KR20150012551A - 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법 - Google Patents

이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150012551A
KR20150012551A KR1020130088198A KR20130088198A KR20150012551A KR 20150012551 A KR20150012551 A KR 20150012551A KR 1020130088198 A KR1020130088198 A KR 1020130088198A KR 20130088198 A KR20130088198 A KR 20130088198A KR 20150012551 A KR20150012551 A KR 20150012551A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resin layer
parts
coating
weight
separator
Prior art date
Application number
KR1020130088198A
Other languages
English (en)
Inventor
조성립
김용호
김호준
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020130088198A priority Critical patent/KR20150012551A/ko
Publication of KR20150012551A publication Critical patent/KR20150012551A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • C08J7/042Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/457Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 분리막의 제조 방법은, 실리콘을 포함하는 수지 조성물과, 용매를 혼합하여 코팅 조성물을 형성하는 단계; 및 상기 코팅 조성물을 분리막 본체에 코팅하여 실리콘을 포함하는 수지층을 형성하는 코팅 단계를 포함한다.

Description

이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법{SEPARATOR FOR SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 이차 전지의 양극과 음극 사이에 위치하는 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
다양한 전자 기기의 사용에 따라 다양한 구조, 방식의 전지가 사용되고 있다. 다양한 방식의 전지 중 이차 전지는, 전해 물질 내에 위치하는 음극과 양극, 그리고 음극과 양극 사이에 위치하는 분리막을 포함한다. 분리막은 음극과 양극을 격리하여 전기적 단락을 방지하면서 전해 물질 및 이온의 통과는 가능하도록 한다.
종래에 사용하던 폴리에틸렌 등으로 이루어진 분리막은 내열성이 좋지 않아 이차 전지의 내부 온도가 상승하는 경우에 손상될 수 있다. 그러면, 양극과 음극 사이에 쇼트가 발생할 수 있고 이에 의하여 이차 전지의 안정성이 유지될 수 없다. 또한, 폴리에틸렌 등으로 이루어진 분리막은 전해 물질과의 친화성이 좋지 않아 젖음성이 낮고 이에 의하여 이차 전지의 용량을 증가시키는 데 한계가 있다.
다른 예로, 폴리에틸렌 등으로 이루어진 분리막의 양면에 알루미나, 실리카 등의 무기 파우더를 코팅한 분리막은 무기 파우더 때문에 중량이 증가하여 이차 전지의 단위 무게당 에너지 밀도가 감소될 수 있다. 또한, 알루미나, 실리카 등의 무기 파우더를 코팅하여 형성된 코팅층의 두께가 두꺼워 이차 전지의 용량을 증가시키는 데 한계가 있다.
본 발명은 이차 전지의 안정성 및 용량을 향상할 수 있는 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 분리막의 제조 방법은, 실리콘을 포함하는 수지 조성물과, 용매를 혼합하여 코팅 조성물을 형성하는 단계; 및 상기 코팅 조성물을 분리막 본체에 코팅하여 실리콘을 포함하는 수지층을 형성하는 코팅 단계를 포함한다.
상기 수지 조성물은 폴리 실록산을 포함할 수 있다.
상기 수지 조성물은 폴리 실록산 수지를 졸-겔(gol-gel)법에 의하여 겔화하여 형성될 수 있다.
상기 코팅 조성물을 형성하는 단계에서, 전체 100 중량부에 대하여, 상기 수지 조성물이 0.1 내지 10 중량부만큼 포함되고, 상기 용매가 90 내지 99.9 중량부만큼 포함될 수 있다.
상기 코팅 조성물을 형성하는 단계에서, 전체 100 중량부에 대하여, 상기 수지 조성물이 0.3 내지 5 중량부만큼 포함되고, 상기 용매가 95 내지 99.7 중량부만큼 포함될 수 있다.
상기 코팅 조성물을 형성하는 단계에서, 전체 100 중량부에 대하여, 상기 수지 조성물이 0.5 내지 3 중량부만큼 포함되고, 상기 용매가 97 내지 99.5 중량부만큼 포함될 수 있다.
상기 코팅 단계에서는, 딥 코팅 방법이 사용될 수 있다.
상기 코팅 단계 이후에 상기 수지층을 건조하는 건조 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 건조 단계는 15℃ 내지 80℃의 온도에서 10초 내지 20분의 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 수지층의 두께가 1㎛ 이하일 수 있다.
상기 분리막 본체는 폴리올레핀계 물질 또는 부직포계 물질로 구성되는 미다공성 시트 또는 필름을 포함할 수 있다.
상기 수지층이 상기 분리막 본체의 양면에 각기 위치할 수 있다.
상기 수지층이 나노 클러스터를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 분리막은, 분리막 본체; 및 상기 분리막 본체의 적어도 일면에 형성되며, 실리콘을 포함하는 수지층을 포함한다.
상기 수지층이 폴리 실록산을 포함할 수 있다.
상기 수지층의 두께가 1㎛ 이하일 수 있다.
상기 수지층의 두께가 10nm 내지 1㎛일 수 있다.
상기 분리막 본체는 폴리올레핀계 물질 또는 부직포계 물질로 구성되는 미다공성 시트 또는 필름을 포함할 수 있다.
상기 수지층이 상기 분리막 본체의 양면에 각기 위치할 수 있다.
상기 수지층이 나노 클러스터를 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법은 실리콘을 포함하는 수지층을 분리막 본체에 형성하여 우수한 열 안정성 및 기계적 강도를 가질 수 있다. 이때, 수지층의 두께를 얇게 할 수 있어 이차 전지 내의 공간을 좀더 넓게 확보하여 고용량 및 고출력의 이차 전지를 구현할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 분리막의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 2는 제조예 1에 의하여 제조된 분리막의 사진이다.
도 3은 제조예 2에 의하여 제조된 분리막의 사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 분리막의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이, 분리막 본체(10)를 준비한다.
여기서, 분리막 본체(10)는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 물질, 또는 부직포계 물질 등으로 이루어진 미다공성 시트 또는 필름일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 분리막 본체(10)가 그 외의 다양한 물질로 구성될 수 있다.
이러한 분리막 본체(10)는 미다공성의 특성을 가질 수 있도록 복수 개의 기공(pore)(10a)이 형성된다. 일례로, 기공(10a)은 10nm 내지 1000nm의 크기(일례로, 입경)를 가질 수 있다. 기공(10a)의 크기가 10nm 미만이면, 분리막(도 1b의 참조부호 100, 이하 동일)의 이온 투과도가 낮아져서 양극과 음극 사이에서 이온 이동 시 이온의 속도가 느려져서 이차 전지의 성능이 저하될 수 있다. 그리고 기공(10a)의 크기가 1000nm를 초과하면, 과도한 기공 크기에 의하여 분리막 본체(10)의 물리적 특성이 저하될 수 있고 이차 전지에 적용 시에 자가 방전이 발생할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 분리막 본체(10)에서 기공(10a)의 크기는 상술한 바와 다른 범위를 가질 수도 있다.
일례로, 분리막 본체(10)의 두께는 5㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 분리막 본체(10)의 두께가 5㎛ 미만이면, 분리막(100)의 물리적 특성이 저하될 수 있다. 이에 의하여 이차 전지 내에서 데드 리튬 또는 리튬 덴드라이트 등의 불순물이 발생될 경우에 분리막(100)이 찢어질 수 있고, 이에 의하여 양극과 음극의 접촉이 발생하여 폭발 위험성이 있을 수 있다. 그리고 분리막 본체(10)의 두께가 30㎛를 초과하면, 분리막(100)의 두께가 커질 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 분리막 본체(10)의 적어도 일면에 코팅층(20)이 형성되므로 분리막(10)의 두께가 종래보다 많이 두꺼워질 수 있으므로 이를 고려하여 두께를 조절하는 것이 바람직하다. 분리막(100)의 두께가 커지며 이차 전지 내부에서 분리막(100)의 부피 비율이 증가하여 이차 전지의 용량이 감소할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 분리막 본체(10)의 두께는 상술한 바와 다른 범위를 가질 수도 있다.
이어서, 도 1b에 도시한 바와 같이, 코팅 조성물을 제조한 다음 분리막 본체(10)의 일면 또는 양면에 코팅 조성물을 코팅한 후에 건조 및/또는 열처리하여 코팅층(20)을 형성한다. 일례로, 본 실시예에서는 코팅층(20)이 분리막 본체(10)의 양면에 위치하는 것을 예시하였다. 이에 의하여 분리막(100)이 제조된다.
여기서, 코팅 조성물은, 실리콘을 포함하는 수지 조성물과, 용매를 혼합하여 형성된 혼합물일 수 있다.
용매는 실리콘을 포함하는 수지 조성물의 점도를 낮춰 코팅 가능한 상태로 분산되도록 하며, 그 함량에 따라 분리막 본체(10) 상에 코팅되는 수지층(20)의 두께를 조절하는 역할을 한다. 즉, 용매의 함량이 높아지면 코팅 조성물의 점도가 낮아져 수지층(20)의 두께가 줄어들고, 용매의 함량이 낮아지면 코팅 조성물의 점도가 높아져서 수지층(200의 두께가 커질 수 있다.
용매는 상술한 역할을 수행할 수 있는 다양한 물질일 수 있다. 일 예로, 용매는 아세톤, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 에틸아세테이트, 메틸아세테이트, 에테르, 알코올 화합물, 아세테이트 화합물 및 이들의 혼합물, 또는 물을 포함할 수 있다. 특히, 용매가 물을 포함하면 취급이 쉽고 제조 비용을 절감할 수 있다. 그러나 본 발명이 용매의 종류에 한정되는 것은 아니며 용매로는 다양한 물질이 사용될 수 있다.
실리콘을 포함하는 수지 조성물은 폴리 실록산을 포함할 수 있다. 일 예로, 폴리 실록산들이 케이지(cage)와 같은 구조를 형성할 수 있다. 즉, 평면적으로 고리 형상을 가지는 폴리 실록산이 서로 입체적으로 연결되어 케이지 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 상술한 수지 조성물은 폴리 실록산 수지를 졸-겔(gol-gel)법에 의하여 겔화하여 형성될 수 있다. 그러면, 구조적으로 높은 안정성을 가져 분리막 본체(10)에서 경화되어 수지층(20) 형상을 유지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 수지층(20)이 실리콘을 포함하는 수지로 구성될 수 있도록 하는 다양한 수지 조성물을 사용할 수 있음은 물론이다.
이때, 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여, 수지 조성물이 0.1 내지 10 중량부만큼 포함되고, 용매가 90 내지 99.9 중량부만큼 포함될 수 있다. 수지 조성물이 0.1 중량부 미만이거나 용매가 99.9 중량부를 초과하면, 실리콘을 포함하는 수지 조성물에 의한 효과가 충분하지 않을 수 있으며 분리막 본체(10)에서 코팅되지 않은 영역이 위치할 수 있다. 수지 조성물이 10 중량부를 초과하거나 용매가 90 중량부 미만이면, 수지층(20)의 두께가 커질 수 있고 분리막 본체(10)의 기공(10a)을 막을 수 있다.
수지 조성물에 의한 효과를 증가시키고 미코팅 영역을 방지하면서 수지층(20)의 두께를 제어하고 기공(10a)의 막힘 현상을 효과적으로 방지하기 위하여, 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여, 수지 조성물이 0.3 내지 5 중량부만큼 포함되고, 용매가 95 내지 99.7 중량부만큼 포함될 수 있다. 좀더 구체적으로는, 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여, 상기 수지 조성물이 0.5 내지 3 중량부만큼 포함되고, 상기 용매가 97 내지 99.5 중량부만큼 포함될 수 있다.
코팅 방법으로는 딥 코팅 방법이 사용될 수 있다. 딥 코팅 방법을 사용하면 코팅 공정이 단순하며 분리막 본체(10)의 양면에 동시에 코팅이 가능하여 생산성이 높은 장점이 있다. 딥 코팅 방법에 의하면, 수지층(20)의 두께 제어가 어려울 수 있는데, 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 코팅 조성물의 조성을 한정하여 수지층(20)의 두께를 원하는 두께로 제어할 수 있다. 수지층(20)의 두께에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 코팅 방법으로는 스핀 코팅, 인쇄 등의 다양한 방법이 적용될 수 있다.
코팅 이후에는 코팅된 코팅 조성물을 건조하는 건조 단계를 더 포함할 수 있다. 이에 의하여 용매를 제거하여 분리막 본체(10) 상에 실리콘을 포함하는 수지층(20)을 형성할 수 있다. 일 예로, 건조 단계는 15℃ 내지 80℃의 온도에서 10초 내지 20분의 시간 동안 수행될 수 있다. 건조 단계의 온도가 15℃ 미만이거나 시간이 10초 미만이면, 용매가 충분하게 건조되지 않아 수지층(20)이 안정적으로 형성되기 어려울 수 있다. 건조 단계의 온도가 80℃를 초과하거나 시간이 20분을 초과하면, 공정 시간 및 비용이 커지고 수지층(20)의 특성을 오히려 저하시킬 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 건조 단계의 온도 및 시간이 다양하게 변형될 수 있다.
이에 의하여 형성된 각 수지층(20)의 두께(분리막 본체(10)의 일면에 형성된 수지층(20)의 두께)는 1㎛ 이하일 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 실리콘을 포함하는 수지층(20)을 분리막 본체(10)에 형성하면서 코팅 조성물의 조성을 한정하는 것에 의하여 얇은 수지층(20)을 형성할 수 있다. 일 예로, 각 수지층(20)의 두께는 10nm 내지 1㎛일 수 있다. 수지층(20)의 두께가 10nm 미만이면, 코팅 조성물의 용매의 양이 증가하여 실리콘을 포함하는 수지 조성물에 의한 효과가 충분하지 않을 수 있다. 수지층(20)의 두께가 1㎛를 초과하면, 분리막(100)의 두께가 증가하여 전지 용량이 저하될 수 있다. 전지 용량 등을 더 고려하면 각 수지층(20)의 두께가 10nm 내지 500nm일 수 있다.
반면, 종래 무기 파우더를 이용한 코팅법을 이용하여 형성된 코팅층은 두께가 약 2㎛ 이상으로 두껍고 중량 또한 컸다. 이러한 코팅층의 두께를 1㎛ 미만으로 줄이면 코팅층이 형성되지 않는 미코팅 영역이 넓게 형성될 수 있다.
실리콘을 포함하는 수지층(20)은 분리막 본체(10)의 양면에 위치할 수 있다. 수지층(20)은 분리막 본체(10)의 기공(10a)보다 미세한 기공(20a)을 가지도록 분리막 본체(10)을 덮어 분리막(100)에 의한 전기적 단락 방지, 그리고 전해 물질 및 이온의 통과가 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 실리콘을 포함하는 수지층(20)은 폴리 실록산을 포함하여 높은 안정성을 가져 고온에서도 산화 안정성 및 내열성을 가져 분리막(100)의 열 안정성, 기계적 강도 등을 향상할 수 있다. 그리고 수지층(20)의 두께를 1㎛ 이하(예를 들어, 10nm 내지 1㎛ 이하)로 하여 이차 전지 내의 공간을 좀더 넓게 확보하여 전해 물질의 충진 공간을 증가시킬 수 있어 고출력의 이차 전지를 구현할 수 있다.
변형예로, 상술한 실리콘을 포함하는 수지 조성물과, 이에 중합될 수 있는 유도체(예를 들어, 올레핀기, 노르보닐기, 스티릴기, 아크릴기 등)를 중합하여 수지 조성물 내에 나노 클러스터를 도입한 중합 수지 조성물과 용매를 혼합한 코팅 조성물을 사용하여 수지층(20)을 형성할 수 있다. 이에 의하면 수지층(20)이 나노 클러스터를 가지는 실리콘 수지를 포함하여 분리막 본체(10)의 화학적 접착성, 가공성 등을 향상할 수 있다.
이하, 본 발명의 제조예들을 참조하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 제조예들은 본 발명의 예시를 위하여 제시한 것에 불과할 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1
용매인 아세톤과 실리콘을 포함하는 수지 조성물을 2시간 동안 교반하여 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다. 이때, 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 용매가 98 중량부만큼 포함되고 수지 조성물이 2 중량부만큼 포함되었다. 폴리프로필렌을 포함하고 두께가 19.6㎛인 분리막 본체에 제조된 코팅 조성물을 이용한 딥 코팅을 수행한 다음 70℃에서 10분간 건조하여 수지층을 제조하였다. 이에 의하여 분리막을 제조하였다.
제조예 2
코팅 조성물 제조 시에 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 용매가 99.5 중량부만큼 포함되고 수지 조성물이 0.5 중량부만큼 포함되었다는 점을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법에 의하여 수지층을 제조하였다. 이에 의하여 분리막을 제조하였다.
비교예 1
폴리프로필렌을 포함하고 두께가 19.6㎛인 분리막 본체를 준비하였으며, 코팅층을 형성하지 않았다. 이에 의하여 분리막을 제조하였다.
비교예 2
폴리프로필렌을 포함하고 두께가 19.6㎛인 분리막 본체에 알루미늄 산화물과, 고분자 바인더와, 용매를 혼합한 슬러리를 코팅하여 코팅층을 형성하였다. 이에 의하여 분리막을 제조하였다.
비교예 3
코팅 조성물 제조 시에 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 용매가 99.999 중량부만큼 포함되고 수지 조성물이 0.001 중량부만큼 포함되었다는 점을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법에 의하여 수지층을 제조하였다. 이에 의하여 분리막을 제조하였다.
비교예 4
코팅 조성물 제조 시에 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 용매가 80 중량부만큼 포함되고 수지 조성물이 20 중량부만큼 포함되었다는 점을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법에 의하여 수지층을 제조하였다. 이에 의하여 분리막을 제조하였다.
제조예 1 및 2, 그리고 비교예 1 및 2에 의하여 제조된 분리막의 두께 및 이에 따른 각 수지층/코팅층의 두께(일면에 위치한 수지층/코팅층의 두께), 통기도, 그리고 열 수축률을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 여기서, 통기도는 100cc를 통과하는데 걸리는 시간으로 측정되었다. 열 수축률은 분리막을 130℃ 오븐에 1 시간 동안 넣은 후의 수축률과, 150℃ 오븐에 30분 동안 넣은 후의 수축률을 측정하였다. 제조예 1 및 2에 의하여 제조된 분리막의 사진을 도 2 및 도 3에 첨부하였다.
제조예 1 제조예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
분리막의 두께[㎛] 19.8 19.8 19.6 32.8 19.6 21.9
각 수지층/코팅층의 두께[㎛] 0.1 0.1 - 6.6 형성되지 않음 1.15
통기도[sec/100cc] 552 370 350 677 350 측정 불가
열 수축률(130℃, 1시간)[%] 4 5 8 2.1 8 1.6
열 수축률(150℃, 30분)[%] 11 15 25 6.3 25 2.0
도 2 및 도 3을 참조하면, 제조예 1 및 2에 따라 제조된 분리막은 미세한 구멍들이 막히지 않고 분리막 표면에서 촘촘하게 위치하고 있는 것을 알 수 있다. 그리고 표 1을 참조하면, 제조예 1 및 2에 따른 분리막은 코팅층을 형성하지 않은 비교예 1에 따른 분리막에 비하여 통기도가 우수하고 열 수축률이 작은 것을 알 수 있다. 그리고 제조예 1 및 2에 따른 분리막은 비교예 2에 따른 분리막보다 코팅층의 두께 및 분리막의 두께가 배울 작은 것을 알 수 있다. 이에 의하여 이차 전지에 적용 시 에너지 밀도를 개선할 수 있다.
한편, 실리콘 수지의 함량이 0.001 중량부인 비교예 3에 따른 분리막에서는 수지층이 형성되지 않았으며, 실리콘 수지의 함량이 20 중량부인 비교예 4에 따른 분리막은 통기도를 측정할 수 없는 상태로 기공이 막힌 것을 알 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 실리콘을 포함하는 수지 조성물과 용매의 중량부를 한정하는 것에 의하여 분리막의 특성을 향상할 수 있는 수지층을 형성할 수 있다. 그리고 제조예 1과 제조예 2를 비교하면, 수지 조성물의 함량이 더 높은 제조예 1에 따른 분리막이 제조예 2에 따른 분리막보다 우수한 통기도 및 열 수축률을 가지는 것을 알 수 있다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 분리막
10: 분리막 본체
20: 수지층

Claims (20)

  1. 실리콘을 포함하는 수지 조성물과, 용매를 혼합하여 코팅 조성물을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅 조성물을 분리막 본체에 코팅하여 실리콘을 포함하는 수지층을 형성하는 코팅 단계
    를 포함하는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 폴리 실록산을 포함하는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수지 조성물은 폴리 실록산 수지를 졸-겔(gol-gel)법에 의하여 겔화하여 형성되는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물을 형성하는 단계에서, 전체 100 중량부에 대하여, 상기 수지 조성물이 0.1 내지 10 중량부만큼 포함되고, 상기 용매가 90 내지 99.9 중량부만큼 포함되는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 코팅 조성물을 형성하는 단계에서, 전체 100 중량부에 대하여, 상기 수지 조성물이 0.3 내지 5 중량부만큼 포함되고, 상기 용매가 95 내지 99.7 중량부만큼 포함되는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코팅 조성물을 형성하는 단계에서, 전체 100 중량부에 대하여, 상기 수지 조성물이 0.5 내지 3 중량부만큼 포함되고, 상기 용매가 97 내지 99.5 중량부만큼 포함되는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 단계에서는, 딥 코팅 방법이 사용되는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코팅 단계 이후에 상기 수지층을 건조하는 건조 단계를 더 포함하는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 건조 단계는 15℃ 내지 80℃의 온도에서 10초 내지 20분의 시간 동안 수행되는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수지층의 두께가 1㎛ 이하인 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 분리막 본체는 폴리올레핀계 물질 또는 부직포계 물질로 구성되는 미다공성 시트 또는 필름을 포함하는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수지층이 상기 분리막 본체의 양면에 각기 위치하는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 수지층이 나노 클러스터를 가지는 이차 전지용 분리막의 제조 방법.
  14. 분리막 본체; 및
    상기 분리막 본체의 적어도 일면에 형성되며, 실리콘을 포함하는 수지층
    을 포함하는 이차 전지용 분리막.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수지층이 폴리 실록산을 포함하는 이차 전지용 분리막.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 수지층의 두께가 1㎛ 이하인 이차 전지용 분리막.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 수지층의 두께가 10nm 내지 1㎛인 이차 전지용 분리막.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 분리막 본체는 폴리올레핀계 물질 또는 부직포계 물질로 구성되는 미다공성 시트 또는 필름을 포함하는 이차 전지용 분리막.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 수지층이 상기 분리막 본체의 양면에 각기 위치하는 이차 전지용 분리막.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 수지층이 나노 클러스터를 가지는 이차 전지용 분리막.
KR1020130088198A 2013-07-25 2013-07-25 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법 KR20150012551A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130088198A KR20150012551A (ko) 2013-07-25 2013-07-25 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130088198A KR20150012551A (ko) 2013-07-25 2013-07-25 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150012551A true KR20150012551A (ko) 2015-02-04

Family

ID=52488560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130088198A KR20150012551A (ko) 2013-07-25 2013-07-25 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150012551A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015114972A1 (de) 2015-01-27 2016-07-28 Hyundai Motor Company Motorhaube-Arretierungsgelenk
EP3208861A1 (en) 2016-02-19 2017-08-23 Novaled GmbH Electron transport layer comprising a matrix compound mixture for an organic light-emitting diode (oled)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015114972A1 (de) 2015-01-27 2016-07-28 Hyundai Motor Company Motorhaube-Arretierungsgelenk
EP3208861A1 (en) 2016-02-19 2017-08-23 Novaled GmbH Electron transport layer comprising a matrix compound mixture for an organic light-emitting diode (oled)
WO2017140780A1 (en) 2016-02-19 2017-08-24 Novaled Gmbh Electron transport layer comprising a matrix compound mixture for an organic light-emitting diode (oled)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11387521B2 (en) Nanoporous composite separators with increased thermal conductivity
JP6092389B2 (ja) 有/無機複合コーテイング多孔性分離膜及びこれを利用した二次電池素子
KR101198806B1 (ko) 다공절연층을 포함하는 이차전지 전극 및 그 제조 방법
KR100647966B1 (ko) 전자부품용 세퍼레이터 및 그 제조방법
KR20160101895A (ko) 비수계 이차전지용 세퍼레이터 및 비수계 이차전지
KR20110075631A (ko) 나노기공을 갖는 세퍼레이터 및 이를 이용한 에너지 저장 장치
KR20210049767A (ko) 고체 전지용 전극 및 고체 전지
CN106299220A (zh) 一种锂电池复合隔膜及其制备方法
JP2006338917A (ja) 電子部品用セパレータおよび電子部品
KR101551214B1 (ko) 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법
KR102140130B1 (ko) 분리막의 제조방법, 이로부터 제조된 분리막 및 이를 포함하는 전기화학소자
JP7351906B2 (ja) 蓄電デバイス用セパレータ及び蓄電デバイス
KR20150012551A (ko) 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법
CN109428034A (zh) 一种电池隔膜及其制备方法和锂离子电池
EP3394917A1 (en) Composite material
KR101268453B1 (ko) 전기화학 에너지 저장장치용 분리막 및 그의 제조 방법
US20220320682A1 (en) Composite separator for lithium secondary battery and manufacturing the same
KR20220076143A (ko) 리튬이차전지용 복합분리막 및 이의 제조방법
KR102419160B1 (ko) 분산제를 포함하는 이차전지용 분리막 및 이의 제조방법
JP2017004938A (ja) 高性能で耐温度性の印字可能なセパレータ
KR101151332B1 (ko) 이차전지용 분리막코팅제, 그를 이용한 이차전지용 분리막 제조방법과 그 이차전지용 분리막, 그리고 이를 사용한 이차전지
KR20160113409A (ko) 인쇄가능한 겔 타입 하이브리드 전해질을 포함한 리튬이차전지 제조방법
KR101542345B1 (ko) 리튬이온 전지용 고내열성 분리막 및 그 제조방법
KR101790640B1 (ko) 열 안전성이 향상된 박막 세퍼레이터 및 그의 제조방법
JP7034842B2 (ja) 多層セパレータ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application