KR102663579B1 - Doping method of polymer for solid electrolyte - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼 밀링 방법을 이용한 고체 전해질용 고분자의 도핑 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 상기 방법은 고분자와 도펀트의 혼합물을 볼 밀링하는 단계, 및 볼 밀링된 혼합물을 세척 및 건조하여 도펀트가 도핑된 고분자를 수득하는 단계로 구성된다.The present invention relates to a method for doping polymers for solid electrolytes using a ball milling method. Specifically, the method consists of ball milling a mixture of polymer and dopant, and washing and drying the ball milled mixture to obtain a polymer doped with a dopant.

Description

고체 전해질용 고분자의 도핑 방법{DOPING METHOD OF POLYMER FOR SOLID ELECTROLYTE}Doping method of polymer for solid electrolyte {DOPING METHOD OF POLYMER FOR SOLID ELECTROLYTE}

본 발명은 고체 전해질용 고분자의 도핑 방법, 보다 구체적으로 볼 밀링 방법을 이용한 고체 전해질용 고분자의 도핑 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of doping a polymer for a solid electrolyte, and more specifically, to a method of doping a polymer for a solid electrolyte using a ball milling method.

전지의 용량, 안전성, 출력, 대형화, 초소형화 등의 관점에서 현재 리튬 이차 전지의 한계를 극복할 수 있는 다양한 전지들이 연구되고 있다.Various batteries that can overcome the limitations of current lithium secondary batteries are being researched in terms of battery capacity, safety, output, larger size, and ultra-miniaturization.

대표적으로 리튬 이차 전지에 비해 용량 측면에서 이론 용량이 매우 큰 금속-공기 전지(metal-air battery), 안전성 측면에서 폭발 위험이 없는 전고체 전지(all-solid-state battery), 출력 측면에서는 슈퍼 캐퍼시터(supercapacitor), 대형화 측면에서는 NaS 전지 혹은 RFB(redox flow battery), 초소형화 측면에서는 박막전지(thin film battery) 등이 학계 및 산업계에서 지속적인 연구가 진행되고 있다.Representative examples include a metal-air battery with a very large theoretical capacity compared to lithium secondary batteries, an all-solid-state battery with no risk of explosion in terms of safety, and a super capacitor in terms of output. Continuous research is being conducted in academia and industry on supercapacitors, NaS batteries or RFBs (redox flow batteries) in terms of large size, and thin film batteries in terms of miniaturization.

전고체 전지는 기존에 리튬 이차 전지에서 사용되는 액체 전해질을 고체로 대체한 전지를 의미하며, 전지 내 가연성의 용매를 사용하지 않아 종래 전해액의 분해반응 등에 의한 발화나 폭발이 전혀 발생하지 않으므로 안전성을 대폭 개선할 수 있다. 또한, 음극 소재로 Li 금속 또는 Li 합금을 사용할 수 있기 때문에 전지의 질량 및 부피에 대한 에너지 밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 장점이 있다.An all-solid-state battery refers to a battery in which the liquid electrolyte used in existing lithium secondary batteries has been replaced with a solid one. Since flammable solvents are not used in the battery, ignition or explosion due to the decomposition reaction of the conventional electrolyte solution does not occur at all, thereby ensuring safety. It can be greatly improved. In addition, since Li metal or Li alloy can be used as the cathode material, there is an advantage in dramatically improving the energy density relative to the mass and volume of the battery.

전고체 전지는 전해질이 액상이 아닌 고상이므로 전극과 고체 전해질이 접촉하는 계면이 매우 중요하다. 즉, 계면에 장애가 발생하거나 계면 접촉량이 미비할 경우 전지의 특성이 크게 저하되므로, 이의 제어가 중요하다. 전고체 전지는 고체 전해질로는 폴리스타이렌-폴리에틸렌 옥사이드 블록 공중합체와 같은 고분자 고체 전해질, LLT(Li0 . 35La0 . 55TiO3) 등의 결정성 고체 전해질과 실리카 계통의 비정질 고체 전해질, thio-LISICON과 같은 황화물계 고체 전해질 등이 있다.In an all-solid-state battery, the electrolyte is in a solid phase rather than a liquid phase, so the interface where the electrode and the solid electrolyte contact is very important. In other words, if a problem occurs at the interface or the amount of contact at the interface is insufficient, the characteristics of the battery are greatly reduced, so its control is important. All - solid-state batteries use solid electrolytes such as polymer solid electrolytes such as polystyrene-polyethylene oxide block copolymers, crystalline solid electrolytes such as LLT (Li 0.35 La 0.55 TiO 3 ) , and silica - based amorphous solid electrolytes, thio- There are sulfide-based solid electrolytes such as LISICON.

상기 전고체 전지의 고체 전해질 소재는 그 자체로 전고체 전지에서 요구하는 물성을 만족시키기 어려운 경우가 많으며, 이를 보완하기 위해 기능성을 갖는 물질을 고체 전해질 소재에 첨가할 수 있다. 이와 관련하여, 고분자 고체 전해질은 기능성을 갖는 도펀트를 도핑함으로써 물성을 개선할 수 있는데, 고분자의 특성상 기능성 도펀트와 고분자 고체 전해질의 단순한 혼합만으로는 고분자 고체 전해질 내에 기능성 도펀트를 균일하고 용이하게 도핑할 수 없다. 이러한 상황에서 기능성 도펀트를 고분자 고체 전해질 내에 균일하게 도핑하기 위해, 종래에는 고온의 조건 하에 도핑을 진행하였다. 그러나, 고온의 조건으로 도핑이 진행되기 위해서는 장치에 별도의 열원이 필요하고, 이러한 열원에 지속적으로 에너지를 공급하여 도핑 시간 동안 장치 내를 고온으로 유지해야 한다는 단점이 있다. 특히, 고체 전해질의 소재인 고분자는 열에 의해 변형될 가능성이 있기 때문에, 기존 소재의 성질이 그대로 유지되지 않을 수 있다. 이러한 관점에서, 해당 기술 분야에서는 여전히 개선된 도핑 방법이 요구되고 있다.The solid electrolyte material of the all-solid-state battery itself often has difficulty satisfying the physical properties required for the all-solid-state battery, and to supplement this, a material with functionality can be added to the solid electrolyte material. In this regard, the physical properties of the polymer solid electrolyte can be improved by doping with a functional dopant. However, due to the nature of the polymer, the functional dopant cannot be uniformly and easily doped in the polymer solid electrolyte by simply mixing the functional dopant and the polymer solid electrolyte. . In this situation, in order to uniformly dope the functional dopant into the polymer solid electrolyte, doping was conventionally performed under high temperature conditions. However, in order for doping to proceed under high temperature conditions, a separate heat source is needed in the device, and energy must be continuously supplied to this heat source to maintain the inside of the device at a high temperature during the doping time. In particular, polymers, which are the material of solid electrolytes, have the possibility of being deformed by heat, so the properties of existing materials may not be maintained as is. In this respect, improved doping methods are still required in the field of technology.

Shizuo Tokito. Et al., Electrical Conductivity and Optical Properties of Poly(p-phenylene sulfide) Doped with Some Organic Acceptor, Polymer Journal, Vol. 17, No.8, pp 959-968(1985) Shizuo Tokito. Et al., Electrical Conductivity and Optical Properties of Poly(p-phenylene sulfide) Doped with Some Organic Acceptor, Polymer Journal, Vol. 17, No. 8, pp 959-968 (1985)

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 온도를 높이지 않고, 볼 밀링 방법만으로 고체 전해질용 고분자에 기능성 도펀트를 도핑할 수 있는 고체 전해질용 고분자의 도핑 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention seeks to provide a doping method for a polymer for a solid electrolyte that can dope a polymer for a solid electrolyte with a functional dopant using only a ball milling method without increasing the temperature.

본 발명의 제1 측면에 따르면,According to the first aspect of the present invention,

본 발명은 고분자와 도펀트의 혼합물을 볼 밀링하는 단계; 및The present invention includes the steps of ball milling a mixture of polymer and dopant; and

볼 밀링된 혼합물을 세척 및 건조하여 도펀트가 도핑된 고분자를 수득하는 단계로 구성되는 고체 전해질용 고분자의 도핑 방법을 제공한다.A method for doping a polymer for a solid electrolyte is provided, which consists of washing and drying the ball milled mixture to obtain a polymer doped with a dopant.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 고분자는 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에테르케톤, 폴리설폰, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In one embodiment of the present invention, the polymer is selected from the group consisting of polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyether ketone, polysulfone, polyvinylidene fluoride, and combinations thereof.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 도펀트는 테트라-시아노에틸렌, 디시아노디클로로벤조퀴논, 클로르아닐 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In one embodiment of the present invention, the dopant is selected from the group consisting of tetra-cyanoethylene, dicyanodichlorobenzoquinone, chloranyl, and combinations thereof.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 혼합물에서 고분자와 도펀트의 중량비는 1:1 내지 3:1이다.In one embodiment of the present invention, the weight ratio of polymer and dopant in the mixture is 1:1 to 3:1.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 볼 밀링은 5 내지 20mm의 입경을 가진 볼을 사용하고, 볼과 혼합물의 중량비는 10:1 내지 30:1인 조건에서 수행된다.In one embodiment of the present invention, the ball milling is performed using balls with a particle diameter of 5 to 20 mm, and the weight ratio of the balls to the mixture is 10:1 to 30:1.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 볼 밀링은 300 내지 700rpm의 회전속도로 10 내지 30시간 동안 수행된다.In one embodiment of the present invention, the ball milling is performed for 10 to 30 hours at a rotation speed of 300 to 700 rpm.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 볼 밀링은 20 내지 50℃의 온도 조건 하에서 수행된다.In one embodiment of the present invention, the ball milling is performed under temperature conditions of 20 to 50°C.

본 발명의 제2 측면에 따르면,According to the second aspect of the present invention,

본 발명은 상술한 고분자의 도핑 방법으로 제조된 도펀트로 도핑된 고분자를 포함하는 리튬 이차전지용 고체 전해질을 제공한다.The present invention provides a solid electrolyte for a lithium secondary battery containing a polymer doped with a dopant prepared by the polymer doping method described above.

본 발명의 제3 측면에 따르면,According to the third aspect of the present invention,

본 발명은 상술한 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention provides a lithium secondary battery containing the above-described solid electrolyte.

본 발명에 따른 고체 전해질용 고분자의 도핑 방법은 상온에서 특별히 온도를 높이지 않고, 단순히 볼 밀링만으로 고분자에 도펀트를 도입할 수 있어, 도핑 시에 발생할 수 있는 고분자의 변형을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 방법을 이용하면, 가열 없이 도핑이 가능하여 도핑 과정을 간소화하면서도 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한, 종래의 가열에 의한 도핑 방법과 비교하여 도핑된 도펀트가 유사한 수준의 균일도를 갖기 때문에, 전고체 전지의 고체 전해질로 바로 적용이 가능하다.The method of doping a polymer for a solid electrolyte according to the present invention can introduce a dopant into the polymer simply by ball milling without particularly increasing the temperature at room temperature, thereby minimizing deformation of the polymer that may occur during doping. In addition, using the above method, doping is possible without heating, which simplifies the doping process and increases energy efficiency. In addition, since the doped dopant has a similar level of uniformity compared to the conventional doping method by heating, it can be directly applied as a solid electrolyte for an all-solid-state battery.

도 1은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 도핑 전후의 각 시료에 대한 FT-IR 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 2에 따른 폴리페닐렌설파이드를 사진 촬영한 이미지이다.
Figure 1 is a graph showing the results of FT-IR analysis for each sample before and after doping according to Example 1 and Comparative Example 1.
Figure 2 is a photographic image of polyphenylene sulfide according to Example 1 and Comparative Example 2.

본 발명에 따라 제공되는 구체예는 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다.The embodiments provided according to the present invention can all be achieved by the following description. It should be understood that the following description describes preferred embodiments of the present invention, and that the present invention is not necessarily limited thereto.

고분자의 도핑 방법Doping Methods for Polymers

본 발명은 고분자와 도펀트의 혼합물을 볼 밀링하는 단계 및 볼 밀링된 혼합물을 세척 및 건조하여 도펀트가 도핑된 고분자를 수득하는 단계로 구성되는 고체 전해질용 고분자의 도핑 방법을 제공한다. 상기 방법에서 볼 밀링하는 단계에 의해 고분자에 도펀트가 실질적으로 도핑되기 때문에, 본 발명에서는 볼 밀링하는 단계를 제외한 도핑을 위한 단계는 포함하지 않는다. 이하에서는, 본 발명에 따른 고분자의 도핑 방법을 구성하는 두가지 단계에 대해서 구체적으로 설명한다.The present invention provides a method for doping a polymer for a solid electrolyte, comprising the steps of ball milling a mixture of a polymer and a dopant and washing and drying the ball milled mixture to obtain a polymer doped with a dopant. Since the polymer is substantially doped with a dopant by the ball milling step in the above method, the present invention does not include steps for doping other than the ball milling step. Below, the two steps that constitute the polymer doping method according to the present invention will be described in detail.

고분자에 도펀트를 도핑하기 위하여, 먼저 고분자와 도펀트를 볼 밀링 장치에 투입한다. 여기서, 상기 볼 밀링 장치는 해당 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 것이면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 볼 밀링 장치에서 볼은 5 내지 20mm, 바람직하게는 10 내지 15mm의 입경을 갖는 지르코니아(Zirconia, ZrO2) 볼을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 상기 볼과 혼합물의 중량비는 10:1 내지 30:1, 바람직하게는 20:1 내지 30:1인 것이 바람직할 수 있다. 상술한 입경 범위의 지르코니아 볼을 사용하고 볼과 혼합물의 중량비를 상술한 범위 내로 조절하는 경우, 볼 밀링은 적절한 범위 내에서 파쇄, 혼합 및 도핑에 대한 기능성을 가질 수 있다. 상기 고분자는 특별한 제한 없이 선택될 수 있으나, 본 발명의 활용성 등을 고려하여, 전고체 전지에서 고체 전해질로 사용될 수 있는 고분자가 바람직할 수 있다. 상기 전고체 전지에서 고체 전해질은 전지의 특성상 일정 수준 이상의 이온 전도성이 요구되며, 고분자에 도펀트를 도핑시킴으로써, 이러한 요건을 만족한다. 본 발명의 구체예에 따르면, 상기 고분자는 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide), 폴리에테르케톤(polyetherketone), 폴리설폰(polysulfone), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 폴리페닐렌설파이드일 수 있다. 또한, 상기 도펀트는 이온 수송 및 이동도를 위해 이온을 방출하도록 작용하는 것으로 전자 수용체 또는 산화제를 사용하는 것이 유용할 수 있다. 본 발명의 구체예에 따르면, 상기 도펀트는 테트라-시아노에틸렌(tetra-cyanoethylene), 디시아노디클로로벤조퀴논(dicyanodichlorobenzoquinone), 클로르아닐(chloranil), 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 클로르아닐일 수 있다.To dope a polymer with a dopant, the polymer and the dopant are first put into a ball milling device. Here, the ball milling device can be used without particular restrictions as long as it is commonly used in the relevant technical field. However, in the ball milling device, the balls are made of zirconia (ZrO 2 ) having a particle diameter of 5 to 20 mm, preferably 10 to 15 mm. It may be desirable to use a ball. Additionally, the weight ratio of the ball and the mixture may preferably be 10:1 to 30:1, preferably 20:1 to 30:1. When zirconia balls of the above-described particle size range are used and the weight ratio of the balls and the mixture is adjusted within the above-described range, ball milling can have functionality for crushing, mixing, and doping within an appropriate range. The polymer may be selected without particular limitation, but considering the usability of the present invention, a polymer that can be used as a solid electrolyte in an all-solid-state battery may be preferable. In the all-solid-state battery, the solid electrolyte is required to have ionic conductivity above a certain level due to the characteristics of the battery, and this requirement is satisfied by doping the polymer with a dopant. According to an embodiment of the present invention, the polymer is polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyetherketone, polysulfone, polyvinylidene fluoride. ) and combinations thereof, and is preferably polyphenylene sulfide. Additionally, the dopant acts to release ions for ion transport and mobility, and it may be useful to use an electron acceptor or oxidizing agent. According to an embodiment of the present invention, the dopant may be selected from the group consisting of tetra-cyanoethylene, dicyanodichlorobenzoquinone, chloranil, and combinations thereof, and is preferably It may be chloranil.

본 발명의 구체예에 따르면, 고분자와 도펀트는 1:1 내지 3:1, 바람직하게는 1.5:1 내지 2.5:1의 중량비로 투입하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명에 따른 도핑 방법은 가열에 의한 도핑 방법에 비해 도펀트가 고분자 내에 도핑될 확률이 낮기 때문에, 가열에 의한 도핑 방법과 비교하여 볼 때 고분자 대비 도펀트의 함량이 상대적으로 높을 수 있다. 그러나, 이후에 세척을 통해 도펀트를 회수하여 재활용이 가능하다. 도펀트 대비 고분자의 중량비가 1 미만인 경우, 고분자가 도펀트를 수용할 수 있는 함량을 초과하여 투입되는 도펀트의 비율을 늘리더라도 고분자 내에 도핑되는 도펀트의 양이 미미하게 증가하고, 도펀트 대비 고분자의 중량비가 3 초과인 경우, 고분자 내에 도핑되는 도펀트의 양이 현저하게 감소할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it may be desirable to add the polymer and the dopant at a weight ratio of 1:1 to 3:1, preferably 1.5:1 to 2.5:1. Since the doping method according to the present invention has a lower probability of dopant being doped into the polymer compared to the doping method using heating, the content of dopant compared to the polymer may be relatively high compared to the doping method using heating. However, the dopant can be recovered and recycled later through washing. If the weight ratio of the polymer to the dopant is less than 1, even if the ratio of the dopant added exceeds the content that the polymer can accommodate, the amount of dopant doped into the polymer increases slightly, and the weight ratio of the polymer to the dopant is 3. If it is excessive, the amount of dopant doped into the polymer may be significantly reduced.

상기 볼 밀링하는 단계에서 회전속도는 고분자 및 도펀트의 혼합, 도핑 또는 파쇄를 결정하는 중요한 요소일 수 있다. 혼합은 가장 용이하게 일어날 수 있는 과정인데, 이와 비교하여 도핑은 고분자 및 도펀트에 혼합보다는 더 큰 힘이 가해져야 일어날 수 있는 과정이다. 그러나, 고분자 및 도펀트에 무한정으로 큰 힘을 가하는 경우 고분자 및 도펀트가 파쇄될 수 있기 때문에, 그 힘은 적절한 범위 내에서 조절되어야 한다. 상기 회전속도는 고분자 및 도펀트에 가해지는 힘을 결정할 수 있다. 본 발명의 구체예에 따르면, 상기 볼 밀링하는 단계는 300 내지 700rpm, 바람직하게는 400 내지 600rpm의 회전속도로 수행될 수 있다. 상기 회전속도가 300rpm 미만인 경우, 고분자 및 도펀트는 단순히 혼합될 뿐 고분자에 도핑되는 도펀트의 양은 많지 않다. 이와 달리, 상기 회전속도가 700rpm 초과인 경우, 고분자에 도핑되는 도펀트의 양은 증가할 수 있지만 고분자 및 도펀트가 파쇄될 수 있다. 상기 볼 밀링을 수행하는 시간은 투입된 고분자 전체에 도펀트가 골고루 도핑될 수 있도록 충분하게 확보되어야 한다. 본 발명의 구체예에 따르면, 상기 볼 밀링하는 단계는 10 내지 30시간, 바람직하게는 15 내지 25시간 동안 수행될 수 있다. 볼 밀링을 수행하는 시간이 10시간 미만인 경우, 고분자에 도핑되는 도펀트의 양이 적거나 투입된 고분자 전체에 골고루 도펀트가 도핑되기 어렵다. 또한, 볼 밀링을 수행하는 시간이 30시간 초과인 경우, 시간에 따른 도핑 효과의 증가를 기대하기 어렵다.In the ball milling step, rotational speed may be an important factor in determining mixing, doping, or crushing of polymers and dopants. Mixing is the process that can occur most easily, but in comparison, doping is a process that requires a greater force than mixing to be applied to the polymer and dopant. However, if an infinitely large force is applied to the polymer and dopant, the polymer and dopant may be broken, so the force must be adjusted within an appropriate range. The rotation speed can determine the force applied to the polymer and dopant. According to an embodiment of the present invention, the ball milling step may be performed at a rotation speed of 300 to 700 rpm, preferably 400 to 600 rpm. When the rotation speed is less than 300 rpm, the polymer and dopant are simply mixed and the amount of dopant doped into the polymer is not large. On the other hand, when the rotation speed exceeds 700 rpm, the amount of dopant doped into the polymer may increase, but the polymer and dopant may be broken. The time for performing the ball milling must be sufficiently secured so that the dopant can be evenly doped throughout the added polymer. According to an embodiment of the present invention, the ball milling step may be performed for 10 to 30 hours, preferably 15 to 25 hours. If the ball milling time is less than 10 hours, the amount of dopant doped into the polymer is small or it is difficult to dope the dopant evenly throughout the added polymer. Additionally, if the time for performing ball milling exceeds 30 hours, it is difficult to expect an increase in the doping effect over time.

본 발명에 따른 볼 밀링은 20 내지 50℃의 온도 조건 하에 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의하면, 상온에서도 도펀트를 고분자 내에 도핑할 수 있기 때문에, 도핑 과정에서 고분자 구조의 변형을 최소화할 수 있고, 별도의 가열 장치 없이 혼합 시에 사용될 수 있는 볼 밀링 장치를 이용하여 간단하게 도펀트를 도핑할 수 있다.Ball milling according to the present invention can be performed under temperature conditions of 20 to 50°C. According to the method according to the present invention, since the dopant can be doped into the polymer even at room temperature, deformation of the polymer structure can be minimized during the doping process, and by using a ball milling device that can be used for mixing without a separate heating device. You can simply dope with a dopant.

상술한 볼 밀링 단계에 의해 도펀트가 도핑된 고분자는 세척을 통해 도핑되지 않은 도펀트와 분리될 수 있다. 세척에 사용되는 용매는 해당 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지는 않으나, 고분자보다 도펀트와 친화성이 높으면서 비점이 낮은 용매가 사용될 수 있다. 본 발명의 구체예에 따르면, 상기 용매는 아세톤이 바람직할 수 있다. 세척에 의해 아세톤과 함께 분리된 도펀트는 건조하여 재활용할 수 있다. 또한, 세척 후에 도펀트가 도핑된 고분자는 60 내지 80℃의 온도에서 건조하여 표면에 존재할 수 있는 세척 용매를 제거할 수 있다. 건조 후에 최종적으로 도펀트가 도핑된 고분자를 수득할 수 있다.The polymer doped with a dopant by the ball milling step described above can be separated from the undoped dopant through washing. The solvent used for cleaning is not particularly limited as long as it is commonly used in the relevant technical field, but a solvent with a higher affinity for the dopant than the polymer and a low boiling point may be used. According to an embodiment of the present invention, the solvent may preferably be acetone. The dopant separated with acetone by washing can be dried and recycled. Additionally, after washing, the dopant-doped polymer can be dried at a temperature of 60 to 80°C to remove the cleaning solvent that may be present on the surface. After drying, a final dopant-doped polymer can be obtained.

고체 전해질 및 이를 포함하는 Solid electrolyte and containing it 전고체All solid 전지 battery

상술한 방법에 의해 수득한 도펀트가 도핑된 고분자는 고체상 전해질의 소재로 활용될 수 있다. 전고체 전지에서 고체상 전해질은 양극 및 음극 사이에 개재되며, 전고체 전지에 고체상 전해질을 도입하는 방법은 해당 기술 분야에서 알려진 방법에 의한다. 이하에서는 전고체 전지에서 고체상 전해질, 양극 및 음극에 대해 구체적으로 설명한다.The dopant-doped polymer obtained by the above-described method can be used as a material for a solid electrolyte. In an all-solid-state battery, the solid electrolyte is interposed between the anode and the cathode, and the method of introducing the solid electrolyte into the all-solid-state battery is a method known in the art. Below, the solid electrolyte, anode, and cathode in the all-solid-state battery will be described in detail.

상기 전고체 전지의 음극은 리튬 금속을 단독으로 사용하거나 음극 집전체 상에 리튬 금속이 적층된 것을 사용한다. 보다 구체적으로, 음극 활물질은 리튬 금속 또는 리튬 합금일 수 있다. 상기 리튬 합금은 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속으로 이루어진 합금을 사용할 수 있다. 또한, 음극 집전체는 전고체 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 상기 음극 집전체는 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철이 형성된 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 사용될 수 있다.The negative electrode of the all-solid-state battery uses lithium metal alone or lithium metal laminated on a negative electrode current collector. More specifically, the negative electrode active material may be lithium metal or lithium alloy. The lithium alloy may be an alloy made of lithium and at least one metal selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, and Sn. In addition, the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is conductive without causing chemical changes in the all-solid-state battery. For example, it may be used on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, copper or stainless steel. Surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. can be used. Like the positive electrode current collector, the negative electrode current collector may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven fabrics with fine irregularities formed on the surface.

상기 전고체 전지의 양극은 특별히 한정하지 않으며, 공지의 전고체 전지에 사용되는 재질일 수 있다. 전극이 양극일 경우 양극 집전체이고, 음극일 경우에는 음극 집전체이다. 양극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. The positive electrode of the all-solid-state battery is not particularly limited and may be any material used in known all-solid-state batteries. If the electrode is a positive electrode, it is a positive electrode current collector, and if the electrode is a negative electrode, it is a negative electrode current collector. The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon or nickel on the surface of aluminum or stainless steel. , titanium, silver, etc. can be used.

양극 활물질은 전고체 전지의 용도에 따라 달라질 수 있으며, LiNi0 .8- xCo 0.2AlxO2, LiCoxMnyO2, LiNixCoyO2, LiNixMnyO2, LiNixCoyMnzO2, LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiFePO4, LiCoPO4, LiMnPO4 및 Li4Ti5O12 등의 리튬 전이금속 산화물; Cu2Mo6S8, FeS, CoS 및 MiS 등의 칼코겐화물, 스칸듐, 루테늄, 티타늄, 바나듐, 몰리브덴, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연 등의 산화물, 황화물 또는 할로겐화물이 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로는, TiS2, ZrS2, RuO2, Co3O4, Mo6S8, V2O5 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may vary depending on the use of the all - solid- state battery, LiNi 0.8- x Co 0.2 AlxO 2 , LiCo x Mn y O 2 , LiNi Lithium transition metal oxides such as Mn z O 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 and Li 4 Ti 5 O 12 ; Chalcogenides such as Cu 2 Mo 6 S 8 , FeS, CoS and MiS, and oxides, sulfides or halides such as scandium, ruthenium, titanium, vanadium, molybdenum, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper and zinc. It may be used, and more specifically, TiS 2 , ZrS 2 , RuO 2 , Co 3 O 4 , Mo 6 S 8 , V 2 O 5 , etc. may be used, but it is not limited thereto.

양극 활물질의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 입자형, 예컨대 구형, 타원형, 직육면체형 등일 수 있다. 양극 활물질의 평균 입경은 1 내지 50 ㎛ 범위 내일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 양극 활물질의 평균 입경은 예를 들어 주사형 전자현미경에 의하여 관찰되는 활물질의 입경을 측정하고, 이의 평균값을 계산함으로써 얻을 수 있다.The shape of the positive electrode active material is not particularly limited, and may be particle-shaped, for example, spherical, oval, or rectangular parallelepiped. The average particle diameter of the positive electrode active material may be in the range of 1 to 50 ㎛, but is not limited thereto. The average particle diameter of the positive electrode active material can be obtained, for example, by measuring the particle diameter of the active material observed using a scanning electron microscope and calculating the average value.

양극에 포함되는 바인더로는 특별히 한정되지 않으며, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE) 등의 불소 함유 바인더가 사용될 수 있다. 상기 바인더의 함량은 양극 활물질을 고정할 수 있는 정도면 특별히 한정되지 않으며, 양극 전체에 대하여 0 내지 10 중량% 범위 내일 수 있다.The binder included in the positive electrode is not particularly limited, and fluorine-containing binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE) may be used. The content of the binder is not particularly limited as long as it can fix the positive electrode active material, and may be in the range of 0 to 10% by weight based on the entire positive electrode.

양극에는 추가로 도전재가 포함될 수 있다. 도전재는 양극의 도전성을 향상시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 니켈 분말, 산화 코발트, 산화 티탄, 카본 등을 예시할 수 있다. 카본으로는, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 퍼니스 블랙, 흑연, 탄소 섬유 및 플러렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 1종 이상을 들 수 있다. 상기 도전재의 함량은 도전재의 종류 등 기타 전지의 조건을 고려하여 선택될 수 있으며, 예컨대 양극 전체에 대하여 1 내지 10 중량% 범위 내일 수 있다.The anode may additionally contain a conductive material. The conductive material is not particularly limited as long as it can improve the conductivity of the anode, and examples include nickel powder, cobalt oxide, titanium oxide, and carbon. Carbon may include any one selected from the group consisting of Ketjen black, acetylene black, furnace black, graphite, carbon fiber, and fullerene, or one or more types thereof. The content of the conductive material may be selected in consideration of other battery conditions, such as the type of conductive material, and may be, for example, in the range of 1 to 10% by weight based on the entire positive electrode.

고체상 전해질의 소재로 상술한 방법에 의해 수득한 도펀트가 도핑된 고분자로 사용되며, 고체상 전해질은 펠렛 또는 필름의 형태로 양극 상에 적용된다. 상기 고체상 전해질은 전해질염을 더 포함할 수 있으며, 상기 전해질염은 리튬염 일 수 있다. 상기 리튬염은 리튬 이온의 공급원으로서 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 한다. 이러한 리튬염으로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하나, 바람직하게는 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, (CF3SO2)2NLi, (FSO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4-페닐 붕산 리튬, 이미드 및 이들의 조합으로부터 선택된 1종을 포함할 수 있으나, 보다 바람직하게는 (FSO2)2NLi로 표시되는 LiFSI(Lithium bis(fluorosulfonyl)imide)가 가능하다.As a material for the solid electrolyte, a dopant obtained by the above-described method is used as a doped polymer, and the solid electrolyte is applied to the anode in the form of a pellet or film. The solid electrolyte may further include an electrolyte salt, and the electrolyte salt may be a lithium salt. The lithium salt serves as a source of lithium ions and enables basic lithium battery operation. Any lithium salt commonly used in lithium batteries can be used, but preferably 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, LiSCN, LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (FSO 2 ) 2 NLi, It may include one selected from lithium chloroborane, lithium lower aliphatic carboxylate, lithium 4-phenyl borate, imide, and combinations thereof, but more preferably LiFSI (Lithium bis() represented by (FSO 2 ) 2 NLi. fluorosulfonyl)imide) is possible.

본 발명은 별도의 가열 없이 간단하게 고분자 내에 도펀트를 도핑할 수 있는 방법을 제공하며, 상기 방법에 의해 제조된 도펀트가 도핑된 고분자는 고체 전해질의 소재로 활용될 수 있다. 본 발명의 방법으로 도펀트를 도핑하는 경우 고분자 내에 균일하게 도펀트를 도핑할 수 있다는 점과 상온에서 도핑이 가능하여 고분자의 변형을 최소화할 수 있다는 점에서 이에 따른 고분자를 고체 전해질에 적용 시 종래의 방법과 대비하여 동등하거나 그 이상의 전지 성능을 기대할 수 있다.The present invention provides a method for simply doping a dopant into a polymer without separate heating, and the dopant-doped polymer produced by the above method can be used as a material for a solid electrolyte. When doping a dopant using the method of the present invention, the dopant can be doped uniformly within the polymer and doping is possible at room temperature, thereby minimizing deformation of the polymer, so when applying the polymer to a solid electrolyte, it is possible to use the conventional method. Compared to , equivalent or better battery performance can be expected.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to aid understanding of the present invention, but the following examples are provided to facilitate understanding of the present invention and do not limit the present invention thereto.

실시예Example

실시예Example 1 One

2g의 폴리페닐렌설파이드(시그마 알드리치 사 제품)와 1g의 클로르아닐(시그마 알드리치 사 제품)을 볼 밀링 장치(FRITSCH, Planetary ball mill)에 투입하였다. 상기 볼 밀링 장치는 10mm 입경을 갖는 ZrO2 볼을 총 60g 포함한다. 상기 폴리페닐렌설파이드와 클로르아닐이 투입된 볼 밀링 장치를 상온에서 500rpm의 회전 속도로 20시간 동안 작동하였다. 상기 볼 밀링 장치 내부 물질을 아세톤으로 세척하여 잔류 클로르아닐을 제거한 후, 80℃에서 건조하여 클로르아닐이 도핑된 폴리페닐렌설파이드 2g을 수득하였다.2 g of polyphenylene sulfide (manufactured by Sigma Aldrich) and 1 g of chloranil (manufactured by Sigma Aldrich) were added to a ball milling device (FRITSCH, Planetary ball mill). The ball milling device includes a total of 60 g of ZrO 2 balls with a particle diameter of 10 mm. The ball milling device containing polyphenylene sulfide and chloranil was operated at room temperature at a rotation speed of 500 rpm for 20 hours. The material inside the ball milling device was washed with acetone to remove residual chloranyl, and then dried at 80°C to obtain 2 g of polyphenylene sulfide doped with chloranyl.

실시예Example 2 2

볼 밀링 장치에서 총 90g의 ZrO2 볼을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.The experiment was conducted in the same manner as Example 1, except that a total of 90 g of ZrO 2 balls were used in the ball milling device.

비교예Comparative example 1 One

폴리페닐렌설파이드(시그마 알드리치 사 제품)를 300℃의 온도 하에 압착하여, 폴리페닐렌설파이드 필름(가로: 1cm, 세로: 3cm, 두께: 200㎛, 중량: 0.1~0.2g)을 제조하였다. 오토클레이브 장치(고압반응기)에 상기 폴리페닐렌설파이드 필름과 1g의 클로르아닐을 넣은 후, 대기 분위기 하에 200℃의 온도로 1 시간 동안 오토클레이브 장치를 작동하였다. 상기 오토클레이브 내부 물질을 아세톤으로 세척하여 잔류 클로르아닐을 제거한 후, 80℃에서 건조하여 클로르아닐이 도핑된 폴리페닐렌설파이드을 수득하였다.Polyphenylene sulfide (manufactured by Sigma Aldrich) was compressed at a temperature of 300°C to prepare a polyphenylene sulfide film (width: 1 cm, length: 3 cm, thickness: 200 μm, weight: 0.1 to 0.2 g). After placing the polyphenylene sulfide film and 1 g of chloranil in an autoclave device (high pressure reactor), the autoclave device was operated at a temperature of 200° C. for 1 hour in an air atmosphere. The material inside the autoclave was washed with acetone to remove residual chloranyl, and then dried at 80°C to obtain polyphenylene sulfide doped with chloranyl.

비교예Comparative example 2 2

볼 밀링 장치를 100rpm의 회전 속도로 작동한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.The experiment was conducted in the same manner as Example 1, except that the ball milling device was operated at a rotation speed of 100 rpm.

실험예Experiment example

실험예Experiment example 1: FT-IR 분석 1: FT-IR analysis

실시예 및 비교예에서 제조된 클로르아닐이 도핑된 폴리페닐렌설파이드를 FT-IR 분석(에이질런트)하여, 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에 따르면, 실시예 1 및 2에 따라 도핑한 폴리페닐렌설파이드와 비교예 1에 따라 도핑한 폴리페닐렌설파이드는 FT-IR 분석 피크가 유사하게 나타났으며, 이에 따라 실시예 1의 볼 밀링 방법을 통해서도 폴리페닐렌설파이드에 클로르아닐이 도핑될 수 있음을 확인하였다. 반면에, 비교예 2에 따라 도핑한 폴리페닐렌설파이드에서는 클로르아닐에 대한 피크를 확인할 수 없었는데, 이는 비교예 2의 방법으로는 클로르아닐이 충분하게 도핑될 수 없음을 의미한다.The chloranyl-doped polyphenylene sulfide prepared in Examples and Comparative Examples was subjected to FT-IR analysis (Agilent), and the results are shown in Figure 1. According to Figure 1, the polyphenylene sulfide doped according to Examples 1 and 2 and the polyphenylene sulfide doped according to Comparative Example 1 showed similar FT-IR analysis peaks, and accordingly, the ball of Example 1 It was confirmed that polyphenylene sulfide can be doped with chloranyl through the milling method. On the other hand, the peak for chloranyl could not be confirmed in the polyphenylene sulfide doped according to Comparative Example 2, which means that chloranyl could not be sufficiently doped using the method of Comparative Example 2.

실험예Experiment example 2 2

실시예 1 및 비교예 2에 따른 폴리페닐렌설파이드를 사진 촬영하여, 그 이미지를 도 2에 나타내었다. 도 2에 따르면, 비교예 2의 경우에는 흰색인 폴리페닐렌설파이드와 노란색인 클로르아닐이 단순 혼합되어 연노란색이 나타났으나, 이와 달리 실시예 1의 경우에는 클로르아닐이 완전히 도핑되어 전하 이동 복합체(charge transfer complex)를 형성하기 때문에 검정색이 나타나는 것을 확인하였다.Polyphenylene sulfide according to Example 1 and Comparative Example 2 was photographed, and the image is shown in FIG. 2. According to Figure 2, in the case of Comparative Example 2, white polyphenylene sulfide and yellow chloranyl were simply mixed, resulting in a light yellow color. However, in Example 1, chloranyl was completely doped to form a charge transfer complex. It was confirmed that black color appears because it forms a charge transfer complex.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것이며, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

Claims (9)

고분자와 도펀트의 혼합물을 볼 밀링하는 단계; 및
볼 밀링된 혼합물을 세척 및 건조하여 도펀트가 도핑된 고분자를 수득하는 단계로 구성되며,
상기 고분자는 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에테르케톤, 폴리설폰, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 도펀트는 테트라-시아노에틸렌, 디시아노디클로로벤조퀴논, 클로르아닐 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 볼 밀링은 5 내지 20mm의 입경을 가진 볼을 사용하고, 볼과 혼합물의 중량비는 10:1 내지 30:1인 조건에서 수행되고,
상기 볼 밀링은 20 내지 50℃의 온도 조건 하에서 300 내지 700rpm의 회전속도로 10 내지 30시간 동안 수행되는 고체 전해질용 고분자의 도핑 방법.
Ball milling the mixture of polymer and dopant; and
It consists of washing and drying the ball milled mixture to obtain a polymer doped with a dopant,
The polymer is selected from the group consisting of polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyether ketone, polysulfone, polyvinylidene fluoride, and combinations thereof,
The dopant is selected from the group consisting of tetra-cyanoethylene, dicyanodichlorobenzoquinone, chloranyl, and combinations thereof,
The ball milling is performed using balls with a particle diameter of 5 to 20 mm, and the weight ratio of the balls to the mixture is 10:1 to 30:1,
The ball milling is a method of doping a polymer for a solid electrolyte in which the ball milling is performed for 10 to 30 hours at a rotation speed of 300 to 700 rpm under temperature conditions of 20 to 50 ° C.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 혼합물에서 고분자와 도펀트의 중량비는 1:1 내지 3:1인 것을 특징으로 하는 고체 전해질용 고분자의 도핑 방법.
In claim 1,
A method of doping a polymer for a solid electrolyte, characterized in that the weight ratio of the polymer and the dopant in the mixture is 1:1 to 3:1.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 따른 고분자의 도핑 방법으로 제조된 도펀트로 도핑된 고분자를 포함하는 리튬 이차전지용 고체 전해질.A solid electrolyte for a lithium secondary battery comprising a polymer doped with a dopant prepared by the polymer doping method according to claim 1. 청구항 8에 따른 고체 전해질을 포함하는 리튬 이차전지.
A lithium secondary battery comprising the solid electrolyte according to claim 8.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101130267A (en) * 2007-09-27 2008-02-27 上海交通大学 Method for mechanically modifying doping polyaniline powder by adopting ball grinder
CN101143470A (en) * 2007-11-08 2008-03-19 上海交通大学 Using ball mill to process to mechanical doping intrinsic state polyaniline method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100330726B1 (en) * 2000-05-22 2002-04-03 서갑수 Method of producing a solid electrolytic capacitor by using a functional polymer electrolytic composition
KR100381527B1 (en) * 2001-05-12 2003-04-23 대한민국(관리청:특허청장, 승계청:경상대학교총장) Method of Preparing Polymer Electrolyte for Lithium Polymer Batteries by Using Ball-milling
SG10201811815VA (en) * 2015-05-08 2019-02-27 Ionic Materials Inc Solid ionically conducting polymer material
KR20180072944A (en) * 2016-12-22 2018-07-02 한국전기연구원 Method of manufacturing a solid electrolyte layer and anode composite layer containing a sulfide-based solid electrolyte and all-solid electrolyte cell comprising the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101130267A (en) * 2007-09-27 2008-02-27 上海交通大学 Method for mechanically modifying doping polyaniline powder by adopting ball grinder
CN101143470A (en) * 2007-11-08 2008-03-19 上海交通大学 Using ball mill to process to mechanical doping intrinsic state polyaniline method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOURNAL OF POLYMER SCIENCE: PART B: POLYMER PHYSICS VOL. 26 1307-1312 (1988)*
JOURNAL OF POWER SOURCES 107 (2002) 103-109*

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