KR102680028B1 - Polymer Electrolyte and Method for Preparing the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고분자 전해질 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 상기 고분자 전해질은 알킬 아크릴레이트계 단량체를 포함하는 원료 물질을 중합시켜, 탄성이 우수한 가교형 고분자 전해질을 제조할 수 있다.The present invention relates to polymer electrolytes and methods for producing the same. More specifically, the polymer electrolyte can produce a cross-linked polymer electrolyte with excellent elasticity by polymerizing raw materials containing alkyl acrylate monomers.
Description
본 발명은 탄성과 이온 전도성이 우수한 고분자 전해질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer electrolyte having excellent elasticity and ionic conductivity and a method of manufacturing the same.
현재의 휴대용 전자 기기에는 고 에너지 밀도를 갖는 리튬 이온전지가 주로 사용된다. 이때, 주로 쓰이는 액체 전해질은 누출, 폭발 위험성 등의 문제점을 가지고 있다. 이를 보호하기 위하여 안전회로 장치를 필요로 하며, 누출 방지를 위한 금속 외장 캔으로 전지를 밀봉함으로써 무게의 증가가 불가피하다. 또한, 전지가 두꺼워지기 때문에 전지 설계에 있어 한계가 있다. 앞으로의 전자 기기는 박막화 및 플렉서블화 됨에 따라 현재 액체를 전해질로 쓰는 리튬 이온전지는 소형화, 경량화 및 플렉서블화와 같은 요구조건을 모두 만족시킬 수 없다.Lithium-ion batteries with high energy density are mainly used in current portable electronic devices. At this time, the mainly used liquid electrolyte has problems such as leakage and explosion risk. A safety circuit device is required to protect it, and an increase in weight is inevitable as the battery is sealed with a metal exterior can to prevent leakage. Additionally, as the battery becomes thicker, there are limitations in battery design. As future electronic devices become thinner and more flexible, lithium-ion batteries that currently use liquid as an electrolyte cannot satisfy all requirements such as miniaturization, weight reduction, and flexibility.
이에 반해 리튬 폴리머 전지는 높은 평균 전압, 고 에너지 밀도를 가지며, 메모리 효과가 없는 리튬 이온전지의 특성 외에도, 전지 외부로의 전해액 누출을 방지할 수 있어 전지의 안정성이 향상되며, 전극과 분리막이 일체형으로 되어 있기 때문에 표면저항이 줄어들어 상대적으로 낮은 내부저항으로 고효율 충방전에 유리하다. 또한 전해질 필름을 박막화하여 플렉서블 기기 및 어떠한 모양의 전지로도 만들 수 있으며, 금속 외장 캔을 사용하지 않아 전지의 두께를 보다 얇게 만들 수 있다. 따라서 안정성, 소형화 및 고용량에 대한 소비자 요구가 늘어가는 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 및 디지털 카메라 등 휴대용 전자기기의 전지는 기존의 리튬 이온 전지에서 리튬 폴리머 전지로 대량 대체될 것으로 보인다. 또한, 리튬 폴리머 전지는 하이브리드 전기 자동차 등의 고용량 리튬 이차전지 등에 응용이 기대되어 차세대 전지로 각광을 받고 있다.On the other hand, lithium polymer batteries have a high average voltage and high energy density, and in addition to the characteristics of lithium-ion batteries without a memory effect, they can prevent electrolyte leakage to the outside of the battery, improving the stability of the battery, and the electrode and separator are integrated. Because the surface resistance is reduced, the internal resistance is relatively low, which is advantageous for high-efficiency charging and discharging. Additionally, by thinning the electrolyte film, flexible devices and batteries of any shape can be made, and the thickness of the battery can be made thinner by not using a metal exterior can. Accordingly, the batteries of portable electronic devices such as mobile phones, laptop computers, and digital cameras, where consumer demands for stability, miniaturization, and high capacity are increasing, are expected to be replaced in large quantities with lithium polymer batteries from existing lithium ion batteries. In addition, lithium polymer batteries are expected to be applied to high-capacity lithium secondary batteries such as hybrid electric vehicles, and are attracting attention as next-generation batteries.
액체 전해질을 쓰는 리튬 이온전지와 비교되는 리튬 폴리머 전지의 가장 중요한 차이점은 양극 및 음극 사이의 분리막이 고분자로 되어 있으며, 이 고분자 분리막이 전해질의 역할까지 할 수 있다는 점이다. 리튬 폴리머 전지에서는 고체상처럼 안정한 고분자 전해질의 내부 이온전달에 의해 이온 전도가 이루어지게 된다.The most important difference between lithium polymer batteries and lithium ion batteries that use a liquid electrolyte is that the separator between the anode and cathode is made of polymer, and this polymer separator can also serve as an electrolyte. In lithium polymer batteries, ion conduction is achieved by internal ion transfer of a polymer electrolyte that is stable like a solid phase.
리튬 폴리머 전지에 사용되는 고분자 전해질은 O, N, S 등의 헤테로 원소를 함유하고 있는 고분자에 전해염을 첨가하여 해리된 염의 이온들이 고분자의 분절 운동에 의해 이동하게 되는 본질형 고체 고분자 전해질과 고분자 필름 내에 액체 전해질을 함침시키고 이를 전해염과 같이 고정화하여 이온전도도를 나타내는 겔형 고분자 전해질로 크게 두 부분에서 연구가 진행되고 있다.Polymer electrolytes used in lithium polymer batteries are essentially solid polymer electrolytes and polymers in which electrolytic salts are added to polymers containing hetero elements such as O, N, and S, and the ions of the dissociated salts move through the segmental movement of the polymers. Research is being conducted in two major areas on gel-type polymer electrolytes that exhibit ionic conductivity by impregnating a liquid electrolyte in a film and immobilizing it with electrolytic salt.
이 중, 겔형 고분자 전해질은 사용 시 기존 액체 전해질이 가지고 있는 누액발생에 의한 전지의 안정성 확보의 어려움이 여전히 남아 있으며, 전지 제조상 공정의 어려움도 문제점으로 남아있다. 본질형 고체 고분자 전해질은 1975년 P. V. Wright에 의해 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide, PEO) 내에서 나트륨 이온이 전도되는 것이 발견된 이후로 계속하여 연구되고 있다. 본질형 고체 고분자 전해질은 화학적, 전기화학적 안정성이 높고, 고용량의 리튬 금속 전극을 사용가능하다는 장점이 있으나 상온에서의 이온전도도가 매우 낮은 문제점이 있다.Among these, the gel-type polymer electrolyte still has difficulties in ensuring the stability of the battery due to leakage caused by the existing liquid electrolyte when used, and the difficulty in the battery manufacturing process also remains a problem. Intrinsic solid polymer electrolytes have been studied continuously since the discovery of sodium ion conduction in polyethylene oxide (PEO) by P. V. Wright in 1975. Essential solid polymer electrolytes have the advantage of high chemical and electrochemical stability and the ability to use high-capacity lithium metal electrodes, but have the problem of very low ionic conductivity at room temperature.
본질형 고체 고분자 전해질에서의 이온전도도는 고분자 사슬의 국지적 운동정도와 밀접한 관계가 있음이 밝혀지면서, 해리된 이온이 자유로이 움직이도록 하기 위해 PEO계 고분자 전해질의 높은 결정성을 낮추는 여러 가지 방법들이 연구되었다.As it has been revealed that ionic conductivity in intrinsic solid polymer electrolytes is closely related to the degree of local movement of polymer chains, various methods have been studied to reduce the high crystallinity of PEO-based polymer electrolytes in order to allow dissociated ions to move freely. .
그 중 한 방법으로 저분자량의 PEO를 곁가지로 매우 낮은 Tg 값을 갖는 유연한 고분자 주쇄에 그래프트하는 연구들이 진행되었다. 다양한 길이의 PEO를 양쪽 곁가지로 갖는 실록세인 고분자 전해질이 합성되었고, PEO의 반복 사슬이 결정성을 나타내지 않는 6 개일 때, 상온에서 4.5Х10-4 S/㎝의 높은 이온 전도도를 보였다.As one of the methods, studies were conducted on grafting low molecular weight PEO as a side branch to a flexible polymer main chain with a very low Tg value. A siloxane polyelectrolyte with PEO of various lengths as both side chains was synthesized, and when there were 6 repeating chains of PEO that did not show crystallinity, it showed a high ionic conductivity of 4.5Х10 -4 S/cm at room temperature.
종래 전해질의 문제점들을 보완하고 개선하기 위하여, 전해질 소재 및 형태의 측면에서 다양한 연구들이 진행되어 왔다. In order to complement and improve the problems of conventional electrolytes, various studies have been conducted in terms of electrolyte materials and forms.
본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 다각적으로 연구를 수행한 결과, 알킬 아크릴레이트계 단량체를 포함하는 원료 물질들을 중합시켜 형성된 랜덤 공중합체를 포함하는 고분자 전해질막을 제조하였으며, 이와 같이 제조된 고분자 전해질막은 종래 고분자 전해질막 대비 동등 수준 이상의 이온 전도도를 나타내는 동시에 탄성이 개선된 가교형 고분자 전해질막으로서, 전지 성능 향상에 유리한 것을 확인하였다.As a result of conducting research in various ways to solve the above problems, the present inventors produced a polymer electrolyte membrane containing a random copolymer formed by polymerizing raw materials containing alkyl acrylate monomers, and the polymer electrolyte membrane prepared in this way was It was confirmed that it is a cross-linked polymer electrolyte membrane with improved elasticity while exhibiting ionic conductivity at an equivalent level or higher compared to conventional polymer electrolyte membranes, and is advantageous for improving battery performance.
따라서, 본 발명의 목적은 탄성이 개선된 가교형 고분자 전해질을 제공하는 것이다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide a crosslinked polymer electrolyte with improved elasticity.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상술한 바와 같은 고분자 전해질의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for producing the polymer electrolyte as described above.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 알킬 아크릴레이트계 단량체; 에틸렌 옥사이드 반복단위를 함유하는 단량체; 및 용매;를 포함하는 랜덤 공중합체로 이루어진 고분자 전해질을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes an alkyl acrylate monomer; Monomers containing ethylene oxide repeating units; It provides a polymer electrolyte made of a random copolymer containing; and a solvent.
본 발명은 또한, (S1) 알킬 아크릴레이트계 단량체와 폴리에틸렌옥사이드계 단량체를 용매에 용해시켜 얻은 혼합 용액에 개시제를 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계; (S2) 상기 (S1) 단계에서 형성된 혼합물로부터 산소를 제거하는 단계; 및 (S3) 상기 (S2) 단계에서 산소가 제거된 혼합물을 기재 상에 도포하여 경화시키는 단계; 를 포함하는, 고분자 전해질의 제조방법을 제공한다.The present invention also includes the steps of (S1) adding an initiator to a mixed solution obtained by dissolving an alkyl acrylate monomer and a polyethylene oxide monomer in a solvent to form a mixture; (S2) removing oxygen from the mixture formed in step (S1); and (S3) applying the mixture from which oxygen was removed in step (S2) onto a substrate and curing it. It provides a method for producing a polymer electrolyte, including.
본 발명은 또한, 상기 고분자 전해질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery containing the polymer electrolyte.
본 발명의 고분자 전해질은 알킬 아크릴레이트계 단량체를 이용하여 탄성이 향상된 고분자 전해질을 제조할 수 있다.The polymer electrolyte of the present invention can be manufactured with improved elasticity using an alkyl acrylate monomer.
또한, 본 발명에 따른 고분자 전해질은 랜덤 공중합체를 포함하는 가교형 고분자 전해질막으로서 이온 전도도가 우수하다.In addition, the polymer electrolyte according to the present invention is a cross-linked polymer electrolyte membrane containing a random copolymer and has excellent ionic conductivity.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 솔베이트 이온성 액체의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 고분자 전해질에 대하여, 모듈러스와 연신율을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 1 shows a schematic diagram of a sorbate ionic liquid according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the results of evaluating the modulus and elongation of the polymer electrolytes prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to facilitate understanding of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에서 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.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is.
고분자 전해질polymer electrolyte
본 발명은 종래 액체 전해질 대비 동등 수준 이상의 이온 전도도를 가지면서, 탄성이 개선된 가교형 고분자 전해질에 관한 것이다.The present invention relates to a cross-linked polymer electrolyte with improved elasticity and ionic conductivity equivalent to or higher than that of a conventional liquid electrolyte.
본 발명에 따른 고분자 전해질은, 알킬 아크릴레이트계 단량체; 및 에틸렌 옥사이드 반복단위를 함유하는 단량체;를 포함하는 랜덤 공중합체로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 고분자 전해질은 가교제, 보강제 및 용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.The polymer electrolyte according to the present invention includes an alkyl acrylate monomer; and a monomer containing an ethylene oxide repeating unit. In addition, the polymer electrolyte may further include one or more selected from the group consisting of a crosslinking agent, reinforcing agent, and solvent.
본 발명에 있어서, 상기 알킬 아크릴레이트계 단량체는 고분자 전해질에 탄성을 부여할 수 있다.In the present invention, the alkyl acrylate monomer can provide elasticity to the polymer electrolyte.
상기 알킬 아크릴레이트계 단량체는 유리전이온도(Tg)가 낮고 무정형(amorphous)일수록 상기 고분자 전해질의 탄성 개선에 유리할 수 있다.The lower the glass transition temperature (Tg) of the alkyl acrylate-based monomer and the more amorphous it is, the more advantageous it may be for improving the elasticity of the polymer electrolyte.
또한, 상기 알킬 아크릴레이트계 단량체에서, 아크릴레이트는(CH2CHCOO(CH2)nCH3) 일 수 있으며, 이때, 상기 n은 정수이며, 2 < n < 10, 바람직하게는 4 < n < 8 일 경우 상기 고분자 전해질의 탄성 개선에 유리할 수 있다.In addition, in the alkyl acrylate monomer, the acrylate may be (CH2CHCOO(CH 2 ) n CH 3 ), where n is an integer, 2 < n < 10, preferably 4 < n < 8. In this case, it may be advantageous to improve the elasticity of the polymer electrolyte.
상기 알킬 아크릴레이트계 단량체는 n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate, BA), 헥실 아크릴레이트(hexyl acrylate), 옥틸 아크릴레이트(octyl acrylate) 및 데실 아크릴레이트(decyl acrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 n-부틸 아크릴레이트 일 수 있다.The alkyl acrylate monomer is selected from the group consisting of n-butyl acrylate (BA), hexyl acrylate, octyl acrylate, and decyl acrylate. There may be one or more types, preferably n-butyl acrylate.
또한, 상기 알킬 아크릴레이트계 단량체는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 3 내지 18 중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 15 중량% 일 수 있다. 상기 범위 미만이면 고분자 전해질의 탄성이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과이면 고분자 저해질의 내구성이 저하되고 이온 전도도가 저하될 수 있다.In addition, the alkyl acrylate-based monomer may be 1 to 20% by weight, preferably 3 to 18% by weight, and more preferably 5 to 15% by weight, based on the total weight of the polymer electrolyte. If it is less than the above range, the elasticity of the polymer electrolyte may decrease, and if it exceeds the above range, the durability of the polymer inhibitor may decrease and ionic conductivity may decrease.
본 발명에 있어서, 상기 에틸렌 옥사이드 반복단위[-(CH2-CH2-O)-]를 함유하는 단량체는 고분자 전해질이 가교성 고분자 전해질의 형태로 형성될 수 있도록 하는 가교성 단량체 일 수 있다. In the present invention, the monomer containing the ethylene oxide repeating unit [-(CH 2 -CH 2 -O)-] may be a crosslinkable monomer that allows the polymer electrolyte to be formed in the form of a crosslinkable polymer electrolyte.
상기 에틸렌 옥사이드 반복단위를 함유하는 단량체는, 말단에 2개 내지 8개의 알킬렌성 불포화 결합을 포함하는 것일 수 있다.The monomer containing the ethylene oxide repeating unit may contain 2 to 8 alkylenically unsaturated bonds at the terminal.
상기 에틸렌 옥사이드 반복단위를 함유하는 단량체는 폴리에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트 (poly(ethylene glycol) ether acrylate, PEGMEA), 폴리에틸렌 글리콜 메틸 메타크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl methacrylate, PEGMEMA), 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(Poly(ethylene glycol) dimethacrylate: PEGDMA), 폴리프로필렌글리콜디아크릴레이트(Poly(propylene glycol) diacrylate: PPGDA) 및 폴리프로필렌글리콜디메타크릴레이트(Poly(propylene glycol)dimethacrylate: PPGDMA)로 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트 (poly(ethylene glycol) ether acrylate, PEGMEA) 일 수 있다.Monomers containing the ethylene oxide repeating unit include poly(ethylene glycol) ether acrylate (PEGMEA), poly(ethylene glycol) methyl methacrylate (PEGMEMA), and polyethylene glycol dimethacrylate. Consisting of crylate (poly(ethylene glycol) dimethacrylate: PEGDMA), polypropylene glycol diacrylate (PPGDA), and polypropylene glycol dimethacrylate (PPGDMA). It may be one or more types selected from the group, preferably poly(ethylene glycol) ether acrylate (PEGMEA).
또한, 상기 에틸렌 옥사이드 반복단위를 함유하는 단량체는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 20 중량% 일 수 있다. 상기 범위 미만이면 고분자 전해질이 가교 형태로 형성될 수 없고, 상기 범위 초과이면 고분자 전해질의 탄성이 저하될 수 있다.In addition, the monomer containing the ethylene oxide repeating unit may be 1 to 30% by weight, preferably 5 to 25% by weight, and more preferably 10 to 20% by weight, based on the total weight of the polymer electrolyte. If it is less than the above range, the polymer electrolyte cannot be formed in a crosslinked form, and if it is more than the above range, the elasticity of the polymer electrolyte may be reduced.
본 발명에 있어서, 상기 고분자 전해질에 추가로 포함될 수 있는 가교제는 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Poly(ethylene glycol) diacrylate: PEGDA) 및 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(Poly(ethylene glycol) dimethacrylate: PEGDMA) 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the cross-linking agent that may be additionally included in the polymer electrolyte consists of polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) and poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDMA). It may be one or more types selected from the group.
상기 가교제는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 10 중량% 일 수 있다. 상기 범위 미만이면 미경화가 발생할 수 있으며, 상기 범위 초과이면 높은 가교밀도로 인하여 이온전도도가 저하될 수 있다. The crosslinking agent may be 1 to 20% by weight, preferably 1 to 15% by weight, and more preferably 1 to 10% by weight, based on the total weight of the polymer electrolyte. If it is below the above range, non-curing may occur, and if it is above the above range, ionic conductivity may be reduced due to high crosslinking density.
본 발명에 있어서, 상기 고분자 전해질에 추가로 포함될 수 있는 보강제는 기계적 강도를 보강할 수 있다.In the present invention, reinforcing agents that may be additionally included in the polymer electrolyte can reinforce mechanical strength.
상기 보강제는 스티렌(styrene), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrlyate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate) 및 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 상기 보강제는 스티렌일 수 있다.The reinforcing agent may be one or more selected from the group consisting of styrene, methyl methacrlyate, methyl acrylate, and ethyl acrylate, and preferably the reinforcing agent is It could be styrene.
또한, 상기 보강제는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 1 중량% 이하, 바람직하게는 0.3 내지 1 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1 중량% 일 수 있다. 상기 범위 미만이면 고분자 전해질이 중합 공정 효율이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과이면 고분자 전해질의 이온 전도도가 저하될 수 있다.In addition, the reinforcing agent may be greater than 0% by weight and less than or equal to 1% by weight, preferably 0.3 to 1% by weight, and more preferably 0.5 to 1% by weight, based on the total weight of the polymer electrolyte. If it is less than the above range, the polymerization process efficiency of the polymer electrolyte may decrease, and if it exceeds the above range, the ionic conductivity of the polymer electrolyte may decrease.
본 발명에 있어서, 상기 용매는 솔베이트 이온성 액체(Solvate Ionic Liquid, SIL), 이온성 액체(Ionic Liquid), 카보네이트계 용매 및 에테르계 용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 용매는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 70 내지 90 중량%로 포함되는 것일 수 있다.In the present invention, the solvent may be one or more selected from the group consisting of Solvate Ionic Liquid (SIL), Ionic Liquid, carbonate-based solvent, and ether-based solvent. The solvent may be included in an amount of 70 to 90% by weight based on the total weight of the polymer electrolyte.
상기 용매 중에서 SIL과 이온성 액체는 상기 고분자 전해질에 포함된 각 성분들과의 용해도(solubility) 차이에 따라 스웰링(swelling)되거나 또는 스웰링 되지 않은 상태로 상기 고분자 전해질에 포함될 수 있다.Among the solvents, SIL and ionic liquid may be included in the polymer electrolyte in a swelling or non-swelling state depending on the difference in solubility with each component included in the polymer electrolyte.
예컨대, 상기 SIL과 이온성 액체는 상기 고분자 전해질에 포함된 스티렌에는 스웰링되지 않은 형태로 포함되고, 스티렌 이외에 다른 성분들에 대해서는 스웰링된 형태로 포함될 수 있다.For example, the SIL and the ionic liquid may be included in a non-swollen form for the styrene included in the polymer electrolyte, and may be included in a swollen form for components other than styrene.
상기 SIL은 리튬염과 글라임계 물질을 함유하거나, 또는 리튬염과 아미드계 물질을 함유할 수 있다. The SIL may contain a lithium salt and a glyme-based material, or may contain a lithium salt and an amide-based material.
상기 SIL이 리튬염과 글라임계 물질을 함유할 경우, 리튬염과 글라임계 물질의 몰비는 1 : 0.1 내지 3, 바람직하게는 1: 0.1 내지 2, 보다 바람직하게는 1: 0.5 내지 1.5 일 수 있다. 상기 리튬염에 대한 글라임계 물질의 몰비가 상기 범위 미만이거나, 초과이면 SIL을 형성할 수 없다.When the SIL contains a lithium salt and a glyme-based material, the molar ratio of the lithium salt and the glyme-based material may be 1:0.1 to 3, preferably 1:0.1 to 2, and more preferably 1:0.5 to 1.5. . If the molar ratio of the glyme-based material to the lithium salt is less than or exceeds the above range, SIL cannot be formed.
상기 글라임계 물질은 모노글라임, 디글라임, 트리글라임 및 테트라글라임으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 글라임계 물질은 산소를 함유하여 리튬염을 배위한다. The glyme-based material may be one or more selected from the group consisting of monoglyme, diglyme, triglyme, and tetraglyme. The glyme-based material contains oxygen and coordinates the lithium salt.
상기 리튬염은 LiSCN, LiN(CN)2, LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiCF3SO3, LiN(SO2F)2, Li(CF3SO2)3C, LiN(SO2CF3)2[LiTFSI], LiN(SO2CF2CF3)2, LiSbF6및 LiPF3(CF2CF3)3, LiPF3(C2F5)3, LiPF3(CF3)3, 및 LiB(C2O4)2 로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 상기 리튬염은 LiN(SO2F)2 또는 LiN(SO2CF3)2[LiTFSI] 일 수 있으며, 이 경우 고분자 전해질의 이온 전도도 및 기계적 물성 향상에 더욱 유리할 수 있다. The lithium salt is LiSCN, LiN(CN) 2 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN(SO 2 F) 2 , Li(CF 3 SO 2 ) 3 C, LiN(SO) 2 CF 3 ) 2 [LiTFSI], LiN(SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 , LiSbF 6 and LiPF 3 (CF 2 CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , and LiB(C 2 O 4 ) 2 It may be one or more selected from the group consisting of. Preferably, the lithium salt is LiN(SO 2 F) 2 or LiN(SO 2 CF 3 ) 2 [LiTFSI] This may be more advantageous in improving the ionic conductivity and mechanical properties of the polymer electrolyte.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 솔베이트 이온성 액체(SIL)의 모식도를 나타낸 것이다.Figure 1 shows a schematic diagram of a sorbate ionic liquid (SIL) according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 상기 SIL 은 글라임계 물질(10)의 산소에 리튬염의 리튬(11)이 배위되고, 리튬염의 음이온 X-(12)가 존재하는 구조를 가짐으로써 리튬 이온 이동도를 개선할 수 있다. 여기에서, X-는 예를 들어 FSI- (fluorosulfonylimide) 또는 TFSI-((trifluoromethane)sulfonimide)일 수 있다.Referring to FIG. 1, the SIL has a structure in which lithium (11) of the lithium salt is coordinated with the oxygen of the glyme-based material (10) and an anion X - (12) of the lithium salt is present, thereby improving lithium ion mobility. You can. Here, X - may be, for example, FSI - (fluorosulfonylimide) or TFSI - ((trifluoromethane)sulfonimide).
또한, 도 1에서는 글라임계 물질의 일예로서 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르를 예시하고 있다. 이러한 SIL 을 함유하면 전해질이 SIL 을 함유하지 않은 경우와 비교하여 에틸렌 옥사이드 반복단위를 함유하는 단량체 중합체와 리튬 이온의 배위결합이 지나치게 많이 형성되어 리튬의 이동이 방해되는 것을 효과적으로 막을 수 있다. 그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이 리튬과 글라임계 물질의 배위 결합으로 전기화학적 안정성이 우수하고 리튬 음극 전극 표면에서 리튬 이온 이동도를 향상시켜 이온 전도도가 우수한 전해질을 얻을 수 있다. 또한, SIL 은 루이스 염기 중 하나로서 리튬 금속 표면을 안정화시키는 효과가 우수하고, 리튬 금속 음극 표면에서 리튬 덴드라이트 형성을 억제하는 효과가 우수하다.Additionally, Figure 1 illustrates tetraethylene glycol dimethyl ether as an example of a glyme-based material. Containing such SIL can effectively prevent the formation of too many coordination bonds between the monomer polymer containing ethylene oxide repeating units and lithium ions, thereby hindering the movement of lithium, compared to the case where the electrolyte does not contain SIL. As a result, as shown in FIG. 1, an electrolyte with excellent electrochemical stability and excellent ionic conductivity can be obtained by improving the mobility of lithium ions on the surface of the lithium negative electrode due to the coordination bond between lithium and the glyme-based material. In addition, SIL is one of the Lewis bases and is excellent at stabilizing the lithium metal surface and suppressing the formation of lithium dendrites on the surface of the lithium metal cathode.
또한, 상기 솔베이트 이온성 액체가 리튬염과 아미드계 물질을 함유할 경우, 리튬염과 아미드계 물질의 몰비는 1 : 1 내지 6, 바람직하게는 1 : 2 내지 6, 보다 바람직하게는 1: 3 내지 5 일 수 있다. 상기 리튬염에 대한 아미드계 물질의 몰비가 상기 범위 미만이거나, 초과이면 SIL 을 형성할 수 없다.In addition, when the sorbate ionic liquid contains a lithium salt and an amide-based material, the molar ratio of the lithium salt and the amide-based material is 1:1 to 6, preferably 1:2 to 6, more preferably 1: It may be 3 to 5. If the molar ratio of the amide-based material to the lithium salt is less than or exceeds the above range, SIL cannot be formed.
상기 아미드계 물질은 N-메틸아세트아미드(N-methylacetamide, NMAC), 아세트아미드, N-메틸프로피온아미드, N-에틸아세트아미드, 프로피온아미드, 포름아미드, N-메틸포름아미드, N-에틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 및 N,N-디에틸아세트아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 N-메틸아세트아미드일 수 있다.The amide-based substances include N-methylacetamide (NMAC), acetamide, N-methylpropionamide, N-ethylacetamide, propionamide, formamide, N-methylformamide, and N-ethylformamide. , N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N,N-diethylacetamide. Preferably, N -It may be methylacetamide.
또한, 상기 이온성 액체(Ionic Liquid)는 1-에틸-3-메틸 이미다졸륨(1-Ethyl-3-methyl imidazolium), 1-부틸-3-메틸 이미다졸륨(1-Butyl-3-methyl imidazolium), 1-부틸-1-메틸 피롤리디늄(1-Butyl-1-methyl pyrrolidinium), 1-메틸-1-프로필 피페리디늄(1-Methyl-1-proply piperidinium), 비스(트리플루오로메틸설포닐) 이미드(bis(trifluoromethylsulfonyl) imide: TFSI) 및 트리플루오로메탄설포네이트(trifluoromethanesulfonate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. In addition, the ionic liquid (1-Ethyl-3-methyl imidazolium), 1-Butyl-3-methyl imidazolium (1-Butyl-3-methyl imidazolium), 1-Butyl-1-methyl pyrrolidinium, 1-Methyl-1-proply piperidinium, bis (trifluoro) It may be one or more selected from the group consisting of methylsulfonyl) imide (bis(trifluoromethylsulfonyl)imide: TFSI) and trifluoromethanesulfonate.
상기 카보네이트는 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 또는 이들의 슬러리인 카보네이트 화합물일 수 있다.The carbonate may be a carbonate compound that is a cyclic carbonate, a linear carbonate, or a slurry thereof.
상기 환형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 슬러리가 있다. 이들의 할로겐화물로는 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, There is a slurry selected from the group consisting of 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, and halogenates thereof, or two or more types thereof. Examples of these halides include, but are not limited to, fluoroethylene carbonate (FEC).
또한 상기 선형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 슬러리 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, specific examples of the linear carbonate compound include any one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate, and ethylpropyl carbonate. Two or more types of slurries may be typically used, but are not limited thereto.
본 발명에 따른 고분자 전해질은 가교형 고분자 전해질로서, 구체적으로는 본 발명에 따른 고분자 전해질은 네트워크 형태의 고분자 전해질막일 수 있다. The polymer electrolyte according to the present invention is a cross-linked polymer electrolyte. Specifically, the polymer electrolyte according to the present invention may be a network-type polymer electrolyte membrane.
고분자 전해질의 제조방법Method for producing polymer electrolyte
본 발명은 또한, 종래 액체 전해질 대비 동등 수준 이상의 이온 전도도를 나타내면서 탄성이 개선된 고분자 전해질의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for producing a polymer electrolyte with improved elasticity while exhibiting ionic conductivity at a level equivalent to or higher than that of a conventional liquid electrolyte.
본 발명에 따른 고분자 전해질의 제조 방법은, (S1) 알킬 아크릴레이트계 단량체와 폴리에틸렌옥사이드계 단량체를 용매에 용해시켜 얻은 혼합 용액에 개시제를 첨가하여 혼합물을 형성하는 단계; (S2) 상기 (S1) 단계에서 형성된 혼합물로부터 산소를 제거하는 단계;및 (S3) 상기 (S2) 단계에서 산소가 제거된 혼합물을 기재 상에 도포하여 경화시키는 단계;를 포함할 수 있다.The method for producing a polymer electrolyte according to the present invention includes the steps of (S1) adding an initiator to a mixed solution obtained by dissolving an alkyl acrylate monomer and a polyethylene oxide monomer in a solvent to form a mixture; (S2) removing oxygen from the mixture formed in step (S1); and (S3) applying the mixture from which oxygen has been removed in step (S2) onto a substrate and curing it.
이하, 본 발명에 따른 고분자 전해질의 제조방법을 각 단계별로 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for producing a polymer electrolyte according to the present invention will be described in more detail for each step.
(S1) 단계(S1) step
(S1) 단계에서는, 알킬 아크릴레이트계 단량체와 폴리에틸렌옥사이드계 단량체를 용매에 용해시켜 얻은 혼합 용액에 개시제를 첨가하여 혼합물을 형성할 수 있다. 이때, 상기 혼합 용액 제조시 가교제 및 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함께 용매에 용해시킬 수 있다.In step (S1), an initiator may be added to a mixed solution obtained by dissolving an alkyl acrylate-based monomer and a polyethylene oxide-based monomer in a solvent to form a mixture. At this time, when preparing the mixed solution, one or more types selected from the group consisting of a crosslinking agent and a reinforcing agent may be dissolved together in a solvent.
상기 알킬 아크릴레이트계 단량체, 폴리에틸렌옥사이드계 단량체 및 용매의 종류 및 함량은 앞서 설명한 바와 같다. 또한, 상기 가교제 및 보강제 종류 및 함량 역시 앞서 설명한 바와 같다.The types and contents of the alkyl acrylate monomer, polyethylene oxide monomer, and solvent are as described above. In addition, the types and contents of the crosslinking agent and reinforcing agent are also the same as described above.
바람직하게는, 알킬 아크릴레이트계 단량체, 폴리에틸렌옥사이드계 단량체 및 용매를 이용한 혼합 용액을 형성한 후, 개시제를 첨가할 수 있다. 이때, 상기 혼합 용액 제조시 가교제 및 보강제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함께 혼합할 수 있다.Preferably, an initiator may be added after forming a mixed solution using an alkyl acrylate-based monomer, a polyethylene oxide-based monomer, and a solvent. At this time, when preparing the mixed solution, one or more types selected from the group consisting of a crosslinking agent and a reinforcing agent may be mixed together.
상기 개시제는 단량체들의 중합을 개시하여 랜덤 공중합체 형태의 고분자 전해질이 형성되도록 중합 반응이 개시될 수 있도록 할 수 있다.The initiator may initiate polymerization of monomers to initiate a polymerization reaction to form a polymer electrolyte in the form of a random copolymer.
상기 개시제는 광개시제 또는 열개시제일 수 있으며, 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드[Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide], 아조비스(이소부티로니트릴) [AIBN (Azobis(isobutyronitrile)], 벤조일 퍼옥사이드 (Benzoyl peroxide), 아세틸 퍼옥사이드 (Acetyl peroxide), 디라우릴 퍼옥사이드 (Dilauryl peroxide), 디-t-부틸 퍼옥사이드 (Di-tert-butylperoxide), t-부틸 퍼옥시-2-에틸-헥사노에이트 (t-butyl peroxy-2-ethyl-hexanoate), 큐밀 하이드로퍼옥사이드 (Cumyl hydroperoxide), 과산화수소 (Hydrogen peroxide), 2,2-아조비스(2-시아노부탄) [2,2-Azobis(2-cyanobutane)], 2,2-아조비스(메틸부티로니트릴) [2,2-Azobis(Methylbutyronitrile)] 및 아조비스디메틸 발레로니트릴 [AMVN (Azobisdimethyl-Valeronitrile)]로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 광개시제인 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드[Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide]일 수 있다.The initiator may be a photoinitiator or a thermal initiator, such as phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, azobis(isobutyronitrile) [ AIBN (Azobis(isobutyronitrile)], Benzoyl peroxide, Acetyl peroxide, Dilauryl peroxide, Di-tert-butylperoxide, t- Butyl peroxy-2-ethyl-hexanoate (t-butyl peroxy-2-ethyl-hexanoate), Cumyl hydroperoxide, Hydrogen peroxide, 2,2-azobis (2-cyano Butane) [2,2-Azobis(2-cyanobutane)], 2,2-Azobis(Methylbutyronitrile) [2,2-Azobis(Methylbutyronitrile)] and Azobisdimethyl Valeronitrile [AMVN (Azobisdimethyl-Valeronitrile) )], and may preferably be phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide, which is a photoinitiator. .
상기 개시제는 상기 혼합 용액 전체 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 2 중량% 미만, 바람직하게는 0.3 내지 1.8 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량% 일 수 있다. 상기 범위 미만이면 랜덤 공중합체 형태의 고분자 전해질을 형성하기 위한 중합 반응이 개시되지 않을 수 있고, 상기 범위 초과이더라도 중합 반응이 더욱 원활하게 개시되는 것은 아니므로 상기 범위 초과에 따른 이익이 없다.The initiator may be more than 0% by weight and less than 2% by weight, preferably 0.3 to 1.8% by weight, and more preferably 0.5 to 1.5% by weight, based on the total weight of the mixed solution. If it is less than the above range, the polymerization reaction to form a polymer electrolyte in the form of a random copolymer may not be initiated, and even if it is above the above range, the polymerization reaction does not start more smoothly, so there is no benefit from exceeding the above range.
(S2) 단계(S2) step
(S2) 단계에서는, 상기 (S1) 단계에서 얻은 혼합물로부터 산소를 제거할 수 있다. 상기 산소는 중합 반응에 필요한 라디칼을 없애는 역할을 하므로, 상기 혼합액으로부터 산소를 제거하는 것을 바람직하다. In step (S2), oxygen can be removed from the mixture obtained in step (S1). Since the oxygen serves to eliminate radicals necessary for the polymerization reaction, it is preferable to remove oxygen from the mixed solution.
상기 산소를 제거하는 방법은 버블링(bubbling) 또는 프리즈-펌프-토(Freeze-pump-thaw) 방법일 수 있으며, 바람직하게는 질소 버블링에 의해 산소를 제거할 수 있다.The method for removing oxygen may be a bubbling or freeze-pump-thaw method, and preferably, oxygen may be removed by nitrogen bubbling.
(S3) 단계(S3) step
(S3) 단계에서는, 상기 (S2) 단계에서 산소가 제거된 혼합물을 기재 상에 도포하여 경화시킬 수 있다.In step (S3), the mixture from which oxygen has been removed in step (S2) can be applied on a substrate and cured.
상기 산소가 제거된 혼합물을 기재 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법, 스크린 프린팅, 닥터블레이드법 및 슬롯다이법으로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 당업계에서 사용될 수 있는, 기재 상에 용액을 도포하는 방법이라면 이에 제한되는 것은 아니다.A method of applying the oxygen-free mixture onto a substrate may be selected from the group consisting of a spray method, screen printing, doctor blade method, and slot die method. However, applying the solution on a substrate can be used in the art. The method is not limited to this.
상기 도포 후 상기 기재 상에 형성된 고분자 전해질, 구체적으로는 고분자 전해질막을 박리할 수 있다.After the application, the polymer electrolyte formed on the substrate, specifically the polymer electrolyte membrane, can be peeled off.
상기 기재 상에 형성된 고분자 전해질을 상기 기재는 바람직하게는 이형 필름일 수 있다.The polymer electrolyte formed on the substrate may preferably be a release film.
상기 이형 필름은 당업계에서 사용되는 이형 필름이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부티렌테레프탈레이드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부티렌나프탈레이트 등의 폴리에스터 수지; 폴리이미드 수지; 아크릴 수지; 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스티렌 등의 스티렌계 수지; 폴리카보네이트 수지; 폴리락틱에시드 수지; 폴리우레탄 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀 수지; 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드 등의 비닐 수지; 폴리아미드 수지; 설폰계 수지; 폴리에테르-에테르케톤계 수지; 알릴레이트계 수지; 또는 상기 수지들의 혼합물로 형성된 이형필름이 사용될 수 있다.The release film is not particularly limited as long as it is a release film used in the industry, and examples include polyester resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene naphthalate; polyimide resin; Acrylic resin; Styrene-based resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene; polycarbonate resin; polylactic acid resin; polyurethane resin; polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-propylene copolymer; Vinyl resins such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride; polyamide resin; Sulfone resin; polyether-etherketone-based resin; Allylate resin; Alternatively, a release film formed from a mixture of the above resins may be used.
상기 경화는 열경화 또는 광경화일 수 있다. 상기 열경화는 50 내지 80℃, 바람직하게는 55 내지 75℃, 보다 바람직하게는 60 내지 70℃의 온도로 가열하여 경화시키는 것일 수 있다. 상기 열경화 온도가 상기 범위 미만이면 원하는 만큼 경화가 이루어지지 않아 고분자 전해질을 얻을 수 없고, 상기 범위 초과이면 고분자 전해질 자체의 물성이 변성될 수 있다. 상기 광경화는 UV 경화일 수 있다.The curing may be thermal curing or photo curing. The thermal curing may be performed by heating to a temperature of 50 to 80°C, preferably 55 to 75°C, and more preferably 60 to 70°C. If the thermal curing temperature is less than the above range, curing does not occur as desired and a polymer electrolyte cannot be obtained, and if it exceeds the above range, the physical properties of the polymer electrolyte itself may be denatured. The photocuring may be UV curing.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 전술한 바와 같은 하기 반응식 1은, 본 발명에 따른 고분자 전해질의 제조방법에 따라 제조시의 반응을 모식적으로 나타낸 것이다. 하기 반응식 1은 원료 물질로 BA, styrene, PEGMEA 및 PEGDA를 모두 사용할 경우로서(SIL 미도시), 광개시제(I-819)사용하여 UV 광경화시켜 고분자 전해질을 제조하는 과정을 나타낸 것이다.According to one embodiment of the present invention, the following reaction formula 1 as described above schematically shows the reaction during production of the polymer electrolyte according to the production method according to the present invention. Scheme 1 below shows the process of producing a polymer electrolyte by UV photocuring using a photoinitiator (I-819) when BA, styrene, PEGMEA, and PEGDA are all used as raw materials (SIL not shown).
<반응식 1><Scheme 1>
리튬 이차전지Lithium secondary battery
본 발명은 또한, 전술한 바와 같은 고분자 전해질을 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention also relates to a lithium secondary battery containing the polymer electrolyte as described above.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재된 전해질을 포함하며, 이때 상기 전해질로서 전술한 바와 같은 고분자 전해질을 사용할 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte interposed between them. In this case, the polymer electrolyte described above can be used as the electrolyte.
상기 고분자 전해질은 전기화학적으로 우수한 전압 안정성 및 양이온 수송률을 모두 만족시키면서도 높은 리튬 이온 전도도를 나타내어, 전지의 전해질로서 바람직하게 사용하여 전지의 성능을 개선할 수 있다.The polymer electrolyte satisfies both electrochemically excellent voltage stability and cation transport rate while exhibiting high lithium ion conductivity, so it can be preferably used as a battery electrolyte to improve battery performance.
더불어, 상기 전해질은 리튬 이온 전도도를 더욱 높이기 위해, 이러한 목적으로 사용되는 물질을 더욱 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may further include materials used for this purpose to further increase lithium ion conductivity.
필요한 경우, 상기 고분자 전해질은 무기 고체 전해질 또는 유기 고체 전해질을 더욱 포함한다. 상기 무기고체 전해질은 세라믹 계열의 재료로, 결정성 또는 비결정성 재질이 사용될 수 있으며, Thio-LISICON(Li3 . 25Ge0 .25P0. 75S4), Li2S-SiS2, LiI-Li2S-SiS2, LiI-Li2S-P2S5, LiI-Li2S-P2O5, LiI-Li3PO4-P2S5, Li2S-P2S5, Li3PS4, Li7P3S11, Li2O-B2O3, Li2O-B2O3-P2O5, Li2O-V2O5-SiO2, Li2O-B2O3, Li3PO4, Li2O-Li2WO4-B2O3, LiPON, LiBON, Li2O-SiO2, LiI, Li3N, Li5La3Ta2O12, Li7La3Zr2O12, Li6BaLa2Ta2O12, Li3PO(4-3/2w)Nw (w는 w＜1), Li3 . 6Si0 .6P0. 4O4 등의 무기 고체 전해질이 가능하다.If necessary, the polymer electrolyte further includes an inorganic solid electrolyte or an organic solid electrolyte. The inorganic solid electrolyte is a ceramic-based material, and crystalline or amorphous materials may be used, such as Thio-LISICON (Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ) , Li 2 S -SiS 2 , LiI -Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 SP 2 S 5 , LiI-Li 2 SP 2 O 5 , LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 , Li 3 PS 4 , Li 7 P 3 S 11 , Li 2 OB 2 O 3 , Li 2 OB 2 O 3 -P 2 O 5 , Li 2 OV 2 O 5 -SiO 2 , Li 2 OB 2 O 3 , Li 3 PO 4 , Li 2 O-Li 2 WO 4 -B 2 O 3 , LiPON, LiBON, Li 2 O-SiO 2 , LiI, Li 3 N, Li 5 La 3 Ta 2 O12, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3 PO (4-3/2w) Nw (w is w<1), Li 3 . Inorganic solid electrolytes such as 6 Si 0.6 P 0.4 O 4 are possible.
유기 고체 전해질의 예로는 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리 에스테르 설파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴 등의 폴리머 계열의 재료에 리튬염을 혼합한 것을 사용할 수 있다. 이때, 이들은 단독으로 또는 적어도 하나 이상을 조합하여 사용할 수 있다.Examples of organic solid electrolytes include polymer-based materials such as polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, poly agitation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, and polyvinylidene fluoride. A mixture of lithium salts can be used. At this time, these can be used alone or in combination of at least one or more.
고분자 전해질로의 구체적인 적용 방법은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 공지된 방법을 선정 또는 선택하여 적용할 수 있다.The specific method of application to the polymer electrolyte is not particularly limited in the present invention, and a method known to those skilled in the art may be selected or applied.
고분자 전해질이 전해질로서 적용 가능한 리튬 이차전지는 양극 또는 음극의 제한이 없으며, 특히 고온에서 작동하는 리튬-공기 전지, 리튬 산화물 전지, 리튬-황 전지, 리튬 금속 전지 및 전고체 전지 등에 적용이 가능하다.Lithium secondary batteries, in which a polymer electrolyte can be applied as an electrolyte, have no limitations on the anode or cathode, and are particularly applicable to lithium-air batteries, lithium oxide batteries, lithium-sulfur batteries, lithium metal batteries, and all-solid-state batteries that operate at high temperatures. .
리튬 이차전지의 양극은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (0≤x≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 구리 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2 (M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga; 0.01≤x≤0.3)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2(M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta; 0.01≤x≤0.1) 또는 Li2Mn3MO8 (M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2 - xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3, 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 of a lithium secondary battery is a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxide with the formula Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (0≤x≤0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 , etc.; lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; Ni site-type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1 - x M x O 2 (M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga; 0.01≤x≤0.3); Chemical formula LiMn 2 - x M x O 2 (M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta; 0.01≤x≤0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (M = Fe, Co, Ni, Cu or Zn) ) Lithium manganese complex oxide expressed as; Lithium manganese composite oxide with a spinel structure expressed as LiNi x Mn 2 - x O 4 ; LiMn 2 O 4 in which part of Li in the chemical formula is replaced with an alkaline earth metal ion; disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , Cu 2 Mo 6 S 8 , chalcogenides such as FeS, CoS and MiS, scandium, ruthenium, titanium, vanadium, molybdenum, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, etc. Oxides, sulfides or halides 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 are not limited thereto. no.
이러한 양극 활물질은 양극 집전체 상에 형성될 수 있다. 상기 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. 이때, 상기 양극 집전체는 양극 활물질과의 접착력을 높일 수도 있도록, 표면에 미세한 요철이 형성된 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태를 사용할 수 있다.This positive electrode active material may be formed on the positive 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 on the surface of aluminum or stainless steel, Surface treatment with nickel, titanium, silver, etc. can be used. At this time, the positive electrode current collector can 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 to increase adhesion with the positive electrode active material.
또한, 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 갖는 음극 합제층이 형성되거나, 음극 합제층(일예로, 리튬 호일)을 단독으로 사용한다. In addition, for the negative electrode, a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material is formed on the negative electrode current collector, or a negative electrode mixture layer (for example, lithium foil) is used alone.
이때 음극 집전체나 음극 합제층의 종류는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지의 재질이 사용 가능하다.At this time, the type of the negative electrode current collector or negative electrode mixture layer is not particularly limited in the present invention, and known materials can be used.
또한, 음극 집전체는 당해 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. 또한, 상기 음극 집전체는 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철이 형성된 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 사용될 수 있다.In addition, the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is conductive without causing chemical changes in the battery, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, carbon on the surface of copper or stainless steel. , surface treated with nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. can be used. In addition, 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.
또한, 음극 활물질은 결정질 인조 흑연, 결정질 천연 흑연, 비정질 하드카본, 저결정질 소프트카본, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 수퍼-P, 그래핀(graphene), 섬유상 탄소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 탄소계 물질, Si계 물질, LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 포함할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.In addition, the negative electrode active material is one selected from the group consisting of crystalline artificial graphite, crystalline natural graphite, amorphous hard carbon, low-crystalline soft carbon, carbon black, acetylene black, Ketjen black, Super-P, graphene, and fibrous carbon. The above carbon-based materials, Si-based materials, LixFe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me' y O z (Me: Mn, Fe , Pb, Ge': Al, B, P, Si, group 1, 2, 3 elements of the periodic table, 0<x≤1; 1≤y≤8), etc. metal complex oxides; lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloy; tin-based alloy; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni based materials; titanium oxide; It may include lithium titanium oxide, etc., but is not limited to these alone.
여기에 더하여, 음극 활물질은 SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO22, Bi2O3, Bi2O4 및 Bi2O5 등의 산화물 등을 사용할 수 있고, 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 탄소 복합체와 같은 탄소계 음극 활물질이 단독으로 또는 2종 이상이 혼용되어 사용될 수 있다.In addition, the negative electrode active material is SnxMe 1 - x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, elements of groups 1, 2, and 3 of the periodic table, Metal complex oxides such as halogen; 0<x≤1;1≤z≤8); SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 and Oxides such as Bi 2 O 5 can be used, and carbon-based negative active materials such as crystalline carbon, amorphous carbon, or carbon composites can be used alone or in combination of two or more types.
이때, 상기 전극 합제층은 바인더 수지, 도전재, 충진제 및 기타 첨가제 등을 추가로 포함할 수 있다.At this time, the electrode mixture layer may additionally include a binder resin, a conductive material, a filler, and other additives.
상기 바인더 수지는 전극 활물질과 도전재의 결합과 집전체에 대한 결합을 위해 사용한다. 이러한 바인더 수지의 예로는, 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 하이드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder resin is used to bond the electrode active material and the conductive material and to the current collector. Examples of such binder resins include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, and tetramethylcellulose. Examples include fluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorine rubber, and various copolymers thereof.
상기 도전재는 전극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위해 사용한다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 휘스커; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등이 사용될 수 있다.The conductive material is used to further improve the conductivity of the electrode active material. These conductive materials are not particularly limited as long as they have conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black, such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Polyphenylene derivatives, etc. may be used.
상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is selectively used as a component to suppress the expansion of the electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material that does not cause chemical changes in the battery. For example, olipine polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fiber and carbon fiber are used.
전술한 바의 리튬 이차전지의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 젤리-롤형, 스택형, 스택-폴딩형(스택-Z-폴딩형 포함), 또는 라미네이션-스택 형일 수 있으며, 바람직하기로 스택-폴딩형일 수 있다.The form of the lithium secondary battery as described above is not particularly limited, and may be, for example, a jelly-roll type, a stack type, a stack-folding type (including a stack-Z-folding type), or a lamination-stack type. It may be a stack-folding type.
이러한 상기 음극, 고분자 전해질 및 양극이 순차적으로 적층된 전극 조립체를 제조한 후, 이를 전지 케이스에 넣은 다음, 캡 플레이트 및 가스켓으로 밀봉하여 조립하여 리튬 이차전지를 제조한다.After manufacturing the electrode assembly in which the negative electrode, polymer electrolyte, and positive electrode are sequentially stacked, it is placed in a battery case, and then sealed and assembled with a cap plate and a gasket to manufacture a lithium secondary battery.
이때 리튬 이차전지는 사용하는 양극/음극 재질에 따라 리튬-황 전지, 리튬-공기 전지, 리튬-산화물 전지, 리튬 전고체 전지 등 다양한 전지로 분류가 가능하고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조 방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.At this time, lithium secondary batteries can be classified into various batteries, such as lithium-sulfur batteries, lithium-air batteries, lithium-oxide batteries, and lithium all-solid-state batteries, depending on the anode/cathode material used, and can be cylindrical, square, or coin-shaped depending on the shape. , pouch type, etc., and can be divided into bulk type and thin film type depending on size. The structures and manufacturing methods of these batteries are widely known in the field, so detailed descriptions are omitted.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 고용량 및 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다. 상기 디바이스의 구체적인 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차 (Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기스쿠터(Escooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The lithium secondary battery according to the present invention can be used as a power source for devices requiring high capacity and high rate characteristics. Specific examples of the device include a power tool that is powered by an omni-electric motor and moves; Electric vehicles, including Electric Vehicle (EV), Hybrid Electric Vehicle (HEV), Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV), etc.; Electric two-wheeled vehicles, including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (Escooters); electric golf cart; Examples include, but are not limited to, power storage systems.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Preferred examples are presented below to aid understanding of the present invention. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and it is clear to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention. It is natural that changes and modifications fall within the scope of the attached patent claims.
하기 실시예 및 비교예에서는 하기 표 1에 기재된 바와 같은 조성에 따라 고분자 전해질을 제조하였다. 하기 참고 실시예 2-1, 참고 실시예 4-1 및 참고 비교예 1-1은 BA 함량에 따른 성능 평가를 위한 예들이다.In the following examples and comparative examples, polymer electrolytes were prepared according to the composition as shown in Table 1 below. Reference Example 2-1, Reference Example 4-1, and Reference Comparative Example 1-1 below are examples for evaluating performance according to BA content.
중량%)(unit:
weight%)
주1) BA (n-butyl acrylate, Sigma-Al styrene 주2)drich)Note 1) BA (n-butyl acrylate, Sigma-Al styrene Note 2) drich)
주2) styrene (Sigma-Aldrich)Note 2) styrene (Sigma-Aldrich)
주3) PEGMEA (poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate, Sigma-Aldrich, Mn: 480)Note 3) PEGMEA (poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate, Sigma-Aldrich, Mn: 480)
주4) PEGDA poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA, Sigma-Aldrich, Mn: 575)Note 4) PEGDA poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA, Sigma-Aldrich, Mn: 575)
주5) SIL: 하기 제조예 1에 따라, G3(Triglyme, TCI chemical)과 LiTFSI(3M, Sigma-Aldrich)의 중량비를 달리하여 제조됨.Note 5) SIL: Manufactured by varying the weight ratio of G3 (Triglyme, TCI chemical) and LiTFSI (3M, Sigma-Aldrich) according to Preparation Example 1 below.
제조예Manufacturing example 1: One: 솔베이트sorbate 이온성 액체( Ionic liquid ( SILSIL ) 합성) synthesis
글라임계 물질인 트리글라임(Triglyme, G3, TCI chemical)과 100℃에서 24시간 동안 진공 건조된 리튬염인 LiTFSI(bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt, 3M, Sigma-Aldrich)을 각각 38.30 중량% 및 61.70 중량%의 비율로 혼합하였다. 그 후, 드라이룸(dry room) 내에서 60℃에서 4시간 동안 스터링(stirring)하고, 상온에서 overnight 스터링하여 하기 화학식 1로 표시되는 SIL(Li[G3][TFSI], 2.5M)을 합성하였다.Triglyme (G3, TCI chemical), a glyme-based material, and LiTFSI (bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt, 3M, Sigma-Aldrich), a lithium salt vacuum dried at 100°C for 24 hours, were added at 38.30% by weight, respectively. It was mixed at a ratio of 61.70% by weight. Thereafter, SIL (Li[G3][TFSI], 2.5M) represented by the following formula (1) was synthesized by stirring in a dry room at 60°C for 4 hours and overnight stirring at room temperature. .
<화학식 1><Formula 1>
실시예Example 1 내지 6 및 1 to 6 and 비교예Comparative example 1, 1-1 1, 1-1
(1)원료 혼합(1) Mixing raw materials
상기 표 1에 기재된 조성에 따라, 단량체들과 SIL이 총 2g이 되도록 20 ml의 reaction vial에서 계측하여 혼합 용액을 준비하였다.According to the composition shown in Table 1, a mixed solution was prepared by measuring the monomers and SIL in a 20 ml reaction vial so that the total amount was 2 g.
그 후, 광개시제인 Irgacure-819 (Sigma-Aldrich)를 상기 혼합 용액에 투입하고 완전히 용해될 수 있도록 1분 동안 vortex를 통하여 혼합한 혼합물을 얻었다. 상기 광개시제는 상기 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 중량%가 되도록 하였다.Afterwards, the photoinitiator Irgacure-819 (Sigma-Aldrich) was added to the mixed solution and mixed through a vortex for 1 minute to ensure complete dissolution to obtain a mixture. The photoinitiator was adjusted to 1% by weight based on the total weight of the mixture.
(2)산소 제거 (2)Oxygen removal
상기 혼합물을 2분 동안 질소 버블링시켜, 상기 혼합 용액으로부터 잔류 산소를 제거하여, 고분자 전해질을 제조하였다.The mixture was bubbled with nitrogen for 2 minutes to remove residual oxygen from the mixed solution, thereby preparing a polymer electrolyte.
(3)경화(3) Hardening
스포이드를 이용하여, 상기 잔류 산소가 제거된 혼합물을 이형 필름(Polyester 필름 (SKC, SH71S, 100 ㎛)) 상에 도포하고, 광경화 시켰다. Using a dropper, the mixture from which the residual oxygen was removed was applied onto a release film (Polyester film (SKC, SH71S, 100 ㎛)) and photocured.
상기 광경화는 UV black light 챔버 내에 상기 혼합물이 도포된 이형 필름을 위치시키고, 1h 동안 UV 경화시켜 실시하여, 고분자 전해질막을 제조하였다.The photocuring was performed by placing the release film coated with the mixture in a UV black light chamber and UV curing for 1 h to prepare a polymer electrolyte membrane.
실험예Experiment example 1 One
실시예 및 비교예에서 제조된 고분자 전해질막에 대하여 하기와 같은 방법으로 이온전도도, 모듈러스(modulus) 및 연신율(elongation at break)을 측정하여 평가하였다.The polymer electrolyte membranes prepared in Examples and Comparative Examples were evaluated by measuring ionic conductivity, modulus, and elongation at break in the following manner.
(1) 온전도도 (σ)(1) Integrity conductivity (σ)
이온전도도는 SUS(Steel Use Stainless)/고분자 전해질/SUS의 형태로 코인셀(coin cell)을 제작한 후, 전위 가변기(potentiostat)를 이용하여 측정하되, 25℃에서 1Hz~5MHz의 범위로 10mV의 전압을 인가하며 측정하여, 그 결과를 표 2에 기재하였다.Ion conductivity is measured using a potentiostat after manufacturing a coin cell in the form of SUS (Steel Use Stainless)/polymer electrolyte/SUS, and measuring 10 mV in the range of 1 Hz to 5 MHz at 25°C. The voltage was applied and measured, and the results are listed in Table 2.
상기 표 2를 참조하면, BA를 사용하여 제조된 고분자 전해질인 실시예 1 내지 6은 BA를 사용하지 않은 비교예 1에 비해 이온전도도가 유사하거나 다소 감소된 것으로 나타났다.Referring to Table 2, Examples 1 to 6, which were polymer electrolytes prepared using BA, showed similar or slightly reduced ionic conductivity compared to Comparative Example 1, which did not use BA.
또한, 실시예 1 내지 3에서 BA의 중량을 고정하고, PEGMEA와 PEGDA의 비율을 조절할 경우 이온전도도에 큰 영향이 없는 것을 알 수 있다.Additionally, in Examples 1 to 3, it can be seen that when the weight of BA is fixed and the ratio of PEGMEA and PEGDA is adjusted, there is no significant effect on ionic conductivity.
또한, 실시예 4와 비교예 1을 비교하면, 실시예 4는 BA을 중량이 다른 실시예에 비해 많고, 비교예 1은 BA는 없고, PEGMEA의 중량이 실시예 4에서 사용된 BA의 중량과 동일한 경우로서, 실시예 4의 이온 전도도가 비교예 1에 비해 다소 작은 것으로 나타났다.In addition, comparing Example 4 and Comparative Example 1, Example 4 contains more BA than other examples, Comparative Example 1 has no BA, and the weight of PEGMEA is equal to the weight of BA used in Example 4. In the same case, the ionic conductivity of Example 4 was found to be somewhat smaller than that of Comparative Example 1.
(2) 모듈러스 및 연신율 (2) modulus and elongation
모듈러스 및 연신율은 하기 6단계를 포함하는 방법을 이용하여 측정하였다.Modulus and elongation were measured using a method including the following six steps.
① Texture Analyzer (TA-XT plus II)를 이용하여 모듈러스, elongation at break를 측정하였다.① Modulus and elongation at break were measured using Texture Analyzer (TA-XT plus II).
② 필름 형태로 제작한 고분자 전해질막을 커터칼을 이용해, 길이 50mm, 너비 10mm로 샘플 당 5개 씩 준비하였다.② Polymer electrolyte membranes produced in film form were prepared using a cutter knife, 5 pieces per sample with a length of 50 mm and a width of 10 mm.
③ 샘플을 각 16~25mm 길이로 위 아래의 지그에 연결하였다.③ The samples were connected to the upper and lower jigs with a length of 16 to 25 mm.
④ 30mm/min의 속도로 수직방향 위쪽으로 연신(elongation)하며 이때의 stress를 측정하였다.④ It was elongated vertically upward at a speed of 30 mm/min, and the stress at this time was measured.
⑤ 이의 stress-strain curve를 통하여 모듈러스를 계산하고, 연신율을 측정하였다.⑤ The modulus was calculated through the stress-strain curve, and the elongation was measured.
⑥ 상기 모듈러스는 초기 3%의 stress/strain으로 계산하였다.⑥ The modulus was calculated with an initial stress/strain of 3%.
상기 방법에 따라 측정된 모듈러스 및 연신율은 하기 표 3 및 도 2에 나타난 바와 같다.The modulus and elongation measured according to the above method are shown in Table 3 and Figure 2 below.
상기 표 3 및 도 2를 참조하면, 참고 실시예 2-1, 4-1 및 참고 비교예 1-1에서, BA의 투입에 따라 신장율이 크게 개선되는 것을 확인할 수 있으며, 이는 elasticity의 증가로 인한 것으로 예측할 수 있다.Referring to Table 3 and Figure 2, it can be seen that in Reference Examples 2-1, 4-1 and Reference Comparative Example 1-1, the elongation rate is greatly improved according to the addition of BA, which is due to the increase in elasticity. It can be predicted that
또한, 실시예 4와 6의 경우 SIL의 투입량이 많으므로, modulus는 큰 차이를 보이지 않으나, BA의 투입량이 증가함에 따라 elasticity가 증가하여 신장율이 k가 증가하는 것을 알 수 있다.In addition, in the case of Examples 4 and 6, since the input amount of SIL is large, the modulus does not show a significant difference, but as the input amount of BA increases, the elasticity increases, and it can be seen that the elongation rate k increases.
10: 글라임계 물질
11: 리튬염의 리튬
23: 전해질10: Glyme-based substances
11: Lithium salt
23: electrolyte
Claims (15)
상기 알킬 아크릴레이트계 단량체인 n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate, BA)는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함되고,
상기 에틸렌 옥사이드 반복단위를 함유하는 단량체인 폴리에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트(poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate, PEGMEA)는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 포함되고,
상기 용매인 솔베이트 이온성 액체(Solvate Ionic Liquid, SIL)는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 70 내지 90 중량%로 포함되고,
상기 솔베이트 이온성 액체는 리튬염과 글라임계 물질을 1 : 0.1 내지 3의 몰비로 포함하는 것인, 고분자 전해질.Alkyl acrylate monomer; Monomers containing ethylene oxide repeating units; A polymer electrolyte made of a random copolymer containing; and a solvent,
n-butyl acrylate (BA), which is the alkyl acrylate monomer, is contained in an amount of 1 to 20% by weight based on the total weight of the polymer electrolyte,
Poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate (PEGMEA), a monomer containing the ethylene oxide repeating unit, is contained in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the polymer electrolyte,
The solvent, Solvate Ionic Liquid (SIL), is contained in an amount of 70 to 90% by weight based on the total weight of the polymer electrolyte,
The sorbate ionic liquid is a polymer electrolyte containing lithium salt and glyme-based material at a molar ratio of 1:0.1 to 3.
상기 고분자 전해질은 가교제 및 보강제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는, 고분자 전해질.According to paragraph 1,
The polymer electrolyte further includes at least one selected from the group consisting of a crosslinking agent and a reinforcing agent.
상기 가교제는 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Poly(ethylene glycol) diacrylate: PEGDA) 및 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(Poly(ethylene glycol) dimethacrylate: PEGDMA)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며,
상기 가교제는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함되는 것인, 고분자 전해질.According to clause 8,
The cross-linking agent is at least one selected from the group consisting of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) and poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDMA),
The cross-linking agent is contained in an amount of 1 to 20% by weight based on the total weight of the polymer electrolyte.
상기 보강제는 스티렌(styrene), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrlyate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate) 및 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며,
상기 보강제는 상기 고분자 전해질 전체 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 1 중량% 이하로 포함되는 것인, 고분자 전해질.According to clause 8,
The reinforcing agent is at least one selected from the group consisting of styrene, methyl methacrlyate, methyl acrylate, and ethyl acrylate,
A polymer electrolyte wherein the reinforcing agent is contained in an amount greater than 0% by weight and less than or equal to 1% by weight based on the total weight of the polymer electrolyte.
상기 고분자 전해질은 네트워크(network) 형태의 고분자 전해질막인, 고분자 전해질.According to paragraph 1,
The polymer electrolyte is a polymer electrolyte membrane in the form of a network.
(S2) 상기 (S1) 단계에서 형성된 혼합물로부터 산소를 제거하는 단계; 및
(S3) 상기 (S2) 단계에서 산소가 제거된 혼합물을 기재 상에 도포하여 경화시키는 단계;
를 포함하는, 제1항의 고분자 전해질의 제조방법.(S1) forming a mixture by adding an initiator to a mixed solution obtained by dissolving an alkyl acrylate monomer and a polyethylene oxide monomer in a solvent;
(S2) removing oxygen from the mixture formed in step (S1); and
(S3) applying the mixture from which oxygen has been removed in step (S2) onto a substrate and curing it;
A method for producing the polymer electrolyte of claim 1, comprising.
상기 (S1) 단계에서, 가교제 및 보강제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 함께 용해시키는 것인, 고분자 전해질의 제조방법.According to clause 12,
In the step (S1), a method for producing a polymer electrolyte, wherein at least one selected from the group consisting of a crosslinking agent and a reinforcing agent is dissolved together.
상기 개시제는 상기 혼합 용액 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 2 중량%로 포함되는 것인, 고분자 전해질의 제조방법.According to clause 12,
A method for producing a polymer electrolyte, wherein the initiator is contained in an amount of 0.1 to 2% by weight based on the total weight of the mixed solution.
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| KR1020180111960A KR102680028B1 (en) | 2018-09-19 | Polymer Electrolyte and Method for Preparing the Same |
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| JP2002063812A (en) * | 2000-08-17 | 2002-02-28 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Gel-form electrolyte forming composite, gel electrolyte and its manufacturing method |
| JP2003096232A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Nitto Denko Corp | Adhesive and porous film and polymer-gel electrolyte obtained from the same and their use |
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2003096232A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Nitto Denko Corp | Adhesive and porous film and polymer-gel electrolyte obtained from the same and their use |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| POLYMER(KOREA) VOL. 21 NO. 5 PP 861-870(1997)* |
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