KR20140041118A - 세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자 - Google Patents

세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20140041118A
KR20140041118A KR1020120108104A KR20120108104A KR20140041118A KR 20140041118 A KR20140041118 A KR 20140041118A KR 1020120108104 A KR1020120108104 A KR 1020120108104A KR 20120108104 A KR20120108104 A KR 20120108104A KR 20140041118 A KR20140041118 A KR 20140041118A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
separator
electrochemical device
inorganic particles
lithium
pores
Prior art date
Application number
KR1020120108104A
Other languages
English (en)
Inventor
이주성
유보경
김종훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020120108104A priority Critical patent/KR20140041118A/ko
Publication of KR20140041118A publication Critical patent/KR20140041118A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44—Fibrous material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/429—Natural polymers
    • H01M50/4295—Natural cotton, cellulose or wood
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/443—Particulate material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/454—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising a non-fibrous layer and a fibrous layer superimposed on one another
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491—Porosity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

본 발명은 세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 고분자 섬유가 적층되어 형성된 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 적어도 일면 및 상기 적층된 고분자 섬유간의 틈새에 형성되고, 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층;을 포함하는 전기화학소자용 세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 부직포 기재에 존재하는 마이크로 사이즈의 기공에 무기물 입자 및 고분자 바인더가 충분히 채워지도록 함으로써, 나노 사이즈의 기공이 되도록 제어가 가능하고, 이로 인해 누설 전류 발생을 방지할 수 있으며, 그 결과 전기화학소자의 절연성 저하가 방지된다. 그리고, 부직포 기재의 기공에 무기물 입자가 도입됨으로써 세퍼레이터의 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 또한 석션에 의해 부직포 기재가 갖는 기공 사이로 투입되지 못한 무기물 입자 및 고분자 바인더는 부직포 기재의 일면에 위치하게 되며, 이는 다공성 코팅층으로 기능함으로써 전기화학소자의 과열시 부직포 기재가 열 수축되는 것을 방지한다.

Description

세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자{Separator, manufacturing method of separator, and electrochemical device including the same}
본 발명은 세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부직포 기재에 존재하는 마이크로 사이즈의 기공에 무기물 입자 및 고분자 바인더가 도입된 전기화학소자용 세퍼레이터, 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목을 받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.
상기와 같은 전기화학소자는 많은 회사에서 생산되고 있으나 그들의 안전성 특성은 각각 다른 양상을 보인다. 이러한 전기화학소자의 안전성 평가 및 안전성 확보는 매우 중요하다. 가장 중요한 고려사항은 전기화학소자가 오작동 시 사용자에게 상해를 입혀서는 아니 된다는 것이며, 이러한 목적으로 안전규격은 전기화학소자 내의 발화 및 발연 등을 엄격히 규제하고 있다. 전기화학소자의 안전성 특성에 있어서, 전기화학소자가 과열되어 열폭주가 일어나거나 세퍼레이터가 관통될 경우에는 폭발을 일으키게 될 우려가 크다.
한편, 전기화학소자의 세퍼레이터로서 그 제조비용의 절감을 위해 다공성의 부직포 기재가 사용될 수 있다. 하지만, 기계적 강도가 약하다는 단점으로 인해 다공성의 부직포 기재를 사용한 세퍼레이터는 전기화학소자의 제조 시에 파단될 수 있는 문제점이 있다. 그리고, 부직포 기재가 갖는 기공의 크기가 커서 전기화학소자의 작동 시 누설전류(leak current)가 발생할 수 있고, 이로 인해, 세퍼레이터의 절연성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 부직포 기재에 존재하는 마이크로 사이즈의 기공에 무기물 입자 및 고분자 바인더가 충분히 채워지도록 함으로써, 기공의 크기제어가 가능하며, 다공성 코팅층의 도입에 따라 열적 안정성을 향상시킨 전기화학소자용 세퍼레이터, 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 고분자 섬유가 적층되어 형성된 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 적어도 일면 및 상기 적층된 고분자 섬유간의 틈새에 형성되고, 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층;을 포함하는 전기화학소자용 세퍼레이터가 제공된다.
이때, 상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 기공직경이 1 nm 내지 1,000 nm 일 수 있다.
그리고, 상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 전체 기공의 부피는, 상기 부직포 기재의 전체 기공의 부피 대비 20 내지 60 %일 수 있다.
그리고, 상기 고분자 섬유는, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드 및 폴리페닐렌설파이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 고분자 섬유는, 평균 굵기가 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
그리고, 상기 무기물 입자는, 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
여기서, 상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는, SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, AlOOH, Al(OH)3, TiO2 , SiC, BaTiO3, Pb(Zrx, Ti1 -x)O3(PZT, 여기서, 0<x<1임), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 여기서, 0<x<1, 0<y<1임), (1-x)Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 여기서, 0<x<1임) 및 HfO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는, 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), (LiAlTiP)xOy 계열 글래스(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 계열 글래스 및 P2S5 (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 무기물 입자의 평균 입경은, 0.001㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
그리고, 상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌(hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴 스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 고분자 섬유를 적층하여 부직포 기재를 형성하는 단계; 무기물 입자, 고분자 바인더 및 용매를 포함하는 슬러리를 상기 부직포 기재의 일면에 도포하는 단계; 및 상기 부직포 기재의 타면에 음압이 형성된 석션부를 위치시켜, 슬러리에 포함된 상기 무기물 입자 및 상기 고분자 바인더를 상기 부직포 기재에 존재하는 기공으로 도입시키는 단계;를 포함하는 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법이 제공된다.
이때, 상기 용매는, 아세톤(acetone), 테트라 하이드로퓨란(tetra hydrofuran), 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름 아미드(dimethylform amide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산(cyclohexane) 및 물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 석션부에 형성된 음압은, 10 mmHg 내지 500 mmHg일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 캐소드, 애노드, 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 개재된 세퍼레이터 및 전해액을 포함하는 전기화학소자에 있어서, 상기 세퍼레이터는, 전술한 세퍼레이터인 전기화학소자가 제공된다.
여기서, 상기 전기화학소자는 리튬 이차전지일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부직포 기재에 존재하는 마이크로 사이즈의 기공에 무기물 입자 및 고분자 바인더가 충분히 채워지도록 함으로써, 나노 사이즈의 기공이 되도록 제어가 가능하고, 이로 인해 누설 전류 발생을 방지할 수 있으며, 그 결과 전기화학소자의 절연성 저하가 방지된다.
그리고, 부직포 기재의 기공에 무기물 입자가 도입됨으로써 세퍼레이터의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 석션에 의해 부직포 기재가 갖는 기공 사이로 투입되지 못한 무기물 입자 및 고분자 바인더는 부직포 기재의 일면에 위치하게 되며, 이는 다공성 코팅층으로 기능함으로써 전기화학소자의 과열시 부직포 기재가 열 수축되는 것을 방지한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 세퍼레이터의 단면을 나타낸 SEM 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 전기화학소자용 세퍼레이터는, 고분자 섬유가 적층되어 형성된 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 적어도 일면 및 상기 적층된 고분자 섬유간의 틈새에 형성되고, 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층;을 포함한다.
여기서, 상기 고분자 섬유를 분산시킬 수 있는 분산제로서, 알칸 계열, 아릴 계열, 폴리비닐 피리딘(polyvinylpyridine)계, 폴리아크릴레이트(polyacrylate)계, 글리콜(glycol)계, PVdF(polyvinylidene fluoride)계, 폴리우레탄(polyurethane)계, 케톤계, 카보네이트계, 벤젠계 및 이의 혼합물이 사용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 기공직경이 1 nm 내지 1,000 nm 일 수 있다. 상기 수치 범위를 만족하게 되면, 전기화학소자의 작동 시 누설 전류 발생을 방지할 수 있으며, 그 결과 전기화학소자의 절연성 저하가 방지된다. 한편, 상기 세퍼레이터의 기공직경이 1nm 이하인 경우에는 리튬이온의 이동에 대한 저항으로 작용하여, 전기화학소자의 출력특성을 악화시킬 우려가 있고, 1,000 nm 이상의 경우에는 캐소드와 애노드간의 단락을 방지하는 세퍼레이터로서의 기능을 구현하기 어렵다.
그리고, 상기 적층된 고분자 섬유간의 틈새에 형성된 기공에, 무기물 입자 및 고분자 바인더를 도입하여, 상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 전체 기공의 부피는, 상기 부직포 기재의 전체 기공의 부피 대비 20 내지 60 %가 되도록 함으로써, 세퍼레이터의 기공직경이 나노 사이즈가 되도록 제어가 가능하고, 이로 인해 누설 전류 발생을 방지할 수 있으며, 그 결과 전기화학소자의 절연성 저하가 방지될 수 있다. 그리고, 상기 부직포 기재의 기공에 무기물 입자가 도입됨으로써 세퍼레이터의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 고분자 섬유는, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀; 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈렌 등과 같은 폴리에스테르; 폴리아세탈; 폴리아미드; 폴리카보네이트; 폴리이미드; 폴리에테르에테르케톤; 폴리에테르설폰; 폴리페닐렌옥사이드; 및 폴리페닐렌설파이드;로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.
그리고, 형성된 부직포 기재의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다. 그리고, 상기 부직포 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 5 내지 50㎛일 수 있다.
그리고, 상기 고분자 섬유의 평균 굵기는 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다.
한편, 본 발명에서 사용될 수 있는 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 또는 10 이상인 고유전율 무기물 입자를 포함할 수 있다. 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, AlOOH, Al(OH)3, TiO2 , SiC, BaTiO3, Pb(Zrx, Ti1 -x)O3(PZT, 여기서, 0<x<1임), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 여기서, 0<x<1, 0<y<1임), (1-x)Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 여기서, 0<x<1임) 및 HfO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자, 즉 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 사용할 수 있다. 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 글래스 (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li3 .25Ge0 .25P0 .75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 글래스(LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 글래스(LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.
상기 무기물 입자의 크기는 제한이 없으나, 부직포 기재에 존재하는 기공으로 잘 투입되어, 적절한 공극률이 유지될 수 있도록 평균 입경이 0.001㎛ 내지 100㎛ 범위일 수 있다.
그리고, 상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌(hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴 스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법은 다음과 같다.
우선, 고분자 섬유를 적층하여 부직포 기재를 형성한다 (S1).
이어서, 무기물 입자, 고분자 바인더 및 용매를 포함하는 슬러리를 상기 부직포 기재의 일면에 도포한다 (S2).
이때, 상기 용매로는, 끓는점이 낮은 것이 사용될 수 있다. 이는 추후 용매제거를 용이하게 하기 위해서이다. 사용 가능한 용매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테트라 하이드로퓨란(tetra hydrofuran), 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름 아미드(dimethylform amide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산(cyclohexane) 및 물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
이어서, 상기 부직포 기재의 타면에 음압이 형성된 석션부를 위치시켜, 슬러리에 포함된 상기 무기물 입자 및 상기 고분자 바인더를 상기 부직포 기재에 존재하는 기공으로 도입시킨다 (S3).
이때, 상기 석션부에 형성된 음압은, 10 mmHg 내지 500 mmHg, 또는 50 mmHg 내지 300 mmHg일 수 있다. 상기 수치범위를 만족하게 되면, 무기물 입자가 부직포 기재의 마이크로 사이즈의 큰 기공 사이로 침투하여, 상기 부직포 기재의 기공크기를 줄이는 효과가 발생한다.
이러한 방법에 의해 제조된 세퍼레이터는, 부직포 기재가 갖는 기공 사이에 무기물 입자 및 고분자 바인더가 충분히 채워짐으로써, 부직포 기재의 기공 크기제어가 가능해진다. 이로 인해 누설 전류 발생을 방지할 수 있고, 그 결과 전기화학소자의 절연성 저하가 방지된다.
그리고, 상기 석션부에 형성된 음압에 의해 부직포 기재가 갖는 기공 사이로 투입되지 못한 무기물 입자 및 고분자 바인더는 상기 부직포 기재의 일면에 위치하게 되며, 이는 다공성 코팅층으로 기능함으로써 전기화학소자의 과열시 부직포 기재가 열 수축되는 것을 억제하게 된다.
한편, 전술한 방법에 추가적으로, 상기 부직포 기재의 타면에 슬러리를 도포한 후, 상기 부직포 기재의 일면에 음압이 형성된 석션부를 위치시켜, 슬러리에 포함된 무기물 입자 및 고분자 바인더를 상기 부직포 기재에 존재하는 기공으로 투입시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 제조방법으로 제조된 세퍼레이터는, 캐소드와 애노드 사이에 개재되어 전기화학소자로 제조된다.
본 발명의 전기화학소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 슈퍼 커패시터 소자와 같은 커패시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 2차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 세퍼레이터와 함께 적용될 전극으로는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전극 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 상기 전극 활물질 중 캐소드활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 캐소드에 사용될 수 있는 통상적인 캐소드활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간 산화물, 리튬코발트 산화물, 리튬니켈 산화물, 리튬철 산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합 산화물을 사용할 수 있다. 애노드활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 애노드에 사용될 수 있는 통상적인 애노드활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. 캐소드 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 애노드 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마-부티로락톤 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 세퍼레이터를 전지로 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 세퍼레이터와 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 : 세퍼레이터의 제조
(1) 부직포 기재의 형성
평균 굵기가 5㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 소재의 섬유를, 분산제인 폴리비닐피리딘에 충분히 분산시킨 후, 웨트 레이드 (wet laid)장치를 이용하여 두께가 16 ㎛인 부직포 기재를 준비하였다.
(2) 슬러리의 제조
무기물 입자로서 산화 알루미늄(Al2O3), 고분자 바인더로서 폴리비닐리덴풀루오라이드-클로로트리풀루오로에틸렌 공중합체(PVdF-CTFE) 및 시아노에틸 풀루란(cyanoethyl pullulan)의 혼합물, 및 용매로서 아세톤을 18:2:80의 중량비로 혼합하여 슬러리를 제조하였다.
(3) 슬러리의 코팅 및 석션
상기 슬러리를 상기 부직포 기재의 일면에 도포한 후, 상기 부직포 기재의 타면에 150 mmHg의 음압이 형성된 석션부를 위치시켜, 무기물 입자 및 고분자 바인더가 상기 부직포 기재의 기공으로 투입되도록 함으로써 세퍼레이터를 제조하였다. 제조된 세퍼레이터의 두께는 20 ㎛가 되도록 조절하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 세퍼레이터의 단면을 나타낸 SEM 사진이다. 도 1을 참조하면, 고분자 섬유의 사이에 무기물 입자들이 도입되어 있으며, 부직포 기재의 표면에 무기물 입자 및 고분자 바인더로 이루어진 다공성 코팅층이 형성되어 있음을 알 수 있다.
비교예 : 세퍼레이터의 제조
평균 굵기가 5㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 소재의 섬유를, 분산제인 폴리비닐피리딘에 충분히 분산시킨 후, 웨트 레이드 (wet laid)장치를 이용하여 두께가 20 ㎛의 부직포 기재로 구성된 세퍼레이터를 제조하였다.
기공 크기의 측정
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 세퍼레이터에 대해서, 기공크기 측정장치 (PMI社, CFP-1500AE)를 이용하여 기공크기를 측정하였다. 실시예에 따라 제조된 세퍼레이터의 평균 기공크기는 80 nm임에 반해, 비교예에 따라 제조된 세퍼레이터의 평균 기공크기는 1,900 nm 수준이었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 고분자 섬유가 적층되어 형성된 부직포 기재; 및
    상기 부직포 기재의 적어도 일면 및 상기 적층된 고분자 섬유간의 틈새에 형성되고, 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층;을 포함하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 기공직경이 1 nm 내지 1,000 nm인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 전체 기공의 부피는, 상기 부직포 기재의 전체 기공의 부피 대비 20 내지 60 %인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 섬유는, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드 및 폴리페닐렌설파이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 섬유는, 평균 굵기가 0.1㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기물 입자는, 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는, SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, AlOOH, Al(OH)3, TiO2 , SiC, BaTiO3, Pb(Zrx, Ti1 -x)O3(PZT, 여기서, 0<x<1임), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 여기서, 0<x<1, 0<y<1임), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 여기서, 0<x<1임) 및 HfO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는, 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), (LiAlTiP)xOy 계열 글래스(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 계열 글래스 및 P2S5 (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무기물 입자의 평균 입경은, 0.001㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌(hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.
  11. 고분자 섬유를 적층하여 부직포 기재를 형성하는 단계;
    무기물 입자, 고분자 바인더 및 용매를 포함하는 슬러리를 상기 부직포 기재의 일면에 도포하는 단계; 및
    상기 부직포 기재의 타면에 음압이 형성된 석션부를 위치시켜, 슬러리에 포함된 상기 무기물 입자 및 상기 고분자 바인더를 상기 부직포 기재에 존재하는 기공으로 도입시키는 단계;를 포함하는 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 용매는, 아세톤(acetone), 테트라 하이드로퓨란(tetra hydrofuran), 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름 아미드(dimethylform amide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산(cyclohexane) 및 물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 석션부에 형성된 음압은, 10 mmHg 내지 500 mmHg인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  15. 캐소드, 애노드, 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 개재된 세퍼레이터 및 전해액을 포함하는 전기화학소자에 있어서,
    상기 세퍼레이터는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 세퍼레이터인 전기화학소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전기화학소자는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
KR1020120108104A 2012-09-27 2012-09-27 세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자 KR20140041118A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120108104A KR20140041118A (ko) 2012-09-27 2012-09-27 세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120108104A KR20140041118A (ko) 2012-09-27 2012-09-27 세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140041118A true KR20140041118A (ko) 2014-04-04

Family

ID=50651003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120108104A KR20140041118A (ko) 2012-09-27 2012-09-27 세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140041118A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111480248A (zh) * 2017-12-18 2020-07-31 日本碍子株式会社 Ldh隔板及锌二次电池
CN111584797A (zh) * 2019-07-16 2020-08-25 河北金力新能源科技股份有限公司 一种无纺布涂覆隔膜的制备方法及其应用
WO2021096296A1 (ko) * 2019-11-14 2021-05-20 최재완 세라믹성형물 표면에 이산화티탄의 영구증착방법
CN113228400A (zh) * 2018-12-26 2021-08-06 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111480248A (zh) * 2017-12-18 2020-07-31 日本碍子株式会社 Ldh隔板及锌二次电池
CN113228400A (zh) * 2018-12-26 2021-08-06 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池
CN113228400B (zh) * 2018-12-26 2023-03-21 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池
CN111584797A (zh) * 2019-07-16 2020-08-25 河北金力新能源科技股份有限公司 一种无纺布涂覆隔膜的制备方法及其应用
WO2021096296A1 (ko) * 2019-11-14 2021-05-20 최재완 세라믹성형물 표면에 이산화티탄의 영구증착방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101699037B1 (ko) 세퍼레이터의 제조방법, 그에 의해 제조된 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR101173202B1 (ko) 세퍼레이터의 제조방법, 이로부터 형성된 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자의 제조방법
US9793535B2 (en) Electrode structure including insulating layer, manufacturing method thereof, and electrochemical device including the electrode
KR101708884B1 (ko) 세퍼레이터의 제조방법, 이로부터 형성된 세퍼레이터 및 이를 구비한 전기화학소자
KR101488829B1 (ko) 세퍼레이터의 제조방법, 이로부터 형성된 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR101173201B1 (ko) 세퍼레이터의 제조방법, 이로부터 형성된 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자의 제조방법
KR101465173B1 (ko) 다공성 코팅층을 포함하는 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR101455043B1 (ko) 세퍼레이터 도포용 슬러리, 그 슬러리를 이용한 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR20130122577A (ko) 세퍼레이터 및 이를 구비한 전기화학소자
KR101834482B1 (ko) 전기화학소자용 분리막 및 이를 포함하여 안정성 및 성능이 향상된 전기화학소자
KR20130127201A (ko) 다공성 코팅층을 포함하는 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR20150045786A (ko) 절연층을 포함한 전극, 그 제조방법 및 상기 전극을 포함하는 전기화학소자
KR101616079B1 (ko) 전기화학소자용 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR20150051556A (ko) 다공성 코팅층을 구비한 세퍼레이터, 그 제조방법 및 이를 구비한 전기화학소자
KR101750324B1 (ko) 흡열물질을 포함하는 세퍼레이터 및 이를 구비한 전기화학소자
KR101650418B1 (ko) 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 전기화학소자
KR101581422B1 (ko) 전기화학소자용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR20140041118A (ko) 세퍼레이터, 세퍼레이터의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR101623101B1 (ko) 세퍼레이터의 제조방법, 이로부터 형성된 세퍼레이터 및 이를 구비한 전기화학소자
EP2894698B1 (en) Electrode structure including insulation layer, method for manufacturing same, and electrochemical element including same
KR20160054937A (ko) 세퍼레이터 및 이의 제조방법
KR20130070170A (ko) 다공성 코팅층을 구비한 세퍼레이터 및 이를 포함한 전기화학소자
KR20120035359A (ko) 사이클 특성이 개선된 전기화학소자
KR101028923B1 (ko) 다공성 코팅층이 코팅된 세퍼레이터의 제조방법
KR101532380B1 (ko) 전기화학소자용 세퍼레이터 및 그를 포함하는 전기화학소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment