다음, GATO 테크 G5 장비를 이용하여 10 cm 구멍 위에 시편을 올려 놓은 후 1 mm 탐침으로 누르면서 뚫어지는 힘을 측정하였다. 상기 각 시편의 찌름 강도를 각각 세 차례씩 측정한 다음 평균값을 계산하였다. 찌름강도의 평가 결과는 하기 표 3에 나타난 바와 같다.10 specimens were prepared by cutting each of the separators prepared in Examples and Comparative Examples at 10 different points with a width (MD) of 50 mm Х length (TD) of 50 mm, and then using the GATO Tech G5 equipment After placing the specimen on the 10 cm hole, the force of piercing was measured while pressing it with a 1 mm probe. The puncture strength of each specimen was measured three times, and then the average value was calculated. The evaluation results of the puncture strength are as shown in Table 3 below.

평가예evaluation example 3: 인장강도 3: Tensile strength

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 분리막의 인장강도를 측정하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.In order to measure the tensile strength of the separators prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7, the following experiment was performed.

상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 분리막 각각을 가로 (MD) 10 mm Х 세로 (TD) 50 mm의 직사각형 형태로 서로 다른 10 개의 지점에서 재단한 10 개의 시편을 제작한 다음, 상기 각 시편을 UTM (인장시험기)에 장착하여 측정 길이가 20 mm가 되도록 물린 후 상기 시편을 당겨 MD 방향 및 TD 방향의 평균 인장 강도를 측정하였다. 인장강도의 평가 결과는 하기 표 3에 나타난 바와 같다.10 specimens were prepared by cutting each of the separators prepared in Examples and Comparative Examples at 10 different points in a rectangular shape with a width of 10 mm Х and a length of 50 mm. It was mounted on a UTM (tensile tester) and bitten so as to have a measurement length of 20 mm, and then the specimen was pulled to measure average tensile strength in the MD and TD directions. The evaluation results of tensile strength are shown in Table 3 below.

구 분division 실시예1 Example 1 실시예2 Example 2 실시예3 Example 3 비교예
1
comparative example
One
비교예
2
comparative example
2
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
막 두께당
통기도
(sec/100cc)/μm)
per film thickness
breathability
(sec/100cc)/μm)
11.1 11.1 12.3 12.3 10.2 10.2 13.0 13.0 10.9 10.9 13.7 13.7 14.0 14.0 18.2 18.2 21.1 21.1 12.5 12.5
막 두께당 찌름강도
(gf/μm)
Puncture strength per film thickness
(gf/μm)
18.0 18.0 17.7 17.7 15.8 15.8 16.1 16.1 15.4 15.4 12.6 12.6 16.4 16.4 16.7 16.7 16.9 16.9 10.0 10.0
인장강도 (kgf/cm2)Tensile strength (kgf/cm 2 ) 1508 1508 1400 1400 1270 1270 1270 1270 1147 1147 1174 1174 1348 1348 1460 1460 1659 1659 851 851

표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 분리막은 가공성이 우수하면서 막 두께 당 찌름강도는 15 gf/μm 이상이고 인장강도는 1,200 kgf/cm2 이상으로 강도 특성이 우수하면서 막 두께 당 통기도는 10 내지 12.5 sec/100cc 범위를 만족하여 우수한 특성을 나타났다. 분리막의 가공성은 계면박리법을 이용하여 다공질 필름을 제조하는 분리막을 구성하는 고분자 수지가 적절한 비율로 잘 혼합되어 연신하였을 때 원하는 수준의 통기도 특성을 만족할 때 우수하다고 평가할 수 있다.As shown in Table 3, the separators of Examples 1 to 3 have excellent workability, puncture strength per film thickness of 15 gf/μm or more, and tensile strength of 1,200 kgf/cm 2 or more. showed excellent properties by satisfying the range of 10 to 12.5 sec/100cc. The processability of the separator can be evaluated as excellent when the polymer resin constituting the separator for manufacturing the porous film using the interfacial peeling method is well mixed in an appropriate ratio and stretched to satisfy the desired level of air permeability characteristics.

이에 비하여 비교예 1의 분리막은 찌름강도와 인장강도는 우수하지만 통기도 특성이 충분치 않고, 비교예 2 및 비교예 7의 분리막은 통기도 및 찌름강도는 우수한 결과를 나타냈지만, 인장강도가 만족할만한 수준에 도달하지 못하였다. 그리고 비교예 3의 분리막은 찌름강도는 우수하지만 통기도 및 인장강도가 만족할 수준에 이르지 못하였고, 비교예 4 내지 6의 분리막은 찌름강도와 인장강도는 우수하지만 통기도 특성이 만족할 만한 수준에 이르지 못한 결과를 나타냈다. In contrast, the separator of Comparative Example 1 had excellent puncture strength and tensile strength, but had insufficient air permeability characteristics. could not be reached And the separator of Comparative Example 3 had excellent puncture strength, but did not reach satisfactory levels of air permeability and tensile strength, and the separators of Comparative Examples 4 to 6 had excellent puncture strength and tensile strength, but did not reach satisfactory levels of air permeability characteristics. showed

상기에서 바람직한 제조예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred manufacturing examples, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope set forth in the following claims.

10: 분리막 40: 양극
50: 음극 60: 전극 조립체
70: 전지 케이스 100: 리튬이차전지
10: separator 40: positive electrode
50: negative electrode 60: electrode assembly
70: battery case 100: lithium secondary battery

Claims (14)

제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지에 비하여 큰 밀도를 갖는 제2고밀도 폴리에틸렌 수지, 저분자량 왁스 및 무기 입자를 포함하며,
상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지의 밀도가 945 내지 955kg/m3이고,
상기 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 밀도가 955 kg/m3 보다 크고 965kg/m3 이하이며,
상기 저분자량 왁스의 함량은 분리막의 총부피 100 부피부를 기준으로 하여 10 내지 30 부피부이고,
상기 저분자량 왁스는 저분자량 폴리에틸렌 왁스이며,
상기 저분자량 폴리에틸렌 왁스의 분자량이 300 내지 10,000 g/mol, 밀도는 910 내지 990 kg/m3, 유동지수가 2 내지 7g/10min이고, 융점이 115 내지 128℃인, 이차전지용 분리막.
It includes a first high-density polyethylene resin, a second high-density polyethylene resin having a greater density than the first high-density polyethylene resin, a low molecular weight wax, and inorganic particles,
The first high-density polyethylene resin has a density of 945 to 955 kg/m 3 ,
The density of the second high-density polyethylene resin is greater than 955 kg/m 3 and less than or equal to 965 kg/m 3 ,
The content of the low molecular weight wax is 10 to 30 parts by volume based on 100 parts by volume of the total volume of the separator,
The low molecular weight wax is a low molecular weight polyethylene wax,
The low molecular weight polyethylene wax has a molecular weight of 300 to 10,000 g/mol, a density of 910 to 990 kg/m 3 , a flow index of 2 to 7 g/10min, and a melting point of 115 to 128° C., a separator for secondary batteries.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지와 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 혼합 부피비가 1.1:1 내지 3:1인 이차전지용 분리막.
According to claim 1,
A secondary battery separator having a mixing volume ratio of the first high-density polyethylene resin and the second high-density polyethylene resin of 1.1:1 to 3:1.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1고밀도 폴리에틸렌 수지의 유동지수가 0.05 내지 0.2 g/10min, 평균분자량은 100,000 내지 6,500,000g/mol이고,
상기 제2고밀도 폴리에틸렌 수지의 유동지수가 0.25 내지 0.5g/10min, 내환경 응력 균열성(environmental stress cracking resistance: ESCR)이 20 내지 50 hours, 인장강도(tensile stress)가 20 내지 35MPa인 이차전지용 분리막.
According to claim 1,
The flow index of the first high-density polyethylene resin is 0.05 to 0.2 g/10min, the average molecular weight is 100,000 to 6,500,000 g/mol,
The second high-density polyethylene resin has a flow index of 0.25 to 0.5 g/10 min, an environmental stress cracking resistance (ESCR) of 20 to 50 hours, and a tensile strength of 20 to 35 MPa. .
제1항에 있어서,
상기 무기입자의 함량은 분리막의 총부피 100 부피부를 기준으로 하여 10 내지 15 부피부이고,
상기 무기입자의 평균입경은 0.1㎛ 이하인 이차전지용 분리막.
According to claim 1,
The content of the inorganic particles is 10 to 15 parts by volume based on 100 parts by volume of the total volume of the separator,
The average particle diameter of the inorganic particles is 0.1㎛ or less secondary battery separator.
제1항에 있어서,
상기 무기입자의 평균입경은 40 내지 70nm인 이차전지용 분리막.
According to claim 1,
The inorganic particles have an average particle diameter of 40 to 70 nm.
제1항에 있어서,
상기 무기 입자는 뵈마이트(boehmite), 알루미나, 알루미늄 옥시하이드로사이드(AlOOH), 지르코니아, 이트리아, 세리아, 마그네시아, 티타니아, 실리카, 탄화알루미늄, 탄화티탄, 탄화텅스텐, 질화 붕소, 질화 알루미늄. 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 그 조합물인 이차전지용 분리막.
According to claim 1,
The inorganic particles are boehmite, alumina, aluminum oxyhydroside (AlOOH), zirconia, yttria, ceria, magnesia, titania, silica, aluminum carbide, titanium carbide, tungsten carbide, boron nitride, aluminum nitride. A separator for secondary batteries comprising calcium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 분리막의 인장강도는 1,200 kgf/cm2 이상이고, 막 두께 당 찌름강도는 15 gf/μm 이상이고 막 두께 당 통기도는 10 내지 12.5 sec/100cc인 이차전지용 분리막.
According to claim 1,
The separator for a secondary battery has a tensile strength of 1,200 kgf/cm 2 or more, a puncture strength per film thickness of 15 gf/μm or more, and a permeability per film thickness of 10 to 12.5 sec/100cc.
제1고밀도 폴리에틸렌 수지, 제2고밀도 폴리에틸렌 수지 및 저분자량 왁스 및 무기입자를 포함하는 수지 조성물을 압출 성형하여 전구체 필름을 얻는 단계;
상기 전구체 필름을 열처리하는 단계; 및
열처리된 전구체 필름을 연신하는 단계;를 포함하며,
상기 압출 성형시 블로업비(BUR)는 1.0~2.0이며,
상기 연신하는 단계가 MD 방향(machine direction)으로 1차 상온에서 0.3배 내지 3배, 2차 고온에서 0.3배 내지 3배로 연신하는 과정에 따라 실시되어 제1항, 제3항, 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 분리막을 얻는, 이차전지용 분리막의 제조방법.
Extruding a resin composition including the first high-density polyethylene resin, the second high-density polyethylene resin, and a low molecular weight wax and inorganic particles to obtain a precursor film;
heat-treating the precursor film; and
Including; stretching the heat-treated precursor film;
The blow-up ratio (BUR) at the time of extrusion is 1.0 to 2.0,
The stretching step is carried out according to the process of stretching 0.3 times to 3 times at the first room temperature in the MD direction (machine direction), and 0.3 times to 3 times at the second high temperature, so as to claim 1, 3, 6 to A method for producing a separator for a secondary battery to obtain the separator of any one of claims 10 to 11.
삭제delete 삭제delete 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 제1항, 제3항, 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 분리막을 포함하는 이차전지.anode; cathode; and a secondary battery comprising the separator of any one of claims 1, 3, and 6 to 10 interposed between the positive electrode and the negative electrode.
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