KR20140112668A - Porous Separator for Secondary cell and its manufacturing method with Polyvinylidene fluoride electrospinning on polyolefin substrate and inorganic compound coating - Google Patents

Porous Separator for Secondary cell and its manufacturing method with Polyvinylidene fluoride electrospinning on polyolefin substrate and inorganic compound coating Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a porous separation membrane for a secondary battery and a manufacturing method thereof. The porous separation membrane has improved heat-resistant stability by coating a polyvinylidene fluoride nanoweb, provided by electrospinning polyvinylidene fluoride (PVDF) on a polyolefin base material, with inorganic slurry composed of inorganic particles and binder with a casting method in order to solve the problem of low heat-resistant stability of the separation membrane for a lithium secondary battery, the separation membrane being made of an existing polyolefin film.

Description

폴리올레핀에 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 전기방사하고 무기물을 코팅한 이차전지용 다공성 분리막 및 이의 제조방법{Porous Separator for Secondary cell and its manufacturing method with Polyvinylidene fluoride electrospinning on polyolefin substrate and inorganic compound coating}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a porous separator for a secondary cell and a method for manufacturing the same, and a porous separator for a secondary battery, which comprises polyvinylidene fluoride (PVDF)

본 발명은 이차전지용 다공성 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리올레핀 기재 위에 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF)를 전기방사한 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹 상에 무기물입자를 캐스팅 방법으로 코팅하여 내열 안정성을 향상시킨 이차전지용 다공성 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a porous separator for a secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a porous separator for a secondary battery, which comprises casting inorganic particles onto a polyvinylidene fluoride nanoweb on which a polyvinylidene fluoride (PVDF) The present invention relates to a porous separator for a secondary battery and a method of manufacturing the same.

최근 들어, 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화 등 경박단소화가 급속도로 이루어지고 있으며, 이러한 경향에 맞추어 전력을 공급하는 전지에 대해서도 고성능화가 요구되고 있다.In recent years, miniaturization, thinning, light weight, and the like of electronic devices have been made rapidly and rapidly, and batteries that supply electric power in accordance with this tendency are also required to have high performance.

이러한 요구에 가장 잘 부합하는 전지가 리튬 이차전지이며, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해액 및 분리막을 포함하여 구성된다.A lithium secondary battery is the battery best suited to such a demand, and the lithium secondary battery comprises an anode, a cathode, an electrolyte, and a separator.

여기서, 양극에 이용되는 양극활물질은 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 물질로서, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 망간 산화물(LiMn2O4), 리튬 니켈 코발트산화물, 리튬 철 인산 옥사이드 등의 복합 금속 산화물이 주로 사용된다.Here, the positive electrode active material used in the positive electrode is a material capable of absorbing and desorbing lithium, and is a complex of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium nickel cobalt oxide, lithium iron phosphate oxide Metal oxides are mainly used.

그리고, 음극에서 음극활물질은 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 리튬합금, 카본(carbon), 코크스(cokes), 활성카본(activated carbon), 그래파이트(graphite), 실리콘(Si), 주석(Sn) 등 금속 및/또는 합금 등이 주로 사용된다.In the negative electrode, the negative electrode active material is a lithium alloy, carbon, cokes, activated carbon, graphite, silicon, tin (Sn), or the like capable of intercalating and deintercalating lithium Metals and / or alloys are mainly used.

또한, 전해액으로는 리튬염과 유기용매를 포함하는 비수 전해액으로서, 리튬염으로는 LiClO4, LiCF3SO3, LiAsF6, LiBF4, LiPF6, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, LiBOB 등이 사용되고, 유기용매로는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 디메틸카보네이트(DMC), 디메톡시에탄(DME), 디에톡시에탄(DEE), 2-메틸테트라하이드로퓨란(2-MeTHF), 디메틸설폭사이드(DMSO) 등이 각각 또는 혼합되어 사용된다.Further, as the non-aqueous electrolyte comprises a lithium salt and an organic solvent as an electrolytic solution, the lithium salt is LiClO 4, LiCF 3 SO 3, LiAsF 6, LiBF 4, LiPF 6, LiSCN, LiC (CF 3 SO 2) 3, LiBOB Propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (DEE), 2-methyltetrahydrofuran (2-MeTHF ), Dimethylsulfoxide (DMSO), and the like are used respectively or in combination.

한편, 분리막은 전지를 구성하는 4대 핵심재료 중 하나로서, 전지의 양극과 음극 사이에 위치하여 활성이 높은 양극물질인 리튬산화물이 음극과 직접 반응하여 폭발로 이어지지 않도록 분리시켜 전지의 안정성을 높이는 역할을 수행하며, 두 전극 사이에 위치하기 때문에 전극 간 리튬이온의 이동이 원활하게 이루어질 수 있도록 기공이 발달한 구조를 가지고 있다.On the other hand, the separator is one of the four core materials composing the battery. It is located between the anode and the cathode of the battery and separates the lithium oxide, which is a highly active cathode material, directly from the cathode to prevent the explosion. And because it is located between two electrodes, it has pore structure so that lithium ions move smoothly between electrodes.

분리막은 얇을수록 전지 내에서의 부피가 작아, 단위 부피당 전기생산량이 많아지기 때문에, 분리막을 제조하는데 있어 우선시하는 평가항목이 두께이다. 그러나 무조건 얇게 하다보면 분리막의 강도가 취약해 지는 문제점이 따르기 때문에 분리막의 기계적, 열적 강도와 내구성에도 초점을 맞춰야 한다. 전지의 고온저장, 과충전 등은 분리막의 열적 안정성과 관련되고, 못 관통이나 이물질에 의한 안전성 문제는 기계적 물성과 관련된 것들이다.The thinner the separator, the smaller the volume in the cell, and the greater the amount of electricity produced per unit volume. However, if the thickness is unconditionally thinned, the strength of the separator may be weakened. Therefore, the mechanical and thermal strength and durability of the separator should also be focused. High-temperature storage and overcharging of the battery are related to the thermal stability of the separator, and safety problems due to nail penetration and foreign matter are related to mechanical properties.

리튬이온전지에 사용되는 분리막으로 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polyprophylene, PP)과 같은 폴리올레핀 계열의 필름이 주로 사용되었는데, 폴리올레핀은 고온에서 열수축이 심하며, 물리적으로도 취약하다는 단점을 가지고 있다. Polyolefin-based films such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP) are mainly used as separation membranes used in lithium ion batteries. Polyolefins are disadvantageous in that they have high thermal shrinkage at high temperatures and are physically weak .

폴리올레핀 계열 분리막의 부족한 열적 안정성을 개선시키기 위해, 용융온도가 높은 내열성 고분자를 폴리올레핀 수지와 공압출 시키거나, 내열성 고분자를 부직포 형태로 가공하여 분리막으로 사용하고자 하는 노력들이 시도되고 있다.In order to improve the poor thermal stability of the polyolefin-based separator, attempts have been made to co-extrude a heat-resistant polymer having a high melting temperature with a polyolefin resin, or to use a heat-resistant polymer as a nonwoven fabric.

폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF)는 플루오로계열의 고분자 중 하나로, 플루오로 수지는 플루오린을 함유하여 열적, 화학적 성질이 뛰어나다. Polyvinylidene fluoride (PVDF) is one of the polymers of the fluoro series, and the fluororesin contains fluorine, which is excellent in thermal and chemical properties.

Figure pat00001
반응식 1. 폴리비닐리덴플루오라이드의 제조
Figure pat00001
Reaction 1. Preparation of polyvinylidene fluoride

폴리비닐리덴플루오라이드는 상기 반응식 1과 같은 과정으로 제조되며, 다른 플루오로 수지에 비해 녹는점(177℃)과 밀도(1.78)가 낮고, 단가가 싸며, 화학적으로 매우 안정하여, 전기줄의 절연, 건물의 외벽을 바르는 고급 페인트로 많이 쓰인다.Polyvinylidene fluoride is produced by the same process as in the above Reaction Scheme 1, and has a melting point (177 ° C) and a density (1.78) lower than those of other fluororesin, low cost, It is often used as a premium paint for exterior walls of a building.

또한, 폴리비닐리덴플루오라이드는 압전성을 나타내는 대표적인 유기물질로 1960년대부터 많은 연구가 진행되어 왔다. 폴리비닐리덴플루오라이드 고분자 안에는 4가지의 결정이 혼재하고, 이것은 결정형태에 따라 α, β, γ 그리고 δ형의 최소 4가지의 형태로 구분 할 수 있다. 그 중 폴리비닐리덴플루오라이드의 β형 결정은 트랜스형 분자쇄가 평행으로 충진된 것으로 모노머가 갖는 영구쌍극자가 모두 한 방향으로 배열되어 큰 자발 분극을 나타낸다. 이는 연신을 통하여 폴리비닐리덴플루오라이드 분자를 규칙적으로 배열하여 집합상태에 이방성을 부여함으로써 압전성을 가질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 압전 특성을 향상시키기 위하여, 폴리비닐리덴플루오라이드 섬유 내 β형 결정을 증가시키는 다양한 방법들이 연구되고 있다. 일반적으로 폴리비닐리덴플루오라이드 섬유를 제조하기 위하여 용융방사 시스템이 적용되고 있다. 그런데 용융방사 장비 구축 시 고가의 비용이 들고, 용융방사에 의해 제조된 섬유의 사이즈도 제한적이다.In addition, polyvinylidene fluoride is a representative organic material exhibiting piezoelectricity, and many studies have been conducted since the 1960s. In the polyvinylidene fluoride polymer, four kinds of crystals are mixed, and it can be classified into at least four types of α, β, γ and δ type depending on crystal form. Among them, the? -Form crystal of polyvinylidene fluoride has a trans-type molecular chain filled in parallel, and all the permanent dipoles of the monomers are aligned in one direction, and exhibit large spontaneous polarization. This means that the polyvinylidene fluoride molecules can be regularly arranged through stretching to impart piezoelectricity to the aggregated state by imparting anisotropy thereto. In order to improve such piezoelectric characteristics, various methods for increasing the? -Form crystal in the polyvinylidene fluoride fiber have been studied. In general, melt spinning systems have been applied to produce polyvinylidene fluoride fibers. However, it is expensive to construct melt spinning equipment, and the size of fibers produced by melt spinning is limited.

습식방사로 제조된 섬유는 습식방사의 응고 매커니즘으로 인하여 방사 초기 단계에서의 섬유 내 β형 결정비율이 α형태 결정비율에 비해 현저히 높고, 용융방사에 비해 방사속도가 느리지만, 방사구 수를 늘려 섬유 사이즈를 줄일 수 있는 이점도 가지고 있다. 또한 습식방사는 연속적인 후처리 공정(연신, 권축 등)을 통해 물성을 향상시킬 수 있는 이점도 가지고 있다.Due to the coagulation mechanism of wet spinning, fibers prepared by wet spinning have a significantly higher β-form crystal ratio in the fiber at the initial stage of spinning than the α-form crystal ratio, and the spinning speed is slower than the melt spinning. However, It also has the advantage of reducing fiber size. In addition, wet spinning has the advantage of improving physical properties through continuous post-treatment processes (stretching, crimping, etc.).

습식방사를 위해서는 중합체를 용매에 용해시켜 방사원액(Dope)을 만들고, 방사원액을 기어펌프와 방사노즐을 통해 용제를 함유한 수용액이 담긴 응고욕으로 토출시킨다. 토출된 방사액상과 응고욕 내부의 용매 및 침전제와의 상호확산이 일어남에 따라 방사액상으로 침전제가 침투하여, 폴리머 - 용매 - 침전제의 3 성분계에서 상분리와 침전이 발생하면서 필라멘트의 고화가 진행됨으로써 섬유가 얻어진다. 이러한 습식방사 시스템은 방사욕조 내에서 연신과 장력을 주어 사슬모양의 고분자를 섬유방향으로 배향시킴으로써 섬유의 기계적 성질 또한 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
For wet spinning, the polymer is dissolved in a solvent to make a spinning solution, and the spinning solution is discharged through a gear pump and spinning nozzle into a coagulation bath containing an aqueous solution containing a solvent. As the discharged spinning liquid phase and the co-diffusion with the solvent and the precipitating agent in the coagulating bath occur, the precipitating agent penetrates into the spinning liquid phase and phase separation and precipitation occur in the three-component system of the polymer-solvent-precipitating agent, Is obtained. Such a wet spinning system has the advantage of enhancing the mechanical properties of fibers by orienting the polymer in a fiber direction by stretching and tensioning in a spinning bath.

한편, 분리막의 열적 안정성을 높이기 위한 다른 방법으로 부직포를 분리막 소재로 이용할 경우, 천연 또는 합성섬유의 화학적, 물리적 또는 기계적 연결에 의해 만들어진 섬유상 매트형태를 띄기 때문에 60~80% 가량의 높은 기공성(Porosity) 및 큰 융점(melting point)을 가지는 특성을 지닌다. 이러한 부직포들은 니켈-카드뮴 전지 등에 사용되어 왔으나, 우수한 기계적 강도를 가짐에도 불과하고 상대적으로 크게 오픈(Open)된 구조와 거친 표면으로 인해 전지의 단락을 막기 힘들기 때문에 리튬 이차전지에는 적용되지 않고 있었다.On the other hand, when the non-woven fabric is used as a membrane material as another method for improving the thermal stability of the membrane, it is in the form of a fibrous mat made by chemical, physical or mechanical connection of natural or synthetic fibers. Porosity and a large melting point. Such nonwoven fabrics have been used for nickel-cadmium batteries, but they have not only been applied to lithium secondary batteries because they have a relatively high mechanical strength and are relatively difficult to prevent short-circuiting of the battery due to a relatively large open structure and rough surfaces .

그러나, 최근 안전성과 수명을 향상시키기 위해서 폴리에스테르 부직포 분리막이 연구되었는데, 폴리에스테르의 높은 융점을 이용한 고온 안전성과 균일한 기공구조로 인한 수명향상 효과 등이 보고되고 있다.However, in recent years, in order to improve safety and lifetime, a polyester nonwoven fabric separator has been studied, and high temperature stability using a high melting point of polyester and lifetime improvement effect due to uniform pore structure have been reported.

전기방사(electrospinning)는 고분자와 같은 고점도 유체의 정전 스프레이 현상을 이용하여 직경이 수~수십 nm까지의 초극세 섬유 및 다공성 웹, 즉 부직포를 제조할 수 있는 기술로, 전극의 정전기력으로 용액을 끌어당김으로써 극세한 섬유를 방사해낼 수 있는 장치이다. Electrospinning is a technique to fabricate microfibers and porous webs, ie, nonwoven fabrics, up to several to several tens of nanometers in diameter using electrostatic spraying of high viscosity fluids such as polymers. Electrospinning attracts the solution by electrostatic force of the electrodes Which is a device that emits ultra-fine fibers.

수직으로 위치한 모세관 끝에 있는 고분자 용액은 중력과 표면장력 사이에 평형을 이루며 반구형 방울을 형성하고 있는데, 이러한 현상은 전기장이 부여될 때 반구형 방울 표면에 전하 또는 쌍극자의 배향이 공기층과 계면에 유도되도록 하고, 따라서 전하 또는 쌍극자 반발로 인해 표면장력과 반대되는 힘이 발생된다. 따라서 모세관 끝에 매달려있는 용액의 반구형 표면은 테일러 콘(Taylor cone)으로 알려진 원추형 모양으로 늘어나게 되는데, 어떤 임계 전기장세기(Vc)에서 이 반발정전기력이 표면장력을 극복하게 되면서 하전된 고분자용액의 젯(Jet)이 테일러 콘 끝에서 방출된다. 점도가 낮은 용액의 경우, 젯이 미세방울로 붕괴되어 스프레이 현상을 나타낸다. 그러나 고분자와 같이 점도가 높은 용액의 경우, 젯이 붕괴되지 않고 집전판을 향하여 공기중으로 날아가면서 용매가 증발하게 되고, 집전판에는 하전된 고분자 연속상 섬유가 쌓이게 되는데, 이러한 현상을 전기방사라고 부른다. 전기방사에 의해 매우 가는 섬유가 제조되는 원인은 젯이 집전판을 향해 날아가는 과정에서 젯의 신장과 스프레이현상에 의해 가늘어지기 때문이다. 이렇게 만들어진 작은 직경 때문에 전기방사 된 섬유는 더 큰 표면적과 부피를 갖게 되고, 직경이 큰 다른 섬유보다 더 많은 수분의 흡수가 가능하다. 또한, 이렇게 제조된 초극세 섬유 웹은 초박막, 초경량이며, 종래의 섬유에 비해 부피 대비 표면적 비가 지극히 높고, 기공도가 높다. 그러므로 구조적으로 내부의 땀을 배출할 수 있는 호흡성과 방풍성을 가지고 있으며, 막의 외부에서 액체가 들어오지 못하도록 제조하는 것도 가능하다. 따라서 고분자의 전기 방사현상을 초극세 고성능필터, 조직공학용 다공성 지지체, 화학센서 등의 제조와 같은 다양한 분야에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
The polymer solution at the tip of the vertically positioned capillary tube forms an equilibrium between gravity and surface tension to form a hemispherical droplet which causes the charge or dipole orientation on the hemispherical droplet surface to be induced at the air layer and interface when an electric field is applied , So that a force opposing the surface tension is generated due to charge or dipole repulsion. Thus, the hemispherical surface of the solution suspended at the tip of the capillary is stretched into a conical shape known as a Taylor cone. At some critical electric field strength (Vc), the repulsive electrostatic force overcomes the surface tension, ) Is emitted from the end of the Taylor cone. In the case of a solution with low viscosity, the jet collapses into fine droplets and exhibits a spray phenomenon. However, in the case of a solution having a high viscosity such as a polymer, the jet is not collapsed, the solvent is evaporated as it flows toward the collecting plate toward the air, and the charged continuous polymer fibers are accumulated on the collecting plate. This phenomenon is called electrospinning . The reason why very thin fibers are produced by electrospinning is because the jet is thinned by the elongation of the jet and the spraying phenomenon in the course of flying towards the collector plate. Because of this small diameter, the electrospun fiber will have a larger surface area and volume, and more moisture can be absorbed than other fibers of larger diameter. The ultrafine fiber web thus produced is ultra thin and light in weight and has a very high volume to surface area ratio and high porosity as compared with conventional fibers. Therefore, it is possible to manufacture the structure so that liquid does not come in from the outside of the membrane. Therefore, studies are being conducted to apply the electrospinning phenomenon of polymers to various fields such as the manufacture of ultrafine high performance filters, porous supports for tissue engineering, and chemical sensors.

또한 전지가 대형화됨에 따라, 전해액에 대한 젖음성(Wettability) 문제가 점점 심각해지고 있다. 전해액과 분리막의 친화도가 낮으면 막 내 리튬이온 이동능력이 저하되고, 이는 곧 전지의 출력특성이 저하되는 양상으로 이어진다. 특히 전해액 성분이 에틸렌 카보네이트(Ethylene carbonate, EC)나 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate, PC) 등과 같이 극성이 큰 용매일 경우, 비극성인 폴리올레핀 계열 분리막에는 열등한 젖음성을 보이기 때문에 이러한 분리막의 젖음성에 의한 전지의 출력양상에의 문제점이 더욱 극명하게 나타난다. Further, as the battery has become larger, the problem of wettability with electrolyte has become more serious. If the affinity of the electrolyte solution and the separator membrane is low, the lithium ion transfer capacity in the membrane is deteriorated, leading to a phenomenon in which the output characteristics of the battery are deteriorated. In particular, when the electrolytic solution component has a polarity such as ethylene carbonate (EC) or propylene carbonate (PC), it exhibits poor wettability to the non-polar polyolefin-based separator. Therefore, The problem of aspect appears more clearly.

따라서 전해액과의 친화도 향상을 위해 분리막의 표면을 개질하는 기술들이 개발되고 있으며, 특히 무기 복합 분리막, 또는 세라믹 분리막은 매우 미세한 크기의 무기물 입자들을 적은 양의 바인더로 서로 연결하여 제조하는데, 무기물 입자들의 높은 친수성과 큰 비표면적으로 인해 전해액에 우수한 젖음성을 나타내며, EC 및 PC 등의 전해액에 우수한 젖음성을 보이는 것은 전지 수명과 성능을 향상시킨다. 이러한 세라믹 분리막들은 매우 우수한 열적 안정성을 가지며, 고온에서도 거의 수축이 일어나지 않는다.Therefore, techniques for modifying the surface of the separator to improve the affinity with the electrolyte have been developed. In particular, the inorganic composite separator or the ceramic separator is manufactured by connecting inorganic particles of a very small size with a small amount of a binder. Show high wettability to electrolytes due to their high hydrophilicity and large specific surface area, and excellent wettability in electrolytes such as EC and PC improves battery life and performance. These ceramic separators have very good thermal stability and hardly shrink even at high temperatures.

그러나 이러한 세라믹 분리막의 경우, 우수한 전해액 젖음성과 열적 안정성을 보여주지만, 와인딩(winding)을 포함한 전지 조립 공정에 적합한 수준의 기계적 물성, 특히 유연성을 보여주지 못하는 단점을 가지고 있다.
However, such a ceramic separator exhibits excellent electrolyte wettability and thermal stability, but has disadvantages in that it does not show adequate mechanical properties, particularly flexibility, for a battery assembly process including a winding.

본 발명에서는 폴리올레핀 기재의 낮은 열적 안정성과 전해액에의 낮은 친화도를 개선하기 위해, 내열성 폴리머인 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹을 제작하고, 그 위에 무기물 입자를 코팅하여 무기물이 견고하게 결합되도록 함으로써, 전지 안정성과 출력특성을 향상시킬 수 있는 다공성 분리막 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
In the present invention, in order to improve the low thermal stability of the polyolefin substrate and the low affinity to the electrolyte, a polyvinylidene fluoride nanoweb, which is a heat resistant polymer, is prepared, and inorganic particles are coated thereon to solidly bind the inorganic substance, To provide a porous separator capable of improving battery stability and output characteristics, and a method for manufacturing the same.

본 발명은 폴리올레핀 기재 상에 폴리비닐리덴플루오라이드를 유기용매에 용해시켜 제조한 방사용액을 전기방사하여 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹을 형성하는 단계; 및 상기 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹 상에 무기물 슬러리를 코팅하여 무기물 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for preparing a polyvinylidene fluoride nanoweb, which comprises: preparing a polyvinylidene fluoride nanoweb by electrospinning a spinning solution prepared by dissolving polyvinylidene fluoride in an organic solvent on a polyolefin substrate; And coating an inorganic slurry on the polyvinylidene fluoride nanoweb to form an inorganic coating layer. The present invention also provides a method of manufacturing a porous separator for a secondary battery.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 폴리비닐리덴플루오라이드의 중량 평균 분자량(Mw)은 10,000 내지 500,000이고, 유기용매는 디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide, DMF) 또는 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, DMAc) 용매를 사용하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the polyvinylidene fluoride has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 to 500,000, and the organic solvent is selected from the group consisting of N, N-Dimethylformamide (DMF) and dimethylacetamide N-dimethylacetamide, DMAc) solvent.

본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 전기방사는 상향식 전기방사 방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the electrospinning is characterized by using a bottom-up electrospinning method.

본 발명의 또다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 무기물 슬러리 내에는 무기물과 바인더의 중량비율이 95:5 내지 50:50인 것을 특징으로 하고, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴로니트릴(PAN) 및 카복시메틸셀룰로오스(CMC)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the weight ratio of the inorganic material and the binder in the inorganic slurry is 95: 5 to 50:50, and the binder is selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethyl (PMMA), polyacrylonitrile (PAN), and carboxymethylcellulose (CMC).

또한, 본 발명은 폴리올레핀 기재; 상기 폴리올레핀 기재의 일면에 전기방사법으로 형성되는 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹 층; 및 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노웹의 일면에 무기물을 코팅하여 형성되는 무기물 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막을 제공한다.The present invention also relates to a polyolefin substrate; A polyvinylidene fluoride nano-web layer formed by electrospinning on one surface of the polyolefin substrate; And an inorganic coating layer formed on one surface of the polyvinylidene fluoride nanoweb by coating an inorganic material on the surface of the porous separator.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 무기물은 SiO2, Al2O3, TiO2, Li3PO4, 제올라이트, MgO, CaO, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the inorganic substance is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Li 3 PO 4, zeolites, MgO, CaO, BaTiO 3, Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO , Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , SiO, SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6, and mixtures thereof.

본 발명의 이차전지용 다공성 분리막은 전기방사 된 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹에 의하여 무기물 코팅층이 견고하게 결합되어있기 때문에, 기존 폴리올레핀 필름을 이용한 분리막 및 폴리올레핀 기재에 무기물 코팅층을 직접 형성시킨 분리막보다 우수한 열적 안정성을 나타낸다.
Since the porous separator for a secondary battery of the present invention is strongly bonded to the inorganic coating layer by the electrospun polyvinylidene fluoride nanoweb, the separator using the conventional polyolefin film and the polyolefin substrate having the inorganic Stability.

도 1은 본 발명으로 제공되는 다공성 분리막의 모식도이다.
도 2는 본 발명으로 제공되는 다공성 분리막의 제조방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 상향식 다공성 분리막 제조방법의 모식도이다.
1 is a schematic view of a porous separation membrane provided by the present invention.
2 is a schematic view of a method for producing a porous separation membrane provided by the present invention.
3 is a schematic view of a method of manufacturing a downwardly porous separator of the present invention.

본 발명은 폴리올레핀 기재 상에 폴리비닐리덴플루오라이드 용액을 전기방사하여 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹을 형성하는 단계; 및 상기 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹 상에 무기물 및 폴리비닐리덴플루오라이드 친화성 고분자를 포함하는 무기물 슬러리를 코팅하여 무기물 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for producing a polyvinylidene fluoride nanowire, comprising: electrospinning a polyvinylidene fluoride solution on a polyolefin substrate to form a polyvinylidene fluoride nanoweb; And coating an inorganic slurry containing an inorganic material and a polyvinylidene fluoride-affinity polymer on the polyvinylidene fluoride nanoweb to form an inorganic coating layer.

상기 폴리올레핀 기재의 두께는 5 ~ 50㎛, 공극율(porosity, 기공도)[공극률(porosity(%))=1-(막의 겉보기 밀도/수지밀도)x100]은 30 ~ 80%인 것이 바람직하다. 또한, 인장강도는 기계적 방향(MD)으로 700㎏/㎠ 이상, 횡방향(CD)으로 150㎏/㎠ 이상, 뚫림강도는 밀(mil, 1mil=25.4㎛) 당 200g이상, 수축율은 100℃에서 1시간 동안 10%미만, 평균기공크기는 0.005 ~ 3㎛인 물리적 특성과 전기저항이 130 ~ 185℃에서 10,000Ω/㎠ 이상인 전기적 특성을 갖는 것이 전기화학소자용으로 사용하기에 특히 적합하다.The thickness of the polyolefin substrate is preferably 5 to 50 μm and the porosity (porosity (%)) = 1- (apparent density of the membrane / resin density) x 100] is preferably 30 to 80%. The tensile strength was 700 kg / cm 2 or more in the mechanical direction (MD), 150 kg / cm 2 or more in the transverse direction (CD), the piercing strength was 200 g or more per mil (1 mil = 25.4 탆) It is particularly suitable for use in an electrochemical device having a physical property of less than 10% for 1 hour, an average pore size of 0.005 to 3 占 퐉 and an electrical characteristic of electric resistance of 10,000? / Cm2 or more at 130 to 185 占 폚.

상기 본 발명에서 사용하는 전기방사 장치는 방사용액을 보관하는 방사용액 주탱크, 방사용액 정량 공급을 위한 계량펌프, 다수개의 핀으로 구성되는 다중관형노즐이 블록형태로 조합되어 있으며 방사액을 섬유상으로 토출하는 노즐블록, 상기 노즐블록에 대응하는 위치에서 방사되는 단섬유들을 집적하는 컬렉터, 고전압을 발생시키는 전압 발생장치 및 노즐 블록의 최상부에 연결된 방사 용액 배출 장치 등으로 구성된다.The electrospinning device used in the present invention includes a spinning liquid main tank for storing a spinning solution, a metering pump for supplying a spinning solution in a fixed amount, and a plurality of tubular nozzles composed of a plurality of pins in a block form. A collector for collecting short fibers emitted at a position corresponding to the nozzle block, a voltage generating device for generating a high voltage, and a spinning solution discharging device connected to the top of the nozzle block.

상기 본 발명의 폴리비닐리덴플루오라이드를 전기방사하여 나노웹(나노섬유 부직포)을 제조하는 단계는 다음과 같이 진행된다.The step of preparing the nanoweb (nanofiber nonwoven fabric) by electrospinning the polyvinylidene fluoride of the present invention proceeds as follows.

우선 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF)를 적절한 유기용매에 용해시킨 방사용액을 제조하고, 방사용액 주탱크 내에 상기 폴리비닐리덴플루오라이드 방사액을 보관, 별도의 계량펌프로 계량하여 정량씩 방사용액 드롭장치로 공급한다.First, a spinning solution is prepared by dissolving polyvinylidene fluoride (PVDF) in an appropriate organic solvent, and the polyvinylidene fluoride spinning solution is stored in the spinning solution main tank and metered by a separate metering pump It is supplied to the spinning liquid drop device.

상기 폴리비닐리덴플루오라이드는 불화비닐리덴의 호모폴리머, 또는, 불화비닐리덴을 몰비로 50% 이상 함유하는 공중합폴리머를 포함하는 것으로서, 폴리비닐리덴플루오라이드 수지의 강도가 우수한 관점에서 호모폴리머인 것이 보다 바람직하며, 폴리비닐리덴플루오라이드 수지가 공중합폴리머인 경우, 불화비닐리덴모노머와 공중합되는 다른 공중합모노머로서는, 공지의 것을 적절하게 선택하여 이용할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 불소계 모노머나 염소계 모노머 등을 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 폴리비닐리덴플루오라이드 수지의 중량 평균 분자량(Mw)은, 특별히 한정되지 않지만, 10,000 내지 500,000인 것이 바람직하고, 50,000 내지 500,000인 것이 보다 바람직하다.The polyvinylidene fluoride is a homopolymer of vinylidene fluoride or a copolymer polymer containing vinylidene fluoride in a molar ratio of 50% or more. The polyvinylidene fluoride is a homopolymer from the viewpoint of excellent strength of the polyvinylidene fluoride resin When the polyvinylidene fluoride resin is a copolymer polymer, known copolymerizable monomers copolymerizable with the vinylidene fluoride monomers can be appropriately selected and used. Examples thereof include, but are not limited to, fluorine-based monomers and chlorine-based Monomers and the like can be suitably used. The weight average molecular weight (Mw) of the polyvinylidene fluoride resin is not particularly limited, but is preferably 10,000 to 500,000, more preferably 50,000 to 500,000.

폴리비닐리덴플루오라이드 수지의 중량평균분자량이 10,000미만인 경우에는 부직포를 이루기에 적합할 만큼의 물성을 얻을 수 없고, 500,000을 초과하는 경우에는 용액취급이 용이하지 않고, 공정성이 나빠 균일한 다공성 막을 얻기 어렵게 된다.When the weight average molecular weight of the polyvinylidene fluoride resin is less than 10,000, sufficient physical properties for forming a nonwoven fabric can not be obtained. When the weight average molecular weight exceeds 500,000, the solution handling is not easy and the uniformity of the porous film is obtained It becomes difficult.

상기 유기용매로서 프로필렌 카보네이트, 부틸렌카보네이트, 1,4-부티로락톤, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 디메틸설폭사이드, 에틸렌 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 폴리에틸렌설포란, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 아세톤, 알코올 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하며, 디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide, 이하, 'DMF'라 한다.) 또는 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, 이하, 'DMAc'라 한다.) 용매를 선택하는 것이 보다 바람직하다.Examples of the organic solvent include propylene carbonate, butylene carbonate, 1,4-butyrolactone, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethyl- 2- imidazolidinone, dimethylsulfoxide N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, polyethylene sulfolane, tetraethylene glycol dimethyl ether, acetone, alcohol or a mixture thereof. And N, N-dimethylacetamide (hereinafter referred to as 'DMAc') as a solvent, and more preferably at least one selected from the group consisting of N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as 'DMF') or dimethylacetamide Is more preferable.

이와 같이 방사용액 드롭장치 내로 공급된 방사용액은 방사용액 드롭장치를 통과하면서 불연속적으로 높은 전압이 걸려있고 교반기가 설치된 노즐블록의 방사용액 공급판으로 공급된다. 상기 방사용액 드롭장치는 방사용액의 흐름을 차단하여 방사용액 주탱크에 전기가 흐르지 못하도록 하는 역할도 한다.In this way, the spinning solution supplied into the spinning solution dropping device is supplied to the spinning solution supply plate of the nozzle block in which a high voltage is applied discretely while passing through the spinning solution dropping device and the stirrer is installed. The spinning liquid drop device also blocks the flow of spinning liquid and prevents electricity from flowing into the spinning liquid main tank.

계속해서 상기 노즐블록에서는 방사액을 다중관상노즐을 통해 높은 전압이 걸려있는 상부의 컬렉터로 토출하여 나노웹(Web)을 제조한다.Subsequently, in the nozzle block, a spinning liquid is discharged through a multi-tubular nozzle to a collector at an upper portion where a high voltage is applied to manufacture a nano-web.

방사용액 공급관으로 이송된 방사용액은 다중관상노즐을 통해 컬렉터로 토출되어 섬유를 형성한다. 이때, 다중관상노즐로부터 전기방사되는 나노섬유는 공기공급용 노즐에서 분사되는 공기에 의해 넓게 퍼지면서 컬렉터상에 포집되어 포집면적이 넓어지고 집적밀도가 균일해진다. 다중관상노즐에서 섬유화 되지 못한 과잉 방사용액은 오버플로 제거용 노즐에서 모아져 오버플로액의 임시저장판을 거쳐 방사용액 공급판으로 다시 이동하게 된다.The spinning solution transferred to the spinning solution supply pipe is discharged to the collector through the multi-tubular nozzle to form the fibers. At this time, the nanofibers electrospun from the tubular nozzle are widely spread by the air injected from the nozzle for supplying air, and are collected on the collector, thereby widening the collecting area and making the density uniform. The excess flushing liquid which is not fibrous in the multistage nozzle is collected in the overflow removing nozzle and moved to the flushing liquid supply plate through the temporary storage plate of the overflow liquid.

나노웹을 제조하고자 할 경우에는 공기공급용 노즐에서 공기의 속도는 0.05m~50m/초, 보다 바람직하기로는 1~30m/초인 것이 좋다. 공기의 속도가 0.05m/초 미만인 경우에는 컬렉터에 포집된 나노웹의 퍼짐성이 낮아서 포집면적이 크게 향상되지 않고, 공기의 속도가 50m/초를 초과하는 경우에는 공기의 속도가 너무 빨라 나노웹이 컬렉터에 집속되는 면적이 오히려 감소되며, 더욱 심각한 문제는 섬유 형태가 아니라 굵은 타래 형태로 컬렉터에 부착되어 나노웹 형성능이 현저하게 저하된다.In the case of manufacturing a nano-web, the speed of the air in the air supply nozzle is preferably 0.05 m to 50 m / sec, more preferably 1 to 30 m / sec. When the velocity of the air is less than 0.05 m / sec, the spreadability of the nanoweb collected on the collector is low and the collecting area is not greatly improved. If the velocity of the air exceeds 50 m / sec, The area to be focused on the collector is rather reduced, and the more serious problem is attached to the collector in the form of coarse tufts rather than the shape of the fibers, so that the capability of forming nanofibers is remarkably deteriorated.

아울러, 노즐블록 최상부에 과잉 공급된 방사용액은 방사용액 배출장치에 의해 방사용액 주탱크로 강제 이송된다.In addition, the spinning solution which is excessively supplied to the top of the nozzle block is forcibly transferred to the spinning liquid main tank by the spinning solution discharging device.

이때 전기력에 의한 나노웹의 형성을 촉진하기 위하여 노즐블록 하단부에 설치된 도전체판과 컬렉터에는 전압발생장치에서 발생된 1kV 이상, 바람직하게는 20kV 이상의 전압을 걸어준다. 상기 컬렉터로는 앤드레스(Endless) 벨트를 사용하는 것이 생산성 측면에서 더욱 유리하다. 상기 컬렉터는 웹의 밀도를 균일하게 하기 위하여 좌우로 일정거리를 왕복운동하는 것이 바람직하다.In order to promote the formation of the nanoweb by the electric force, a voltage of 1 kV or more, preferably 20 kV or more, generated in the voltage generator is applied to the conductive plate and the collector provided at the lower end of the nozzle block. It is more advantageous in terms of productivity to use an endless belt as the collector. It is preferable that the collector reciprocates by a predetermined distance in order to make the density of the web uniform.

이와 같이 컬렉터 상에 형성된 나노웹은 웹 지지로울러를 거쳐서 권취로울러에 권취하면 나노웹 제조공정이 완료된다.When the nanoweb formed on the collector is wound on the winding roller through the web supporting roller, the nano-web manufacturing process is completed.

상기 제조장치는 포집면적을 넓혀 나노웹의 집적 밀도를 균일하게 할 수 있으며, 드롭렛(Droplet) 현상을 효과적으로 방지하여 웹의 품질을 향상시킬 수 있고, 전기력에 의한 섬유형성 효과가 높아져 나노웹을 대량 생산 할 수 있다. 아울러 다수개의 핀으로 구성되는 노즐들을 블록형태로 배열하므로서 웹의 폭 및 두께를 자유롭게 변경, 조절 할 수 있다.The manufacturing apparatus can increase the collecting area to uniform the density of the nano-web, effectively prevent the droplet phenomenon, improve the quality of the web, and increase the fiber-forming effect by the electric force, Mass production is possible. In addition, the width and thickness of the web can be freely changed and adjusted by arranging the nozzles constituted by a plurality of pins in block form.

또한, 상기 전기방사 장치는 상향식, 하향식, 수평식 및 복합식으로 설치할 수 있으며, 보다 바람직하게는 도 3과 같이 상향식 전기방사 장치로 구성하는 것이 적합하다.
In addition, the electrospinning apparatus may be installed in a bottom-up, top-down, horizontal, and combined type, and more preferably, a bottom-up type electrospinning apparatus as shown in FIG.

상기와 같은 전기방사 방법을 통해 폴리올레핀 기재 상에 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹을 부착시킨 후, 상기 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹 상에 무기물입자와 바인더 수지를 아세톤에 첨가하여 제조된 슬러리를 코팅하여 무기물 코팅층을 제조함으로써 다공성 분리막을 제조한다.After the polyvinylidene fluoride nanoweb was adhered to the polyolefin substrate through the electrospinning method as described above, the slurry prepared by adding the inorganic particles and the binder resin to the acetone was coated on the polyvinylidene fluoride nanoweb A porous separator is prepared by preparing an inorganic coating layer.

상기 무기물 입자는 SiO2, Al2O3, TiO2, Li3PO4, 제올라이트, MgO, CaO, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들의 각 혼합물 등으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하며, 특히 SiO2 또는 Al2O3 인 것이 바람직하다.The inorganic particles are SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Li 3 PO 4, zeolites, MgO, CaO, BaTiO 3, Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3, CaCO 3, LiAlO 2, SiO, SnO, SnO 2, PbO 2, ZnO, P 2 O 5, CuO, MoO, V 2 O 5, B 2 O 3, Si 3 N 4, CeO 2, Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6, and mixtures thereof, and is preferably SiO 2 or Al 2 O 3 Do.

상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐알코올(PVA) 및 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 등으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 무기물 입자를 나노웹 상에 코팅 및 부착시키는데 이용한다.Wherein the binder is at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVA), and carboxymethyl cellulose (CMC) Particles are used to coat and adhere to the nanocomposite.

상기 코팅 방법은 화학기상증착(Chemical vapor deposition, CVD), 물리증착(Physical vapor deposition, PVD), 용사코팅, 딥(Dip)코팅, 스핀(Spin)코팅, 캐스팅법 등 다양한 코팅방법을 사용할 수 있으며, 특히 캐스팅 방법에 의한 코팅이 바람직하다.
The coating method may be various coating methods such as chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), spray coating, dip coating, spin coating, casting, , In particular a coating by a casting method.

다음의 실시예 및 도면을 통해 본 발명의 폴리올레핀 기재 상에 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹를 전기방사한 후 무기물 입자를 코팅한 다공성 분리막 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 하지만 본 발명의 범위가 제시한 실시예 및 이로부터 만들어진 변형 또는 수정발명에 제한되지 않는다는 것은 본 발명과 관련된 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실일 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The porous separator coated with inorganic particles by electrospinning a polyvinylidene fluoride nanoweb on a polyolefin substrate of the present invention and a method for producing the same will be described in detail with reference to the following examples and drawings. It will be apparent, however, to those skilled in the art that the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments and modifications or improvements made therefrom.

(1) 열수축 측정(1) Heat shrinkage measurement

5㎝ x 2.5㎝의 크기의 다공성 분리막 시료를 두 장의 슬라이드 글라스 사이에 넣고 클립으로 조인 후, 150℃에서 30분 간 방치한 후 수축율을 계산하였다.
A porous membrane sample of 5 cm x 2.5 cm was placed between two slide glasses and clamped with a clip. The sample was allowed to stand at 150 ° C for 30 minutes and the shrinkage ratio was calculated.

실시예 1Example 1

중량평균 분자량(Mw)이 50,000인 폴리비닐리덴플루오라이드를 DMAc 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하고, 상기 방사용액을 10㎛ 두께의 폴리올레핀 기재(Celgard 2400)상에 전극과 컬렉터 간의 거리를 40Cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20% 조건에서 상향식 전기방사하여 3㎛ 두께의 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹을 형성한다.Polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 was dissolved in a DMAc solvent to prepare a spinning liquid. The spinning solution was sprayed on a polyolefin substrate (Celgard 2400) having a thickness of 10 탆 by a distance of 40 cm, Under a condition of an applied voltage of 15 kV, a spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 캜 and a humidity of 20%, a polyvinylidene fluoride nanoweb having a thickness of 3 탆 is formed.

0.5㎛ 크기의 Al2O3 무기물입자와 바인더인 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA)(LG IG840)를 9:1 중량비로 아세톤에 첨가하여 제조된 슬러리를 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹 상에 캐스팅 방법으로 5㎛ 두께로 코팅한다.A slurry prepared by adding Al 2 O 3 inorganic particles having a size of 0.5 μm and poly (methyl methacrylate) (PMMA) (LG IG 840) as a binder to acetone at a weight ratio of 9: 1 was dispersed in polyvinylidene fluoride Coated on a nano-web by a casting method to a thickness of 5 탆.

상기 방법으로 제조된 이차전지용 다공성 분리막을 이용하여 열수축율을 평가하여 아래 표 1에 개제하였다.
The heat shrinkage was evaluated using the porous separator for a secondary battery manufactured by the above method, and the results are shown in Table 1 below.

실시예 2Example 2

0.5㎛ 크기의 Al2O3 무기물입자와 바인더인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, LG IG840 이용)를 8:2 중량비로 아세톤에 첨가하는 항목을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지용 다공성 분리막을 제조한 뒤, 분리막 성능평가를 실시하였다.
Except for adding Al 2 O 3 inorganic particles having a size of 0.5 μm and polymethyl methacrylate (using PMMA, LG IG 840) as a binder to acetone at an 8: 2 weight ratio, the porous material for a secondary battery After the membrane was prepared, the performance of the membrane was evaluated.

비교예 1Comparative Example 1

별도의 처리를 하지 않은 18㎛ 두께의 폴리올레핀 필름(Celgard 2400)을 이용하여 실시예와 같은 분리막 성능평가를 실시하였다.
The performance of the separator was evaluated by using a polyolefin film (Celgard 2400) having a thickness of 18 탆 which was not subjected to any further treatment.

비교예 2Comparative Example 2

13㎛ 두께의 폴리올레핀 기재(Celgard 2400) 상에 실시예 1의 무기물 슬러리를 5㎛ 두께만큼 코팅하여 이차전지용 다공성 분리막을 제조하고, 실시예와 같은 방법을 통해 분리막 성능평가를 실시하였다.
A porous separator for a secondary battery was prepared by coating the inorganic slurry of Example 1 with a thickness of 5 탆 on a polyolefin substrate (Celgard 2400) having a thickness of 13 탆, and performance of the separator was evaluated by the same method as in Example.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 열 수축율(%)Heat shrinkage (%) 1One 33 4242 1212 두께(㎛)Thickness (㎛) 1818 1818 1818 1818

이와 같이 본 발명을 통해 제공된 다공성 분리막은 일반 폴리올레핀 필름 및 폴리올레핀에 무기물을 코팅한 분리막에 비해, 전기방사에 의한 나노웹으로 구성된 부직포 막에 의해 무기물 코팅층이 견고하게 부착되어 분리막의 내열 안정성이 향상되었음을 알 수 있다.
As described above, the porous separation membrane provided by the present invention is improved in heat stability of the separation membrane by firmly adhering the inorganic coating layer by the nonwoven fabric composed of nanofloids by electrospinning as compared with the separation membrane coated with inorganic material on the general polyolefin film and polyolefin Able to know.

본 발명은 상기 실시예에 국한되지 아니하며, 특허청구범위에 의해서 보호받는다.
The present invention is not limited to the above embodiments and is protected by the claims.

1 : 방사용액 주탱크 2 : 계량 펌프
3 : 방사용액 드롭장치 4 : 노즐블록
5 : 노즐 6 : 나노 섬유
7 : 컬렉터 8 : 컬렉터 지지로울러
9 : 전압발생장치 10 : 노즐 블록 좌우 왕복운동 장치
11 : 교반기 12 : 방사용액 배출장치
13 : 이송관 14 : 나노웹 지지 로울러
15 : 나노웹 16 : 나노웹 권취 로울러
1: Fluid Main tank 2: Metering pump
3: Fluid drop device 4: Nozzle block
5: nozzle 6: nanofiber
7: Collector 8: Collector support roller
9: voltage generating device 10: nozzle block left-right reciprocating device
11: Stirrer 12: Fluid discharging device
13: Transfer tube 14: Nano web support roller
15: Nano web 16: Nano web winding roller

Claims (7)

폴리올레핀 기재 상에 폴리비닐리덴플루오라이드를 유기용매에 용해시켜 제조한 방사용액을 전기방사하여 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹을 형성하는 단계; 및
상기 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹 상에 무기물 슬러리를 코팅하여 무기물 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
A step of electrospinning a spinning solution prepared by dissolving polyvinylidene fluoride in an organic solvent on a polyolefin substrate to form a polyvinylidene fluoride nanoweb; And
And coating an inorganic slurry on the polyvinylidene fluoride nanoweb to form an inorganic coating layer.
제 1항에 있어서,
상기 폴리비닐리덴플루오라이드의 중량 평균 분자량(Mw)은 10,000 내지 500,000 이고, 유기용매는 디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide, DMF) 또는 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, DMAc)인 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The polyvinylidene fluoride has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 to 500,000 and the organic solvent is N, N-Dimethylformamide (DMF) or N, N-Dimethylacetamide (DMAc) Wherein the porous separator is a porous separator.
제 1항에 있어서,
상기 전기방사는 상향식 전기방사법을 사용하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electrospinning uses a bottom-up electrospinning method.
제 1항에 있어서,
상기 무기물 슬러리 내에는 무기물과 바인더의 중량비율이 95:5 내지 50:50인 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the inorganic material and the binder in the inorganic slurry is 95: 5 to 50:50.
제 4항에 있어서,
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴로니트릴(PAN) 및 카복시메틸셀룰로오스(CMC)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the binder is any one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylonitrile (PAN), and carboxymethylcellulose (CMC) A method for producing a porous separator.
폴리올레핀 기재;
상기 폴리올레핀 기재의 일면에 전기방사법으로 형성되는 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹 층; 및
상기 폴리비닐리덴플루오라이드 나노웹의 일면에 무기물을 코팅하여 형성되는 무기물 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막.
Polyolefin substrates;
A polyvinylidene fluoride nano-web layer formed by electrospinning on one surface of the polyolefin substrate; And
And an inorganic coating layer formed by coating an inorganic material on one surface of the polyvinylidene fluoride nanoweb.
제 1항에 있어서,
상기 무기물은 SiO2, Al2O3, TiO2, Li3PO4, 제올라이트, MgO, CaO, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지용 다공성 분리막.
The method according to claim 1,
The inorganic substance is SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Li 3 PO 4, zeolites, MgO, CaO, BaTiO 3, Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , SiO, SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7, Sn 2 B 2 O 5, Sn 2 BPO 6 and the secondary battery porous separator, characterized in that a selected one from the group consisting of a mixture thereof.
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