KR20150026553A - Separator for lithium secondary battery and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a separator for a lithium secondary battery including ultra high density polyolefin and, more particularly, to a separator for a lithium secondary battery and a manufacturing method thereof, capable of preventing a fine pore from being closed by improving the heat resistance and the reliability of a product by depositing non-oxide inorganic material on the polyolefin separator with the fine pore using a vacuum deposition method.

Description

리튬이차전지용 분리막 및 그 제조 방법{SEPARATOR FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND PREPARATION METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a separator for a lithium secondary battery, and a separator for a lithium secondary battery,

본 발명은 초고밀도 폴리올레핀을 포함하는 리튬이차전지용 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a separator for a lithium secondary battery including an ultra-high density polyolefin and a method of manufacturing the separator.

폴리올레핀 미세다공막(microporous film)은 그 화학적 안정성과 우수한 물성으로 각종 전지용 분리막(battery separator)으로 널리 이용되고 있다.Polyolefin microporous films are widely used as battery separators because of their chemical stability and excellent physical properties.

이러한 분리막 시트를 만드는 방법으로 원료를 고온에서 용융/사출하는 캐스트 방식이 널리 활용되고 있으며, 평균 20㎛ 두께로 제작된다. 또한 사출된 분리막을 종축방향인 1차 방향으로 연신하거나 1차 연신 이후 횡축방향인 2차 방향까지 연신하는 방식으로 100 nm 이하의 기공을 분리막 전체에 45% 이하의 비율로 균일하게 형성시킨다. 이때 분리막의 기공이 균일하지 못하면 특정 영역에서 높은 저항이 발생되어 온도가 상승될 수 있다. 또한 기공이 100 nm 이상으로 형성되면 Li 이온 외에 다른 물질도 음극과 양극 사이로 이동도 가능하고 분리막의 온도 상승 시 셧다운(shut-down) 역할 수행에 어려움이 생겨 전지의 안정성에 문제가 발생된다.A casting method in which a raw material is melted / injected at a high temperature is widely used as a method of making such a separator sheet, and the average thickness is 20 μm. Further, pores having a diameter of 100 nm or less are uniformly formed in a proportion of 45% or less in the entire membrane by stretching the injected separation membrane in the primary direction, which is the longitudinal axis direction, or in the secondary direction, which is the transverse axis direction after the primary drawing. If the pores of the separator are not uniform, a high resistance may be generated in a specific region to increase the temperature. In addition, when the pores are formed to have a pore size of 100 nm or more, other materials besides Li ions can move between the cathode and the anode, and shutdown of the separator becomes difficult when the temperature of the separator rises.

한편, 분리막에서 요구되는 특성으로 열수축에 대한 안정도가 있다. 즉, 이차 전지가 발열 시 온도는 150 ~ 160℃까지 상승될 수 있으며 분리막 수축 시 전해액이 양단으로 자유롭게 이동이 되어 다량의 화학 반응으로 인해 급격한 온도 상승이 발생된다. 이는 화재나 폭발을 유발하여 제품 신뢰성에 문제를 야기시키므로, 분리막의 내열성을 향상시키는 것이 중요하다.On the other hand, there is stability against heat shrinkage due to the characteristics required in the separator. That is, when the secondary battery is heated, the temperature may be increased to 150 to 160 ° C., and when the separator shrinks, the electrolyte moves freely to both ends, and a rapid temperature rise occurs due to a large amount of chemical reactions. It is important to improve the heat resistance of the membrane because it causes fire or explosion and causes problems in the reliability of the product.

따라서, 상기 문제점을 방지하고 내열성 향상을 위하여, 일반적으로 분리막 표면에 PVDF-HFP 바인더 또는 Al2O3, SiO2, TiO2 등과 같은 무기물을 딥 코팅(dip-coating)하는 방법이 활용되고 있다. Therefore, in order to prevent the above problems and improve the heat resistance, a method of dip-coating a PVDF-HFP binder or an inorganic material such as Al 2 O 3 , SiO 2 , and TiO 2 on the surface of a separation membrane is generally utilized.

즉, 현재 사용하고 있는 코팅방식의 경우 코팅을 위하여 나노 파우더 형태로 분말을 제작한 후 바인더와 솔벤트에 혼합하여 딥 코팅 방식으로 코팅을 진행한다. 따라서, 상기 방법은 파우더에 대한 높은 가격과 복잡한 공정이 요구되고 있다. 또한 사용되는 바인더로 PVDF-HFP와 같은 매트릭스 물질이 사용되고 있으며 이러한 바인더 역시 고온에서 수축이 발생될 수 있다. 그 외에도 코팅에 사용되는 산화물계 무기물은 분리막에 있는 미세기공을 막아 이온전도도 또는 통기도를 저해하기도 한다.That is, in case of the currently used coating method, powder is formed in the form of nano powder for coating, and then the coating is performed by dip coating method by mixing with binder and solvent. Therefore, the above method is required to have a high price and a complicated process for the powder. Also, a matrix material such as PVDF-HFP is used as a binder to be used, and such a binder may also cause shrinkage at high temperatures. In addition, the oxide-based minerals used in the coatings inhibit ionic conductivity or air permeability by blocking the micropores in the membrane.

또한, 기존의 딥 코팅 방식으로 코팅된 분리막은 통상 두께가 6~10㎛ 증가한다. 그런데, 이차 전지에서 분리막의 두께는 전지의 용량과 반비례적인 관계를 나타내므로, 두께가 증가되면 열적 안정도는 향상되나 전지의 용량이 감소하게 된다.In addition, the conventional dip coating method coated membranes usually increase the thickness by 6 to 10 mu m. However, since the thickness of the separator in the secondary battery exhibits an inverse relationship with the capacity of the battery, if the thickness is increased, the thermal stability is improved but the capacity of the battery is decreased.

더욱이, 종래 방법은 코팅을 하기 위한 용액을 제작하기 위하여 나노 파우더와 솔벤트, 바인더의 합성을 위한 추가적인 공정이 필요하며, 이때 사용될 수 있는 파우더 소재는 합성반응으로 인해 제한적이 되고, 합성 공정으로 인하여 원가가 상승된다.Further, the conventional method requires additional processes for synthesizing the nano powder, the solvent and the binder in order to prepare the solution for coating, and the powder material that can be used at this time is limited due to the synthesis reaction, .

한편, 분리막의 제조에 많이 사용되는 폴리프로필렌의 경우, 고결정성으로 인하여 미세기공이 불균일하게 생성되거나, 바인더와의 친화력 저조로 인한 무기물 코팅의 어려움이 발생되고 있다.On the other hand, in the case of polypropylene, which is widely used in the production of separation membranes, microscopic pores are generated unevenly due to high crystallinity, and difficulty in inorganic coating due to low affinity with the binder.

또한, 무기물 코팅을 위해서 플라즈마나 코로나 방전을 분리막 표면에 인가하여 폴리프로필렌의 표면에 -OH기를 형성시킴으로써 친수성을 향상시키거나 표면의 결합에너지를 증가시켜 바인더와의 결합력을 향상시키는 방법이 사용된 바 있다.Further, in order to coat the inorganic material, plasma or corona discharge is applied to the surface of the separator to form a -OH group on the surface of the polypropylene, thereby improving the hydrophilicity or increasing the bonding energy of the surface to improve the bonding force with the binder have.

상기 방법의 경우 플라즈마 또는 코로나 방전으로 인해 무기물의 표면 접착력이 향상되지만, 공정 중에 발생되는 열로 인하여 분리막의 미세기공이 폐쇄 또는 분리막이 열적 손상을 입는 문제가 발생된다.In the case of the above method, the surface adhesion of the inorganic material is improved due to the plasma or corona discharge, but the micropores of the separation membrane are closed or the separation membrane is thermally damaged due to the heat generated during the process.

따라서, 내열성이 우수하면서도 분리막의 미세 기공의 폐쇄를 방지할 수 있는 새로운 분리막의 제조방법의 개발이 필요하다.
Therefore, it is necessary to develop a method for producing a new separation membrane which is excellent in heat resistance and can prevent the micropores of the separation membrane from being closed.

본 발명의 목적은 내열성을 향상시키면서도 두께의 증가가 없으며 코팅을 위해 별도의 추가적인 물질 합성이 필요하지 않은 리튬이차전지용 분리막 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a separator for a lithium secondary battery and a method of manufacturing the separator, which does not increase the thickness while improving the heat resistance and does not require additional additional material synthesis for coating.

본 발명의 다른 목적은 균일한 미세 기공의 형성과 더불어 바인더와 폴리올레핀의 밀착성을 높이기 위한 플라즈마/코로나 방전 공정에서 발생되는 미세기공 폐쇄를 억제할 수 있는 리튬이차전지용 분리막 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a separator for a lithium secondary battery capable of suppressing microporous closure generated in a plasma / corona discharge process for enhancing adhesion between a binder and a polyolefin together with formation of uniform micropores and a method for manufacturing the separator .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

폴리올레핀 분리막; 및Polyolefin separator; And

상기 폴리올레핀 분리막에 진공 증착된 무기물;을 포함하며,And an inorganic material vacuum-deposited on the polyolefin separating membrane,

상기 무기물이 CaCO3, BaSO4, SiPO4, TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO 및 SrBaTiO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 리튬이차전지용 분리막을 제공한다.Wherein the inorganic material comprises at least one selected from the group consisting of CaCO 3 , BaSO 4 , SiPO 4 , TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO and SrBaTiO.

상기 진공 증착된 무기물의 두께는 100 nm 내지 5 ㎛일 수 있다.The thickness of the vacuum deposited inorganic material may be 100 nm to 5 탆.

또한, 상기 진공 증착된 무기물은 폴리올레핀 분리막의 내부에 10nm 내지 10㎛의 깊이까지 침투될 수 있다.In addition, the vacuum deposited inorganic material may penetrate into the interior of the polyolefin separator to a depth of 10 nm to 10 탆.

상기 진공 증착은 스퍼터 장치 또는 화학기상증착법을 이용하여 이루어지는 것이 바람직하다.The vacuum deposition is preferably performed using a sputtering apparatus or a chemical vapor deposition method.

상기 무기물에서, PZT는 전체 금속원소의 몰%를 기준으로 Pb의 함량비가 0이상이고 20몰% 이하이며, Zr과 Ti의 원소비의 합이 20몰% 이하인 PbZrTiO3이며, 상기 BaLaTiO 및 SrBaTiO에서 금속 원소 Ba, La, Ti의 원소비율은 전체 금속원소의 몰%를 기준으로 20몰% 미만인 것이 바람직하다.In the inorganic material, PZT is PbZrTiO 3 in which the content ratio of Pb is 0 or more and 20 mol% or less based on the molar percentage of the total metal elements, and the sum of the sum of the Zr and Ti is 20 mol% or less, and BaLaTiO and SrBaTiO The elemental proportions of the metal elements Ba, La and Ti are preferably less than 20 mol% based on the mol% of the total metal elements.

또한, 상기 폴리올레핀 분리막은 무기물 또는 이미드계 수지를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 무기물은 SiO2, TiO2, Al2O3, BaSO4 및 CaCO3으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The polyolefin separator may further include an inorganic or imide resin. In this case, the inorganic material may be at least one selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , BaSO 4 and CaCO 3 .

또한, 상기 리튬이차전지용 분리막은 통기도가 300 내지 1000 s/100cc이고, 이온 전도도가 0.3 내지 1.0 mS/cm2일 수 있다.The separation membrane for a lithium secondary battery may have an air permeability of 300 to 1000 s / 100 cc and an ion conductivity of 0.3 to 1.0 mS / cm 2 .

또한, 본 발명의 다른 구현예에 따르면,Further, according to another embodiment of the present invention,

폴리올레핀을 압출하고 캐스팅하여 시트를 제조하는 단계;Extruding and casting a polyolefin to produce a sheet;

상기 시트를 연신하여 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막을 제조하는 단계; 및Stretching the sheet to produce a microporous polyolefin separator; And

상기 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막의 표면에 무기물을 진공 증착하는 단계;를 포함하며,And vacuum depositing an inorganic material on the surface of the polyolefin separator having the micropores formed therein,

상기 무기물을 진공 증착하는 단계는,The step of vacuum-depositing the inorganic material may include:

타켓인 무기물을 스퍼터 또는 화학기상증착법을 사용하여 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막에 증착하는 단계를 포함하고,Depositing a target inorganic material on the microporous polyolefin separator using a sputtering or chemical vapor deposition method,

상기 무기물은 CaCO3, BaSO4, SiPO4, TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO 및 SrBaTiO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 상술한 리튬이차전지용 분리막의 제조방법을 제공한다.Wherein the inorganic material includes at least one selected from the group consisting of CaCO 3 , BaSO 4 , SiPO 4 , TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO and SrBaTiO.

또한 상기 시트를 제조하는 단계는, 폴리올레핀과 무기물을 혼합하고, 이를 용융, 압축 및 캐스팅하여 시트를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, the step of producing the sheet may further include mixing the polyolefin and the inorganic material, and melting, compressing and casting the same to produce a sheet.

또한, 상기 시트를 제조하는 단계 이후에, 상기 시트를 연신하여 100 ㎛이상의 미세 기공을 갖는 폴리올레핀 분리막을 제조하고, 상기 폴리올레핀 분리막에 플라즈마 또는 코로나 방전 처리를 하여 미세기공을 100 ㎛이하로 축소하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, after the step of producing the sheet, the sheet is stretched to produce a polyolefin separating membrane having micropores of 100 mu m or more, and the polyolefin separating membrane is subjected to plasma or corona discharge treatment to reduce the micropores to 100 mu m or less As shown in FIG.

또한, 상기 폴리올레핀은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
The polyolefin may be at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polypropylene terephthalate, polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.

본 발명에 따르면, 폴리올레핀 분리막 상에 증착된 비산화물계 무기물이 내열성을 부여하여 전지의 온도 증가시에도 분리막이 수축되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 무기물 산화층을 증착하였을 때보다 더 우수한 통기도를 제공함으로써, 전지효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the non-oxide-based inorganic material deposited on the polyolefin separating film imparts heat resistance to prevent the separating film from being shrunk even when the temperature of the battery is increased. In addition, the present invention can provide better air permeability than when an inorganic oxide layer is deposited, thereby improving battery efficiency.

부가하여, 본 발명은 상기 비산화물계 무기물을 증착하기 전에 분리막 내에 무기물을 더 혼합하고, 분리막에 플라즈마나 코로나 방전을 더욱 실시함으로써, 보다 균일한 미세기공을 형성하여 제품의 신뢰성을 향상시키고, 플라즈마/코로나 방전 공정 간에 분리막에 내열성을 더 부여하여 미세 기공이 폐쇄되는 것을 억제하는 효과가 있다.
In addition, the present invention further improves the reliability of the product by forming more uniform micropores by further mixing the inorganic material in the separation membrane before the deposition of the non-oxide-based inorganic substance and further performing plasma or corona discharge in the separation membrane, / The corona discharge process has the effect of restricting the micropores from being closed by further imparting heat resistance to the separator.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 분리막의 제조 공정에서 사용되는 스퍼터 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 분리막의 제조 공정도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 분리막의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 1의 분리막의 표면 폴리올레핀 조직 내에 스퍼터링된 무기물 입자가 침투한 모습을 전자현미경 사진으로 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 2의 폴리올레핀 분리막 표면에 안정하게 무기물이 증착 및 코팅된 모습을 나타낸 것이다.
FIG. 1 illustrates a sputtering apparatus used in a process for producing a separation membrane according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 illustrates a process of manufacturing a separation membrane according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a cross-sectional view of a separation membrane according to an embodiment of the present invention.
4 is an electron microscope photograph showing the penetration of sputtered inorganic particles in the surface polyolefin structure of the separator of Example 1. Fig.
FIG. 5 shows a state in which an inorganic material is deposited and coated stably on the surface of the polyolefin separating membrane of Example 2. FIG.

이하, 발명의 구현예에 따른 리튬이차전지용 분리막과 그 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a separation membrane for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail.

발명의 일 구현예에 따르면, 폴리올레핀 분리막; 및 상기 폴리올레핀 분리막에 진공 증착된 무기물;을 포함하며, 상기 무기물이 CaCO3, BaSO4, SiPO4, TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO 및 SrBaTiO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 리튬이차전지용 분리막이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a polyolefin separator; And the vacuum-deposited inorganic material on the polyolefin separation membrane; wherein the said minerals containing CaCO 3, BaSO 4, SiPO 4, TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, 1 or more selected from the group consisting of BaLaTiO and SrBaTiO , And a separator for a lithium secondary battery.

본 발명은 초고밀도 폴리올레핀을 포함하는 리튬이차전지용 분리막과 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 폴리올레핀에 비산화물계 무기물을 스퍼터 등의 건식 방법으로 진공 증착하여 내열성을 향상시키고자 한다.The present invention relates to a separator for a lithium secondary battery including an ultra-high density polyolefin and a method of manufacturing the separator. More specifically, the present invention aims to improve heat resistance by vacuum evaporation of a non-oxide-based inorganic material to a polyolefin by a dry method such as sputtering.

이때, 본 발명의 분리막은 코팅막을 포함하고자 하는 의도이며, 이러한 코팅막은 분말, 세라믹 또는 금속 형태의 무기물 타겟으로부터 증착이 가능하다.At this time, the separation membrane of the present invention is intended to include a coating film, and such a coating film can be deposited from an inorganic target in powder, ceramic or metal form.

따라서, 본 발명은 별도로 나노 파우더를 제작하거나 바인더 물질과 혼합하는 공정이 요구되지 않아 공정이 감소되어 그에 대한 생산단가를 감소시킬 수 있다. 또한, 고온에서도 내열성이 향상되고 무기물 입자들이 폴리올레핀 분리막 내로 침투되어 기공이 막혀 이온의 이동이 저하되는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 본 발명의 경우 분리막 내에 무기물이 침투되어 증착됨으로써 분리막과 코팅막간에 밀착력이 기존 코팅방식보다 향상되는 특징을 갖는다. 그러므로, 본 발명은 종래의 습식 및 산화물 코팅에 비하여 내열성, 이온전도도 및 통기도가 현저히 향상된 효과를 나타낸다.Accordingly, since the present invention does not require a process of manufacturing nano powder or mixing with a binder material, the process can be reduced and the production cost for the nano powder can be reduced. Further, heat resistance is improved even at high temperatures, and inorganic particles are infiltrated into the polyolefin separator to block the pores and minimize the migration of ions. That is, in the case of the present invention, since the inorganic material is deposited and deposited in the separation membrane, the adhesion between the separation membrane and the coating film is improved compared with the conventional coating method. Therefore, the present invention exhibits remarkably improved heat resistance, ion conductivity and air permeability as compared with the conventional wet and oxide coating.

이러한 본 발명의 분리막에서, 상기 무기물은 CaCO3, BaSO4, SiPO4, TiN, SiC, SBT(strontium bismuth tantalite), BLT(bismuth lanthanum titanate), PZT(lead zirconate titanate), BaLaTiO 및 SrBaTiO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 무기물은 비산화물계 무기물로서, 기존의 습식 및 산화물 코팅에 비해 내열성 및 이온전도(통기도)를 향상시킨다.In the separator according to the present invention, the inorganic material may include CaCO 3 , BaSO 4 , SiPO 4 , TiN, SiC, strontium bismuth tantalite (SBT), bismuth lanthanum titanate (BLT), lead zirconate titanate (PZT), BaLaTiO and SrBaTiO , And the like. The inorganic material is a non-oxide-based inorganic material and improves heat resistance and ion conductivity (air permeability) as compared with conventional wet and oxide coatings.

또한, 상기 무기물에서, PZT는 전체 금속원소의 몰%를 기준으로 Pb의 함량비가 0이상이고 20몰% 이하이며, Zr과 Ti의 원소비의 합이 20몰% 이하인 PbZrTiO3이며, 상기 BaLaTiO 및 SrBaTiO에서 금속 원소 Ba, La, Ti의 원소비율은 전체 금속원소의 몰%를 기준으로 20몰% 미만인 것이 바람직하다.In the inorganic material, PZT is PbZrTiO 3 in which the content ratio of Pb is 0 or more and 20 mol% or less based on the molar percentage of the total metal elements, and the sum of the raw consumption of Zr and Ti is 20 mol% or less. In SrBaTiO 3, the elemental ratio of the metal elements Ba, La, and Ti is preferably less than 20 mol% based on the molar percentage of the total metal elements.

또한, 상기 진공 증착된 무기물의 두께는 100 nm 내지 5㎛일 수 있다.In addition, the thickness of the vacuum deposited inorganic material may be 100 nm to 5 占 퐉.

상기 진공 증착된 무기물은 폴리올레핀 분리막의 적어도 어느 일면에 형성될 수 있다. 또한 상기 진공 증착된 무기물은 폴리올레핀 분리막의 내부에 10nm 내지 10㎛의 깊이까지 침투될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 본 발명에서 사용하는 무기물이 폴리올레핀 분리막의 내부까지 고르게 증착되므로, 기존 대비 통기도 및 접착성을 향상시킬 수 있다.The vacuum deposited inorganic material may be formed on at least one surface of the polyolefin separator. The vacuum deposited inorganic material may be penetrated into the polyolefin separator to a depth of 10 nm to 10 탆. Accordingly, as described above, since the inorganic material used in the present invention is evenly deposited to the inside of the polyolefin separating film, the air permeability and adhesion can be improved compared to the conventional case.

이때, 상기 진공 증착은 기존의 딥 코팅과 같은 습식 방법이 아니라, 건식 방법을 사용한다. 바람직하게, 상기 진공 증착은 스퍼터 장치 또는 화학기상증착법을 이용하여 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, the vacuum deposition is not a wet process such as a conventional dip coating, but a dry process. Preferably, the vacuum deposition is performed using a sputtering apparatus or a chemical vapor deposition method.

상기 폴리올레핀 분리막은 무기물 또는 폴리이미드계 수지를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 무기물은 SiO2, TiO2, Al2O3, BaSO4 및 CaCO3 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The polyolefin separator may further include an inorganic or polyimide resin. In this case, the inorganic material may be SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , BaSO 4 and CaCO 3 And may be at least one selected from the group consisting of

이러한 본 발명의 리튬이차전지용 분리막은 통기도가 300 내지 1000 s/100cc이고, 이온 전도도가 0.3 내지 1.0 mS/cm2일 수 있다.The separator for a lithium secondary battery of the present invention may have an air permeability of 300 to 1000 s / 100 cc and an ion conductivity of 0.3 to 1.0 mS / cm 2 .

한편, 발명의 다른 구현예에 따라, 폴리올레핀을 압출하고 캐스팅하여 시트를 제조하는 단계; 상기 시트를 연신하여 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막을 제조하는 단계; 및 상기 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막의 표면에 무기물을 진공 증착하는 단계;를 포함하며, 상기 무기물을 진공 증착하는 단계는, 타켓인 무기물을 스퍼터 또는 화학기상증착법을 사용하여 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막에 증착하는 단계를 포함하고, 상기 무기물은 CaCO3, BaSO4, SiPO4, TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO 및 SrBaTiO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 상술한 리튬이차전지용 분리막의 제조방법이 제공된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a sheet, comprising extruding and casting a polyolefin to produce a sheet; Stretching the sheet to produce a microporous polyolefin separator; And vacuum depositing an inorganic material on the surface of the polyolefin separator having the micropores formed therein. The step of vacuum-depositing the inorganic material may include a step of subjecting the target inorganic material to a microporous polyolefin separator using a sputtering or chemical vapor deposition Wherein the inorganic material comprises at least one selected from the group consisting of CaCO 3 , BaSO 4 , SiPO 4 , TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO, and SrBaTiO. Is provided.

본 발명에서는 TiN, SiC 등의 무기물 상유전체 또는 PZT, BLT, SBT 등과 같은 강유전체층을 스퍼터 장치 또는 화학기상증착법을 이용하여 증착한다.In the present invention, a ferroelectric layer such as PZT, BLT, SBT, or the like is deposited using a sputtering apparatus or a chemical vapor deposition method.

본 발명에서 건식 증착하는 무기물은 비산화 무기물을 이용하므로, 코팅 시 분리막의 통기도가 산화막으로 하였을 때보다 보다 양호한 통기도를 갖게 된다. 스퍼터링된 무기물 입자들은 박막 상단에 증착되거나 분리막과 입자가 충돌시 분리막 내로 입사되어 간다. 입사된 무기물 입자들은 분리막 내부에서 비정질 상태로 존재하거나 또는 결정화가 이루어져 수 나노 크기의 그레인(grain)을 형성한다.In the present invention, since the inorganic material for dry deposition uses a non-oxidized inorganic material, the air permeability of the separation membrane at the time of coating has a better air permeability than that of the oxide membrane. The sputtered inorganic particles are deposited on the top of the thin film or incident into the separation membrane when the separation membrane and the particles collide with each other. The incident inorganic particles are present in the amorphous state inside the separator or crystallized to form grains with a size of several nanometers.

따라서, 분리막에 코팅된 무기물 입자들은 일반적인 코팅 방식으로 제작된 분리막보다 분리막과의 밀착성이 향상되고 무기물이 바인더가 없이 분리막과 결합되어 온도 상승시에도 기존 코팅된 분리막보다 내열성이 향상된다. 또한 스퍼터 방식으로 증착이 되면, 기존의 딥코팅 방식보다 다양한 재료에 대한 적용이 가능하므로, 보다 경제적인 효과를 제공한다.Therefore, the inorganic particles coated on the separator are improved in adhesion with the separator than the separator prepared by the general coating method, and the inorganic matter is combined with the separator without the binder, so that the heat resistance is improved more than the existing coated separator even when the temperature rises. Further, when deposited by the sputtering method, it can be applied to various materials than the conventional dip coating method, thereby providing a more economical effect.

또한, 본 발명에서는 상기 증착 방법에 따라, 폴리올레핀 분리막의 표면 뿐만 아니라, 분리막 내부까지 고르게 무기물이 침투되어 통기도를 더욱 향상시킬 수 있다.In the present invention, according to the above-mentioned deposition method, inorganic substances can be uniformly penetrated not only on the surface of the polyolefin separating membrane but also inside the separating membrane, thereby further improving the air permeability.

이때, 비산화물계 무기물은 상술한 바대로, CaCO3, BaSO4, SiPO4, TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO 및 SrBaTiO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함한다. 또한, 상기 무기물은 분말, 세라믹 또는 금속 형태를 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게 세라믹 또는 금속 형태일 수 있다.At this time, the non-oxide based inorganic material includes at least one selected from the group consisting of CaCO 3 , BaSO 4 , SiPO 4 , TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO and SrBaTiO. In addition, the inorganic material may include powder, ceramic or metal forms, more preferably ceramic or metal forms.

그리고, 상기 무기물은 스퍼터 또는 화학기상증착법(CVD)을 통해 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막의 표면과 내부까지 진공 증착될 수 있다. 바람직하게, 상기 무기물은 스퍼터를 이용하여 분리막에 진공 증착될 수 있다. 상기 스퍼터는 가스가 주입될 수 있는 챔버 형태의 스퍼터링건으로써, 그 장치 구성이 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 화학기상증착법도 이 분야에 잘 알려진 장치를 사용할 수 있다.The inorganic material may be vacuum deposited to the surface and inside of the polyolefin separator having micropores formed by sputtering or chemical vapor deposition (CVD). Preferably, the inorganic material can be vacuum deposited on the separator using a sputtering method. The sputtering is a chamber-type sputtering gun into which a gas can be injected, and the configuration of the sputtering gun is not particularly limited. In addition, a chemical vapor deposition method can also be used, which is well known in the art.

바람직하게, 상기 무기물을 진공 증착하는 단계에서, 아르곤 가스, 산소 및 질소로 이루어진 군에서 선택된 가스를 공급할 수 있다.Preferably, in the step of vacuum depositing the inorganic material, a gas selected from the group consisting of argon gas, oxygen and nitrogen may be supplied.

또한, 상기 폴리올레핀은 분리막의 제조에 사용되는 것이면, 이 분야에 잘 알려진 재료를 제한없이 사용할 수 있다. 이러한 폴리올레핀의 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.In addition, the polyolefin can be used without limitation as long as it is used in the production of a separation membrane, as is well known in the art. Examples of such polyolefins include at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polypropylene terephthalate, polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.

그러면, 본 발명의 분리막의 제조방법에 대하여, 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for producing a separation membrane of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 분리막의 제조 공정에서 사용되는 스퍼터 장치를 도시한 것이다.FIG. 1 illustrates a sputtering apparatus used in a process for producing a separation membrane according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면, 비산화물계 무기물 타겟(2)은 스퍼터링 건(3)의 캐서드 전극 상단에 위치하게 된다. 이후, 챔버 안에 주입된 아르곤 가스에 의하여 타겟은 스퍼터링된다. 그리고, 스퍼터링된 입자들은 분리막(1) 표면에 증착되게 된다. 이때, 상술한 바와 같이 상기 스퍼터는 스퍼터링을 유도하는 가스가 주입될 수 있는 수단이 구비된 챔버를 포함한다.Referring to FIG. 1, the non-oxide based inorganic target 2 is located at the upper end of the cathode electrode of the sputtering gun 3. Thereafter, the target is sputtered by the argon gas injected into the chamber. Then, the sputtered particles are deposited on the surface of the separator 1. At this time, as described above, the sputter includes a chamber provided with a means by which a gas for inducing sputtering can be injected.

상기 분리막(1)은 미세기공이 형성된 폴리올레핀을 포함하며, 이러한 폴리올레핀은 다음의 방법으로 제조될 수 있다.The separation membrane (1) comprises a microporous polyolefin, and the polyolefin can be prepared by the following method.

본 발명은 폴리올레핀을 압출기에서 용융 압출하는 방식으로 캐스팅롤에 의하여 두께 600 내지 1,200 um의 시트 형태로 분리막을 형성한다. 이때 용융 사출간 공정온도는 100 내지 250℃가 바람직하다. 사출된 분리막은 연신공정을 통해 미세 기공이 형성되며 두께 20 um 정도, 바람직하게 15 내지 25 um의 두께를 갖도록 형성할 수 있다. 바람직하게, 상기 분리막은 10 내지 200 nm의 미세기공을 가질 수 있다.The present invention forms a separator in the form of a sheet having a thickness of 600 to 1,200 μm by a casting roll in such a manner that a polyolefin is melt-extruded in an extruder. The temperature during the melt-extrusion process is preferably 100 to 250 ° C. The injected separation membrane may be formed to have micropores through the drawing process and have a thickness of about 20 탆, preferably 15 to 25 탆. Preferably, the separation membrane may have micropores of 10 to 200 nm.

이후, 상기 연신 공정을 통해 기공이 형성된 분리막 시트는 상술한 스퍼터 장비를 이용하여 분리막 표면에 무기물을 건식 증착한다.Thereafter, the separator sheet having pores formed through the drawing process dry-deposits inorganic materials on the surface of the separator using the sputtering equipment described above.

상기 건식 증착은 상술한 바와 같이 진공 증착 방법을 사용한다. 증착하는 무기물은 타겟을 스퍼터링하여 증착하는데, 이때 타겟은 세라믹 형태의 무기물 형태로 제작하거나 금속 형태로 제작 후, 증착 공정간 가스를 공급하여 절연물로 증착을 완료한다.The dry deposition uses a vacuum deposition method as described above. The inorganic material for deposition is deposited by sputtering the target. In this case, the target is formed as an inorganic material in the form of a ceramic, or in the form of a metal, and then the gas is supplied between the deposition processes to complete the deposition with the insulating material.

이러한 절연물이 증착된 분리막의 통기도는 300 내지 1,000 s/100cc, 보다 바람직하게 300 내지 700 s/100cc를 나타낸다. 상기 통기도가 1,000 s/100cc 이상이면 Li이온 전지가 전지로써 작동하기에는 이온들이 이동하기 어려워져서 성능이 저하된다.The air permeability of the separator on which such an insulation is deposited is 300 to 1,000 s / 100 cc, more preferably 300 to 700 s / 100 cc. If the air permeability is 1,000 s / 100 cc or more, ions are difficult to move for the Li-ion battery to operate as a battery, and the performance deteriorates.

한편, 스퍼터링 공정시에는 플라즈마에 의하여 온도가 80 내지 230 ℃까지 상승될 수도 있으며, 이로 인하여 미세기공이 축소될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명은 분리막 내에 무기물을 더 혼합할 수도 있다.On the other hand, during the sputtering process, the temperature may be raised to 80 to 230 ° C by the plasma, thereby reducing the micropores. In order to prevent this, the present invention may further mix an inorganic material in the separator.

즉, 분리막에 증착되는 무기물은 스퍼터링 입자가 가지고 있는 운동에너지로 인하여 분리막 내부로 진입하거나 표면에 무기물층을 형성시킨다. 표면에 침투되어 들어간 무기물 입자는 분리막 내부에서 열적 에너지를 받아 결정화가 진행될 수도 있다. 분리막 표면에 형성된 무기물층의 경우 외부 열적 에너지를 받아 결정화가 이루어질 수도 있으며 이때 결정화가 되면 결정과 결정 사이에 미세한 기공이 형성되어 Li이온이 이동할 수 있는 통로를 제공할 수도 있다. 이렇게 증착된 무기물은 분리막의 내열성을 향상시켜 전지의 열이 상승시에도 분리막이 수축되는 것을 억제한다.That is, the inorganic material deposited on the separation membrane enters into the separation membrane due to the kinetic energy of the sputtering particles or forms an inorganic layer on the surface. The inorganic particles penetrated into the surface may undergo thermal crystallization due to thermal energy inside the separator. In the case of an inorganic material layer formed on the surface of the separation membrane, crystallization may be performed by receiving external thermal energy. When crystallization occurs, fine pores are formed between crystals and crystals to provide a passage through which Li ions can move. The inorganic substance thus deposited improves the heat resistance of the separator and suppresses the contraction of the separator even when the heat of the cell rises.

따라서, 상기 시트를 제조하는 단계는, 폴리올레핀과 무기물을 혼합하고, 이를 용융, 압축 및 캐스팅하여 시트를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.Thus, the step of producing the sheet may further include mixing the polyolefin and the inorganic material, and melting, compressing and casting the same to produce a sheet.

또한, 상기 시트를 제조하는 단계 이후에, 상기 시트를 연신하여 100 ㎛이상의 미세 기공을 갖는 폴리올레핀 분리막을 제조하고, 상기 폴리올레핀 분리막에 플라즈마 또는 코로나 방전 처리를 하여 미세기공을 100 ㎛이하로 축소하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, after the step of producing the sheet, the sheet is stretched to produce a polyolefin separating membrane having micropores of 100 mu m or more, and plasma or corona discharge treatment is applied to the polyolefin separating membrane to reduce the micropores to 100 mu m or less As shown in FIG.

이러한 특징을 나타내는 무기물층은 무기물 또는 이미드계 수지를 포함할 수 있다. 일례를 들면, 상기 무기물은 SiO2, TiO2, Al2O3, BaSO4 및 CaCO3로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The inorganic layer exhibiting such characteristics may include an inorganic or imide resin. For example, the inorganic material may be at least one selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , BaSO 4 and CaCO 3 .

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 분리막의 제조 공정도를 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates a process of manufacturing a separation membrane according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2에서 보면, 최초 분리막 제조를 위한 고분자 수지인 폴리올레핀과 미세기공 형성을 위한 무기물을 혼합하고, 용융/압출하여 분리막 시트를 제조한다. 여기서 제조된 시트는 1차 또는 2차 연신 공정을 거쳐 미세기공이 형성되고, 무기물 코팅을 위한 플라즈마나 코로나 방전 처리가 수행된다. 이와 같은 공정이 진행되어 개질된 분리막 표면에는, 상술한 진공 증착에 의한 무기물 코팅 공정이 수반된다.2, a separator sheet is prepared by mixing a polyolefin, which is a polymer resin for the initial separation membrane, with an inorganic material for forming micropores, and melting / extruding the mixture. The sheet thus produced is subjected to a primary or secondary stretching process to form micropores, and plasma or corona discharge treatment for inorganic coating is performed. The surface of the modified separation membrane that has undergone such a process is accompanied by an inorganic coating process by vacuum deposition as described above.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 분리막의 단면도를 나타낸 것이다.3 is a cross-sectional view of a separation membrane according to an embodiment of the present invention.

도 3에서 보면, 분리막 시트에 무기물 또는 이미드계 수지(4)가 포함된 상태로 연신공정을 진행하면 혼합물에 의해 미세기공(5)이 형성되거나, 기공은 형성하지 못하였으나 분리막 내부에 공공을 생성하고 공공 내부에 부착된 상태로 혼합물이 존재하게 된다.3, when the stretching process is performed with the inorganic or imide resin 4 contained in the separator sheet, the micropores 5 are formed or the pores are not formed, And the mixture remains attached to the inside of the cavity.

바람직한 일 구현예에 따르면, 본 발명은 폴리올레핀을 용융 사출하기 전에, 상기 무기물 또는 열적 안정도가 높은 이미드계의 수지를 폴리올레핀에 더 혼합하여 압출 및 캐스팅한다. 상기 캐스팅된 시트는 연신 공정을 거쳐 기공을 형성하게 되며, 이때 균일하게 혼합된 무기물 또는 이미드계 수지로 인하여 분리막에 100 nm 이상의 균일한 기공이 형성된다. 이후, 본 발명은 상기 분리막 상에 플라즈마 공정을 진행하면, 상기 분리막 내부에 포함된 무기물로 인하여 발생된 100 nm이상의 기공은 100 nm 이하로 크기가 축소되며 분리막에 포함된 무기물에 의해 분리막의 열적 손상이 더욱 억제될 수 있다.According to a preferred embodiment, the present invention further comprises extruding and casting the inorganic or thermally stable imide resin into a polyolefin before melt extruding the polyolefin. The cast sheet is subjected to a stretching process to form pores. At this time, uniform pores having a size of 100 nm or more are formed on the separator due to uniformly mixed inorganic or imide resins. When a plasma process is performed on the separation membrane, the pores of 100 nm or more generated due to the inorganic substance contained in the separation membrane are reduced in size to 100 nm or less and the thermal damage of the separation membrane due to the inorganic matter contained in the separation membrane Can be further suppressed.

즉, 이축 압출기를 이용하여 먼저 세라믹을 폴리올레핀과 잘 혼합하고, 압출기에서 용융 압출된 분리막을 캐스팅롤에 의하여 두께 600 내지 1,200 um의 시트로 형성한다. 이때 용융 사출간 공정온도는 100 내지 250℃가 바람직하다. That is, the ceramic is first well mixed with the polyolefin using a twin-screw extruder, and the melt-extruded separator in the extruder is formed into a sheet having a thickness of 600 to 1,200 μm by a casting roll. The temperature during the melt-extrusion process is preferably 100 to 250 ° C.

상기 분리막 내에 포함된 무기물의 비율은 분리막의 총 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%로 함유되고, 더욱 바람직하게 30 내지 40 중량%로 함유되는 것이 좋다. 상기 무기물의 함량이 10 중량% 미만이면 불균일한 미세기공 형성 문제가 있고, 50 중량%를 초과하면 열 발생시 분리막 차폐 기능이나 탄성에 문제가 있다.The proportion of the inorganic material contained in the separation membrane is preferably 10 to 50% by weight, more preferably 30 to 40% by weight, based on the total weight of the separation membrane. If the content of the inorganic material is less than 10% by weight, there is a problem of uneven micropores formation. If the content of the inorganic material is more than 50% by weight, there is a problem in the function of shielding the membrane and elasticity.

또한 본 발명의 건식 분리막 내에 존재하는 무기물의 입자 크기는 25 nm이하이고, 바람직하게 5 내지 15 nm 인 것이 가장 바람직하다.The particle size of the inorganic substance present in the dry separation membrane of the present invention is most preferably 25 nm or less, and more preferably 5 to 15 nm.

또한, 상기와 같이 미세기공이 형성된 폴리올레핀 분리막에 대해 무기물을 더 첨가하고, 플라즈마나 코로나 방전 처리를 완료한 이후에는, 상술한 방법으로 비산화물계 무기물을 진공 증착하는 단계를 수행할 수 있다.In addition, after the addition of an inorganic substance to the polyolefin separating film having micropores as described above and the completion of the plasma or corona discharge treatment, the non-oxide type inorganic substance may be vacuum deposited by the above-described method.

따라서, 본 발명의 분리막은 높은 고투과성을 가지며, 밀착성을 높임으로써 열적 안정성을 보다 더 향상시킬 수 있다. 그러므로, 150℃ 이상으로 온도가 증가하더라도, 본 발명은 급격한 온도 상승을 차단하므로 폭발이나 화재를 방지할 수 있다. Therefore, the separator of the present invention has high high permeability and can further improve the thermal stability by increasing the adhesion. Therefore, even if the temperature is increased to 150 DEG C or higher, the present invention can prevent an explosion or fire because it blocks a rapid temperature rise.

또한, 본 발명은 상기 분리막을 사용하여 통상의 방법으로 리튬 이차전지를 제공할 수 있으며, 그 제조방법은 이 분야에 잘 알려진 방법으로 진행될 수 있다.In addition, the present invention can provide a lithium secondary battery using a conventional method using the above separation membrane, and the manufacturing method thereof can be performed by a method well known in the art.

예를 들면, 금속 집전체의 적어도 일면에 리튬 혼합 전이금속 산화물을 양극활물질을 코팅하여 양극을 제조하고, 또한 금속 집전체의 적어도 일면에 음극 활물질을 코팅하여 음극을 제조한다. 이후, 상기 양극과 음극 사이에 상술한 분리막을 개재하고, 전해액을 주입시켜 리튬이차전지를 제조할 수 있다. 또한, 상기 리튬이차전지는 통상의 전지 케이스를 포함할 수 있다.For example, at least one surface of a metal current collector is coated with a lithium mixed transition metal oxide to prepare a positive electrode, and a negative electrode is prepared by coating a negative electrode active material on at least one surface of the metal current collector. Thereafter, the lithium secondary battery can be manufactured by interposing the above-described separation membrane between the anode and the cathode, and injecting an electrolyte solution. Further, the lithium secondary battery may include a conventional battery case.

이러한 방법에 따라 제조된 리튬이차전지는 본 발명의 분리막을 포함하여, 종래보다 내열성이 향상되어 화재나 폭발 위험이 없으므로 안정성이 뛰어나고, 또한 전지 용량도 우수한 효과를 제공한다.
The lithium secondary battery manufactured according to this method includes the separator of the present invention, and thus has improved heat resistance and has no fire or explosion risk, so that it has excellent stability and excellent battery capacity.

이하, 발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail in the following examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[실시예 1][Example 1]

폴리프로필렌을 압출기에서 용융 압출하는 방식으로 캐스팅롤에 의해 두께 20㎛의 시트를 제작되었다. 용융 사출간 공정온도는 100℃에서 진행하였다. 사출된 시트형태의 분리막은 연신 공정을 진행하여 두께가 20㎛이고, 100 nm의 기공을 갖는 분리막을 제조하였다.Polypropylene was melt-extruded in an extruder to prepare a sheet having a thickness of 20 占 퐉 by a casting roll. The melt process temperature was maintained at 100 ℃. The separated sheet-like separation membrane was subjected to a drawing process to prepare a separation membrane having a pore size of 20 m and a pore size of 100 nm.

이후, 도 1에 개시된 스퍼터의 캐서드 전극 상단에 무기물 타켓으로 세라믹형태의 TiN을 위치시킨 후, 스퍼터의 챔버 안에 주입된 아르곤 가스에 의해 스퍼터링을 진행하여 분리막을 제조하였다. 상기 진공 증착된 무기물의 두께는 1 ㎛ 이내가 되도록 하였다.
Then, TiN in the form of ceramic was placed as an inorganic target on the upper side of the cathode of the sputter as shown in FIG. 1, and the sputtering was carried out by the argon gas injected into the chamber of the sputtering chamber. The thickness of the vacuum deposited inorganic material was set to be 1 탆 or less.

[실시예 2][Example 2]

상기 무기물로 SiC를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다. 상기 진공 증착된 무기물의 두께는 1 ㎛ 이하가 되도록 하였다.
A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that SiC was used as the inorganic material. The thickness of the vacuum deposited inorganic material was set to be 1 μm or less.

[비교예 1][Comparative Example 1]

폴리프로필렌을 압출기에서 용융 압출하는 방식으로 캐스팅롤에 의해 두께 20㎛의 시트를 제작하였다. 용융 사출간 공정온도는 100℃에서 진행하였다. 사출된 시트형태의 분리막은 연신 공정을 진행하여 두께가 20㎛이고, 200 nm의 기공을 갖는 분리막을 제조하였다.Polypropylene was melt-extruded in an extruder to prepare a sheet having a thickness of 20 占 퐉 by a casting roll. The melt process temperature was maintained at 100 ℃. The separated sheet-like separation membrane was subjected to a drawing process to prepare a separation membrane having a pore size of 20 m and a pore size of 200 nm.

이후, 무기물로 Al2O3을 사용하여 딥-코팅방법으로 분리막 표면에 산화물을 6㎛ 두께로 코팅하였다. 사용한 Al2O3는 1 내지 10wt%를 사용하였고, 용매는 메틸 이소부틸 케톤을 사용하였고 경화제는 Igacure-290을 사용하였다. 분리막을 240 X 40 크기로 잘라낸 다음 용액에 1분간 담가둔 후에 상온, 상온에서 1시간 건조시켜 분리막을 얻었다.
Then, by using the Al 2 O 3 as inorganic dip-coating method to the surface of the oxide on the membrane were coated with 6㎛ thickness. Al 2 O 3 was used in an amount of 1 to 10 wt%, methyl isobutyl ketone was used as a solvent, and Igacure-290 was used as a curing agent. The membrane was cut into a size of 240 X 40 and then immersed in the solution for 1 minute and then dried at room temperature and room temperature for 1 hour to obtain a membrane.

[실험예][Experimental Example]

1. 코팅성 평가1. Evaluation of Coating Property

실시예 1 및 2의 분리막에 대해 표면전자현미경 방법으로 표면을 5만배 확대 측정하여 그 결과를 도 4에 나타내었고 증착된 분리막 표면의 모습을 카메라로 촬영하여 그 결과를 도 5에 나타내었다.The surface of the separation membranes of Examples 1 and 2 was enlarged by 50,000 magnifications by surface electron microscopy and the results are shown in FIG. 4. The surface of the deposited separation membrane was photographed by a camera, and the results are shown in FIG.

도 4에서 보면, 무기물(TiN)이 폴리올레핀 분리막의 표면은 물론 내부까지 고르게 증착되어 있음을 알 수 있다. 또한, 무기물이 조직 내로 침투되어 두께 변화 없이 TiN이 폴리올레핀 분리막 표면에 증착되었다.In FIG. 4, it can be seen that the inorganic material (TiN) is uniformly deposited on the surface of the polyolefin separator as well as on the inside thereof. In addition, TiN was deposited on the surface of the polyolefin separator without any change in thickness due to penetration of the inorganic material into the tissue.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 폴리올레핀 분리막 표면에 안정하게 무기물이 증착 및 코팅됨을 확인하였다. Further, as shown in Fig. 5, it was confirmed that an inorganic material was deposited and coated stably on the surface of the polyolefin separator.

2. 물성 평가2. Property evaluation

실시예1 및 비교예 1에 대해, 일반적인 방법으로 열적 수축율(thermal shrinkage) 및 통기도(gurley)를 측정하였다. 표 1은 실시예 1, 비교예 1 내지 3 및 무기물 코팅이 진행되지 않은 분리막(pristine)에 대한 평가 결과를 나타낸 것이다. For Example 1 and Comparative Example 1, thermal shrinkage and gurley were measured by a general method. Table 1 shows the evaluation results of Example 1, Comparative Examples 1 to 3, and pristine in which inorganic coating did not proceed.

코팅물질Coating material 열수축도 (%)
(1h, 105℃)
Heat shrinkage (%)
(1h, 105 < 0 > C)
통기도
(s/100cc)
Ventilation
(s / 100cc)
습식Wet 비교예1Comparative Example 1 ZnOZnO 1.01.0 596596 비코팅 순수분리막Uncoated pure membrane 3.03.0 397397 건식deflation 실시예1Example 1 TiNTiN 1.01.0 422.5422.5 비코팅 순수분리막Uncoated pure membrane 3.53.5 309309

표 1의 결과를 보면, 본 발명의 실시예 1은 비코팅된 분리막 대비 열수축도가 우수함을 알 수 있다. 또한, 비교예 1은 본원과 동등한 정도의 통기도를 나타내었지만, 코팅막의 두께가 너무 두꺼워 전지의 용량을 감소시키는 요인으로 작용함을 예측할 수 있다.
The results of Table 1 show that Example 1 of the present invention is superior in heat shrinkage to an uncoated separator. In addition, although Comparative Example 1 showed air permeability equivalent to that of the present invention, it can be predicted that the thickness of the coating film is too thick to act as a factor for decreasing the capacity of the battery.

1: 분리막
2: 비산화물계 무기물 타켓
3: 스퍼터링 건
4: 무기물 또는 이미드계 수지
5: 미세기공
1: Membrane
2: Non-oxide based inorganic target
3: Sputtering gun
4: Inorganic or imide resin
5: Microstructure

Claims (14)

폴리올레핀 분리막; 및
상기 폴리올레핀 분리막에 진공 증착된 무기물;을 포함하며,
상기 무기물이 CaCO3, BaSO4, SiPO4, TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO 및 SrBaTiO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 리튬이차전지용 분리막.
Polyolefin separator; And
And an inorganic material vacuum-deposited on the polyolefin separating membrane,
Wherein the inorganic material comprises at least one selected from the group consisting of CaCO 3 , BaSO 4 , SiPO 4 , TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO and SrBaTiO.
제1항에 있어서,
상기 진공 증착된 무기물의 두께는 100 nm 내지 5㎛인 리튬이차전지용 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the vacuum deposited inorganic material is 100 nm to 5 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 진공 증착된 무기물은 폴리올레핀 분리막의 내부에 10nm 내지 10㎛의 깊이까지 침투되는, 리튬이차전지용 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the vacuum deposited inorganic material penetrates into the interior of the polyolefin separator to a depth of 10 nm to 10 탆.
제1항에 있어서,
상기 진공 증착은 스퍼터 또는 화학기상증착법을 이용하여 이루어지는, 리튬이차전지용 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the vacuum deposition is performed by sputtering or chemical vapor deposition.
제1항에 있어서,
상기 PZT는 전체 금속원소의 몰%를 기준으로 Pb의 함량비가 0이상이고 20몰% 이하이며, Zr과 Ti의 원소비의 합이 20몰% 이하인 PbZrTiO3이며,
상기 BaLaTiO 및 SrBaTiO에서 금속 원소 Ba, La, Ti의 원소비율은 전체 금속원소의 몰%를 기준으로 20몰% 미만인, 리튬이차전지용 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the PZT is PbZrTiO 3 in which the content ratio of Pb is 0 or more and 20 mol% or less based on the molar percentage of the total metal elements, and the sum of the raw consumption of Zr and Ti is 20 mol%
Wherein the elemental ratio of the metal elements Ba, La and Ti in the BaLaTiO and SrBaTiO is less than 20 mol% based on the mol% of the total metal elements.
제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 분리막은 무기물 또는 이미드계 수지를 더 포함하는, 리튬이차전지용 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the polyolefin separating film further comprises an inorganic or imide resin.
제6항에 있어서,
상기 무기물은 SiO2, TiO2, Al2O3, BaSO4 및 CaCO3로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 리튬이차전지용 분리막.
The method according to claim 6,
Wherein the inorganic material is at least one selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , BaSO 4, and CaCO 3 .
제1항에 있어서,
통기도가 300 내지 1000 s/100cc이고, 이온 전도도가 0.3 내지 1.0 mS/cm2인 리튬이차전지용 분리막.
The method according to claim 1,
A separator for a lithium secondary battery having an air permeability of 300 to 1000 s / 100 cc and an ion conductivity of 0.3 to 1.0 mS / cm 2 .
폴리올레핀을 압출하고 캐스팅하여 시트를 제조하는 단계;
상기 시트를 연신하여 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막을 제조하는 단계; 및
상기 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막의 표면에 무기물을 진공 증착하는 단계;를 포함하며,
상기 무기물을 진공 증착하는 단계는,
타켓인 무기물을 스퍼터 또는 화학기상증착법을 사용하여 미세 기공이 형성된 폴리올레핀 분리막에 증착하는 단계를 포함하고,
상기 무기물은 CaCO3, BaSO4, SiPO4, TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO 및 SrBaTiO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 제1항의 리튬이차전지용 분리막의 제조방법.
Extruding and casting a polyolefin to produce a sheet;
Stretching the sheet to produce a microporous polyolefin separator; And
And vacuum depositing an inorganic material on the surface of the polyolefin separator having the micropores formed therein,
The step of vacuum-depositing the inorganic material may include:
Depositing a target inorganic material on the microporous polyolefin separator using a sputtering or chemical vapor deposition method,
The method according to claim 1 , wherein the inorganic material comprises at least one selected from the group consisting of CaCO 3 , BaSO 4 , SiPO 4 , TiN, SiC, SBT, BLT, PZT, BaLaTiO and SrBaTiO.
제9항에 있어서,
상기 무기물은 분말, 세라믹 또는 금속 형태를 포함하는, 리튬이차전지용 분리막의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the inorganic material comprises a powder, a ceramic or a metal.
제1항에 있어서,
상기 무기물을 진공 증착하는 단계에서, 아르곤 가스, 산소 및 질소, 이산화탄소로 이루어진 군에서 선택된 가스를 공급하는 리튬이차전지용 분리막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein a gas selected from the group consisting of argon gas, oxygen, nitrogen and carbon dioxide is supplied in the step of vacuum-depositing the inorganic material.
제9항에 있어서,
상기 시트를 제조하는 단계는,
폴리올레핀과 무기물 또는 세라믹을 혼합하고, 이를 용융, 압축 및 캐스팅하여 시트를 제조하는 단계를 더 포함하는, 리튬이차전지용 분리막의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The step of producing the sheet comprises:
A method for producing a separator for a lithium secondary battery, which further comprises mixing a polyolefin and an inorganic or ceramic, and melting, compressing and casting the same to produce a sheet.
제12항에 있어서,
상기 시트를 제조하는 단계 이후에,
상기 시트를 연신하여 100 ㎛이상의 미세 기공을 갖는 폴리올레핀 분리막을 제조하고, 상기 폴리올레핀 분리막에 플라즈마 또는 코로나 방전 처리를 하여 미세기공을 100 ㎛이하로 축소하는 단계를 더 포함하는, 리튬이차 전지용 분리막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
After the step of producing the sheet,
Further comprising a step of stretching the sheet to produce a polyolefin separating membrane having a fine pore size of 100 mu m or more and subjecting the polyolefin separating membrane to plasma or corona discharge treatment to reduce the micropores to 100 mu m or less. Way.
제9항에 있어서,
상기 폴리올레핀은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 리튬이차 전지용 분리막의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the polyolefin is at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polypropylene terephthalate, polyethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate.
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