KR20140096522A - Manufacturing method of organic-inorganic hybrid porous seperation membrane and organic-inorganic hybrid porous seperation membrane using the same method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of manufacturing an organic-inorganic porous separation membrane for a secondary battery and an organic-inorganic porous separation membrane manufactured by the same method. The present invention provides an organic-inorganic hybrid porous separation membrane which includes a porous polyolefin material having pores by performing a microwave thermal process on a polyolefin material including inorganic particles (A). A porous separation membrane according to the present invention improves a process because a stretching process is not included, has a strong bonding force with regard to a material compared to an existing separation membrane, and provides excellent ion conductivity and an excellent battery capacity storage rate.

Description

이차전지용 유무기 다공성분리막의 제조방법 및 이로부터 제조된 유무기 다공성분리막{Manufacturing method of organic-inorganic hybrid porous seperation membrane and organic-inorganic hybrid porous seperation membrane using the same method}Technical Field [0001] The present invention relates to a method for producing an organic / inorganic hybrid porous membrane for an organic / inorganic hybrid battery, and a porous organic / inorganic hybrid membrane prepared from the porous organic / inorganic hybrid membrane,

본 발명은 이차전지용 유무기 다공성 분리막의 제조방법 및 이로부터 제조된 유무기 다공성분리막에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an organic / inorganic porous membrane for a secondary cell and an organic / inorganic porous membrane prepared therefrom.

최근 전자기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되는 전지도 소형화 및 경량화가 요구되고 있다. 소형이면서도 고용량으로 충방전이 가능한 전지로서 리튬계열 이차전지가 실용화되고 있다.BACKGROUND ART [0002] With the recent trend toward miniaturization and weight reduction of electronic devices, batteries used as power sources for portable electronic devices are also required to be smaller and lighter. Lithium secondary batteries have been put to practical use as batteries that are small in size and can be charged and discharged with a high capacity.

리튬이온전지는, 소형 전자기기의 전원으로 사용될 뿐 아니라, 전기자동차, 전기자전거 등으로의 그 응용범위가 점차 확대되고 있다. 이에 따라 기존의 소형전지에 요구되던 것보다도 더욱 우수한 고온저장특성 및 수명특성이 요구되고 있다. 특히, 하이브리드 전기 자동차용 리튬이온 전지의 경우 안정성과 장기 저장 성능의 향상이 요구된다. The lithium ion battery is used not only as a power source for small electronic devices but also as an electric automobile and an electric bicycle. Accordingly, high-temperature storage characteristics and life characteristics are demanded which are even better than those required for conventional small batteries. In particular, lithium ion batteries for hybrid electric vehicles are required to have improved stability and long-term storage performance.

리튬이차전지는 양극활물질로 LiCoO2 등의 금속산화물과 음극활물질로 탄소재료를 사용하며, 음극과 양극 사이에 폴리올레핀계 다공성 분리막을 넣고, LiPF6 등의 리튬염을 가진 비수성 전해액을 넣어서 제조하게 된다. 충전시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소층으로 삽입되고, 방전시에는 반대로 음극 탄소층의 리튬 이온이 방출되어 양극활물질로 삽입되며, 이때 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온을 이동시키는 통로역할을 한다.The lithium secondary battery is manufactured by using a metal oxide such as LiCoO 2 as a cathode active material and a carbon material as an anode active material and a polyolefin porous separator between the anode and the cathode and a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt such as LiPF 6 do. During charging, lithium ions of the positive electrode active material are released and inserted into the carbon layer of the negative electrode. In discharging, lithium ions of the negative electrode carbon layer are released and inserted into the positive electrode active material. In this case, As shown in FIG.

여기서 상기 다공성 분리막은 음극과 양극 사이의 물리적인 접촉을 방지하는 동시에 기공을 통하여 리튬 이온을 통과시키는 역할을 하는 바, 분리막 그 자체로서는 충방전시 전기화학적 반응에 참여하지는 않지만, 공극율, 친수성, 재질 등에 따라 전지의 싸이클 성능 및 안전성에 큰 영향을 미칠수 있다.Here, the porous separator prevents physical contact between the cathode and the anode, and at the same time passes lithium ions through the pores. The separator itself does not participate in the electrochemical reaction during charging and discharging, but has porosity, It may have a great influence on the cycle performance and safety of the battery.

현재 생산중인 리튬이차전지의 다공성 분리막으로 사용되는 폴리올레핀 막은 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정상의 특징으로 인하여 100℃ 이상의 온도에서 극심한 열수축 거동을 보임으로써, 고온에서 음극과 양극 사이의 단락을 일으켜 전지 사고의 원인이 될 수 있고, 기계적 특성 관점에서는 분리막의 물리적 파열 특성이 취약하여 전지 내부 이물질에 의해 전지 내부 단락이 쉽게 발생하는 단점도 지니고 있다. The polyolefin membrane used as a porous separator of the lithium secondary battery currently produced exhibits extreme thermal shrinkage behavior at a temperature of 100 ° C or more due to the characteristics of the manufacturing process including the material properties and elongation, causing a short circuit between the cathode and the anode at a high temperature It may cause a battery accident, and from the viewpoint of mechanical characteristics, the physical rupture characteristic of the separator is weak, so that there is a disadvantage in that internal short circuit of the battery is easily caused by foreign matter in the battery.

분리막의 열안정성을 향상시키기 위한 여러 노력은 지속적으로 있어 왔다. 미국 특허 제6,949,315호(특허문헌 1)에는 초고분자량 폴리에틸렌에 5-15중량%의 티타늄옥사이드등의 무기물을 혼련하여 분리막의 열안정성을 향상시킨 필름이 소개되어 있다. 그러나 이 방법은 무기물 첨가에 따른 열안정성 향상 효과는 있으나 무기물 투입에 따른 혼련성 저하 및 혼련성 저하에 따른 연신시 핀홀 발생 및 품질 불균일 등의 문제가 발생하기 쉽고, 무기물과 고분자수지 계면의 친화력 (Compatibility) 부족으로 충격강도등의 필름 물성 저하가 발생하게 된다. 이러한 단점은 무기물을 사용하는 분리막에는 필연적으로 나타날 수 밖에 없는 것이다.Various attempts have been made to improve the thermal stability of the membranes. U.S. Patent No. 6,949,315 (Patent Document 1) discloses a film in which an ultrahigh molecular weight polyethylene is kneaded with an inorganic substance such as titanium oxide in an amount of 5-15% by weight to improve the thermal stability of the separator. However, this method has the effect of improving the thermal stability according to the addition of the inorganic substance, but the problems such as the lowering of the kneading property due to the addition of the inorganic substance and the lowering of the kneading property are liable to occur, Compatibility is insufficient, resulting in deterioration of film properties such as impact strength. This disadvantage is inevitable for separators using inorganic materials.

국제공개특허 WO 2006/038532호(특허문헌 2)에는 무기입자를 포함하는 다층 습식 분리막이 소개되어있는데, 이 분리막 역시무기물 혼련에 따른 까다로운 혼련공정이 필요하다. 또한 표면층에 무기물을 첨가하게 되면 무기물이 연신/추출/와인딩/슬릿팅등의 공정에서 탈리되어 무기물 파우더에 의한 오염 및 다른 표면층의 스크레치 등을 유발할 수 있어 품질 안정성이 떨어진다.WO 2006/038532 (Patent Document 2) discloses a multi-layered wet separation membrane containing inorganic particles, and this separation membrane also requires a complicated kneading process due to inorganic kneading. Also, if an inorganic material is added to the surface layer, the inorganic material may be removed from the processes such as stretching / extraction / winding / slitting, resulting in contamination by the inorganic powder and scratching of other surface layers.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 연신공정을 거친 폴리올레핀 막에 무기물(세라믹입자)를 포함하는 고분자바인더를 코팅하는 방법도 있으나 공정상 권취와 권출공정이 반복되어야 하는 비효율성이 존재하고, 이에 따라 이물 불량등의 문제점이 발생하여 전지의 안전성에 오히려 악영향을 미칠 수 있다.As a method for solving such a problem, there is a method of coating a polyolefin film having undergone a stretching process with a polymeric binder containing an inorganic material (ceramic particles), but there is an inefficiency in which winding and winding processes are repeated in the process, Defects or the like may occur, which may adversely affect the safety of the battery.

따라서 연신 공정이 없이 다공성 폴리올레핀 기재를 생산하는 기술에 관한 연구와 상기 다공성 폴리올레핀 기재와 코팅층의 접착력 및 상기 코팅층에 포함되는 세라믹 입자의 탈리현상을 방지하는 연구가 시급한 과제로 대두되고 있는 실정이다.Therefore, researches on a technique for producing a porous polyolefin substrate without a stretching process and studies for preventing adhesion between the porous polyolefin substrate and the coating layer and desorption of the ceramic particles contained in the coating layer have been urgently required.

미국 특허 제 6,949,315호U.S. Patent No. 6,949,315 국제공개특허 WO 2006/038532호WO 2006/038532

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이차전지용 분리막을 제공하는 것이며, 구체적으로는 연신 공정이 없어 간편하고 기계적 열적 특성이 우수하여 고온, 과충전 등의 과도한 조건에서도 양극과 음극 내부 단락에 의한 안전성 저하가 발생하지 않으므로 전지특성이 우수한 유무기 다공성 분리막을 제공하는 것이며, 보다 구체적으로는 다공막 기재와 코팅층의 접착력 및 세라믹 입자의 탈리현상을 현저하게 줄여 이차전지의 전기적 안정성이 향상되는 유무기 다공성분리막을 제공하는 것이다.The present invention provides a separator for a secondary battery. Specifically, the separator for a secondary battery has a simple structure because it has no stretching process and has excellent mechanical and thermal characteristics. Thus, even under excessive conditions such as high temperature and overcharge, safety deterioration due to short- The present invention provides an organic / inorganic porous separator having excellent cell characteristics, and more specifically, to provide an organic porous separator having improved electrical stability of a secondary battery by remarkably reducing the adhesive force between the porous film substrate and the coating layer and the desorption of ceramic particles. .

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 무기물입자(A)를 포함하는 폴리올레핀 기재에 마이크로웨이브 열처리하여 기공이 형성된 다공성 기재를 포함하는 유무기 다공성 분리막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an organic porous separator comprising a porous substrate having pores formed therein by microwave heat treatment on a polyolefin substrate containing inorganic particles (A).

또한 본 발명은 a) 무기물입자(A) 포함하는 폴리올레핀 기재를 마이크로웨이브 열처리하여 다공성 폴리올래핀 기재를 제조하는 단계 및, b) a)단계의 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포하여 활성층을 형성하는 단계를 포함하는 유무기 다공성분리막의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a porous polyolefin substrate, comprising: a) microwave heat treatment of a polyolefin substrate comprising inorganic particles (A) to produce a porous poly olefin substrate; and b) And a slurry containing a solvent to form an active layer. The present invention also provides a method for producing an organic / inorganic porous separator.

또한 본 발명은 상기 유무기 다공성분리막, 또는 상기 제조방법으로 제조된 유무기 다공성분리막을 포함하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a secondary battery comprising the organic or inorganic porous separator, or the organic or inorganic porous separator produced by the production method.

본 발명에 따른 이차전지용 유무기 다공성 분리막은 폴리올레핀 기재의 연신공정이 없어 효율적이며, 기계적, 열적 특성이 우수하여 고온, 과충전 등의 과도한 조건에서도 양극과 음극 내부 단락에 의한 안전성 저하가 발생하지 않으므로 전지특성이 우수하다. 보다 구체적으로는 유무기 다공성 분리막의 제공이 보다 용이하며 다공막 기재와 코팅층의 접착력 및 세라믹 입자의 탈리현상을 현저하게 줄여 이차전지의 전기적 안정성이 향상되는 유무기 다공성분리막을 제공할 수 있다.The porous organic / inorganic separator for a secondary battery according to the present invention is effective because it does not have a stretching process of a polyolefin base material, and has excellent mechanical and thermal characteristics. Therefore, even under excessive conditions such as high temperature and overcharging, safety deterioration due to short- Excellent in characteristics. More specifically, it is possible to provide an organic / inorganic porous separator that is easier to provide an organic / inorganic porous separator and that significantly reduces the adhesion between the porous film substrate and the coating layer and the desorption of ceramic particles, thereby improving the electrical stability of the secondary battery.

또한 본 발명에 따른 다공성분리막은 기존의 분리막보다 기재와의 부착력이 강하여, 우수한 이온전도도 및 전지용량보존율이 우수한 특성을 제공할 수 있다.Also, the porous separator according to the present invention has stronger adhesion to a substrate than conventional separators, and can provide excellent ion conductivity and cell capacity retention.

본 발명은 무기물입자(A)를 포함하는 폴리올레핀 기재에 마이크로웨이브 열처리하여 기공이 형성된 다공성 폴리올레핀 기재를 포함하는 유무기 다공성 분리막을 제공하는 것이다.The present invention provides an organic or inorganic porous separator comprising a porous polyolefin substrate having pores formed by microwave heat treatment on a polyolefin substrate containing inorganic particles (A).

또한 본 발명은 상기 다공성 폴리올레핀 기재의 표면에 형성되는 유무기 바인더 고분자혼합물로 코팅된 활성층을 포함하는 유무기 다공성분리막을 제공할 수 있다.The present invention also provides an organic porous separator comprising an active layer coated with an organic binder polymer mixture formed on the surface of the porous polyolefin substrate.

이때, 상기 유무기 바인더 고분자혼합물은 분리막 분야에서 통상적인 혼합물을 사용할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 무기물입자(B)의 활성사이트에 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the organic binder polymer mixture may be prepared by mixing the active site of the inorganic particles (B) with a C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax Organic binder polymer mixture.

무기물입자(A)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The inorganic particles (A) may be one or more metal oxides selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SnO 2 , CeO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 and Y 2 O 3 , It is not.

또한 무기물입자(B)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The inorganic particles B may be one or more metal oxides selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SnO 2 , CeO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 and Y 2 O 3 , It is not.

상기 활성사이트는 상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스에 의해 개질이 가능하다면 제한되지 않는다. 구체적으로는 -COO, -NH2, -CONH2, -PO3H2, -SH, -SO3H, -SO2H, -NO2 및 -O(CH2CH2O)nH(이때, n은 0~5의 정수) 로 구성된 친수성기 및 C3~C30의 알킬기 및 C3~C30의 아릴(aryl)기로 구성된 소수성기에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The active site is not limited as long as it is capable of being modified by the C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax. Specifically, -COO, -NH 2, -CONH 2, -PO 3 H 2, -SH, -SO 3 H, -SO 2 H, -NO 2 , and -O (CH 2 CH 2 O) n H ( wherein , n can be at least one or two selected from the group consisting of a hydrophobic group and a hydrophilic group an aryl (aryl), a C 3 ~ C 30 alkyl group and C 3 ~ C 30, consisting of an integer from 0 to 5).

상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스는 바인더로서 말단기로 2개 이상의 지방산기를 포함할 수 있다.The C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax may contain two or more fatty acid groups as terminal groups as a binder.

또한 본 발명은 상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부의 무기물입자(C)를 더 포함할 수 있다.The present invention may further comprise 1 to 20 parts by weight of inorganic particles (C) per 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture.

상기 무기물입자(C)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3, SrTiO3, Y2O3, MgO, NiO, CaO, ZnO 및 SiC에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The inorganic particles (C)2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3, SrTiO3, Y2O3, MgO, NiO, CaO, ZnO, and SiC.

이러한 본 발명에 따른 유무기 다공성분리막을 포함하는 이차전지는 본 발명의 범위에 포함된다.The secondary battery including the organic / inorganic porous separator according to the present invention is included in the scope of the present invention.

또한 본 발명은, Further, according to the present invention,

a) 무기물입자(A) 포함하는 폴리올레핀 기재를 마이크로웨이브 열처리하여 다공성 폴리올래핀 기재를 제조하는 단계 및, a) microwave heat treatment of the polyolefin substrate comprising the inorganic particles (A) to produce a porous poly olefin substrate,

b) a)단계의 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포하여 활성층을 형성하는 단계 b) forming an active layer by applying a slurry comprising an organic binder polymer mixture and a solvent on at least one surface of the porous polyolefin substrate of step a)

를 포함하는 유무기 다공성분리막의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing an organic / inorganic porous separator.

이때, 상기 a) 단계의 마이크로웨이브 열처리는 50 내지 300℃의 반응온도에서 0.1 내지 10 ㎓의 마이크로웨이브 파장을 조사하여 수행할 수 있다.At this time, the microwave heat treatment in step a) may be performed by irradiating microwave wavelengths of 0.1 to 10 GHz at a reaction temperature of 50 to 300 ° C.

또한 상기 상기 b)의 활성층은 건조 후 두께가 0.1 ~ 100㎛ 인 것이 바람직하다. It is preferable that the thickness of the active layer of b) is 0.1 to 100 탆 after drying.

이러한 본 발명의 제조방법으로 제조되는 유무기 다공성분리막 및 이를 포함하는 이차전지도 본 발명의 범위에 해당된다.The organic or inorganic porous separator produced by the production method of the present invention and the secondary battery comprising the same are also within the scope of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 기존의 다공성 폴리올레핀 기재를 제조하기 위한 연신공정을 생략하여 연신공정의 단점인 권취와 권출공정이 반복되어야 하는 비효율성 및 이물 불량등이 발생하는 문제점을 해결할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.Disclosure of the Invention It is therefore an object of the present invention to provide a porous polyolefin base material and a method of manufacturing the same. Completed.

먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 무기물입자(A)를 포함하는 폴리올레핀 기재에 대하여 상술하기로 한다.First, the polyolefin substrate containing the inorganic particles (A) according to one embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 무기물입자(A)를 포함하는 폴리올레핀 기재는 폴리올레핀 수지에 무기물입자(A)가 분산되어 있는 기재를 사용할 수 있다. The polyolefin substrate containing the inorganic particles (A) according to the present invention may be a substrate in which the inorganic particles (A) are dispersed in the polyolefin resin.

본 발명에서 사용하는 폴리올레핀 수지란, 통상의 압출, 사출, 인플레이션, 및 블로우 성형 등에 사용하는 폴리올레핀 수지를 말하며, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 및 1-옥텐 등의 호모 중합체 및 공중합체, 다단 중합체 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 호모 중합체 및 공중합체, 다단 중합체의 군에서 선택한 폴리올레핀을 단독, 또는 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 중합체의 대표예로서는, 저밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 아이소택틱폴리프로필렌, 어택틱폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌프로필렌고무 등을 들 수 있다. The polyolefin resin used in the present invention is a polyolefin resin used for ordinary extrusion, injection, inflation, blow molding and the like, and includes ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl- Homopolymers and copolymers such as octene, and multi-terminal polymers. Further, these homopolymers and copolymers, polyolefins selected from the group of multistage polymers may be used singly or in combination. Representative examples of the polymer include low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, isotactic polypropylene, atactic polypropylene, polybutene and ethylene propylene rubber.

본 발명에서 사용하는 폴리올레핀 수지의 점도 평균 분자량은 5만 이상 1000만 미만이 바람직하다. 점도 평균 분자량이 5만 이상이면, 용융 성형 시의 멜트텐션이 커져 성형성이 향상하기 쉬운 데다가, 충분한 얽힘을 부여하기 쉬워 고강도가 되기 쉽기 때문에 바람직하다. 점도 평균 분자량이 1000만 미만이면, 균일한 용융 혼련을 얻기 쉬운 경향이 있고, 시트의 성형성, 특히 두께 안정성이 우수한 경향이 있기 때문에 바람직하다.The viscosity average molecular weight of the polyolefin resin used in the present invention is preferably from 50,000 to less than 10 million. When the viscosity average molecular weight is 50,000 or more, the melt tension during melt molding becomes large, the moldability tends to be improved, sufficient entanglement is easily imparted, and high strength is liable to occur. If the viscosity average molecular weight is less than 10 million, uniform melt kneading tends to be easily obtained, and sheet formability, particularly, thickness stability tends to be excellent.

무기물입자(A)를 포함하는 폴리올레핀 기재는 별도의 연신공정을 포함하지 않으므로 최대한 얇은 막을 형성해야 하며 바람직한 범위는 10~300㎛인 것이 바람직하나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.Since the polyolefin substrate containing the inorganic particles (A) does not include a separate drawing step, it is preferable to form a film as thin as possible and a preferable range is 10 to 300 탆, but it is not limited thereto.

이때 상기 무기물입자(A)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 무기물입자(A)는 마이크로웨이브를 조사하게 되면 폴리올레핀 수지와의 상이한 유전율로 인하여 폴리올레핀과 무기물 입자의 계면에서 발열이 일어나며, 이때 계면의 폴리올레핀이 녹아서 기공이 형성된다. 무기물입자(A)의 크기는 적절한 기공율을 유지하기 위하여 0.001~1㎛인 것이 바람직하며 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 입경이 20㎚의 TiO2(타이타니아)를 사용하였으며 이에 제한되는 것은 아니다.The inorganic particles A may be one or more metal oxides selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SnO 2 , CeO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 and Y 2 O 3 , It is not. When the inorganic particles (A) according to the present invention are irradiated with microwaves, heat is generated at the interface between the polyolefin and the inorganic particles due to the dielectric constant different from that of the polyolefin resin. At this time, the polyolefin at the interface melts to form pores . The size of the inorganic particles (A) is preferably 0.001 to 1 占 퐉 in order to maintain a proper porosity, but is not limited thereto. According to one embodiment of the present invention, TiO 2 (titania) having a particle diameter of 20 nm is used, but the present invention is not limited thereto.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 다공성 분리막은 상기 다공성 폴리올레핀 기재의 표면에 형성되는 유무기 바인더 고분자혼합물로 코팅된 활성층을 포함할 수 있다.Also, the organic porous separator according to an embodiment of the present invention may include an active layer coated with an organic binder polymer mixture formed on the surface of the porous polyolefin substrate.

상기 유무기 바인더 고분자혼합물은 세라믹 입자와 바인더 고분자를 포함하는 통상적인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로, 무기물입자(B)의 활성사이트에C6~C36의 지방산 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물을 사용할 수도 있다.The organic binder polymer mixture may be a conventional one containing ceramic particles and a binder polymer. Specifically, the inorganic binder (B) may be an inorganic binder having an active site modified with a C 6 to C 36 fatty acid or an oxidized wax A polymer mixture may also be used.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면 무기물입자(B) 100중량부에 대하여 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스 1~200 중량부를 포함하는 유무기 바인더 고분자혼합물을 제공할 수 있다.Specifically, according to one embodiment of the present invention, an organic binder polymer mixture comprising a C 6 to C 36 fatty acid or 1 to 200 parts by weight of an oxidized wax may be provided per 100 parts by weight of the inorganic particles (B).

이때 상기 무기물입자(B)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물일 수 있으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.The inorganic particles B may be one or more metal oxides selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SnO 2 , CeO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 and Y 2 O 3 , It is not.

상기 활성층은 무기물입자의 활성사이트를 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물을 포함한다.The active layer includes an organic binder polymer mixture in which the active sites of the inorganic particles are modified with a C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax.

본 발명에 따른 유무기 다공성분리막의 활성층 성분인 상기 무기물입자(B)는 무기물 입자들간의 빈공간을 가능하게 하여 미세 기공을 형성하는 역할과 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서 역할을 겸하게 된다. 또한 일반적으로 200℃이상의 고온이 되어도 물리적 특성이 변하지 않는 특성을 갖기 때문에 내열성을 높여주는 역할을 하게 된다.The inorganic particles (B) as the active layer component of the organic / inorganic porous separator according to the present invention serve as a kind of spacer capable of forming fine pores and maintaining the physical form by allowing void spaces between inorganic particles. Generally, even if the temperature is higher than 200 ° C, the physical properties are not changed, so that it plays a role of enhancing the heat resistance.

그밖에도 전기화학적 안정성이나 유전율 상수가 5 이상인 고유전율의 특성들을 고려하였을 때 상기 무기물입자(B)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.Other electrochemically time stability, dielectric constant Considering the characteristics of the five or more high dielectric constant wherein the inorganic particles (B) is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, SnO 2, CeO 2, ZrO 2, BaTiO 3 , and Y 2 O 3 , and it is not necessarily limited thereto.

무기물 입자(B)의 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 필름 형성 및 적절한 공극률을 위하여는 가능한 0.0001 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서 유무기 다공성분리막의 물성의 유지 및 목적하는 기공의 크기의 조절로 충방전시 내부단락의 가능성을 줄일 수 있다.The size of the inorganic particles (B) is not limited, but it is preferably 0.0001 to 10 탆 for the formation of a film having a uniform thickness and proper porosity. Within the above range, maintenance of the physical properties of the organic / inorganic porous separator and control of the size of the desired pore can reduce the possibility of internal short circuit during charging and discharging.

또한 상기 무기물입자(B)는 활성사이트를 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 활성사이트는 상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스에 의해 개질이 가능하다면 제한되지 않는다. 구체적으로는 -COO, -NH2, -CONH2, -PO3H2, -SH, -SO3H, -SO2H, -NO2 및 -O(CH2CH2O)nH(이때, n은 0~5의 정수) 로 구성된 친수성기 및 C3~C30의 알킬기 및 C3~C30의 아릴(aryl)기로 구성된 소수성기에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 -OH기를 가질 수 있다.The inorganic particles (B) are characterized by having active sites, and the active sites are not limited as long as they can be modified by the C 6 to C 36 fatty acids or oxidized waxes. Specifically, -COO, -NH 2, -CONH 2, -PO 3 H 2, -SH, -SO 3 H, -SO 2 H, -NO 2 , and -O (CH 2 CH 2 O) n H ( wherein , n can be at least one or two selected from the group consisting of a hydrophobic group and a hydrophilic group an aryl (aryl), a C 3 ~ C 30 alkyl group and C 3 ~ C 30, consisting of an integer from 0 to 5). According to one embodiment of the present invention, it may have an -OH group.

무기물입자의 활성사이트 형성방법은 산플라즈마 처리 등의 통상적인 방법으로 가능하다. The method of forming the active sites of the inorganic particles can be performed by a conventional method such as an acid plasma treatment.

상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스는 바인더로서 말단기로 2개 이상의 지방산기를 포함하는 것이 바람직하다. C6~C36의 지방산 또는 산화왁스 등이 2개 이상의 지방산기를 가질 경우에는 무기물 표면의 활성사이트와 가교구조를 형성하여 무기물입자들 간의 결합력을 더욱 강하게 하여, 이차전지의 분리막으로 사용할 때 무기물입자의 탈리되는 현상을 현저히 제거할 수 있다. 또한 기재와의 부착력이 우수하여 비극성인 폴리올레핀 기재에 더욱 단단히 고착화되며, 이에 내구성을 더욱 증가시킬 수 있다. The C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax is preferably a binder containing two or more fatty acid groups as terminal groups. When C 6 to C 36 fatty acids or oxidized waxes have two or more fatty acid groups, they form a crosslinked structure with the active sites on the surface of the inorganic substance to strengthen the bonding force between the inorganic particles. When used as a separator for secondary batteries, It is possible to remarkably eliminate the phenomenon of desorption. Further, it is excellent in adhesion to a base material, so that it is more firmly fixed to a non-polar polyolefin base material, and durability can be further increased.

본 발명의 유무기 다공성분리막은 분리막 기재의 활성층 구성성분인 무기물 입자(B)의 함량 및 바인더 고분자의 역할을 하는 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스의 조성을 조절함으로써, 연신될 기재와 더불어 활성층의 기공구조를 형성할 수 있으며, 또한 상기 기공크기 및 기공도를 함께 조절할 수 있다.The organic or inorganic porous separator according to the present invention can be prepared by controlling the content of the inorganic particles (B), which is the constituent of the active layer of the separator base material, and the composition of the fatty acid or oxidized wax of C 6 to C 36 serving as a binder polymer, And the pore size and porosity can be adjusted together.

구체적으로 상기 유무기 바인더 고분자 혼합물은 무기물 입자(B) 100중량부에 대하여 바인더 고분자로서 사용되는 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스 1~200중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만인 경우 유무기 바인더 고분자의 함량이 너무 적기 때문에 무기물입자 사이의 접착력 약화로 인해 최종 유무기 복합 다공성 분리막의 기계적 물성이 저하될 수 있으며 200 중량부를 초과하면 무기물입자 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다.Specifically, the organic binder polymer mixture preferably contains 1 to 200 parts by weight of a C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax used as a binder polymer with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles (B). When the amount of the organic binder polymer is less than 1 part by weight, the mechanical properties of the final organic-inorganic hybrid porous membrane may be deteriorated due to the weak adhesive force between the inorganic particles. When the amount of the organic binder polymer exceeds 200 parts by weight, The pore size and porosity may be reduced, resulting in degradation of final cell performance.

지방산모노글리세라이드, 지방산모노폴리하이드록시알콜라이드 및 중합지방산모노폴리하이드록시알콜라이드 등은 상기 C6~C36의 지방산을 함유하는 화합물로써 무기물입자의 활성사이트를 개질시키기 위해 선택될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. Fatty acid monoglyceride, fatty acid monopolyhydroxy alcoholide, and polymerized fatty acid monopolyhydroxy alcoholide may be selected to modify the active site of the inorganic particles with the above-mentioned C 6 -C 36 fatty acid-containing compound, But is not limited thereto.

상기 산화왁스는 분자량(Mw)이 200 내지 40,000 g/몰의 범위인 것이 바람직하며, 분자량(Mw) 200 내지 40,000 g/몰인 폴리올레핀을 산화시킴으로써 얻을 수 있는 산화 왁스를 일예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The oxidized wax preferably has a molecular weight (Mw) in the range of 200 to 40,000 g / mol, and may be an oxidized wax obtained by oxidizing a polyolefin having a molecular weight (Mw) of 200 to 40,000 g / mol. It is not.

본 발명에 따른 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스는 바인더로서 말단기로 2개 이상의 지방산기를 포함하는 것이 바람직하다. 2개이상의 지방산기를 포함하는 것이 무기물입자 표면의 활성사이트와 가교구조를 형성하며 무기물 입자들간의 결합력을 더욱 강하게 하는 역할을 한다.The C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax according to the present invention is preferably a binder containing two or more fatty acid groups as terminal groups. Containing two or more fatty acid groups forms a crosslinked structure with the active sites on the surface of the inorganic particles and plays a role of strengthening the bonding force between the inorganic particles.

유무기 바인더 고분자혼합물 제조방법은 아세톤, 알코올 등의 용매에서 활성사이트를 포함하는 무기물입자에 상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스를 투입하여 진행할 수 있다. 이 반응은 상기 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스를 1~20wt% 포함하는 용매에서, 상온~60℃정도의 온도에서, 1~24 시간 동안 진행할 수 있다.The method for preparing the organic binder polymer mixture can be carried out by adding the C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax to the inorganic particles containing the active site in a solvent such as acetone or alcohol. This reaction can be carried out in a solvent containing 1 to 20 wt% of the C 6 to C 36 fatty acid or oxidized wax at a temperature of about 60 ° C to 1 to 24 hours.

본 발명에 따른 유무기 다공성 분리막은 리튬이온전달능력 및 압전성을 더욱 향상시키기 위하여 상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100중량부에 대하여 1~20 중량부의 무기물입자(C)를 더 포함할 수 있다.The organic or inorganic porous separator according to the present invention may further contain inorganic particles (C) in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture to further improve the lithium ion transferring ability and the piezoelectricity.

상기 무기물입자(C)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3, SrTiO3, Y2O3, MgO, NiO, CaO, ZnO 및 SiC 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 그밖에도 압전성(piexoelectricity)을 보완하기 위하여 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT) hafnia (HfO2) 또는 이들의 혼합체 일수 있으며, 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 glass (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 glass (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 glass (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 그리고 이차전지의 충방전 반응시 전극 표면에서 균일한 고체 전해질 계면을 형성하여 전지의 싸이클 특성과 고율특성을 향상시키기 위하여 AlX3, MgX2, SnX2(여기서, X는 할로겐원소)등의 할로겐 화합물을 더 포함할 수도 있다.The inorganic particles (C) is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, SnO 2, CeO 2, ZrO 2, BaTiO 3, SrTiO 3, Y 2 O 3, MgO, NiO, CaO, which is selected from ZnO and SiC One or two or more. Other Fig BaTiO to compensate piezoelectricity (piexoelectricity) 3, Pb (Zr , Ti) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB (Mg 3 Nb 2 / 3) O 3 -PbTiO 3 (PMN -PT) hafnia (HfO 2) , or mixtures thereof, and the number of days, lithium phosphate (Li 3 PO 4), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3, 0 <x <2, 0 <y <3 ), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z ( PO 4) 3, 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), 14Li 2 O- 9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P 2 O 5 (LiAlTiP) x O y series glass (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, such as 0 < x <2, 0 <y < 3), Li 3 .25Ge0.25P0.75S 4 as lithium germanium thiophosphate Mani Titanium (Li x Ge y P z S w, 0 <x <4, 0 <y < 1, such as, (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2) such as 0 <z <1, 0 <w <5, Li 3 N and the like, Li 3 PO 4 -Li 2 S- 2 SiS 2 based glass (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), LiI-Li 2 SP 2 S 5 P 2 S 5 , including, such as Thermal glass may further include a (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) or a mixture thereof. And halogen compounds, such as AlX 3, MgX 2, SnX 2 ( where, X is a halogen atom) in order to form a solid electrolyte interface even at the electrode surface during the charge and discharge reaction of the secondary battery to improve the cycle characteristics and high rate characteristics of the battery As shown in FIG.

또한 본 발명은,Further, according to the present invention,

a) 무기물입자(A) 포함하는 폴리올레핀 기재를 마이크로웨이브 열처리하여 다공성 폴리올래핀 기재를 제조하는 단계 및, a) microwave heat treatment of the polyolefin substrate comprising the inorganic particles (A) to produce a porous poly olefin substrate,

b) a)단계의 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포하여 활성층을 형성하는 단계 b) forming an active layer by applying a slurry comprising an organic binder polymer mixture and a solvent on at least one surface of the porous polyolefin substrate of step a)

를 포함하는 유무기 다공성분리막의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing an organic / inorganic porous separator.

이하, 유무기 다공성분리막의 제조방법의 각 단계별로 상술하기로 한다.Hereinafter, each step of the method for producing an organic / inorganic porous separator will be described in detail.

먼저 a)단계는 무기물입자(A) 포함하는 폴리올레핀 기재를 마이크로웨이브 열처리하여 다공성 폴리올래핀 기재를 제조하는 단계로서, 통상적인 건식방법과 습식방법으로 제조할 수 있다.First, step a) is a step of microwave-heat-treating the polyolefin substrate containing the inorganic particles (A) to prepare a porous poly olefin substrate, which can be produced by a conventional dry method and a wet method.

먼저 건식방법은 폴리 올레핀 기재를 구성하는 무기물 입자(A)와 폴리올레핀을 용융 믹싱하는 단계를 포함한다. 이때 익스투루더(Extruder) 혹은 밴버리 믹서를 사용할 수 있다. 다음으로 무기물 입자가 고르게 분산된 폴리올레핀을 익스투루더(extrude)를 이용하여 필름을 압출하는 단계를 포함한다. 이렇게 압출된 필름에 마이크로웨이브 열처리하면, 무기물 입자와 유기물사이에서 유전율상수에 의해 발열이 되고, 무기물 입자 주변의 필름이 녹으며 공극이 형성된다. 습식 방법은 먼저, 자일렌, 클로로 벤젠 등의 용매를 이용하여 100~150℃ 의 온도로 가열하여 폴리올레핀을 녹이고, 무기물 입자를 분산하는 단계를 포함한다. 무기물 입자가 분산된 폴리올레핀을 평평한 기판에 캐스팅하고 가온하여 용매를 모두 휘발시킨다. 이러한 용매 휘발법에 의해 생성된 필름에 마이크로웨이브 열처리하여 공극을 제조한다. First, the drying method includes a step of melt-mixing the inorganic particles (A) constituting the polyolefin substrate with the polyolefin. You can use an Extruder or a Banbury mixer. And then extruding the film using an extruder of a polyolefin having evenly dispersed inorganic particles. When the film thus extruded is heat-treated by microwaves, heat is generated due to the permittivity constant between the inorganic particles and the organic material, and the film around the inorganic particles is melted to form voids. The wet method first comprises heating the polyolefin to a temperature of from 100 to 150 DEG C using a solvent such as xylene or chlorobenzene to disperse the polyolefin and dispersing the inorganic particles. The polyolefin in which the inorganic particles are dispersed is cast on a flat substrate and heated to volatilize the solvent. The film produced by the solvent volatilization method is subjected to microwave heat treatment to produce a void.

이때, 마이크로웨이브 열처리는 50 내지 300℃의 반응온도에서 0.1 내지 10 ㎓의 마이크로웨이브 파장을 조사하여 수행할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 반응시간은 30초 내지 60분 정도가 바람직하다.In this case, the microwave heat treatment can be performed by irradiating microwave wavelengths of 0.1 to 10 GHz at a reaction temperature of 50 to 300 ° C, but is not limited thereto. The reaction time is preferably about 30 seconds to 60 minutes.

본 발명에 따른 유무기 다공성분리막은 종래 기술의 유무기 복합분리막보다 공정이 간편하고, 연신공정 대신 마이크로웨이브 열처리에 의한 다공구조로 인하여, 균일하고 원하는 크기와 모양의 다공막을 제공할 수 있다. 또한 연신공정 상의 권취, 권출 등에 의한 이물불량현상 및 연신조건의 미세 오차등에 의한 불량등 기존의 연신공정의 문제점을 해소하여, 효율적인 미세다공막 형성이 가능하다. 뿐만 아니라 폴리올레핀과 무기물의 복합막을 형성한 후 마이크로웨이브 열처리를 수행하였기 때문에 폴리올레핀 자체의 다공성 막에 비해 조직이 보다 단단해져 분리막의 기계적인 강도가 보다 우수해질 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The porous organic / inorganic hybrid membrane according to the present invention is simpler in process than the organic / inorganic hybrid membrane of the prior art and can provide uniform and desired size and shape porous membrane due to the porous structure by microwave heat treatment instead of the stretching process. In addition, it is possible to solve the problems of the conventional stretching process, such as defective foreign matters due to winding and drawing on the stretching process, and defects due to fine errors in stretching conditions, etc., and to form an effective microporous film. In addition, since the composite membrane of polyolefin and inorganic material is formed and microwave heat treatment is performed, the mechanical strength of the separator can be improved because the structure becomes harder than the porous membrane of the polyolefin itself .

다음으로 b)단계는 a)단계의 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포하여 활성층을 형성하는 단계이다.Next, in step b), a slurry containing an organic binder polymer mixture and a solvent is applied to at least one surface of the porous polyolefin substrate of step a) to form an active layer.

이때 유무기 바인더 고분자 혼합물은 바인더 고분자에 무기물 입자(B)가 분산된 형태일 수 있으며, 보다 좋게는 무기물입자(B)의 활성사이트에C6~C36의 지방산 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물일 수 있다.In this case, the organic binder polymer mixture may be in the form of an inorganic particle (B) dispersed in a binder polymer, and more preferably, an organic / inorganic hybrid material modified with a C 6 to C 36 fatty acid or an oxidized wax Binder polymer mixture.

상기 바인더 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸플루란, 시아노에틸수크로오스, 플루란, 카르복실 메틸 셀룰로오스, 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체, 폴리이미드 또는 이들의 혼합체 등이 있다.Non-limiting examples of the binder polymer include polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate , Ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylflurane, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxymethylcellulose, acrylonitrile styrene butadiene copolymer , Polyimide, or a mixture thereof.

상기 무기물입자(B)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물일 수 있으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다The inorganic particles (B) may be one or more metal oxides selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SnO 2 , CeO 2 , ZrO 2 , BaTiO 3 and Y 2 O 3 , It is not

무기물입자(B)의 활성사이트에C6~C36의 지방산 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물은 상기 언급한 바와 같다.The organic binder polymer mixture prepared by modifying the active site of the inorganic particles (B) with a C 6 to C 36 fatty acid or an oxidized wax is as described above.

이러한 유무기 바인더 고분자혼합물에 용매를 포함하여 슬러리를 제조하게 된다. 상기 슬러리는 유무기 바인더 고분자혼합물에 용매를 첨가하여 상온 내지 60℃의 온도범위 내에서 믹서, 분산기 등을 이용하여 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 슬러리는 별도의 분산제 및 분산공정을 거치지 않아도 무기물입자가 균일하게 분산된 형태의 슬러리가 제조가능하며, 이는 무기물입자에 유기바인더가 화학결합된 상태이기 때문에 무기물입자간에 일정한 간격으로 분산된 형태를 유지할 수 있는 것으로 보인다. A solvent is contained in the organic binder polymer mixture to prepare a slurry. The slurry can be prepared by adding a solvent to the organic binder polymer mixture and using a mixer, a dispersing machine, etc. at a temperature ranging from room temperature to 60 ° C. The slurry according to the present invention can be produced in the form of a slurry in which inorganic particles are uniformly dispersed without requiring a separate dispersant and a dispersing step. Since the organic binder is chemically bonded to the inorganic particles, It seems to be possible to maintain the form.

상기 슬러리에 사용되는 용매는 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스를 용해하며, 다공성 폴리올레핀 기재 및 무기물입자의 활성사이트에 대하여는 비용매 특성을 가져야 하는 것으로 이러한 용매의 예는 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 아세토니트릴, 디메틸포름아마이드, 디메틸설폭사이드, 디에틸아세트아마이드, N-메틸피롤리돈 및 물 등이 있고 이들 용매를 2개 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The solvent used in the slurry dissolves C 6 to C 36 fatty acids or oxidized waxes. The active sites of porous polyolefin-based and inorganic particles must have non-solvent properties. Examples of such solvents include acetone, tetrahydrofuran, Acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, diethylacetamide, N-methylpyrrolidone, and water. These solvents may be used in combination of two or more thereof.

또한 상기 용매는 유무기 바인더 고분자혼합물 100 중량부에 대하여 10~1000중량부를 포함할 수 있으며, 상기 범위내에서 적절한 슬러리 점도 및 적절한 코팅층을 형성할 수 있다.Also, the solvent may include 10 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture, and a suitable slurry viscosity and an appropriate coating layer may be formed within the above range.

종래의 유무기 다공성분리막은 리튬이온전지에 적용시 안정성이 우수한 장점을 보유하고 있으나, 리튬이온전지를 고온에서 장시간 동안 저장할 경우, 리튬이온전지의 제작시 존재했던 수분이 부착물을 만들어 저항을 증가시키는 등의 이유로 성능이 퇴화된다. 특히, 분리막을 이루는 무기물이 친수성을 가지기 때문에 수분이 화학적으로 강하게 흡착되어 있어 이에 따라 장기저장성능이 크게 퇴화되는 현상이 나타난다. 그러나 본 발명에 따른 유무기 다공성분리막은 무기물입자가 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스로 개질되어, 수분과 전해질 사이의 부반응 등을 억제하고, 폴리올레핀 기재에 강하게 부착되기 때문에 전기적, 열적 안정성 및 전해액 젖음성의 개선효과를 가질 뿐 아니라, 내구성 및 고온저장성능도 우수할 수 있다.Conventional organic and inorganic porous separators have the advantage of excellent stability when applied to lithium ion batteries. However, when a lithium ion battery is stored at a high temperature for a long time, the moisture that was present during the production of the lithium ion battery increases the resistance The performance is deteriorated due to the reasons such as the above. In particular, since the inorganic material forming the separation membrane is hydrophilic, the water is strongly adsorbed chemically, resulting in degradation of long-term storage performance. However, since the inorganic porous particles according to the present invention are modified with C 6 to C 36 fatty acids or oxidized waxes to suppress side reactions between water and electrolytes and are strongly adhered to the polyolefin substrate, the electrical and thermal stability and Not only has an effect of improving electrolyte wettability but also excellent durability and high-temperature storage performance.

또한 상기 슬러리는 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 첨가제로서는 OH기와 반응하는 작용기를 가지는 첨가제가 사용될 수 있다.The slurry may further comprise an additive. As the additive, an additive having a functional group reactive with the OH group may be used.

또한, 상기 첨가제는 포스포네이트 또는 포스페이트 (P=O), 포시포닉에시드(POH), 실란(SiOR) 및 카르복실릭에시드(COOH) 중에서 하나 이상 선택되는 작용기를 가질 수 있다.Further, the additive may have a functional group selected from at least one of phosphonate or phosphate (P = O), posiphonic acid (POH), silane (SiOR) and carboxylic acid (COOH).

바람직하게는, 상기 첨가제는 디메틸디메톡시실란(dimethyl dimethoxy silane), 디메틸 디에톡시 실란(dimethyl diethoxy silane), 메틸 트리메톡시 실란(methyl trimethoxy silane), 비닐 트리메톡시 실란(vinyl trimethoxy silane), 페닐 트리메톡시 실란(phenyl trimethoxy silane), 테트라에톡시 실란(tetraethoxy silane)등의 silane류, 페닐 포시포닉에시드(phenyl phosphonic acid),메틸 포스포닉 에시드(methyl phosphonic acid)등의phosphonic acid류, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate),디메틸 메틸 포스포네이트(diemthyl methyl phosphonate)등의 phosphonate류, 옥타노익 에시드(octanoic acid), 갈릭에시드(gallic acid), 아미노벤조에시드(aminobenzoic acid) 등의 카르복실릭 에시드(carboxylic acid) 중에서 하나 이상 선택할 수 있다.Preferably, the additive is selected from the group consisting of dimethyl dimethoxy silane, dimethyl diethoxy silane, methyl trimethoxy silane, vinyl trimethoxy silane, phenyl Silanes such as phenyl trimethoxy silane and tetraethoxy silane, phosphonic acids such as phenyl phosphonic acid and methyl phosphonic acid, Phosphonates such as triphenyl phosphate and diemthyl methyl phosphonate, carboxylic acid esters such as octanoic acid, gallic acid and aminobenzoic acid, carboxylic acid).

또한, 상기 첨가제는 0.1wt%미만으로 첨가되는 경우 장기저장 성능의 향상이 거의 일어나지 않고, 3wt%를 초과하여 첨가하는 경우 0.1~3wt%에서의 성능과 별다른 차이가 없다. 따라서, 상기 첨가제는 0.1~3wt%범위 내에서 첨가되는 것이 바람직하다.When the additive is added in an amount of less than 0.1 wt%, the improvement of the long-term storage performance hardly occurs, and when the additive is added in an amount exceeding 3 wt%, there is no difference in performance from 0.1 wt% to 3 wt%. Therefore, the additive is preferably added in the range of 0.1 to 3 wt%.

이때, 본 발명의 유무기 다공성분리막을 전기 화학 소자, 바람직하게는 리튬 이차 전지의 분리막으로 사용하는 경우, 분리막 기재뿐만 아니라 다공성 형태의 활성층을 통해 리튬 이온이 전달될 수 있을 뿐만 아니라, 외부 충격에 의해 내부 단락이 발생하는 경우에는 전술한 안전성 향상 효과를 나타낼 수 있다.At this time, when the organic / inorganic porous separator of the present invention is used as a separation membrane of an electrochemical device, preferably a lithium secondary battery, lithium ions can be delivered not only through the separation membrane substrate but also through the porous active layer, In the case where an internal short circuit occurs, the above-described safety improvement effect can be exhibited.

또한, 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 본 발명의 유무기 복합 다공성 분리막 및 전해액을 포함하는 이차 전지를 제공한다. 특히 리튬 이차 전지가 바람직하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등이 있다.The present invention also provides a secondary battery comprising an anode, a cathode, an organic / inorganic hybrid porous separator of the present invention interposed between the anode and the cathode, and an electrolyte. Lithium secondary batteries, lithium-ion secondary batteries, lithium polymer secondary batteries, or lithium-ion polymer secondary batteries, and the like.

전기 화학 소자는 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있으며, 이의 일 실시예를 들면, 상기 전극과 분리막을 개재(介在)하여 조립하고, 이후 조립체에 전해액을 주입하여 제조한다.The electrochemical device can be manufactured according to a conventional method known in the art. For example, the electrochemical device is manufactured by interposing the electrode and the separator interposed therebetween, and then injecting an electrolyte into the assembly.

유무기 다공성분리막과 함께 적용될 전극으로는 크게 제한이 없으나, 양극활물질은 종래 전기 화학 소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 망간 산화물(lithiated magnesiumoxide), 리튬 코발트 산화물(lithiated cobalt oxide), 리튬 니켈 산화물 (lithiated nickel oxide) 또는 이들의 조합에 의해서 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material) 등이 있다. 또한, 음극활물질은 종래 전기 화학 소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 이들의 비제한적인 예로는 리튬 금속, 또는 리튬 합금과 카본(carbon), 석유 코크(petroleum coke), 활성화 카본(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 카본류 등과 같은 리튬 흡착 물질 등이 있다. 전술한 양(兩) 전극활물질을 각각 양극 전류 집전체, 즉 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일(foil) 및 음극 전류 집전체, 즉 구리, 금, 니켈 혹은 구리 합금 혹은 이들의 조합에 의해서 제조되는 호일에 결착시킨 형태로 양(兩) 전극을 구성한다.There is no particular limitation on the electrode to be used together with the organic / inorganic porous separator. However, the cathode active material may be a conventional cathode active material that can be used for a cathode of a conventional electrochemical device. Examples thereof include lithium manganese oxide, A lithium intercalation material such as a composite oxide formed by a lithiated cobalt oxide, a lithium nickel oxide, or a combination thereof, and the like. The negative electrode active material may be a conventional negative electrode active material that can be used for a negative electrode of a conventional electrochemical device. Examples of the negative electrode active material include lithium metal, lithium alloy and carbon, petroleum coke, Activated carbon, graphite or other lithium-absorbing materials such as carbon and the like. The positive electrode current collector may be a positive current collector, that is, a foil and a negative electrode current collector made of aluminum, nickel, or a combination thereof, that is, copper, gold, nickel or a copper alloy or a combination thereof And both electrodes are formed in such a manner that they are bonded to a foil produced by the above method.

본 발명에서 사용될 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+ 와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(propylenecarbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드(dimethylsulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸메틸카보네이트(ethylmethyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(GBL) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 및 해리된 것이 바람직하다.An electrolytic solution used in the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, and comprising an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K +, B - is PF 6 - , BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2 ) 3 - , or an ionic ion-containing salt such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N- N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl car- bonate it is preferably dissolved and dissociated in an organic solvent composed of gamma-butanoate (EMC), gamma-butyrolactone (GBL), or a mixture thereof.

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.The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage of the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and required properties of the final product. That is, it can be applied before assembling the cell or at the final stage of assembling the cell.

본 발명의 유무기 다공성분리막을 전지로 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.The process of applying the organic or inorganic porous separator according to the present invention to a battery can be a lamination and folding process of a separation membrane and an electrode in addition to a general winding process.

본 발명의 유무기 다공성분리막이 적층 공정에 적용될 경우, 활성층 중 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스의 우수한 접착력 특성으로 인해 쉽게 조립이 가능하다는 장점이 있다. 이때 주성분인 무기물입자 및 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스의 함량 또는 고분자의 물성에 의해 접착력 특성이 조절될 수 있다.When the organic or inorganic porous separator of the present invention is applied to the lamination process, it can be easily assembled due to excellent adhesive properties of fatty acids or oxidized waxes of C 6 to C 36 in the active layer. At this time, the adhesive force characteristics can be controlled by the content of the main inorganic particles and the fatty acid or oxidized wax of C 6 -C 36 or the physical properties of the polymer.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 설명한다. 다만, 아래의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 아래의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

[실시예1][Example 1]

1. 분리막의 제조1. Preparation of Membrane

평균분자량(Mv) 27만의 고밀도 폴리에틸렌 「SH800」(상표, 아사히 카세이 케미컬즈(주) 제조)를 30중량%, Mv 200만의 초고분자량 폴리에틸렌 「UH850」(상표, 아사히 카세이 케미컬즈(주) 제조)를 40중량%, 타이타니아 나노입자 (TiO2,일본 Titan Industry Co.의 PC-101;아나타제 (anatase) 결정형; 평균입경 20nm, 비표면적 340㎡/g) 를 10중량%, 가소제로서 유동 파라핀 「스모일 P-350P」(상표, (주)마쯔무라 세끼유 제조)를 19 중량%, 산화 방지제로서 펜타에리트리틸-테트라키스-[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트] 를 1중량% 를 밴버리믹서에 투입 및 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 익스투루더로 압출하여 두께 100 ㎛의 시트형상의 무기물입자(A)를 포함하는 폴리올레핀 기재를 얻었다.30% by weight of high density polyethylene "SH800" (trade name, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.) having an average molecular weight (Mv) of 270,000 and ultra high molecular weight polyethylene "UH850" (trade name, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.) 10% by weight of titania nanoparticles (TiO 2, PC-101, anatase type crystal of Japan Titan Industry Co., average particle diameter: 20 nm, specific surface area: 340 m 2 / g), and liquid paraffin wax 19% by weight of "P-350P" (trade name, manufactured by Matsumura Chemical Industries, Ltd.) as an antioxidant, pentaerythrityl tetrakis- [3- (3,5- Hydroxyphenyl) propionate] was added to a Banbury mixer and mixed. The resulting mixture was extruded with an extruder to obtain a polyolefin base material containing sheet-like inorganic particles (A) having a thickness of 100 mu m.

상기 폴리올레핀 기재는 질소분위기 및 80℃의 온도에서 8㎓의 마이크로웨이브 파장을 10분동안 조사하여 미세다공이 형성된 다공성 폴리올레핀 기재를 제조하였다. The polyolefin substrate was irradiated with a microwave wavelength of 8 GHz at a temperature of 80 캜 for 10 minutes in a nitrogen atmosphere to prepare a microporous porous polyolefin substrate .

2. 이온전도도 측정2. Ion conductivity measurement

상기 방법으로 제조된 다공성 폴리올레핀 기재를 분리막으로 하여 각각 전해액에 침적시킨 후 다시꺼내어 이온 전도도를 측정하였다.The porous polyolefin substrate prepared as described above was used as a separator, and each electrolyte was immersed in the electrolyte solution, and then taken out again to measure ionic conductivity.

이때, 전해액은 리튬 헥사플루오르포스페이트 염을 에틸렌카보네이트/디메틸카보네이트(부피비 1:1) 혼합용매에 1M 농도로 녹인 것을 사용하였다.At this time, a lithium hexafluorophosphate salt was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate / dimethyl carbonate (volume ratio 1: 1) at a concentration of 1M, and the electrolyte was used.

[실시예2][Example 2]

1. 분리막의 제조1. Preparation of Membrane

SiO2분말을 산 플라즈마처리하여 -OH 활성사이트를 형성하고 상기 활성사이트가 형성된 SiO2분말 100중량부에 대하여 아세톤에 20%(w/w)의 농도로 제조된 C16의 지방산모노글리세라이드를 100중량부를 투입 및 24시간 상온에서 교반하면서 개질하여 유무기 바인더 고분자혼합물을 제조하였다.SiO 2 powder was subjected to acid plasma treatment to form an -OH active site, and a C 16 fatty acid monoglyceride prepared in a concentration of 20% (w / w) in acetone was added to 100 parts by weight of the SiO 2 powder in which the active site was formed Were added and the mixture was reformed at room temperature for 24 hours while stirring to prepare an organic binder polymer mixture.

상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100 중량부에 대하여 아세톤 및 테트라하이드로퓨란 1:1의 부피비로 혼합된 용매를 300중량부 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조한 슬러리를 딥코팅법을 이용하여 두께 100㎛인 상기 실시예1의 폴리올레핀 미세 다공막 기재에 코팅하고 70℃ 오븐에서 30초간 건조하여 복합막을 제조하였다. 건조후에 코팅된 활성층의 두께는 50㎛가 되도록 조절하였다.100 parts by weight of the organic binder polymer mixture was mixed with 300 parts by weight of a mixed solvent of acetone and tetrahydrofuran in a volume ratio of 1: 1 to prepare a slurry. The slurry thus prepared was coated on the polyolefin microporous membrane substrate of Example 1 having a thickness of 100 占 퐉 by dip coating method and dried in an oven at 70 占 폚 for 30 seconds to prepare a composite membrane. The thickness of the coated active layer after drying was adjusted to be 50 탆.

2. 이온전도도 측정2. Ion conductivity measurement

실시예 2의 방법으로 제조된 분리막을 각각 전해액에 침적시킨 후 다시꺼내어 이온 전도도를 측정하였다.The separation membranes prepared by the method of Example 2 were each immersed in an electrolytic solution and taken out again to measure the ion conductivity.

이때, 전해액은 리튬 헥사플루오르포스페이트 염을 에틸렌카보네이트/디메틸카보네이트(부피비 1:1) 혼합용매에 1M 농도로 녹인 것을 사용하였다.At this time, a lithium hexafluorophosphate salt was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate / dimethyl carbonate (volume ratio 1: 1) at a concentration of 1M, and the electrolyte was used.

[실시예3][Example 3]

분리막의 제조 단계에서 C16의 지방산모노글리세라이드 대신에 분자량(Mw)이 1200(g/몰)인 산화왁스를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2와 같은 방법으로 제조하였고 이온전도도를 측정하였다.The ionic conductivity was measured in the same manner as in Example 2, except that the oxidation wax having a molecular weight (Mw) of 1200 (g / mole) was used instead of the fatty acid monoglyceride of C 16 in the separation membrane production step.

[비교예1][Comparative Example 1]

1. 분리막의 제조1. Preparation of Membrane

SiO2분말 100중량부에 대하여 분자량 1000(g/몰)인 폴리비닐설포네이트 100중량부, 아세톤 및 테트라하이드로퓨란 1:1의 부피비로 혼합된 용매를 300중량부 투입 및 교반하여 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조한 슬러리를 딥코팅법을 이용하여 두께 500㎛인 미연신 폴리에틸렌기재에 코팅하고 70℃ 오븐에서 30초간 건조하여 복합막을 제조하였다. 건조후에 코팅된 활성층의 두께는 50㎛가 되도록 조절하였다.100 parts by weight of polyvinylsulfonate having a molecular weight of 1,000 (g / mole) per 100 parts by weight of SiO 2 powder, 300 parts by weight of a solvent mixed at a volume ratio of 1: 1 of acetone and tetrahydrofuran was added and stirred to prepare a slurry . The slurry thus prepared was coated on an unoriented polyethylene substrate having a thickness of 500 탆 by a dip coating method and dried in an oven at 70 캜 for 30 seconds to prepare a composite membrane. The thickness of the coated active layer after drying was adjusted to be 50 탆.

이렇게 제조된 복합막은 종방향 연신온도를 100℃, 종방향 연신배율을 5배로 하여 종연신시키고, 이어서, 횡방향 연신온도를 110℃, 횡방향 연신배율을 5배로 하여 횡연신시켜서 20㎛ 두께의 유무기 다공성 분리막을 얻었다.The thus prepared composite membrane was subjected to longitudinal stretching at a longitudinal stretching temperature of 100 占 폚 and a longitudinal stretching magnification of 5 times, followed by transverse stretching at a transverse stretching temperature of 110 占 폚 and a transverse stretching magnification of 5, Organic porous separator.

2. 이온전도도 측정2. Ion conductivity measurement

비교예 1에서 제조된 분리막을 실시예1의 방법으로 이온전도도를 측정하였다.The ionic conductivity of the separator prepared in Comparative Example 1 was measured by the method of Example 1.

실시예 1~3 및 비교예 1의 이온전도도 값은 다음 표 1과 같다.The ion conductivity values of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 실시예 1~3 및 비교예 1의 분리막을 이용하여 다음과 같이 리튬이차전지를 제작하였다. Using the separators of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a lithium secondary battery was fabricated as follows.

양극의 제조Manufacture of anode

양극활물질로 LiCoO288wt%,도전제로 카본블랙 6.5wt%, 결합제로 PVdF 5.5wt%를 용제인 N-메틸-2피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께가 20㎛인 알루미늄박막에 도포 및 건조하여 양극을 제조한 후 롤프레스를 실시하였다.88 wt% of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 6.5 wt% of carbon black as a conductive agent, and 5.5 wt% of PVdF as a binder were added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent to prepare a positive electrode mixture slurry. The positive electrode mixture slurry was applied to an aluminum thin film having a thickness of 20 탆 and dried to prepare a positive electrode, followed by roll pressing.

음극의 제조Cathode manufacturing

음극활물질로 탄소분말 92wt%, 결합제로 PVdF 6wt%, 도전제로 카본블랙을 2wt%를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께가 20㎛인 구리박막에 도포 및 건조하여 음극을 제조한 후 롤프레스를 실시하였다.A negative electrode mixture slurry was prepared by adding 92 wt% of carbon powder, 6 wt% of PVdF as a binder and 2 wt% of carbon black as a negative active material to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. The positive electrode mixture slurry was applied to a copper thin film having a thickness of 20 탆 and dried to prepare a negative electrode, followed by roll pressing.

리튬이차전지의 제조Manufacture of lithium secondary battery

상기 양극, 상기 음극 및 상기 실시예1~2 및 비교예 1의 분리막 각각을 스태킹방식을 이용하여 조립하였으며, 조립된 전지에 1M의 리튬헥사플로로포스페이트가 용해된 에틸렌카보네이트: 에틸메틸카보네이트=1:2(부피비)인 전해액을 주입하여 리튬이차전지를 제조하였다.Each of the positive electrode, the negative electrode, and the separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was assembled using a stacking method, and 1 M of lithium hexafluorophosphate dissolved in ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate = 1 : 2 (volume ratio) was injected to prepare a lithium secondary battery.

이렇게 제작된 상기 실시예1~2 및 비교예 1의 분리막을 이용한 이차전지 각각을 2.8~4.2V 범위에서 0.5C의 전류밀도로 충방전테스트를 실시하였다. 구체적으로 300회 충방전하여 얻어진 초기용량 대비 용량율을 측정한 보존율(%)을 측정한 것이며 그 결과는 하기 표2와 같다.Each of the secondary batteries using the separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 thus manufactured was subjected to charge and discharge tests at a current density of 0.5 C in the range of 2.8 to 4.2 V. [ Specifically, the retention rate (%) obtained by measuring the capacity rate relative to the initial capacity obtained by 300 cycles of charging / discharging was measured, and the results are shown in Table 2 below.

[표 2][Table 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

이와같이 본 발명에 따른 유무기 다공성분리막은 우수한 이온전도도 및 충방전 보존율을 보유함을 알 수 있으며, 연신공정에 의해 제조된 폴리올레핀 기재상에 고분자 코팅된 비교예 1 보다 우수한 이온전도특성 및 보존율을 가지는 것을 확인할 수 있었다. It can be seen that the organic / inorganic porous separator according to the present invention has excellent ionic conductivity and charge / discharge retention ratio. It can be seen that the polyolefin substrate prepared by the stretching process has better ion conductivity and retention than the polymer- .

Claims (14)

무기물입자(A)를 포함하는 폴리올레핀 기재에 마이크로웨이브 열처리하여 기공이 형성된 다공성 폴리올레핀 기재를 포함하는 유무기 다공성 분리막. An inorganic or organic porous separator comprising a porous polyolefin substrate having pores formed by microwave heat treatment on a polyolefin substrate containing inorganic particles (A). 제 1항에 있어서,
상기 다공성 폴리올레핀 기재의 표면에 형성되는 유무기 바인더 고분자혼합물로 코팅된 활성층을 포함하는 유무기 다공성분리막.
The method according to claim 1,
And an active layer coated with an organic binder polymer mixture formed on the surface of the porous polyolefin substrate.
제 2항에 있어서,
상기 유무기 바인더 고분자혼합물은 무기물입자(B)의 활성사이트에 C6~C36의 지방산 또는 산화왁스로 개질시킨 유무기 바인더 고분자혼합물인 유무기 다공성분리막.
3. The method of claim 2,
Wherein the organic binder polymer mixture is a mixture of an organic binder polymer modified with a C 6 to C 36 fatty acid or an oxidized wax at the active site of the inorganic particles (B).
제 1항에 있어서,
상기 무기물입자(A)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물인 유무기 다공성분리막.
The method according to claim 1,
The inorganic particles (A) is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, SnO 2, CeO 2, ZrO 2, BaTiO 3 And Y &lt; 2 &gt; O &lt; 3 &gt;.
제 3항에 있어서,
상기 무기물입자(B)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3 및 Y2O3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속산화물인 유무기 다공성분리막.
The method of claim 3,
The inorganic particles (B) is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, SnO 2, CeO 2, ZrO 2, BaTiO 3 , and Y one or more than one metal oxide, inorganic porous separator is selected from 2 O 3.
제 3항에 있어서,
상기 활성사이트는는 -COO, -NH2, -CONH2, -PO3H2, -SH, -SO3H, -SO2H, -NO2 및 -O(CH2CH2O)nH(이때, n은 0~5의 정수) 로 구성된 친수성기 및 C3~C30의 알킬기 및 C3~C30의 아릴(aryl)기로 구성된 소수성기에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 유무기 다공성분리막.
The method of claim 3,
The active site neunneun -COO, -NH 2, -CONH 2, -PO 3 H 2, -SH, -SO 3 H, -SO 2 H, -NO 2 And a hydrophobic group composed of a hydrophilic group composed of -O (CH 2 CH 2 O) n H (where n is an integer of 0 to 5), a C 3 to C 30 alkyl group, and a C 3 to C 30 aryl group Porous separator having one or more porous separators.
제 3항에 있어서,
상기 유무기 바인더 고분자혼합물 100중량부에 대하여 1 ~ 20 중량부의 무기물입자(C)를 더 포함하는 유무기 다공성분리막.
The method of claim 3,
Further comprising 1 to 20 parts by weight of inorganic particles (C) per 100 parts by weight of the organic binder polymer mixture.
제 7항에 있어서,
상기 무기물입자(C)는 SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, CeO2, ZrO2, BaTiO3, SrTiO3, Y2O3, MgO, NiO, CaO, ZnO 및 SiC 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 유무기 다공성분리막.
8. The method of claim 7,
The inorganic particles (C) is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, SnO 2, CeO 2, ZrO 2, BaTiO 3, SrTiO 3, Y 2 O 3, MgO, NiO, CaO, which is selected from ZnO and SiC One or two or more organic porous membranes.
제 1항 내지 8항에서 선택되는 어느 하나의 유무기 다공성분리막을 포함하는 이차전지.A secondary battery comprising any one of the organic or inorganic porous membranes selected from claims 1 to 8. a) 무기물입자(A) 포함하는 폴리올레핀 기재를 마이크로웨이브 열처리하여 다공성 폴리올래핀 기재를 제조하는 단계 및,
b) a)단계의 다공성 폴리올레핀 기재의 적어도 일측 표면에 유무기 바인더 고분자혼합물 및 용매를 포함하는 슬러리를 도포하여 활성층을 형성하는 단계
를 포함하는 유무기 다공성분리막의 제조방법.
a) microwave heat treatment of the polyolefin substrate comprising the inorganic particles (A) to produce a porous poly olefin substrate,
b) forming an active layer by applying a slurry comprising an organic binder polymer mixture and a solvent on at least one surface of the porous polyolefin substrate of step a)
Wherein the porous separator is a porous membrane.
제 10항에 있어서,
상기 a) 단계의 마이크로웨이브 열처리는 50 내지 300℃의 반응온도에서 0.1 내지 10 ㎓의 마이크로웨이브 파장을 조사하는 유무기 다공성분리막의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the microwave heat treatment in the step a) is performed at a reaction temperature of 50 to 300 ° C in a microwave wavelength of 0.1 to 10 GHz.
제 10항에 있어서,
상기 b)의 활성층은 건조 후 두께가 0.1 ~ 100㎛ 인 유무기 다공성 분리막의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the active layer of b) has a thickness of 0.1 to 100 m after drying.
제 10항 내지 제 12항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 유무기 다공성분리막.An organic or inorganic porous separator produced by the method of any one of claims 10 to 12. 제 13항의 유무기 다공성분리막을 포함하는 이차전지.13. A secondary battery comprising the porous organic / inorganic composite membrane of claim 13.
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