KR102510291B1 - Solid electrolyte composition for secondary battery and solid electrolyte - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리카보네이트계 고분자를 포함하는 전해질 조성물 및 고체 전해질에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분자량이 특정 값 이상인 폴리에틸렌 옥사이드가 도입된 폴리카보네이트계 선형 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드가 블렌드 된 전해질 조성물을 적용하여 이온 전도도가 우수하고 상온에서 프리 스탠딩 가능한 유연한 필름으로 형성된 고체 전해질을 제공할 수 있다. The present invention relates to an electrolyte composition and a solid electrolyte including a polycarbonate-based polymer, and more particularly, to an electrolyte composition in which polyethylene oxide having a molecular weight of a specific value or more is introduced and a polycarbonate-based linear polymer blended with polyethylene oxide is applied. A solid electrolyte formed of a flexible film having excellent conductivity and capable of free standing at room temperature can be provided.

Description

이차전지용 고체 전해질 조성물 및 이로부터 제조된 고체 전해질 {SOLID ELECTROLYTE COMPOSITION FOR SECONDARY BATTERY AND SOLID ELECTROLYTE}Solid electrolyte composition for secondary battery and solid electrolyte prepared therefrom

본 발명은 이차전지용 고체 전해질 조성물 및 이로부터 제조된 고체 전해질에 관한 것이다.The present invention relates to a solid electrolyte composition for a secondary battery and a solid electrolyte prepared therefrom.

전기화학소자 중 대표적으로 알려진 이차전지는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 장치를 말한다. 여러 번 충전할 수 있다는 뜻으로 "충전식 전지"(rechargeable battery)라는 명칭도 쓰인다. 흔히 쓰이는 이차전지로는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer)가 있다. 이차전지는 한 번 쓰고 버리는 일차 전지에 비해 경제적인 이점과 환경적인 이점을 모두 제공한다.A secondary battery, which is representatively known among electrochemical devices, refers to a device that converts external electrical energy into chemical energy, stores it, and generates electricity when needed. The name "rechargeable battery" is also used to mean that it can be charged multiple times. Commonly used secondary batteries include lead storage batteries, nickel cadmium batteries (NiCd), nickel hydrogen storage batteries (NiMH), lithium ion batteries (Li-ion), and lithium ion polymer batteries (Li-ion polymer). Secondary batteries provide both economic and environmental advantages compared to disposable primary batteries.

한편, 무선통신 기술이 점차 발전함에 따라, 휴대용 장치 또는 자동차 부속품 등의 경량화 등이 요구되면서, 이들 장치의 에너지원으로 사용하는 이차전지에 대한 수요가 증가하고 있다. On the other hand, as wireless communication technology gradually develops, portable devices or automobile accessories, etc. are required to be lightweight, and demand for secondary batteries used as energy sources for these devices is increasing.

현재, 이차전지는 자동차의 시동을 돕는 기기, 노트북 및 핸드폰과 같은 휴대용 장치, 무정전 전원 장치 등 낮은 전력을 요구하는 곳에 사용되고 있다. 특히, 환경오염 등을 방지하는 측면에서 하이브리드 자동차, 전기 자동차가 실용화되면서, 이러한 차세대 자동차 배터리에 이차전지를 사용하여 제조 비용과 무게를 감소시키고, 수명은 연장하려는 연구가 대두되고 있다.Currently, secondary batteries are used where low power is required, such as devices that help start a car, portable devices such as laptops and mobile phones, and uninterruptible power supplies. In particular, as hybrid vehicles and electric vehicles are put into practical use in terms of preventing environmental pollution, studies to reduce manufacturing cost and weight and extend lifespan by using secondary batteries for next-generation vehicle batteries are emerging.

일반적으로 이차전지는 음극, 양극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 원통형 또는 각형 등의 금속캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착하고, 상기 전극 조립체에 내부에 전해질을 주입시켜 제조한다. In general, a secondary battery is manufactured by mounting an electrode assembly composed of a negative electrode, a positive electrode, and a separator inside a pouch-type case of a cylindrical or prismatic metal can or an aluminum laminate sheet, and injecting an electrolyte into the electrode assembly.

하지만, 이차전지의 경우, 원통형, 각형 또는 파우치형 등의 일정한 공간을 가진 케이스가 요구되기 때문에, 다양한 형태의 휴대용 장치를 개발하는데 제약이 있다. 이에, 형태의 변형이 용이한 신규한 형태의 이차전지가 요구된다. 특히 이차전지에 포함되는 전해질로서, 누액의 염려가 없고 이온전도도가 우수한 전해질이 요구된다.However, in the case of a secondary battery, since a cylindrical, prismatic, or pouch-shaped case having a certain space is required, there are limitations in developing various types of portable devices. Accordingly, there is a demand for a new type of secondary battery that can be easily modified. In particular, as an electrolyte included in a secondary battery, an electrolyte having no fear of leakage and excellent ionic conductivity is required.

종래 전기화학소자용 전해질로는 비수계 유기 용매에 염을 용해시킨 액체 상태의 전해질이 주로 사용되어 왔다. 그러나 이러한 액체 상태의 전해질은 전극 물질이 퇴화되고 유기 용매가 휘발 될 가능성이 클 뿐만 아니라, 주변 온도 및 전지 자체의 온도 상승에 의한 연소 등이 발생하고, 누액의 염려가 있어, 안전성이 높은 다양한 형태의 전기화학소자의 구현에 어려움이 따른다. Conventionally, as an electrolyte for an electrochemical device, a liquid electrolyte obtained by dissolving a salt in a non-aqueous organic solvent has been mainly used. However, such a liquid electrolyte has a high possibility of deterioration of electrode materials and volatilization of organic solvents, as well as occurrence of combustion due to an increase in the ambient temperature and the temperature of the battery itself, and there is a risk of leakage, and thus various types of high safety. It is difficult to implement the electrochemical device of

이러한 액체 전해질의 문제를 해결하고자 고분자 전해질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 고분자 전해질은 크게 겔형과 고체형으로 구분된다. 겔형 고분자 전해질은 고분자 필름 내에 비점이 높은 액체 전해질을 함침시키고 이를 리튬염과 함께 고정하여 전도도를 나타내는 전해질로써 액체 전해질을 다량 함유하고 있어 순수 액체 전해질과 유사한 이온전도도를 갖지만, 여전히 전기 화학적 안정성의 문제가 남아있다.In order to solve the problem of these liquid electrolytes, research on polymer electrolytes is being actively conducted. Polymer electrolytes are largely classified into gel type and solid type. A gel-type polymer electrolyte is an electrolyte that exhibits conductivity by impregnating a liquid electrolyte with a high boiling point in a polymer film and fixing it together with a lithium salt. It contains a large amount of liquid electrolyte and has similar ionic conductivity to pure liquid electrolyte, but there is still a problem in electrochemical stability. remains

반면에 고체 고분자 전해질의 경우 액체 전해질이 포함되어 있지 않아 누액과 관련한 안정성 문제가 개선되었을 뿐만 아니라 화학적, 전기화학적 안정성이 높다는 장점이 있다. 하지만 상온에서의 이온전도도가 액체 전해질 대비 약 100배 정도 낮아 이를 개선하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다.On the other hand, in the case of a solid polymer electrolyte, there is an advantage in that the stability problem related to leakage is improved because a liquid electrolyte is not included, and chemical and electrochemical stability are high. However, the ionic conductivity at room temperature is about 100 times lower than that of the liquid electrolyte, and many studies are being conducted to improve this.

현재 고체 고분자 전해질에 가장 많이 사용되고 있는 물질은 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)로, 고체상임에도 불구하고 리튬 이온을 전도시키는 능력을 가지고 있다. 하지만 선형의 PEO 고분자 전해질의 경우 높은 결정성으로 인해 사슬의 유동성이 제한되고, 유전상수(5.0)가 낮아 많은 양의 리튬 이온을 해리시키지 못한다. 또한 상온에서 전도도가 매우 낮아 리튬 이차전지에 적용하기 어려우며, 전기화학적으로 안정한 전압 범위가 4.0 V vs Li+/Li로 고에너지 배터리용 고전압 전지 재료로 충분하지 못하다.Polyethylene oxide (PEO) is currently the most widely used material for solid polymer electrolytes, and has the ability to conduct lithium ions despite being in a solid state. However, in the case of linear PEO polymer electrolytes, chain fluidity is limited due to high crystallinity, and a large amount of lithium ions cannot be dissociated due to a low dielectric constant (5.0). In addition, it is difficult to apply to lithium secondary batteries due to its very low conductivity at room temperature, and its electrochemically stable voltage range is 4.0 V vs Li+/Li, which is not sufficient as a high-voltage battery material for high-energy batteries.

이에 폴리에틸렌 옥사이드에 가소제를 첨가하여 고분자 주사슬의 유연성을 증가시키는 방법, 비경질의 고분자 주사슬에 저분자량의 에틸렌 옥사이드 곁가지를 결합하여 결정화도를 낮추는 방법 또는 가교 구조를 갖는 고분자에 분자량이 낮은 폴리에틸렌 옥사이드를 고정화시켜 폴리에틸렌 옥사이드가 가지고 있는 결정성을 낮추어 전도도를 향상시키는 방법 등이 연구되고 있으나 여전히 한계가 있는 실정이다.Accordingly, a method of increasing the flexibility of the polymer main chain by adding a plasticizer to polyethylene oxide, a method of lowering the crystallinity by combining low molecular weight ethylene oxide side branches with a non-rigid polymer main chain, or a method of adding low molecular weight polyethylene oxide to a polymer having a crosslinked structure. A method of improving conductivity by lowering the crystallinity of polyethylene oxide by immobilizing it has been studied, but there are still limitations.

한편 액체 카보네이트계 전해질이 폴리 카보네이트계 물질로 변성되면서 전극에 안정한 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층을 형성하는 것에 착안하여 폴리 카보네이트계 고체 전해질에 대한 관심이 높아지고 있다. 일례로 Poly(carprolactone-co-trimethylene carbonate)나 poly(propylene carbonate), poly(vinylene carbonate), poly(ethylene carbonate) 등이 적용된 고체 전해질은 높은 이온 전도도와 함께 PEO계 전해질에 비해 높은 리튬 이온 전이수(Li+ transference number)를 나타내었다.On the other hand, as the liquid carbonate-based electrolyte is modified into a polycarbonate-based material, interest in the polycarbonate-based solid electrolyte is increasing, focusing on forming a stable SEI (Solid Electrolyte Interphase) layer on the electrode. For example, solid electrolytes using poly(carprolactone-co-trimethylene carbonate), poly(propylene carbonate), poly(vinylene carbonate), or poly(ethylene carbonate) have high ionic conductivity and a higher lithium ion transfer number than PEO-based electrolytes. (Li+ transference number) was shown.

최근 연구에 따르면 카보네이트 작용기를 포함하는 고분자로서 카보네이트기 사이에 알리파틱(aliphatic) 체인이나 에틸렌옥사이드 체인을 도입하고 고체 전해질로 적용할 수 있음이 알려졌다. 그러나 이러한 연구에서 상온에서 10-5 S/cm 이상의 이온 전도도를 나타내기 위해서는 리튬염을 과량 사용하여야 하는 문제가 있고, 상온에서 실제로는 액체 형태로 적용되는 등 그 한계를 드러내고 있다. 또한 에틸렌옥사이드 체인의 유닛이 짧아 리튬 이온의 효율적인 킬레이션이 어렵고 그에 따라 이온 전도도의 한계도 나타나고 있는 실정이다.According to a recent study, it is known that a polymer containing a carbonate functional group can be applied as a solid electrolyte by introducing an aliphatic chain or an ethylene oxide chain between carbonate groups. However, in this study, there is a problem of using an excessive amount of lithium salt in order to exhibit an ionic conductivity of 10 −5 S/cm or more at room temperature, and it is actually applied in a liquid form at room temperature, revealing its limitations. In addition, since the unit of the ethylene oxide chain is short, it is difficult to efficiently chelate lithium ions, and accordingly, the limit of ionic conductivity is also appearing.

대한민국 등록특허 제10-1527560호(2015.06.03), "리튬 이차 전지용 고분자 전해질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지"Korean Patent Registration No. 10-1527560 (2015.06.03), "Polymer electrolyte for lithium secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery comprising the same" 대한민국 등록특허 제10-0531724호(2005.11.22), "올리고머 점성체 함침 다공막형 무용매 고분자 전해질 및 이를 채용한 2차전지"Korean Patent Registration No. 10-0531724 (November 22, 2005), "Oligomer Viscous Material Impregnated Porous Membrane Solventless Polymer Electrolyte and Secondary Battery Using It"

이에 본 발명자들은 상기 문제를 해결하고자 다각적으로 연구를 수행한 결과, 분자량이 특정 값 이상인 폴리에틸렌 옥사이드가 도입된 폴리카보네이트계 선형 고분자를 제조하고, 이를 폴리에틸렌 옥사이드와 블렌드하여 고체 전해질을 제조하는 경우, 전해질의 이온전도도가 향상되며 상온에서 프리 스탠딩(free standing) 가능한 유연한 필름의 형성이 가능한 적합한 공정성을 확보할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have conducted various studies to solve the above problems, and as a result, when preparing a polycarbonate-based linear polymer into which polyethylene oxide having a molecular weight of a specific value or more is introduced and blending it with polyethylene oxide to prepare a solid electrolyte, the electrolyte The present invention was completed by confirming that the ionic conductivity of is improved and suitable processability capable of forming a flexible film capable of free standing at room temperature can be secured.

따라서, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌 옥사이드 함유 폴리 카보네이트계 선형 고분자 및 폴리에틸렌 옥사이드 고분자를 포함하는 이차전지용 고체 전해질 조성물을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid electrolyte composition for a secondary battery including a polyethylene oxide-containing polycarbonate-based linear polymer and a polyethylene oxide polymer.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 가교하여 형성되는 이차전지용 고체 전해질을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a solid electrolyte for a secondary battery formed by crosslinking the composition.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

하기 화학식 1의 구조를 포함하는 폴리카보네이트계 고분자 및 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 이차전지용 고체 전해질 조성물을 제공한다.Provided is a solid electrolyte composition for a secondary battery including a polycarbonate-based polymer having a structure represented by Formula 1 below and polyethylene oxide.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018050648387-pat00001
Figure 112018050648387-pat00001

(상기 화학식 1에서 n 및 m 은 각각 독립적으로 8≤n≤114 및 2≤m≤500 의 정수이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기이다)(In Formula 1, n and m are each independently an integer of 8≤n≤114 and 2≤m≤500, and R 1 and R 2 are each independently hydrogen or independently of each other substituted or unsubstituted C1 to C6 is an alkyl group)

본 발명의 일 구체예는 상기 폴리카보네이트계 고분자의 중량평균분자량이 1,000 내지 200,000 g/mol 인 것이다.One embodiment of the present invention is that the weight average molecular weight of the polycarbonate-based polymer is 1,000 to 200,000 g / mol.

본 발명의 일 구체예는 상기 폴리에틸렌 옥사이드의 수평균분자량이 20,000 내지 2,000,000 인 것이다.One specific example of the present invention is that the polyethylene oxide has a number average molecular weight of 20,000 to 2,000,000.

본 발명의 일 구체예는 상기 폴리카보네이트계 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드가 1:99 내지 50:50의 중량비인 것이다.One embodiment of the present invention is that the weight ratio of the polycarbonate-based polymer and polyethylene oxide is 1:99 to 50:50.

본 발명의 일 구체예는 상기 조성물이 가교제를 추가로 포함하는 것이다.One embodiment of the present invention is that the composition further comprises a crosslinking agent.

본 발명의 일 구체예는 상기 가교제가 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제 및 비닐계 가교제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이다.One specific example of the present invention is that the crosslinking agent is any one selected from the group consisting of an isocyanate crosslinking agent, an epoxy crosslinking agent, an aziridine crosslinking agent, and a vinyl-based crosslinking agent.

본 발명의 일 구체예는 상기 가교제가 전체 전해질 조성물 100 중량부 대비 0.1 내지 20 중량부로 포함되는 것이다.One embodiment of the present invention is that the crosslinking agent is included in 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total electrolyte composition.

또한 본 발명은,Also, the present invention

상술한 이차전지용 고체 전해질 조성물을 열 또는 광경화하여 형성되는 이차전지용 고체 전해질을 제공한다.Provided is a solid electrolyte for a secondary battery formed by heating or photocuring the above-described solid electrolyte composition for a secondary battery.

본 발명의 일 구체예는 상기 전해질 조성물 100 중량부 중 10 내지 90 중량부의 리튬염을 포함하는 것이다.One embodiment of the present invention is to include 10 to 90 parts by weight of a lithium salt based on 100 parts by weight of the electrolyte composition.

본 발명의 일 구체예는 상기 리튬염이 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiClO3, LiAsF6, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiNO3, LiN(CN)2, LiPF6, Li(CF3)2PF4, Li(CF3)3PF3, Li(CF3)4PF2, Li(CF3)5PF, Li(CF3)6P, LiSO3CF3, LiSO3C4F9, LiSO3(CF2)7CF3, LiN(SO2CF3)2, LiOC(CF3)2CF2CF3, LiCO2CF3, LiCO2CH3, LiSCN, LiB(C2O4)2, LiBF2(C2O4) 및 LiBF4로 이루어지는 군에서 1종 이상 선택되는 것이다.One embodiment of the present invention is that the lithium salt is LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiClO 3 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiNO 3 , LiN(CN) 2 , LiPF 6 , Li (CF 3 ) 2 PF 4 , Li(CF 3 ) 3 PF 3 , Li(CF 3 ) 4 PF 2 , Li(CF 3 ) 5 PF, Li(CF 3 ) 6 P, LiSO 3 CF 3 , LiSO 3 C 4 F 9 , LiSO 3 (CF 2 ) 7 CF 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiOC(CF 3 ) 2 CF 2 CF 3 , LiCO 2 CF 3 , LiCO 2 CH 3 , LiSCN, LiB(C 2 It is one or more selected from the group consisting of O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ) and LiBF 4 .

본 발명의 일 구체예는 상기 전해질의 두께가 10 내지 1000㎛인 것이다.One embodiment of the present invention is that the thickness of the electrolyte is 10 to 1000㎛.

본 발명에 따른 이차전지용 고체 전해질 조성물은 폴리에틸렌 옥사이드 함유 폴리 카보네이트계 선형 고분자 및 가소화 된 폴리에틸렌 옥사이드계 고분자를 포함하여 리튬 이차전지의 전해질의 이온전도도와 전기화학적 안정성을 향상 시킬 수 있으며, 상온에서 프리 스탠딩(free standing) 가능한 유연한 필름의 형성이 가능한 적합한 공정성을 확보할 수 있다.The solid electrolyte composition for a secondary battery according to the present invention includes a polyethylene oxide-containing polycarbonate-based linear polymer and a plasticized polyethylene oxide-based polymer to improve the ionic conductivity and electrochemical stability of the electrolyte of a lithium secondary battery, and is free at room temperature. It is possible to secure suitable fairness capable of forming a flexible film capable of standing (free standing).

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하여는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'include' or 'having' designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other It should be understood that the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

본 발명은 이차전지용 고체 전해질 조성물 및 이로부터 제조된 고체 전해질에 관한 것으로서, 이온 전도도가 향상되고 상온에서 프리 스탠딩 가능한 물성을 가지는 폴리카보네이트 및 폴리에틸렌 옥사이드를 블렌딩 한 전해질 조성물 및 이를 이용한 고체 전해질에 관한 것이다.The present invention relates to a solid electrolyte composition for a secondary battery and a solid electrolyte prepared therefrom, and relates to an electrolyte composition obtained by blending polycarbonate and polyethylene oxide having improved ion conductivity and free standing properties at room temperature, and a solid electrolyte using the same .

이차전지용 고체 전해질 조성물Solid electrolyte composition for secondary batteries

본 발명은 폴리에틸렌 옥사이드 고분자의 결정성을 억제하여 리튬 이온 전도도를 향상시키고, 카보네이트기의 높은 이온 해리도 및 전압 안정성을 동시에 얻을 수 있는 구조로서 폴리에틸렌 옥사이드 유닛이 카보네이트기 사이에 존재하는 선형 고분자를 제공한다. 또 프리 스탠딩 하면서도 유연한 필름을 형성할 수 있고 추가적인 가소 효과를 나타내는 고분자로 유닛의 분자량이 일정 값 이상을 지닌 폴리에틸렌 옥사이드를 블랜딩 한 전해질 조성물을 제공한다.The present invention provides a linear polymer in which a polyethylene oxide unit exists between carbonate groups as a structure capable of suppressing the crystallinity of a polyethylene oxide polymer to improve lithium ion conductivity and simultaneously obtaining high ionic dissociation and voltage stability of a carbonate group do. In addition, an electrolyte composition obtained by blending polyethylene oxide having a molecular weight of a unit having a predetermined value or more as a polymer that can form a flexible film while being free standing and exhibits an additional plasticizing effect is provided.

본 발명의 일구현에 따른 폴리에틸렌 옥사이드가 도입된 폴리카보네이트계 선형고분자는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.The polycarbonate-based linear polymer into which polyethylene oxide is introduced according to one embodiment of the present invention may be a compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112018050648387-pat00002
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상기 화학식 1에서 n 및 m 은 각각 독립적으로 8≤n≤114 및 2≤m≤500 의 정수이며, R1 및 R2는 n 및 m 은 각각 독립적으로 수소 또는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기이다. In Formula 1, n and m are each independently an integer of 8≤n≤114 and 2≤m≤500, R 1 and R 2 are n and m are each independently hydrogen or each independently substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group.

상기 화학식 1의 고분자는 중량평균분자량이 1,000 내지 200,000 g/mol 일 수 있다. The polymer of Formula 1 may have a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000 g/mol.

상기 화학식 1에서 n은 에틸렌옥사이드의 부가몰수로, 만일 n이 8 미만일 경우 리튬염의 효과적인 킬레이팅이 어려워 이온 전도도가 열악할 수 있고, n이 114 를 초과할 경우 폴리에틸렌 옥사이드의 중합 반응성이 현저히 낮아져 폴리카보네이트계 고분자의 제조가 어려울 수 있다. 상기 화학식 1에서 m은 카보네이트의 부가몰수로 n과 m의 조합으로 분자량이 결정될 수 있다. 만일 상기 화학식 1의 중량평균분자량이 1,000 g/mol 이하일 경우 고체 전해질 막이 지나치게 가소되어 끈적이거나 핸들링에 적합하지 못하며, 200,000 g/mol 이상일 경우 폴리에틸렌 옥사이드를 충분히 가소하지 못하여 이온 전도도의 개선이 부족할 수 있으므로 상기 범위내에서 적절히 조절한다.In Formula 1, n is the number of added moles of ethylene oxide. If n is less than 8, effective chelation of lithium salt may be difficult and ionic conductivity may be poor. Preparation of carbonate-based polymers can be difficult. In Formula 1, m is the number of added moles of carbonate, and the molecular weight may be determined by a combination of n and m. If the weight average molecular weight of Chemical Formula 1 is less than 1,000 g / mol, the solid electrolyte membrane is too plasticized and is sticky or unsuitable for handling. It is appropriately adjusted within the above range.

상기 화학식 1의 폴리에틸렌 옥사이드가 도입된 폴리카보네이트계 선형고분자는 폴리에틸렌 옥사이드와 디알킬카보네이트의 축합중합을 통하여 제조할 수 있다. 디알킬카보네이트는 C1 내지 C6의 알킬기를 지닐 수 있으며 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC) 등이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. The polycarbonate-based linear polymer introduced with polyethylene oxide of Formula 1 can be prepared through condensation polymerization of polyethylene oxide and dialkyl carbonate. The dialkyl carbonate may have a C1 to C6 alkyl group, and diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), etc. are preferred, but not limited thereto.

상기 축합중합 반응은 촉매 조건 하에 수행하는 것이 바람직하다. 상기 촉매로는 NaH, K2CO3, NaOt-Bu, KtOt-Bu와 같은 무기계 촉매, dimethylaminopyridine(DMAP), 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene(DBU), triethylamine(TEA), 1,3-bis[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]thiourea 와 같은 유기계 촉매를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The condensation polymerization reaction is preferably carried out under catalytic conditions. Examples of the catalyst include inorganic catalysts such as NaH, K 2 CO 3 , NaO t -Bu, and KtO t -Bu, dimethylaminopyridine (DMAP), 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU), and triethylamine Organic catalysts such as (TEA) and 1,3-bis[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]thiourea may be used, but are not limited thereto.

상기 축합반응은 부산물로 발생하는 알칸올의 효과적인 제거로 촉진될 수 있고, 이를 위해 진공 하에서 가열하여 반응을 진행할 수 있다. 상기 가열은 50 내지 250 ℃에서 진행할 수 있고, 바람직하게는 70 내지 200 ℃에서 진행할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The condensation reaction can be promoted by effective removal of alkanol generated as a by-product, and for this purpose, the reaction can be performed by heating under vacuum. The heating may proceed at 50 to 250 °C, preferably at 70 to 200 °C, but is not limited thereto.

본 발명에 따른 폴리에틸렌 옥사이드:디알킬카보네이트의 몰 비율은 2:1 내지 1:2의 비율에서 선택할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The molar ratio of polyethylene oxide:dialkylcarbonate according to the present invention may be selected from a ratio of 2:1 to 1:2, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 화학식 1의 선형 폴리카보네이트계 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드의 혼합 비율은 1:99 내지 50:50일 수 있다. 상기 범위로 혼합 될 때 고체 전해질 막이 충분한 기계적 강도를 나타내어 핸들링이 용이하면서도 충분한 가소 효과로 높은 이온 전도도를 확보할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mixing ratio of the linear polycarbonate-based polymer of Formula 1 and polyethylene oxide may be 1:99 to 50:50. When mixed in the above range, the solid electrolyte membrane exhibits sufficient mechanical strength, so that handling is easy and high ion conductivity can be secured with sufficient plasticity effect.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 폴리에틸렌 옥사이드는 수평균분자량 20,000 이상 2,000,000 이하의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 옥사이드의 수평균분자량이 20,000 이하일 경우 경화나 건조 공정 중 필름의 디웨팅(dewetting)이 발생할 확률이 높고, 2,000,000 이상일 경우 상기 폴리카보네이트계 선형 고분자와의 혼용성이 급격히 낮아져 균질한 블렌드 막의 형성이 어려워 질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polyethylene oxide is preferably selected from the range of 20,000 or more and 2,000,000 or less in number average molecular weight. When the number average molecular weight of polyethylene oxide is 20,000 or less, there is a high probability of dewetting of the film during the curing or drying process, and when it is 2,000,000 or more, the miscibility with the polycarbonate-based linear polymer is rapidly lowered, resulting in the formation of a homogeneous blend film. it can get difficult

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 화학식 1의 선형 폴리카보네이트계 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 이차전지용 고체 전해질 조성물은 고체 전해질막의 기계적 강도나 제조 공정성의 향상을 위하여 가교제를 추가로 포함할 수 있다. 가교제는 전해질막의 가열 건조 공정이나 추가적인 노광 공정을 통하여 전해질 막이 가교 되도록 하여 기계적 강도를 향상하고 필름의 형상을 유지할 수 있도록 한다.In one embodiment of the present invention, the solid electrolyte composition for a secondary battery including the linear polycarbonate-based polymer of Chemical Formula 1 and polyethylene oxide may further include a crosslinking agent to improve mechanical strength or manufacturing processability of the solid electrolyte membrane. The crosslinking agent allows the electrolyte membrane to be crosslinked through a heating and drying process of the electrolyte membrane or an additional exposure process to improve mechanical strength and maintain the shape of the film.

가교제의 종류로는, 특별히 제한되지 않으며, 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제와 같은 열중합 가교제 및 비닐계 가교제와 같은 광중합 가교제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 가교제의 함량은 상기 화학식 1의 선형 폴리카보네이트계 고분자와 상기 가소 효과를 나타내는 고분자의 총 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 가교제의 함량이 0.01 중량부 미만일 경우 경화가 충분히 이루어 지지 않아 기계적 강도의 향상이 부족할 수 있고, 20 중량부 초과일 경우 고체 전해질 막이 너무 단단하여 전극과의 계면 접착이 부족하여 계면 저항이 커지거나 리튬 이온 전도도가 현저히 낮아질 수 있으므로 상기 범위내에서 적절히 조절한다. The type of crosslinking agent is not particularly limited, and any one selected from the group consisting of thermal polymerization crosslinking agents such as isocyanate crosslinking agents, epoxy crosslinking agents, and aziridine crosslinking agents, and photopolymerization crosslinking agents such as vinyl-based crosslinking agents may be used. The content of the crosslinking agent may be 0.01 to 20 parts by weight based on the total of 100 parts by weight of the linear polycarbonate-based polymer of Formula 1 and the polymer exhibiting the plasticizing effect, but is not limited thereto. If the content of the crosslinking agent is less than 0.01 parts by weight, curing is not sufficiently performed, and mechanical strength may not be improved. If it is more than 20 parts by weight, the solid electrolyte membrane is too hard and interfacial adhesion with the electrode is insufficient, resulting in increased interfacial resistance or lithium. Since the ionic conductivity may be significantly lowered, it is appropriately adjusted within the above range.

이소시아네이트 가교제의 구체적인 예로는 톨루엔 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소보론 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트 또는 나프탈렌 디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트 화합물이나, 또는 상기 디이소시아네이트 화합물을 폴리올과 반응시킨 화합물을 사용할 수 있으며, 상기에서 폴리올로는, 예를 들면, 트리메틸롤 프로판 등을 사용할 수 있다.Specific examples of the isocyanate crosslinking agent include diisocyanate compounds such as toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isoborone diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate or naphthalene diisocyanate, or the diisocyanate A compound obtained by reacting a compound with a polyol may be used, and trimethylol propane, for example, may be used as the polyol.

또한, 에폭시 가교제의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, N,N,N',N'-테트라글리시딜 에틸렌디아민 및 글리세린 디글리시딜에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으며, 아지리딘 가교제의 구체적인 예로는 N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사미드), N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사미드), 트리에틸렌 멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘) 및 트리-1-아지리디닐포스핀옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, specific examples of the epoxy crosslinking agent include ethylene glycol diglycidyl ether, triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, N,N,N',N'-tetraglycidyl ethylenediamine and glycerin diglycidyl. At least one selected from the group consisting of dil ether may be mentioned, and specific examples of the aziridine crosslinking agent include N,N'-toluene-2,4-bis(1-aziridinecarboxamide), N,N'-diphenyl consisting of methane-4,4'-bis(1-aziridinecarboxamide), triethylene melamine, bisisoprotaloyl-1-(2-methylaziridine) and tri-1-aziridinylphosphine oxide It may include one or more selected from the group, but is not limited thereto.

비닐계 가교제의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 트리(프로필렌글리콜) 디(메타)아크릴레이트, 트리스(2-(메타)아크릴로에틸) 이소시아누레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the vinyl-based crosslinking agent include ethylene glycol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, tri(propylene glycol) di(meth)acrylate, and tris(2-(meth)acrylo Ethyl) isocyanurate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol di(meth)acrylate ) acrylate, dipentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, etc. It may, but is not limited thereto.

상기 비닐계 가교제는 광중합 개시제의 함께 UV 조사 시 가교 구조를 형성하여 필름의 물리적 강도를 향상시키며 본 발명에 따른 고체 전해질 막이 프리 스탠딩 가능한 필름으로 형성되도록 한다. 상기 광중합 개시제의 예로는 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 화합물을 사용할 수 있다.The vinyl-based crosslinking agent forms a crosslinking structure when irradiated with UV together with the photopolymerization initiator, thereby improving physical strength of the film and allowing the solid electrolyte membrane according to the present invention to be formed into a free standing film. As an example of the photopolymerization initiator, at least one compound selected from the group consisting of an acetophenone-based compound, a biimidazole-based compound, a triazine-based compound, and an oxime-based compound may be used.

상기 광중합 개시제로 사용 가능한 아세토페논계 화합물로는 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐-(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤조인메틸 에테르, 벤조인에틸 에테르, 벤조인이소부틸 에테르, 벤조인부틸에테르, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-메틸-(4-메틸티오)페닐-2-몰폴리노-1-프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-(4-브로모-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온 및 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰폴리노프로판-1-온으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이고, 비이미다졸계 화합물로는 2,2-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(3,4,5-트리메톡시페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 및 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4,5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이고, 트리아진계 화합물로는 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 1,1,1,3,3,3-헥사플로로이소프로필-3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오네이트, 에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 2-에폭시에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 시클로헥실-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 벤질-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 3-{클로로-4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피온아미드, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(1-p-디메틸아미노페닐)-1,3,-부타디에닐-s-트리아진, 및 2-트리클로로메틸-4-아미노-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이며, 옥심계 화합물로는 1,2-옥타디온-1-(4-페닐치오)페닐-2-(o-벤조일옥심)(시바-가이기社, CGI 124), 및 에탄온-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-1-(o-아세틸옥심)(시바-가이기社, CGI 242), 옥심 OX-03(시바-가이기社), NCI-831(아데카社), PI-102(엘지화학),PBG 304, PBG 305, PBG 3057(트론니社)등이 있다.Examples of acetophenone-based compounds usable as the photopolymerization initiator include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-(4-isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan- 1-one, 4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)ketone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, benzoinmethyl ether, benzoinethyl ether, benzoin Isobutyl ether, benzoin butyl ether, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-methyl-(4-methylthio)phenyl-2-morpholino-1-propan-1-one, 2- Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-one, 2-(4-bromo-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)- It is selected from the group consisting of butan-1-one and 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one, and the biimidazole-based compound is 2,2- Bis (2-chlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetraphenyl biimidazole, 2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetrakis ( 3,4,5-trimethoxyphenyl) -1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (2,3-dichlorophenyl) -4,4',5,5'-tetraphenyl biimi dazole, and 2,2'-bis(o-chlorophenyl)-4,4,5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, and triazine-based compounds include 3- {4-[2,4-bis(trichloromethyl)-s-triazin-6-yl]phenylthio}propionic acid, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl-3 -{4-[2,4-bis(trichloromethyl)-s-triazin-6-yl]phenylthio}propionate, ethyl-2-{4-[2,4-bis(trichloromethyl) -s-triazin-6-yl]phenylthio}acetate, 2-epoxyethyl-2-{4-[2,4-bis(trichloromethyl)-s-triazin-6-yl]phenylthio}acetate , Cyclohexyl-2-{4-[2,4-bis(trichloromethyl)-s-triazin-6-yl]phenylthio}acetate, benzyl-2-{4-[2,4-bis(trichloromethyl) Romethyl)-s-triazin-6-yl]phenylthio}acetate, 3-{chloro-4-[2,4-bis(trichloromethyl)-s-triazin-6-yl]phenylthio}propy Onic acid, 3-{4-[2,4-bis(trichloromethyl)-s -triazin-6-yl]phenylthio}propionamide, 2,4-bis(trichloromethyl)-6-p-methoxystyryl-s-triazine, 2,4-bis(trichloromethyl)- 6-(1-p-dimethylaminophenyl)-1,3,-butadienyl-s-triazine, and 2-trichloromethyl-4-amino-6-p-methoxystyryl-s-triazine It is selected from the group consisting of, and the oxime-based compound includes 1,2-octadione-1-(4-phenylthio)phenyl-2-(o-benzoyloxime) (Ciba-Geigy, CGI 124), and ethane One-1-(9-ethyl)-6-(2-methylbenzoyl-3-yl)-1-(o-acetyloxime) (Ciba-Geigy, CGI 242), oxime OX-03 (Ciba-Ga Iggy Company), NCI-831 (Adeka Company), PI-102 (LG Chemical Company), PBG 304, PBG 305, PBG 3057 (Tronney Company), etc.

상기 광중합 개시제의 함량은 상기 고분자와 비닐계 가교제의 총 중량에 대하여, 0.01 내지 5 중량부일 수 있고, 0.1내지 1 중량부일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The amount of the photopolymerization initiator may be 0.01 to 5 parts by weight or 0.1 to 1 part by weight based on the total weight of the polymer and the vinyl-based crosslinking agent, but is not limited thereto.

이차 전지용 고체 전해질의 제조방법Manufacturing method of solid electrolyte for secondary battery

본 발명은 상술한 이차전지용 고체 전해질 조성물을 사용하여 형성되는 이차전지용 고체 전해질을 제공한다. 상기 고체 전해질은 전술한 효과를 나타낼 수 있다.The present invention provides a solid electrolyte for a secondary battery formed using the above-described solid electrolyte composition for a secondary battery. The solid electrolyte may exhibit the above-mentioned effects.

상기 이차전지용 고체 전해질은 상술한 화학식 1의 구조를 포함하는 폴리카보네이트계 고분자 및 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 고분자의 블렌드에 전술한 가교제 및 리튬염을 포함하는 전해질 조성물을 이용하여 제조할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 고체 전해질은 상기 전해질 조성물 100 중량부 중 10 내지 90 중량부의 리튬염을 포함할 수 있다.The solid electrolyte for a secondary battery may be prepared by using an electrolyte composition containing a blend of a polycarbonate-based polymer having the structure of Chemical Formula 1 and a polymer containing polyethylene oxide, and the above-described crosslinking agent and lithium salt. In one embodiment of the present invention, the solid electrolyte may include 10 to 90 parts by weight of a lithium salt based on 100 parts by weight of the electrolyte composition.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 전해질은 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiClO3, LiAsF6, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiNO3, LiN(CN)2, LiPF6, Li(CF3)2PF4, Li(CF3)3PF3, Li(CF3)4PF2, Li(CF3)5PF, Li(CF3)6P, LiSO3CF3, LiSO3C4F9, LiSO3(CF2)7CF3, LiN(SO2CF3)2, LiOC(CF3)2CF2CF3, LiCO2CF3, LiCO2CH3, LiSCN, LiB(C2O4)2, LiBF2(C2O4) 및 LiBF4로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 리튬염을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electrolyte is LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiClO 3 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiNO 3 , LiN(CN) 2 , LiPF 6 , Li (CF 3 ) 2 PF 4 , Li(CF 3 ) 3 PF 3 , Li(CF 3 ) 4 PF 2 , Li(CF 3 ) 5 PF, Li(CF 3 ) 6 P, LiSO 3 CF 3 , LiSO 3 C 4 F 9 , LiSO 3 (CF 2 ) 7 CF 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiOC(CF 3 ) 2 CF 2 CF 3 , LiCO 2 CF 3 , LiCO 2 CH 3 , LiSCN, LiB(C 2 At least one lithium salt selected from the group consisting of O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ) and LiBF 4 may be included.

본 발명에 따른 고체 전해질은 상술한 고체 전해질 조성물을 열 또는 광경화하여 형성할 수 있다. 이를 위해 상기 전해질 조성물을 용매에 녹여 1 내지 6시간동안 교반하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 용매는 목적하는 성능 등을 고려하여 기술 분야에서 공지된 다양한 용매를 사용할 수 있으며, 예를 들어, N-메틸피롤리돈, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 디메틸술폭시드, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산메 틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로퓨란 유도체, 프로피온산 메틸 또는 프로피온산 에틸 등의 유기용매를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The solid electrolyte according to the present invention may be formed by thermally or photocuring the solid electrolyte composition described above. To this end, a step of dissolving the electrolyte composition in a solvent and stirring for 1 to 6 hours may be included. Various solvents known in the art may be used as the solvent in consideration of desired performance and the like. For example, N-methylpyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl Carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, formamide, dimethylformamide, acetonitrile, nitro Methane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triesters, trimethoxy methane, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, propionic acid An organic solvent such as methyl or ethyl propionate may be used, but is not limited thereto.

이후 상기 용액을 이형 처리된 PET 필름이나 테플론 판에 캐스팅 한 후 열경화하거나 UV 노광을 실시할 수 있다. 상기 도포된 필름을 상압 조건, 50 내지 150 ℃에서 건조를 하고 필요에 따라 50 내지 150 ℃, 상압 내지 진공 하에서 용매의 함량이 1% 미만으로 존재하도록 2차 건조하여 제조할 수 있다. 완전히 건조된 고체 전해질 필름을 지지체에서 분리하면 리튬 이온 전도성을 지니는 프리 스탠딩 막으로 제조될 수 있다.Thereafter, the solution may be cast on a release-treated PET film or Teflon plate, followed by thermal curing or UV exposure. The coated film may be prepared by drying the coated film at 50 to 150 ° C. under normal pressure and, if necessary, by secondary drying at 50 to 150 ° C. under normal pressure to vacuum so that the solvent content is less than 1%. When the completely dried solid electrolyte film is separated from the support, a free-standing film having lithium ion conductivity can be produced.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 고체 전해질의 두께는 10 내지 1000 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 250 ㎛일 수 있다. 만일 전해질의 두께가 상기 범위 미만인 경우 고체 전해질의 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 전기적 쇼트(Electric Short) 및 전해질 물질의 크로스오버(Cross Over)를 저하시키기 어려울 수 있으므로, 우수한 리튬 이온 전도도 특성을 나타낼 수 있도록 상기 범위에서 적절히 조절한다.According to one embodiment of the present invention, the solid electrolyte may have a thickness of 10 to 1000 μm, preferably 50 to 250 μm. If the thickness of the electrolyte is less than the above range, the mechanical properties of the solid electrolyte may be deteriorated, and if it exceeds the above range, it may be difficult to reduce the electrical short and crossover of the electrolyte material. It is appropriately adjusted within the above range so as to exhibit lithium ion conductivity characteristics.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and the like, but the scope and contents of the present invention are reduced or limited by the examples below and cannot be interpreted. In addition, based on the disclosure of the present invention including the following examples, it is clear that a person skilled in the art can easily practice the present invention for which no experimental results are specifically presented, and the patents to which such variations and modifications are attached. It goes without saying that it falls within the scope of the claims.

실시예Example

본 발명의 일 실시예에 따른 고분자는 다음의 조건에 따라 분자량을 측정하였다. The molecular weight of the polymer according to one embodiment of the present invention was measured according to the following conditions.

수평균분자량(Mn) 및 분자량 분포(PDI)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC, Gel Permeation Chromatography)를 사용하여 이하의 조건으로 측정하였으며, 검량선의 제작에는 Agilent 社의 표준 폴리스티렌을 사용하여 측정 결과를 환산하였다.Number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (PDI) were measured using Gel Permeation Chromatography (GPC) under the following conditions, and Agilent's standard polystyrene was used to create a calibration curve, and the measurement results were converted. did

<측정 조건><Measurement conditions>

측정기: Waters 社 GPC (Alliance 4)Meter: Waters GPC (Alliance 4)

컬럼: PL Mixed B 2개 연결Column: Connect 2 PL Mixed B

컬럼 온도: 65 ℃Column temperature: 65 °C

용리액: DMF/0.05M LiBrEluent: DMF/0.05M LiBr

유속: 1.0 mL/minFlow Rate: 1.0 mL/min

농도: ~ 1 mg/mL (100 ㎕ injection)Concentration: ~ 1 mg/mL (100 μl injection)

제조예manufacturing example 1. 폴리에틸렌1. Polyethylene 옥사이드oxide 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (A1) Contained linear polycarbonate-based polymer (A1)

250ml 투넥 플라스크 (Two-neck flask)에 미리 수분을 제거해 둔 폴리에틸렌 옥사이드 (Mn: 1000) 30 g, 디메틸카보네이트 4.1 g, 촉매로 디메틸아미노피리딘(DMAP) 0.04 g을 투입하였다. 메카니컬 스터러(Mechanical Stirrer)와 디스틸레이션 장치를 장치하고 130 ℃ 에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 170 ℃ 로 승온하고 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 18 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 제조예 1의 중합체 A1을 얻었다 (Mw 32,000, Mw/Mn 1.56).30 g of polyethylene oxide (Mn: 1000) from which moisture was removed in advance, 4.1 g of dimethyl carbonate, and 0.04 g of dimethylaminopyridine (DMAP) as a catalyst were added to a 250 ml two-neck flask. A mechanical stirrer and a distillation device were installed and refluxed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the temperature was raised to 170 ° C., and condensation polymerization was performed for 18 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reactant was purified by precipitation in diethyl ether to obtain Polymer A1 of Preparation Example 1 (Mw 32,000, Mw/Mn 1.56).

제조예manufacturing example 2. 폴리에틸렌2. Polyethylene 옥사이드oxide 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (A2) Contained linear polycarbonate-based polymer (A2)

250ml 투넥 플라스크(Two-neck flask)에 미리 수분을 제거해 둔 폴리에틸렌 옥사이드 (Mn: 2000) 40 g, 디메틸카보네이트 2.7 g, 촉매로 NaH 0.01 g을 투입하였다. 메카니컬 스터러(Mechanical Stirrer)와 디스틸레이션 장치를 장치하고 130 ℃ 에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 170 ℃ 로 승온하고 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 18 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 제조예 2의 중합체 A2를 얻었다 (Mw 49,000, Mw/Mn 1.50).40 g of polyethylene oxide (Mn: 2000) from which moisture was previously removed, 2.7 g of dimethyl carbonate, and 0.01 g of NaH as a catalyst were added to a 250 ml two-neck flask. A mechanical stirrer and a distillation device were installed and refluxed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the temperature was raised to 170 ° C., and condensation polymerization was performed for 18 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reaction product was purified by precipitation in diethyl ether to obtain Polymer A2 of Preparation Example 2 (Mw 49,000, Mw/Mn 1.50).

제조예manufacturing example 3. 폴리에틸렌 3. Polyethylene 옥사이드oxide 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (A3) Contained linear polycarbonate-based polymer (A3)

250ml 투넥 플라스크(Two-neck flask)에 미리 수분을 제거해 둔 폴리에틸렌 옥사이드 (Mn: 2000) 40 g, 디메틸카보네이트 2.2 g, 촉매로 NaH 0.01 g을 투입하였다. 메카니컬 스터러(Mechanical Stirrer)와 디스틸레이션 장치를 장치하고 130 ℃ 에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 170 ℃ 로 승온하고 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 42 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 제조예 3의 중합체 A3를 얻었다 (Mw 85,000, Mw/Mn 1.57).40 g of polyethylene oxide (Mn: 2000) from which moisture was previously removed, 2.2 g of dimethyl carbonate, and 0.01 g of NaH as a catalyst were added to a 250 ml two-neck flask. A mechanical stirrer and a distillation device were installed and refluxed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the temperature was raised to 170 ° C., and condensation polymerization was performed for 42 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reaction product was purified by precipitation in diethyl ether to obtain Polymer A3 of Preparation Example 3 (Mw 85,000, Mw/Mn 1.57).

비교 comparison 제조예manufacturing example 1. One. 디에틸렌글리콜diethylene glycol 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (B1) Contained linear polycarbonate-based polymer (B1)

50ml 쉬링크 플라스크(Schlenk flask)에 미리 수분을 제거해 둔 폴리에틸렌 옥사이드 (Mn: 400) 10 g, 디메틸카보네이트 3.4 g, 촉매로 디메틸아미노피리딘(DMAP) 0.03 g을 투입하였다. 스터링바(stirring bar)를 넣은 후 디스틸레이션 장치를 설치하고 130 ℃에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 디스틸레이션 장치를 제거하고 170 ℃ 로 승온한 후 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 18 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 비교 제조예 1의 중합체 B1을 얻었다 (Mn, NMR 3100)10 g of polyethylene oxide (Mn: 400) from which moisture was removed in advance, 3.4 g of dimethyl carbonate, and 0.03 g of dimethylaminopyridine (DMAP) as a catalyst were added to a 50 ml Schlenk flask. After inserting a stirring bar, a distillation device was installed and reflux was performed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the distillation device was removed, the temperature was raised to 170° C., and condensation polymerization was performed for 18 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reactant was purified by precipitation in diethyl ether to obtain polymer B1 of Comparative Preparation Example 1 (Mn, NMR 3100)

비교 comparison 제조예manufacturing example 2. 2. 알리파틱aliphatic 체인 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (B2) Chain-containing linear polycarbonate-based polymer (B2)

50ml 쉬링크 플라스크(Schlenk flask)에 미리 수분을 제거해 둔 1,12-도데칸디올(1,12-dodecanediol) 10 g, 디메틸카보네이트 6.7 g, 촉매로 4-디메틸아미노피리딘(DMAP) 0.06 g을 투입하였다. 스터링바(stirring bar)를 넣은 후 디스틸레이션 장치를 설치하고 130 ℃에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 디스틸레이션 장치를 제거하고 170 ℃ 로 승온한 후 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 18 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 비교 제조예 2의 중합체 B2을 얻었다 (Mw 20,000, Mw/Mn 1.55)Add 10 g of 1,12-dodecanediol, 6.7 g of dimethyl carbonate, and 0.06 g of 4-dimethylaminopyridine (DMAP) as a catalyst to a 50 ml Schlenk flask. did After inserting a stirring bar, a distillation device was installed and reflux was performed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the distillation device was removed, the temperature was raised to 170° C., and condensation polymerization was performed for 18 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reactant was purified by precipitation in diethyl ether to obtain polymer B2 of Comparative Preparation Example 2 (Mw 20,000, Mw/Mn 1.55)

실시예Example . 고체 전해질의 제조. Preparation of solid electrolyte

고체 전해질의 제조는 드라이룸 내에서 시행 하였다. 상기 제조예 1 및 2에서 제조된 고분자 및 가소 효과를 주는 고분자인 폴리에틸렌 옥사이드, 리튬염으로 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 (LiN(SO2CF3)2, LiTFSI)의 함량을 하기 표 1과 같이 달리하여 무수 테트라하이드로퓨란(이하 THF)용매에 용해시킨 용액을 6시간동안 교반하여 균일한 용액을 제조하였다. The preparation of the solid electrolyte was carried out in a dry room. The content of lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiTFSI) as the polymer prepared in Preparation Examples 1 and 2 and polyethylene oxide, which is a polymer having a plasticizing effect, and lithium salt Differently as shown in Table 1 below, a solution dissolved in anhydrous tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF) solvent was stirred for 6 hours to prepare a uniform solution.

상기 용액을 이형 처리된 PET 필름에 적절한 갭으로 닥터블레이드 코팅 한 후 4시간 동안 60 ℃ 에서 건조 한 뒤, 80 ℃ 온도에서 추가로 2시간동안 가열하여 건조하였다. 그 후, 고체 필름을 상기 PET 필름으로부터 떼어 내어 두께 50 내지 200 ㎛의 프리스탠딩한 이차전지용 고체 전해질을 수득하였다.The solution was coated with a doctor blade on the release-treated PET film with an appropriate gap, dried at 60° C. for 4 hours, and then dried by heating at 80° C. for an additional 2 hours. Thereafter, the solid film was separated from the PET film to obtain a free-standing solid electrolyte for a secondary battery having a thickness of 50 to 200 μm.

비교예comparative example . 고체 전해질의 제조. Preparation of solid electrolyte

상기 비교 제조예 1 및 2에서 제조된 고분자 단독 또는 가소효과를 주는 고분자인 폴리에틸렌 옥사이드와 블렌드하고 리튬염으로 LiTFSI의 함량을 하기 표 1과 같이 달리하여 무수 THF용매에 용해시킨 용액을 6시간동안 교반하여 균일한 용액을 제조하였다. The polymer prepared in Comparative Preparation Examples 1 and 2 was blended with polyethylene oxide, which is a polymer that gives a plasticizing effect, alone or with a plasticizing effect, and the content of LiTFSI as a lithium salt was changed as shown in Table 1 below. A solution dissolved in an anhydrous THF solvent was stirred for 6 hours. to prepare a homogeneous solution.

상기 용액을 이형 처리된 PET 필름에 적절한 갭으로 닥터블레이드 코팅 한 후 4시간 동안 60 ℃ 에서 건조 한 뒤, 90 ℃ 온도에서 추가로 2시간동안 가열하여 건조하였다. 그 후, 고체 필름을 상기 PET 필름으로부터 떼어 필름의 상태를 살피고 프리스탠딩 필름이 형성된 경우 하기의 실험예와 같이 이온 전도도를 측정하였다.The solution was coated with a doctor blade on a release-treated PET film with an appropriate gap, dried at 60° C. for 4 hours, and dried by heating at 90° C. for an additional 2 hours. Thereafter, the solid film was separated from the PET film to observe the state of the film, and when a free standing film was formed, the ionic conductivity was measured as in the following experimental example.

상기 실시예 및 비교예에 따른 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5를 하기 표 1에 나타내었다.Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 according to the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.

고분자 (wt%)Polymer (wt%) 폴리에틸렌 옥사이드 Mn (wt%)Polyethylene oxide Mn (wt%) LiTFSI 함량
(wt%)
LiTFSI content
(wt%)
실시예 1Example 1 A1 (10)A1 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 실시예 2Example 2 A1 (20)A1 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040 실시예 3Example 3 A2 (10)A2 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 실시예 4Example 4 A2 (20)A2 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040 실시예 5Example 5 A3 (10)A3 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 실시예 6Example 6 A3 (20)A3 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040 비교예 1Comparative Example 1 -- PEO 10만 (60)PEO 100,000 (60) 4040 비교예 2Comparative Example 2 B1 (10)B1 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 비교예 3Comparative Example 3 B1 (20)B1 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040 비교예 4Comparative Example 4 B2 (10)B2 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 비교예 5Comparative Example 5 B2 (20)B2 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040

실험예Experimental example . 고체 전해질의 이온전도도 측정. Ionic Conductivity Measurement of Solid Electrolytes

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 고체 전해질의 이온전도도는 그 임피던스를 측정한 뒤 하기 수학식 1을 이용하여 구하였다. The ionic conductivity of the solid electrolytes prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 was obtained by using Equation 1 below after measuring the impedance.

측정을 위해 일정한 넓이와 두께를 가지는 상기 고체 전해질의 필름 샘플을 준비하였다. 판상의 샘플 양면에 이온 차단 전극 (ion blocking electrode)으로 전자 전도성이 우수한 서스(SUS) 기판을 접촉시킨 후 샘플 양면의 전극을 통하여 교류전압을 인가하였다. 이 때, 인가되는 조건으로 측정 주파수 0.1Hz~10MHz의 진폭 범위로 설정하였다. 측정된 임피던스 궤적의 반원이나 직선이 실수축과 만나는 교점 (Rb) 로부터 벌크 전해질의 저항을 구하고 샘플의 넓이와 두께로부터 고분자 고체 전해질막의 이온 전도도를 계산하여 하기 표 2에 나타내었다.A film sample of the solid electrolyte having a constant area and thickness was prepared for measurement. An AC voltage was applied through the electrodes on both sides of the sample after contacting a SUS substrate having excellent electronic conductivity with an ion blocking electrode on both sides of the plate-shaped sample. At this time, the amplitude range of the measurement frequency 0.1Hz ~ 10MHz was set as the applied condition. The resistance of the bulk electrolyte was obtained from the intersection (R b ) where the semicircle or straight line of the measured impedance trajectory meets the real axis, and the ionic conductivity of the polymer solid electrolyte membrane was calculated from the area and thickness of the sample, and is shown in Table 2 below.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure 112018050648387-pat00003
Figure 112018050648387-pat00003

σ: 이온전도도σ: ionic conductivity

Rb: 임피던스 궤적이 실수축과의 교점R b : Intersection of the impedance locus with the real axis

A: 샘플의 넓이A: the area of the sample

t: 샘플의 두께t: thickness of the sample

이온전도도(S/cm, 25 °C)Ionic conductivity (S/cm, 25 °C) 막특성Membrane characteristics 실시예1Example 1 3.2 x 10-5 3.2 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible Free standing membrane 실시예2Example 2 4.7 x 10-5 4.7 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible Free standing membrane 실시예3Example 3 4.8 x 10-5 4.8 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible Free standing membrane 실시예4Example 4 7.5 x 10-5 7.5 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible Free standing membrane 실시예5Example 5 1.3 x 10-5 1.3 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible Free standing membrane 실시예6Example 6 3.6 x 10-5 3.6 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible Free standing membrane 비교예1Comparative Example 1 8.7 x 10-7 8.7 x 10 -7 잘 부러지는 Free standing 막Free standing film that breaks easily 비교예2Comparative Example 2 1.4 x 10-6 1.4 x 10 -6 유연한 Free standing 막Flexible Free standing membrane 비교예3Comparative Example 3 2.2 x 10-6 2.2 x 10 -6 끈적임이 있는 waxy한 막Sticky, waxy film 비교예4Comparative Example 4 1.1 x 10-6 1.1 x 10 -6 유연한 Free standing 막Flexible Free standing membrane 비교예5Comparative Example 5 1.8 x 10-6 1.8 x 10 -6 유연한 Free standing 막Flexible Free standing membrane

상기 표 2에서 보듯이, 폴리에틸렌 옥사이드가 도입된 폴리카보네이트계 선형 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드와 블렌드하여 고체 전해질을 제조하는 경우, 막 특성이 우수하고 이온전도도가 향상되었음을 알 수 있었다.As shown in Table 2, when a solid electrolyte was prepared by blending a polycarbonate-based linear polymer introduced with polyethylene oxide and polyethylene oxide, it was found that membrane properties were excellent and ionic conductivity was improved.

Claims (11)

이차전지용 고체 전해질로서,
상기 이차전지용 고체 전해질은 하기 화학식 1의 구조를 포함하는 폴리카보네이트계 고분자 및 폴리에틸렌 옥사이드를 블렌드한 이차전지용 고체 전해질 조성물을 열 또는 광경화하여 형성되고,
상기 폴리카보네이트계 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드는 1:5 내지 1:2의 중량비인 것인,
이차전지용 고체 전해질:
[화학식 1]
Figure 112022105367459-pat00004

상기 화학식 1에서 n 및 m 은 각각 독립적으로 8≤n≤114 및 2≤m≤500 의 정수이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기이다.
As a solid electrolyte for a secondary battery,
The solid electrolyte for a secondary battery is formed by heating or photocuring a solid electrolyte composition for a secondary battery in which a polycarbonate-based polymer having a structure represented by Formula 1 and polyethylene oxide are blended,
The polycarbonate-based polymer and polyethylene oxide are in a weight ratio of 1:5 to 1:2,
Solid electrolyte for secondary batteries:
[Formula 1]
Figure 112022105367459-pat00004

In Formula 1, n and m are each independently an integer of 8≤n≤114 and 2≤m≤500, and R 1 and R 2 are each independently hydrogen or independently of each other a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkyl group. am.
제1항에 있어서,
상기 폴리카보네이트계 고분자는 중량평균분자량이 1,000 내지 200,000 g/mol 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
According to claim 1,
The polycarbonate-based polymer is a solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that the weight average molecular weight of 1,000 to 200,000 g / mol.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 옥사이드는 수평균분자량이 20,000 내지 2,000,000 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
According to claim 1,
The polyethylene oxide is a solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that the number average molecular weight is 20,000 to 2,000,000.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 조성물은 가교제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
According to claim 1,
The solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that the composition further comprises a crosslinking agent.
제5항에 있어서,
상기 가교제는 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제 및 비닐계 가교제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
According to claim 5,
The crosslinking agent is an isocyanate crosslinking agent, an epoxy crosslinking agent, an aziridine crosslinking agent, and a solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that any one selected from the group consisting of a vinyl crosslinking agent.
제5항에 있어서,
상기 가교제는 전체 전해질 조성물 100 중량부 대비 0.1 내지 20 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
According to claim 5,
The crosslinking agent is a solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that included in 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total electrolyte composition.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전해질은 상기 전해질 조성물 100 중량부 중 10 내지 90 중량부의 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
According to claim 1,
The solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that the electrolyte comprises 10 to 90 parts by weight of a lithium salt based on 100 parts by weight of the electrolyte composition.
제9항에 있어서,
상기 리튬염은 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiClO3, LiAsF6, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiNO3, LiN(CN)2, LiPF6, Li(CF3)2PF4, Li(CF3)3PF3, Li(CF3)4PF2, Li(CF3)5PF, Li(CF3)6P, LiSO3CF3, LiSO3C4F9, LiSO3(CF2)7CF3, LiN(SO2CF3)2, LiOC(CF3)2CF2CF3, LiCO2CF3, LiCO2CH3, LiSCN, LiB(C2O4)2, LiBF2(C2O4) 및 LiBF4로 이루어지는 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
According to claim 9,
The lithium salt is LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiClO 3 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiNO 3 , LiN(CN) 2 , LiPF 6 , Li(CF 3 ) 2 PF 4 , Li(CF 3 ) 3 PF 3 , Li(CF 3 ) 4 PF 2 , Li(CF 3 ) 5 PF, Li(CF 3 ) 6 P, LiSO 3 CF 3 , LiSO 3 C 4 F 9 , LiSO 3 ( CF 2 ) 7 CF 3 , LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiOC(CF 3 ) 2 CF 2 CF 3 , LiCO 2 CF 3 , LiCO 2 CH 3 , LiSCN, LiB(C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ) And LiBF 4 A solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that at least one selected from the group consisting of.
제1항에 있어서,
상기 전해질의 두께가 10 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
According to claim 1,
A solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that the thickness of the electrolyte is 10 to 1000㎛.
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