KR20150036701A - High temperature melt integrity separator - Google Patents

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KR20150036701A
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로이 마르티누스 아드리아뉘스 라'비
후이칭 우
지에 가오
쿤지안 황
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사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

전해질 용액에 내성이지만 그와 매우 양립성인 비정질 열가소성 폴리머에 기초한 내열성 재료가 개시된다. 한 양태에서, 내열성 재료는 배터리 셀 및/또는 전해 커패시터 셀 용 세퍼레이터를 형성하는데 사용된다.A heat resistant material based on an amorphous thermoplastic polymer that is resistant to but compatible with an electrolyte solution is disclosed. In one embodiment, the refractory material is used to form a battery cell and / or a separator for an electrolytic capacitor cell.

Description

고온 용융 완전성 세퍼레이터{HIGH TEMPERATURE MELT INTEGRITY SEPARATOR}[0001] HIGH TEMPERATURE MELT INTEGRITY SEPARATOR [0002]

배터리 셀 및 전해 커패시터 셀은 전형적으로 양극 및 음극(캐소드 및 애노드)과 전해질 용액을 포함한다. 전극들은 세퍼레이터라고 알려진 얇은 다공질 필름에 의해서 분리된다. 세퍼레이터는 배터리/커패시터에서 핵심 역할을 한다. 세퍼레이터의 한 가지 기능은 두 전극이 서로 물리적으로 떨어져 있는 상태를 유지함으로써 전기 단락을 방지하는 것이며, 따라서 세퍼레이터는 전기적으로 절연이어야 한다. 동시에 세퍼레이터는 셀 충전 및 방전 동안에 회로를 완성하는데 필요한 전하 캐리어를 빠르게 수송시켜야 한다. 따라서, 배터리 세퍼레이터는 고유 이온 전도체(고체 전해질 같은)로서, 또는 이온-전도성 액체 전해질과 함께 소킹함으로써 이온을 전도하는 능력을 가져야 한다.The battery cell and the electrolytic capacitor cell typically include an anode and a cathode (cathode and anode) and an electrolyte solution. The electrodes are separated by a thin porous film known as a separator. The separator plays a key role in the battery / capacitor. One function of the separator is to prevent electrical shorts by maintaining the two electrodes physically separated from each other, and thus the separator must be electrically insulated. At the same time, the separator must quickly transport the charge carriers needed to complete the circuit during cell charging and discharging. Thus, a battery separator must have the ability to conduct ions either as a proprietary ion conductor (such as a solid electrolyte) or by soaking with an ion-conducting liquid electrolyte.

배터리 세퍼레이터의 고온 용융 완전성(High temperature melt integrity, HTMI)은 개별 셀은 물론 전체 배터리 팩의 안전성을 보장하기 위한 핵심 특성이다. 과충전이나 내부 단락으로 인한 내부 열 축적, 또는 내부 셀 온도의 증가를 초래하는 경우에 고온 용융 완전성은 안전성을 제공할 수 있고, 세퍼레이터는 완전성(모양 및 기계적 완전성)을 유지하며, 따라서 고온에서 전극들이 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있다.The high temperature melt integrity (HTMI) of the battery separator is a key characteristic to ensure the safety of the entire battery pack as well as the individual cells. High temperature melt integrity can provide safety when it results in internal heat build up due to overcharging or internal shorting, or increased internal cell temperature, and the separator maintains integrity (shape and mechanical integrity) It is possible to prevent contact with each other.

리튬-이온 배터리를 위한 전형적인 세퍼레이터는 폴리머, 더 구체적으로 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)에 기초하는데, 이들은 용융 가공 기술을 통해서 제조된다. 이런 종류의 세퍼레이터들은 전형적으로 고온(<160℃)에서 불량한 용융 완전성을 가지며, 전해질 용액에 의한 습윤능이 낮다. 따라서, 용융 또는 용액 과정을 통해서 제조될 수 있는 개선된 HTMI 및 전해질 습윤능을 가진 대용 세퍼레이터에 대한 필요성이 존재한다.Typical separators for lithium-ion batteries are based on polymers, more specifically polyethylene (PE) and polypropylene (PP), which are produced through melt processing techniques. These types of separators typically have poor melt integrity at high temperatures (< 160 [deg.] C) and are poorly wettable by the electrolyte solution. Thus, there is a need for an improved HTMI and an alternative separator with electrolyte wettability that can be produced through a melt or solution process.

리튬-이온 배터리, 폴리머계 세퍼레이터 필름의 다공도는 전형적으로 압출된 필름의(일축) 신축에 의해서 유도되며, 이 과정은 "건식 과정"으로 알려져 있고, 필름의 압출, 아닐링 및 신축 사이의 복합 상호작용에 기초한다(예를 들어, 미국특허 3,558,764 및 5,385,777 참조). 건식 과정은 전형적으로 개방형 기공 구조와 비교적 균일한 기공 크기를 가져온다. 그러나, 신축 과정에 내재하는 건식 과정은 재료에 비-구형 기공과 잔류 응력을 초래한다. 잔류 응력은 전형적으로 특히 상승된 온도에서 필름의 변형(수축)을 초래한다. 다공질 구조를 성장시키기 위해서는 신축 과정 동안 결정화/결정도가 필요하므로 건식 과정에 의한 다공질 필름의 제조는 반-결정질 폴리머로만 제한된다. 이 과정을 통해 적당히 높은 다공도(30 ~ 50%)를 얻을 수 있지만, 모든 기공이 서로 상호연결된 것이 아니므로 실제 다공도(예를 들어, 공기 투과능에 의해서 측정)는 대체로 상당히 더 낮다.Porosity of lithium-ion batteries, polymeric separator films is typically induced by stretching (uniaxial) stretching of the extruded film, which process is known as the "dry process ", and the complex interactions between the extrusion, (See, for example, U.S. Patent Nos. 3,558,764 and 5,385,777). The dry process typically results in an open pore structure and a relatively uniform pore size. However, the drying process inherent in the stretching process causes non-spherical pores and residual stress in the material. The residual stress typically results in film strain (shrinkage), especially at elevated temperatures. In order to grow the porous structure, crystallization / crystallization is required during the stretching process, so that the production of the porous film by the dry process is limited to the semi-crystalline polymer. Through this process, a moderately high porosity (30-50%) can be obtained, but the actual porosity (measured, for example, by air permeability) is generally considerably lower since not all pores are interconnected.

또한, 다공도는 폴리머를 저분자량 추출성 종과 예비 혼합함으로써 유도될 수 있는데, 이것은 용융물로부터 냉각시 특이적 구조를 형성하고, 저분자량 종들의 제거 후에 다공질 구조를 남긴다(예를 들어, 미국특허 7,618,743 및 일본특허 1988273651, 1996064194 및 1997259858 참조). 이 과정은 "습식 과정"으로 알려져 있으며, 전형적으로 압출 과정 동안 혼화성이지만 냉각시 상 분리되는 폴리머/추출성 조합을 사용한다. 추출성 종은 전형적으로 탄화수소 액체, 예를 들어 파라핀 오일과 같은 저분자량 종들이다. 저분자량 종들의 제거는 증발 또는 추출에 의해서 달성될 수 있다. 추출은 전형적으로 염화메틸렌 같은 유기 휘발성 용매를 사용하여 달성된다. 원하는 기공 구조를 생성하기 위해서는 전형적으로 추가의 신축(일축 또는 2축) 단계가 사용된다. 습식 과정은 전형적으로 매우 만곡된 상호연결된 다공질 구조를 가져온다. 습식 과정에 의한 다공질 필름의 제조는 전형적으로 비교적 높은 용융 강도를 가진 폴리머(예를 들어, 초고 분자량 폴리에틸렌)에 제한된다. 건식 과정과 유사하게, 모든 기공이 서로 상호연결된 것이 아니므로 실제 다공도(예를 들어, 공기 투과능에 의해서 측정)는 대체로 총 다공도보다 상당히 더 낮다.Porosity can also be induced by premixing the polymer with a low molecular weight extractable species, which forms a specific structure upon cooling from the melt and leaves a porous structure after removal of the low molecular weight species (see, for example, U.S. Patent No. 7,618,743 And Japanese Patent Nos. 1988273651, 1996064194, and 1997259858). This process is known as a "wet process" and typically uses a polymer / extractable combination that is miscible during the extrusion process, but phase separates upon cooling. Extractable species are typically low molecular weight species such as hydrocarbon liquids, such as paraffin oil. Removal of low molecular weight species can be achieved by evaporation or extraction. Extraction is typically accomplished using an organic volatile solvent such as methylene chloride. Typically, additional stretch (uniaxial or biaxial) steps are used to create the desired pore structure. The wet process typically results in highly curved interconnected porous structures. The production of porous films by wet processes is typically limited to polymers with relatively high melt strength (e.g. ultra-high molecular weight polyethylene). Similar to the dry process, the actual porosity (measured, for example, by air permeability) is substantially lower than the total porosity because not all pores are interconnected to each other.

세퍼레이터 다공도가 증가함에 따라 셀의 체적 저항성 감소하므로, 세퍼레이터 필름의 높은 다공도는 전형적으로 배터리의 충전 및 방전 특징에 유익하다. 세퍼레이터 기공 크기는 애노드 및 캐소드 활성 물질의 입자 크기(전형적으로 2 ~ 3 마이크로미터)보다 더 작아야 할 필요가 있다. 또한, 기공 크기 분포가 좁아야 하고, 기공이 균일하게 분포되어야 한다. 바람직하게, 모든 기공은 필름의 전면에서 후면까지 연결될 수 있는데, 다시 말하면 실제 다공도가 총 다공도와 동일해야 한다. 이것은 모든 기공에 전해질 용액이 접근할 수 있으며, 세퍼레이터를 통한 이온 수송에 기여한다는 것을 의미한다. Li-이온 배터리의 경우, 높은 만곡도(tortuosity)와 상호연결된 기공 구조는 긴 수명 배터리에 유익한데, 그것이 쾌속 충전 또는 저온 충전 동안 흑연 애노드 상에서 리튬 결정의 성장을 억제하기 때문이다. 한편, 개방형(저 만곡도)이며 균일한 기공 크기 구조는 쾌속 충전 및 방전이 필요한 용도, 예를 들어 고 출력 밀도 배터리에 유익하다.The high porosity of the separator film is typically beneficial to the charge and discharge characteristics of the battery, as the cell volume resistance decreases as the separator porosity increases. The separator pore size needs to be smaller than the particle size of the anode and cathode active materials (typically 2-3 micrometers). Also, the pore size distribution should be narrow, and the pores should be uniformly distributed. Preferably, all the pores can be connected from the front side to the back side of the film, i.e., the actual porosity should be equal to the total porosity. This means that the electrolytic solution is accessible to all pores and contributes to ion transport through the separator. In the case of Li-ion batteries, high tortuosity and interconnected pore structures are beneficial for long-life batteries because they inhibit the growth of lithium crystals on the graphite anode during rapid charging or cold charging. On the other hand, an open (low curvature) uniform pore size structure is beneficial for applications requiring rapid charging and discharging, such as high power density batteries.

비수 배터리의 세퍼레이터 필름은 대부분 폴리머에 기초하며, 더 구체적으로 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)에 기초한다. PE와 PP는 모두 전해질 용액에 대한 공지된 내용매성 때문에 사용되는데, 이것은 배터리 셀에서 세퍼레이터의 장기간 성능 유지를 가능하게 한다. 이런 종류의 세퍼레이터들의 뚜렷한 단점은 낮은 고온 용융 완전성(HTMI)과 전해질 용액과의 불량한 상호작용(즉, 습윤능 및 전해질 보유)이다.The separator films of non-aqueous batteries are mostly based on polymers, more specifically based on polyethylene (PE) and polypropylene (PP). Both PE and PP are used because of the known solvent resistance to the electrolyte solution, which enables long-term performance of the separator in the battery cell. A distinct disadvantage of this type of separator is poor low temperature integrity integrity (HTMI) and poor interaction (i.e., wettability and electrolyte retention) with the electrolyte solution.

개선된 HTMI 성능(>180℃)을 가진 세퍼레이터 필름을 개발하기 위한 연구가 진행 중이다. 개선된 HTMI 성능(>180℃)을 달성하기 위하여 두 가지 기술적 접근법이 전형적으로 사용된다. 첫 번째는 다공질 폴리머 매트릭스를 강화하기 위한 세라믹 코팅 또는 필러를 사용하는 것이다. 예들은 다음을 포함한다:Research is underway to develop a separator film with improved HTMI performance (> 180 ° C). Two technical approaches are typically used to achieve improved HTMI performance (> 180 DEG C). The first is to use a ceramic coating or filler to strengthen the porous polymer matrix. Examples include:

- Mitsubishi Chemical Company가 제조한 알루미나(Al2O3)와 PVdF 바인더에 기초한 혼성체 세퍼레이터[Technologies and Market Forecast of Separators for Rechargeable Lithium Ion Batteries, September 2010, Solar&Energy Co., Ltd. 참조].- Alumina (Al 2 O 3 ) manufactured by Mitsubishi Chemical Company and a hybrid separator based on PVdF binder [Technologies and Market Forecast of Separators for Rechargeable Lithium Ion Batteries, September 2010, Solar & Energy Co., Ltd. Reference].

- Degussa가 개발한 부직 폴리에스테르 위에 접합된 세라믹 입자들로 구성된 혼성체 세퍼레이터[S. Zhang, A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries, J Power Sources(2007) 164:351~364 참조].- a hybrid separator composed of ceramic particles bonded on a nonwoven polyester developed by Degussa [S. Zhang, A review on separators of liquid electrolyte Li-ion batteries, J Power Sources (2007) 164: 351-364].

- LG Chemical은 세라믹층으로 코팅된 폴리올레핀 세퍼레이터를 사용하여 소위 말하는 "SRS"(안전성-강화 세퍼레이터)를 개발했다. 이 경우 세라믹층 때문에 세퍼레이터의 열 안정성 및 기계 강도가 개선된다[X. Huang, Separator technologies for lithium-ion batteries, J Solid State Electrochem(2011) 15:649~662, 미국특허출원 20100255382 참조].- LG Chemical developed a so-called "SRS" (safety-enhanced separator) using a polyolefin separator coated with a ceramic layer. In this case, the ceramic layer improves the thermal stability and mechanical strength of the separator [X. Huang, Separator technologies for lithium-ion batteries, J Solid State Electrochem (2011) 15: 649-662, United States Patent Application 20100255382].

- Sony Corp[미국특허출원 20090092900]와 Panasonic[미국특허출원 20100151325, 20080070107]은 내열성 무기층으로 코팅된 폴리머계 세퍼레이터를 개발했다.- Sony Corp. [United States Patent Application 20090092900] and Panasonic [United States Patent Application 20100151325, 20080070107] developed a polymer type separator coated with a heat resistant inorganic layer.

- Samsung[미국특허출원 20090155677]은 무기 입자들로 충전된 폴리머계 세퍼레이터를 개발했다.- Samsung [United States Patent Application 20090155677] has developed a polymeric separator filled with inorganic particles.

- GM[미국특허출원 20110200863]은 다공질 폴리머 막을 전기 저항성 세라믹 재료로 코팅하기 위한 산소 플라즈마 과정을 개발했다.- GM [US Patent Application 20110200863] developed an oxygen plasma process for coating a porous polymer membrane with an electrically resistive ceramic material.

- Teijin[국제특허출원 2008062727]은 미세한 무기 입자들로 구성된 내열성 다공질 층을 가진 미소다공질 폴리에틸렌 필름을 개발했다.- Teijin [International Patent Application 2008062727] developed a microporous polyethylene film having a heat-resistant porous layer composed of fine inorganic particles.

- Asahi[국제특허출원 2008093575]는 폴리올레핀 수지 다공질 막, 무기 필러 및 수지 바인더를 포함하는 다층 다공질 막을 개발했다.- Asahi [International Patent Application 2008093575] has developed a multilayer porous film comprising a polyolefin resin porous film, an inorganic filler and a resin binder.

폴리머 막에 세라믹층을 적용시키면 전형적으로 기계적 특성(예를 들어, 인장 강도 및 가요성)이 악화되는데, 이것은 셀 제조 과정 동안의 세퍼레이터의 완전성뿐만 아니라 셀의 실제 적용 동안의 안전성을 손상시킨다. 또한, 폴리머계 세퍼레이터에 세라믹층을 적용시키는 것은 2차 가공 단계를 포함하므로 바람직하지 않다. 코팅/매트릭스 분리 및/또는 입자 이탈과 같은 사건이 방지될 필요가 있기 때문에 이러한 2차 가공 과정은 매우 엄격한 제어가 필요하며, 이는 상당한 추가 비용을 초래한다. 또한, 셀 충전 및 방전 동안 세퍼레이터를 통한 이온 수송을 허용하기 위해 적용된 무기 코팅은 다공질일 필요가 있다.Application of a ceramic layer to a polymeric membrane typically degrades mechanical properties (e.g., tensile strength and flexibility), which compromises the integrity of the separator during cell preparation as well as the safety during actual application of the cell. In addition, applying a ceramic layer to the polymeric separator is undesirable because it involves a secondary processing step. Such secondary processing requires very strict control because events such as coating / matrix separation and / or particle removal need to be prevented, which results in significant additional costs. In addition, the inorganic coating applied to allow ion transport through the separator during cell charging and discharging needs to be porous.

세퍼레이터의 HTMI를 개선하기 위한 다른 접근법은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 폴리머 매트릭스를 내열성 폴리머로 대체하는 것이다. 이러한 내열성이 높은 폴리머의 예들은 폴리(4-메틸펜텐)(PMP)[유럽특허 2308924, 미국특허출원 20060073389] 및 가교 폴리머[미국특허 4522902]를 포함한다. 이들 접근법의 단점은 각각 전해질에 의한 불량한 습윤능 및 어려운 과정에 있다. US20130125358A1, CN102251307A, US20110143217A1 및 US20110143207A1은 배터리 세퍼레이터의 용도를 위한 완전 방향족 폴리이미드의 사용을 개시한다. 그러나, 완전 방향족 폴리이미드가 열경화성이며, 따라서 전형적으로 용융 가공이 불가능하기 때문에 완전 방향족 폴리이미드는 다공질 필름으로 가공하는 것이 어렵다. 다양한 구조 형태의 배터리 세퍼레이터 용도를 위한 용융 및 용액 가공가능한 열가소성 폴리에테르이미드(PEI)의 적용이, 예를 들어 CA2468218A1, DE102010024479A1, US7892672B2, US7214444B2, US 7087343B2 및 US20110171514A1, US20110165459A1, US20120308872A1, US20120309860 A1, US20120156569, US8470898B2, JP2005209570A, JP2009231281A, JP2009231281A에 개시되어있다. 그러나, 폴리에테르이미드는 전형적으로 배터리 환경에서 적용에 필요한 내용매성을 갖지 않으며, 이는 세퍼레이터의 상당한 용해 및/또는 팽윤을 초래하고, 이것은 세퍼레이터가 기공을 통한 이온 수송을 허용하면서 전극들을 물리적으로 분리하는 능력을 (부분적으로) 상실케 한다. 개선된 내용매성을 가진 폴리에테르이미드, 예를 들어 파라-페닐렌 디아민으로부터 유래된 구조 단위를 포함하는 폴리에테르이미드가 공지되어 있다. 그러나, 이런 종류의 내용매성 폴리에테르이미드들은 전형적으로 용액 가공이 불가능한 것으로 여겨진다. 우리가 아는 한, 파라-페닐렌 디아민으로부터 유래된 구조 단위를 포함하는 내용매성 폴리에테르이미드는 배터리 세퍼레이터로서 전혀 적용된 적이 없다.Another approach to improve the HTMI of the separator is to replace the polyethylene or polypropylene polymer matrix with a heat resistant polymer. Examples of such highly heat resistant polymers include poly (4-methylpentene) (PMP) [European Patent 2308924, US Patent Application 20060073389] and crosslinked polymers [US Patent 4522902]. Disadvantages of these approaches are poor wettability and difficult process by the electrolyte, respectively. US20130125358A1, CN102251307A, US20110143217A1, and US20110143207A1 disclose the use of wholly aromatic polyimides for battery separator applications. However, it is difficult to process a wholly aromatic polyimide into a porous film because the wholly aromatic polyimide is thermosetting, and is therefore typically incapable of melt processing. Application of melt and solution processable thermoplastic polyetherimide (PEI) for battery separator applications in a variety of structural forms is disclosed, for example, in CA2468218A1, DE102010024479A1, US7814672B2, US7214444B2, US7087343B2 and US20110171514A1, US20110165459A1, US20120308872A1, US20120309860A1, US20120156569, US8470898B2, JP2005209570A, JP2009231281A, JP2009231281A. However, polyetherimides typically do not have the solvent resistance necessary for application in a battery environment, which results in significant dissolution and / or swelling of the separator, which separates the electrodes physically while allowing the ion transport through the pores (Partial) loss of ability. Polyetherimides containing structural units derived from polyetherimides with improved solvent resistance, for example para-phenylenediamine, are known. However, these types of solvent-soluble polyetherimides are typically considered to be impractical for solution processing. As far as we know, the solvent-soluble polyetherimide comprising structural units derived from para-phenylenediamine has never been applied as a battery separator.

따라서, 비수 전해질 용액과 본질적으로 우수한 양립성을 가지며 그것에 내성인 180℃를 초과하는 용융 완전성을 가진 폴리머계 세퍼레이터 필름에 대한 필요성이 여전하며, 이 경우 세퍼레이터는 열가소성 폴리머에 기초하고, 용융 또는 용액 접근법과 같은 단일-단계 과정에 의해서 제조될 수 있다.Thus, there continues to be a need for a polymeric separator film that is essentially compatible with, and resistant to, non-aqueous electrolyte solutions and has a melt integrity of greater than 180 DEG C, wherein the separator is based on a thermoplastic polymer, Can be prepared by the same single-step process.

리튬-이온 배터리의 용도에서, 세퍼레이터는 이온 전도도 및 탄성률과 같은 일련의 특징들을 만족해야 하며, 이들은 특히 미소다공질 형태에 의해서 유도된다. 종래의 PP 및 PE 세퍼레이터는 소위 말하는 건식 또는 습식 과정에 의해서 제조되는데, 이들은 모두 원하는 기공 구조를 생성하는데 폴리머의 신축, 결정화 및 아닐링에 의존한다. 폴리에테르이미드는 전형적으로 비정질 수지이므로 이들 두 종래의 접근법은 폴리에테르이미드-기재 세퍼레이터의 제조에 적합하지 않다. 따라서, 파라-페닐렌 디아민에 기초한 폴리에테르이미드에 적합한 세퍼레이터 제조 과정에 대한 필요성이 존재하며, 이 경우 상기 과정은 배터리 세퍼레이터의 요건을 만족하는 다공질 구조의 제조를 가능케한다.
In the use of lithium-ion batteries, the separator must meet a series of characteristics such as ionic conductivity and modulus, which are in particular induced by the microporous form. Conventional PP and PE separators are produced by so-called dry or wet processes, all of which are dependent on stretching, crystallization and annealing of the polymer to produce the desired pore structure. Since the polyetherimide is typically an amorphous resin, these two conventional approaches are not suitable for the production of polyetherimide-based separators. Thus, there is a need for a process for preparing a separator suitable for para-phenylenediamine-based polyetherimides, in which case this process enables the production of a porous structure that meets the requirements of a battery separator.

배터리 또는 전해 커패시터 셀과 같은 환경을 위한 고온 용융 완전성 및 개선된 전해질 습윤능을 제공하는 재료가 개시된다. 예로서, 배터리 셀 및/또는 커패시터 셀을 위한 세퍼레이터가 개시된 재료로부터 형성될 수 있다. 추가의 예로서, 다른 구조 및 시스템이 개시된 재료를 구현할 수 있다.Disclosed are materials that provide high temperature melt integrity and improved electrolyte wettability for environments such as batteries or electrolytic capacitor cells. As an example, a separator for a battery cell and / or a capacitor cell can be formed from the disclosed material. As a further example, other structures and systems may implement the disclosed materials.

한 양태에서, 세퍼레이터 필름이 비정질 열가소체(예를 들어, 폴리에테르이미드(PEI))와 같은 열가소체로부터 형성될 수 있다. 예로서, 파라-페닐렌 디아민(SABIC의 ULTEM™ CRS 5000 시리즈)에 기초한 폴리에테르이미드(PEI)로부터 형성된 세퍼레이터 필름은 전해질과의 높은 양립성, 높은 내용매성 및 180℃를 초과하는 높은 용융 완전성 온도와 같은, 월등한 성능 특징들의 조합을 제공한다. 파라-페닐렌 디아민에 기초한 폴리에테르이미드(PEI)는 55℃의 상승된 온도에서도 전해질 용액에 대해 내성인 임계 요건을 충족한다. 또한, 폴리에테르이미드는 전해질 용액에 대해 극히 낮은 접촉각(예를 들어, <30°)을 나타내며, 이것은 세퍼레이터 습윤능과 전해질 보유에 유리하여, 셀 제조 동안 전해질 충진 시간을 감소시킨다. 놀랍게도, 파라-페닐렌 디아민에 기초한 폴리에테르이미드로부터 제조된 세퍼레이터는 배터리 사이클 수명과 같은, 작동중인 셀 성능을 상당히 개선시킨다. 파라-페닐렌 디아민에 기초한 PEI로부터의 세퍼레이터는 매우 높은 용융 완전성(180℃를 초과)을 가지고, 셀 작동의 전 범위에 걸쳐 높은 탄성률(강성)을 가진다(즉, 유리 전이 또는 결정 용융과 같은 물리적 폴리머 전이가 셀 작동 온도 창에서 일어나지 않는다). 제안된 재료는 전형적인 상업용 폴리올레핀-기재 세퍼레이터와 동등하거나 그보다 우월한 특이적 이온 전도도를 가진 다공질 필름으로 용융 및 용액 가공이 모두 가능하다.In one embodiment, the separator film may be formed from a thermoplastic such as an amorphous thermoplastic (e.g., polyetherimide (PEI)). For example, a separator film formed from a polyetherimide (PEI) based on para-phenylenediamine (ULTEM (TM) CRS 5000 series of SABIC) has a high compatibility with electrolyte, a high solvent resistance and a high melt integrity temperature Equal performance characteristics. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; The polyetherimide (PEI) based on para-phenylenediamine meets the critical requirement for resistance to electrolyte solutions even at elevated temperatures of 55 &lt; 0 &gt; C. In addition, the polyetherimide exhibits an extremely low contact angle (e.g., &lt; 30 DEG) for the electrolyte solution, which is advantageous for separator wettability and electrolyte retention, thereby reducing electrolyte charge time during cell preparation. Surprisingly, separators made from polyetherimides based on para-phenylenediamine significantly improve on-cell performance, such as battery cycle life. Separators from PEI based on para-phenylenediamine have very high melt integrity (above 180 ° C.) and high elasticity (stiffness) over the entire range of cell operation (ie, physical properties such as glass transition or crystal melting Polymer transition does not occur in the cell operating temperature window). The proposed material is capable of both melting and solution processing into a porous film with a specific ionic conductivity equal to or superior to that of a typical commercial polyolefin-based separator.

한 양태에서, 시스템은 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함할 수 있으며, 세퍼레이터는 180℃ 이상의 유리 전이 온도를 가진 열가소성 폴리머로부터 형성된다.In one aspect, the system can include an anode, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode, wherein the separator is formed from a thermoplastic polymer having a glass transition temperature of 180 캜 or higher.

한 양태에서, 시스템은 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함할 수 있으며, 세퍼레이터는 비정질 열가소성 폴리머로부터 형성되고, 전해질이 세퍼레이터에 인접 배치되며(예를 들어, 밀착, 통합, 습윤, 소킹, 침지 등으로), 여기서 비정질 열가소성 폴리머는 30°이하의 전해질(1mol/L LiPF6을 가진 1:1:1 비의 DMC:EMC:EC) 접촉각을 가진다.In one aspect, the system can include an anode, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode, wherein the separator is formed from an amorphous thermoplastic polymer, the electrolyte is disposed adjacent to the separator (e.g., as wetting, soaking, dipping, etc.), wherein the amorphous thermoplastic polymer is one that has an electrolyte (1mol / L LiPF 6 of less than 30 °: 1: 1 ratio of DMC: EMC: EC) has a contact angle.

한 양태에서, 방법은 용융 과정 또는 용액 과정을 사용하여 열가소성 폴리머로부터 세퍼레이터를 형성하는 단계, 애노드와 캐소드 사이에 세퍼레이터를 배치하는 단계, 및 세퍼레이터에 인접하여 전해질을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the method may include the steps of forming a separator from a thermoplastic polymer using a melting or solution process, disposing a separator between the anode and the cathode, and disposing the electrolyte adjacent the separator.

한 양태에서, 세퍼레이터는 수지로부터 제조될 수 있으며, 따라서 이 재료는 다공질 막으로 변형된다. 예로서, 세퍼레이터는 압출된 필름의 신축 또는 압출된 필름 중 용질의 세척에 의해서 형성될 수 있다. 세퍼레이터를 형성하기 위한 다른 방법들도 사용될 수 있다.In one embodiment, the separator may be made from a resin, and thus this material is transformed into a porous film. By way of example, the separator may be formed by stretching the extruded film or by washing the solute in an extruded film. Other methods for forming the separator can also be used.

한 양태에서, 내용매성 폴리머 막을 제조하기 위한 방법은 용매 중의 내화학성 폴리머를 포함하는 주입가능한 폴리머 용액을 제공하는 단계 및 폴리머 용액으로부터 막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, a method for making a solvent-resistant polymeric membrane may comprise providing an injectable polymeric solution comprising a chemical resistant polymer in a solvent and forming a membrane from the polymeric solution.

다공질 필름을 제조하기 위한 방법은 용매 중의 내화학성 폴리머를 포함하는 주입가능한 폴리머 용액을 제공하는 단계 및 폴리머 용액으로부터 다공질 필름을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. A method for making a porous film may include providing an injectable polymer solution comprising a chemical resistant polymer in a solvent and forming a porous film from the polymer solution.

한 양태에서, SABIC의 ULTEM™ CRS 5000 수지에 기초한 상 분리 과정이 리튬 이온 배터리 세퍼레이터를 제조하는데 사용될 수 있다. 상 분리는 액체 상태(액체-유도 상 분리, LIPS) 또는 증기 상태(증기-유도 상 분리, VIPS)에서 비-용매에 폴리머 용액을 노출시킴으로써 유도될 수 있다. 원하는 형태 및 특성을 달성하기 위하여 도프(폴리머) 용액의 조성, 응고 배스 및 온도를 포함하는 핵심 인자들이 연구되었다. LIPS와 VIPS가 모두 기공 구조를 조율할 수 있는 ULTEM™ CRS 5000 다공질 세퍼레이터 필름을 제조하기에 적합한 것으로 확인되었으며, 이들은 배터리 세퍼레이터 용도에 매우 적합하다. 다공도, 기공 크기, 두께, 전도도 및 영률(Young's modulus)에 대한 전형적인 세퍼레이터 요건을 만족하는 세퍼레이터가 제조되었다. 이 과정은 얻어진 다공도, 기공 크기 및 두께에 관하여 다목적이며, 따라서 실제 전기화학 셀 환경에서 세퍼레이터의 최종 성능에도 다목적이다. 세퍼레이터는 상업적으로 이용가능한 폴리올레핀-기반의 세퍼레이터와 비교하여 배터리의 사이클 수명을 상당히 개선시킨다. 우리가 아는 한, 이것은 ULTEM™ CRS 5000 세퍼레이터가 LIPS 또는 VIPS 과정을 통해 제조된 최초의 예이며, 형성된 세퍼레이터가 리튬-이온 배터리에 성공적으로 적용된 최초의 예이다.In one embodiment, a phase separation process based on SABIC's ULTEM (TM) CRS 5000 resin can be used to fabricate a lithium ion battery separator. Phase separation can be induced by exposing the polymer solution to a non-solvent in a liquid state (liquid-induced phase separation, LIPS) or a vapor state (vapor-induced phase separation, VIPS). Key factors including the composition of the dope (polymer) solution, the solidification bath and the temperature have been studied to achieve the desired shape and properties. Both LIPS and VIPS have been found to be suitable for producing ULTEM ™ CRS 5000 porous separator films capable of tuning pore structures, which are well suited for battery separator applications. A separator was prepared which meets the typical separator requirements for porosity, pore size, thickness, conductivity and Young's modulus. This process is versatile with respect to the porosity, pore size and thickness obtained, and therefore is versatile in the final performance of the separator in an actual electrochemical cell environment. The separator significantly improves the cycle life of the battery as compared to a commercially available polyolefin-based separator. As far as we know, this is the first example of a ULTEM ™ CRS 5000 separator manufactured through the LIPS or VIPS process, and the first example of a separator formed successfully applied to a lithium-ion battery.

용액에서 폴리머의 상 분리는, 예를 들어 전형적으로 중공 섬유 형태의 여과 용도를 위한 미소다공질 막을 제조하기 위한 잘 알려진 과정이다. 한 양태에서, 상 분리는 온도, 화학 반응, 액체 비-용매 및 증기 비-용매를 포함하는 다양한 수단에 의해서 유도될 수 있다. 예를 들어, 미국특허 5,181,940은 기체 분리 용도를 위한 비대칭 중공 섬유 막을 제조하기 위한 이러한 상 분리 접근법의 사용을 개시한다. 전형적으로, 이러한 상 분리 접근법의 사용은 막의 외면에 얇고 치밀한 외피층을 가져온다. 전형적으로 이러한 치밀한 외피층은, 예를 들어 기체 분리 용도에는 필요하지만, 이러한 치밀한 외피층이 막을 통한 이온 수송을 방지함으로써 막을 배터리 세퍼레이터 용도에 부적합하게 만들 것이므로 배터리 세퍼레이터 용도에는 매우 바람직하지 않다. 예를 들어, 독일특허 3,321,860, 유럽특허 182506, 미국특허 4,755,540, 4,957,817, 4,992,485, 5,227,101, 6,017,455 및 5,997,741에서, 폴리(에테르에테르케톤)(PEEK), 폴리에테르 이미드(PEI) 및 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 같은 내용매성 폴리머로부터 다공질 막을 제조하기 위한 다양한 접근법들이 개시되었다. 이들 방법은 전형적으로 산성 용매 및/또는 고온 과정을 사용한다. 또한, 미국특허 3,925,211 및 4,071,590은 화학 반응을 통해 최종 다공질 막으로 전환되는 가용성 필름 예비-폴리머의 형성을 통한 막의 제조를 개시한다. 온도를 상승시키거나, 산성 용매 또는 화학 반응을 도입할 필요 없이 직접 폴리머 용액으로부터 다공질 필름을 제조하는 것이 더욱 유익할 수 있다. 내용매성 PEI, PI, PEEK 및 PPS에 기초한 평탄 시트 막을 제조하기 위한 액체-유도 상 분리(LIPS) 과정이 이미 개시되었고(미국특허출원 2007/0056901 및 2007/0060688 참조; 및 미국특허 7,439,291 참조), 이 경우 폴리머는 적어도 부분적으로 결정질이다. 이들 폴리머 부류는 일반적으로 내용매성인 것으로 알려져 있기 때문에 상승된 온도에서 내용매성 폴리머를 용해하고 그것을 실온에서 용액 상태로 유지하기 위한 공-용매 시스템이 보고되었다. 개시된 용매 시스템은 (파라-, 메타-, 오쏘- 및 클로로-) 크레졸과 조합된 p-클로로-2-메틸-페놀에 기초한다. 그러나, 청구된 과정, 및 더 구체적으로 개시된 용매/항-용매 조합은 다공질 구조의 제조는 가능케하지만, 전형적으로 배터리 세퍼레이터 용도에 적합한 막을 제공하지는 못한다. 우리는 내용매성 비정질 폴리에테르이미드 등급과 최적화된 용매 시스템에 기초한 LIPS 또는 VIPS 과정을 사용함으로써 세퍼레이터의 형태(예컨대, 두께, 다공도, 기계적 특성 및 다공질 구조)가 제어될 수 있으며, 이는 뛰어난 고온 용융 완전성, 전해질 습윤능 및 배터리 셀 성능을 가진 배터리 세퍼레이터로서 적용하기에 적합한 다공질 필름을 제공한다는 것을 발견했다. 추가로, 우리는 감소된 독성(미국 질병통제예방센터에 따른 미국방화협회(NFPA) 파이어 다이아몬드 상에서 더 낮은 건강 순위 - http://www.cdc.gov)을 가진 용매에 내용매성 폴리에테르이미드를 용해할 수 있는 방법을 발견했다.Phase separation of the polymer in solution is a well known process for preparing microporous membranes, for example, for filtration applications, typically in the form of hollow fibers. In one embodiment, the phase separation can be induced by a variety of means including temperature, chemical reaction, liquid non-solvent and vapor non-solvent. For example, U.S. Patent 5,181,940 discloses the use of this phase separation approach for producing asymmetric hollow fiber membranes for gas separation applications. Typically, the use of this phase separation approach results in a thin and dense shell layer on the outer surface of the membrane. Typically, such dense shell layers are required for gas separation applications, for example, but such dense shell layers prevent ion transport through the membrane, making the membrane unsuitable for battery separator applications, and thus are not very desirable for battery separator applications. (PEEK), polyether imide (PEI), and polyphenylene sulfide (PEEK), for example, in German Patent 3,321,860, European Patent 182506, US Patents 4,755,540, 4,957,817, 4,992,485, 5,227,101, 6,017,455 and 5,997,741 Various approaches for producing a porous film from a solvent-resistant polymer such as PPS have been disclosed. These methods typically use acidic solvents and / or high temperature processes. In addition, U.S. Patent Nos. 3,925,211 and 4,071,590 disclose the preparation of membranes through the formation of soluble film pre-polymers that are converted to final porous membranes through chemical reactions. It may be more beneficial to raise the temperature or to prepare the porous film directly from the polymer solution without the need to introduce an acidic solvent or chemical reaction. Liquid-Induced Phase Separation (LIPS) processes for making flat sheet membranes based on solvent-soluble PEI, PI, PEEK and PPS have already been disclosed (see U.S. Patent Application Nos. 2007/0056901 and 2007/0060688; and U.S. Patent No. 7,439,291) In which case the polymer is at least partially crystalline. Because these classes of polymers are generally known to be solvent soluble, co-solvent systems have been reported for dissolving the solvent polymer at elevated temperatures and keeping it in solution at room temperature. The disclosed solvent systems are based on p-chloro-2-methyl-phenol in combination with (para-, meta-, ortho- and chloro-) cresols. However, the claimed process, and more specifically the disclosed solvent / anti-solvent combination, enables the production of porous structures, but typically does not provide a membrane suitable for battery separator applications. We can control the shape (eg, thickness, porosity, mechanical properties and porous structure) of the separator by using a LIPS or VIPS process based on solvent-soluble amorphous polyetherimide grades and an optimized solvent system, , Electrolyte wettability and battery cell performance. &Lt; Desc / Clms Page number 2 &gt; In addition, we have applied a solvent-resistant polyetherimide to a solvent with reduced toxicity (lower health rankings on the American Fire Protection Association (NFPA) Fire Diamond under the US Centers for Disease Control and Prevention - http://www.cdc.gov) I found a way to dissolve it.

추가의 이점은 이후의 설명에서 일부 제시될 것이며, 또는 실시에 의해서 학습될 수 있다. 이점들은 첨부된 청구항에 특별히 지적된 요소들 및 조합들에 의해서 실현되고 획득될 것이다. 전술한 일반적인 설명과 이후의 상세한 설명은 모두 예시이며 설명일 뿐으로 청구된 바를 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
Additional advantages will be set forth in part in the description that follows, or may be learned by practice. The advantages will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention.

본 명세서에 통합되어 그것의 일부를 구성하는 첨부한 도면은 구체예들을 예시하며, 설명과 함께 방법 및 시스템의 원리를 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 예시적인 배터리 셀의 모식도이다.
도 2는 용매 코팅된 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터의 대표적인 형태(단면)를 도시한다.
도 3은 복수의 세퍼레이터의 방전 용량 보유를 도시한 그래프이다.
도 4는 실시예 1에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 5는 실시예 2에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 6은 실시예 3에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 7은 실시예 4에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 8은 실시예 5에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 9는 실시예 6에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 10은 실시예 7에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 11은 실시예 8에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 12는 실시예 9에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 13은 실시예 10에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 14는 실시예 11에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 15는 실시예 12에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 16은 실시예 13에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 17은 실시예 14에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 18은 실시예 16에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 19는 실시예 17에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 20은 실시예 18에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 21은 실시예 19에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 22는 실시예 20에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 23은 실시예 21에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 24는 실시예 22에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 25는 실시예 23에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 26은 실시예 4에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 27은 실시예 5에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 28은 실시예 7에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 29는 실시예 11에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 30은 실시예 16에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 31은 실시예 17에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 32는 실시예 18에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 33은 실시예 19에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 34는 실시예 20에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 35는 실시예 21에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 36은 실시예 22에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 37은 실시예 23에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 38은 선택 샘플의 겉보기 다공도를 나타낸 그래프이다.
도 39는 선택 샘플의 전도도를 나타낸 그래프이다.
도 40은 선택 샘플의 2% 오프셋에서 응력을 나타낸 그래프이다.
도 41은 선택 샘플의 온도 용융 완전성을 나타낸 그래프이다.
도 42는 상업용 세퍼레이터(Celgard® 2320)와 비교하여 실시예 20의 방전 용량 보유를 나타낸 그래프이다.
도 43은 실시예 24에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 44는 실시예 25에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 45는 실시예 26에 따라서 다공질 필름을 제조하여 얻어진 형태를 나타낸다.
도 46은 농도의 함수로서 NMP에서 ULTEM™ CRS 5001K 및 ULTEM™ CRS 5011K의 용해 온도를 도시한 그래프이다.
도 47은 "정류-상태" 상 분리 온도를 도시한 그래프이다.
도 48A는 실시예 30에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 48B는 실시예 30에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 확대도를 나타낸다.
도 49A는 실시예 31에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 49B는 실시예 31에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 확대도를 나타낸다.
도 50A는 실시예 32에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 50B는 실시예 32에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 확대도를 나타낸다.
도 51A는 실시예 33에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 51B는 실시예 33에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 확대도를 나타낸다.
도 52A는 실시예 34에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 하부면을 나타낸다.
도 52B는 실시예 34에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 단면을 나타낸다.
도 53A는 실시예 35에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 하부면을 나타낸다.
도 53B는 실시예 35에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 단면을 나타낸다.
도 54는 실시예 36에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 단면을 나타낸다.
도 55는 실시예 37에 따라서 캐스팅하여 얻어진 예시 형태의 단면을 나타낸다.
도 56은 실시예 38에 따라서 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 57은 실시예 39에 따라서 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 58은 실시예 40에 따라서 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 59는 실시예 41에 따라서 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 60은 실시예 42에 따라서 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 61은 실시예 43에 따라서 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 62는 실시예 44에 따라서 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 63은 실시예 45에 따라서 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
도 64는 실시예 46에 따라서 얻어진 예시 형태를 나타낸다.
The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain the principles of the method and system.
1 is a schematic diagram of an exemplary battery cell.
Figure 2 shows a representative form (cross-section) of a solvent coated ULTEMTM CRS 5001 separator.
3 is a graph showing the discharge capacity retention of a plurality of separators.
Fig. 4 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 1. Fig.
Fig. 5 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 2. Fig.
Fig. 6 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 3. Fig.
Fig. 7 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 4. Fig.
Fig. 8 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 5. Fig.
Fig. 9 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 6. Fig.
Fig. 10 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 7. Fig.
Fig. 11 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 8. Fig.
Fig. 12 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 9. Fig.
Fig. 13 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 10. Fig.
Fig. 14 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 11. Fig.
Fig. 15 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 12. Fig.
Fig. 16 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 13. Fig.
Fig. 17 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 14. Fig.
Fig. 18 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 16. Fig.
Fig. 19 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 17. Fig.
Fig. 20 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 18. Fig.
Fig. 21 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 19. Fig.
Fig. 22 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 20. Fig.
Fig. 23 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 21. Fig.
24 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 22. Fig.
Fig. 25 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 23. Fig.
Fig. 26 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 4. Fig.
Fig. 27 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 5. Fig.
Fig. 28 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 7. Fig.
Fig. 29 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 11. Fig.
30 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 16. Fig.
Fig. 31 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 17. Fig.
Fig. 32 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 18. Fig.
Fig. 33 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 19. Fig.
Fig. 34 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 20. Fig.
Fig. 35 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 21. Fig.
Fig. 36 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 22. Fig.
Fig. 37 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 23. Fig.
38 is a graph showing the apparent porosity of the selected sample.
39 is a graph showing the conductivity of the selected sample.
40 is a graph showing the stress at 2% offset of the selected sample.
41 is a graph showing the temperature fusion integrity of the selected sample.
42 is a graph showing the discharge capacity retention of Example 20 compared with a commercial separator (Celgard ® 2320).
Fig. 43 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 24. Fig.
44 shows a form obtained by producing a porous film according to Example 25. Fig.
Fig. 45 shows a form obtained by preparing a porous film according to Example 26. Fig.
Figure 46 is a graph showing the melting temperatures of ULTEMTM CRS 5001K and ULTEMTM CRS 5011K in NMP as a function of concentration.
47 is a graph showing the "rectified-state" phase separation temperature.
48A shows an example form obtained by casting according to Example 30. Fig.
48B shows an enlarged view of an example form obtained by casting according to the embodiment 30. Fig.
49A shows an example form obtained by casting according to Example 31. Fig.
49B shows an enlarged view of an example form obtained by casting according to Example 31. Fig.
50A shows an example form obtained by casting according to Example 32. Fig.
Fig. 50B shows an enlarged view of an example form obtained by casting according to Example 32. Fig.
51A shows an example form obtained by casting according to Example 33. Fig.
51B is an enlarged view of an example form obtained by casting according to Example 33. Fig.
52A shows the lower surface of an example form obtained by casting according to Example 34. Fig.
52B shows a cross section of an exemplary embodiment obtained by casting according to Example 34. Fig.
53A shows the lower surface of an example form obtained by casting according to Example 35. Fig.
53B shows a cross-section of an exemplary embodiment obtained by casting according to Example 35. Fig.
54 shows a cross section of an exemplary embodiment obtained by casting according to Example 36. Fig.
55 shows a cross section of an exemplary embodiment obtained by casting according to Example 37. Fig.
56 shows an example form obtained according to Example 38. Fig.
57 shows an example form obtained according to Example 39. Fig.
58 shows an example form obtained according to Example 40. Fig.
59 shows an example form obtained according to Example 41. Fig.
60 shows an example form obtained according to Example 42. Fig.
61 shows an example form obtained according to Example 43. Fig.
62 shows an example form obtained according to Example 44. Fig.
63 shows an example form obtained according to Example 45. Fig.
Fig. 64 shows an example form obtained according to Example 46. Fig.

본 방법 및 시스템을 개시하고 설명하기 전에, 본 방법 및 시스템은 특정 합성 방법, 특정 성분, 또는 특정한 조성물에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본원에 사용된 용어들은 단지 특정한 구체예들을 설명하기 위한 목적이며 제한을 의도하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.Before disclosing and describing the present methods and systems, it should be understood that the present methods and systems are not limited to any particular method of synthesis, specific components, or specific compositions. It is also to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.

명세서 및 첨부된 청구항에 사용된 단수형 "한" 및 "그"는 문맥이 분명히 다른 의미를 나타내지 않는다면 복수의 언급을 포함한다. 범위는 "약" 하나의 특정한 값에서, 및/또는 "약" 다른 특정한 값까지로 본원에 표시될 수 있다. 이러한 범위가 표시될 때, 다른 구체예는 하나의 특정한 값에서 및/또는 나머지 특정한 값까지를 포함한다. 유사하게, 값들이 선행사 "약"을 사용하여 근사값으로 표시될 때, 특정한 값은 다른 구체예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 더 나아가, 범위의 각각의 종점은 나머지 종점과 관련해서도 그리고 나머지 하나의 종점과 독립적으로도 유의하다.The singular forms "a" and "its" used in the specification and the appended claims include the plural reference unless the context clearly dictates otherwise. Ranges may be indicated herein by "about" one particular value, and / or by "about" other particular value. When such a range is indicated, other embodiments include at one particular value and / or to the remaining specific value. Similarly, it will be appreciated that when values are expressed in approximate terms using the "about" preceding, certain values form different embodiments. Furthermore, each endpoint of the range is significant both in relation to the remaining endpoints and independently of the other endpoint.

"선택적" 또는 "선택적으로"는 이어서 설명된 사건이나 환경이 일어날 수도 있고 일어나지 않을 수도 있다는 것과 해당 설명은 상기 사건이나 환경이 일어나는 경우와 일어나지 않는 경우를 포함함을 의미한다."Optional" or "optionally" means that the subsequently described event or circumstance may or may not occur, and that the description includes instances where the event or circumstance occurs and instances in which it does not.

본 명세서의 설명 및 청구항 전체에서 단어 "포함하다"와 이 단어의 변형들, 예컨대 "포함하는" 및 "들을 포함하다"는 "제한되지는 않지만 포함하는"을 의미하고, 예를 들어 어떤 첨가제, 성분, 정수 또는 단계를 배제하려는 의도는 아니다. "예시적인"은 "예"를 의미하고, 바람직하거나 이상적인 구체예의 표시를 전하려는 의도는 아니다. "같은"은 제한적 의미로 사용되지 않고 설명의 목적으로 사용된다.The word "comprises" and variations thereof, such as "comprising" and "including," means "including, but not limited to," It is not intended to exclude components, integers, or steps. "Exemplary" means "yes ", and is not intended to convey any indication of a preferred or ideal embodiment. The "same" is used for descriptive purposes rather than in a limiting sense.

개시된 방법 및 시스템의 수행에 사용될 수 있는 성분들이 개시된다. 이들 및 다른 성분들이 본원에 개시되며, 이들 성분의 조합, 하위세트, 상호작용, 그룹 등이 개시될 때, 이들의 각 다양한 개별적 및 집합적 조합 및 순열의 특정 언급이 명백히 개시되지 않을 수 있지만, 각각은 모든 방법 및 시스템에 대하여 본원에 구체적으로 고려되고 설명된다는 것이 이해된다. 이것은, 제한은 아니지만 개시된 방법의 단계들을 포함하여 본 출원의 모든 양태에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가 단계들이 있다면, 이들 추가 단계는 각각 개시된 방법의 어떤 특정 구체예 또는 구체예의 조합과 함께 수행될 수 있다는 것이 이해된다.Disclosed are components that can be used in the performance of the disclosed methods and systems. While these and other components are disclosed herein and the specific recitation of each of the various individual and collective combinations and permutations of these components is not explicitly disclosed when a combination, subset, interaction, group, etc. of these components is disclosed, Each of which is specifically contemplated and described herein with respect to all methods and systems. This applies to all aspects of the present application including, but not limited to, the steps of the disclosed method. Thus, if there are various additional steps that can be performed, it is understood that these additional steps may each be performed with any particular embodiment or combination of embodiments of the disclosed method.

본 방법 및 시스템은 이후 바람직한 구체예의 상세한 설명과 거기 포함된 실시예 그리고 도면과 이들의 이전 및 이후의 설명을 참조하여 더 쉽게 이해될 수 있다.The method and system may be more readily understood with reference to the following detailed description of the preferred embodiments, the embodiments contained therein, and the drawings and their previous and subsequent description.

숫자들(예를 들어, 양, 온도 등)과 관련하여 정확성을 보장하기 하려 하였지만 일부 오차 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 나타내지 않는다면, 부는 중량부이고, 온도는 ℃ 또는 주위 온도이고, 압력은 대기압 또는 대기압 근사치이다.Although some attempts have been made to ensure accuracy with respect to numbers (eg, quantity, temperature, etc.), some errors and deviations should be considered. Unless otherwise indicated, parts are parts by weight, temperatures are in ° C or ambient temperature, and pressures are atmospheric or atmospheric pressure approximations.

도 1은 예시적인 비수 전해질 배터리를 도시한다. 전해 커패시터 셀은 도 1을 참조하여 도시되고 설명된 배터리와 유사한 구성을 가질 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 한 양태에서, 배터리는 양극(100)(캐소드), 음극(102)(애노드), 및 양극(100)과 음극(102) 사이에 배치된 세퍼레이터(104)를 포함한다. 예로서, 양극(100), 음극(102), 및 세퍼레이터(104) 중 하나 이상은 배터리 용기 또는 케이싱(106)에 수용된다. 추가의 예로서, 비수 전해질(108)이 케이싱(106)에 배치될 수 있다(예를 들어, 양극(100), 음극(102), 및 세퍼레이터(104) 중 하나 이상에 인접하여, 세퍼레이터(104) 소킹, 세퍼레이터(104) 침지 등).Figure 1 shows an exemplary non-aqueous electrolyte battery. It will be understood by those skilled in the art that the electrolytic capacitor cell may have a configuration similar to that illustrated and described with reference to FIG. In one aspect, the battery includes an anode 100 (cathode), a cathode 102 (anode), and a separator 104 disposed between the anode 100 and the cathode 102. By way of example, one or more of the anode 100, the cathode 102, and the separator 104 are housed in a battery container or casing 106. As a further example, a non-aqueous electrolyte 108 can be disposed in the casing 106 (e.g., adjacent one or more of the anode 100, the cathode 102, and the separator 104) Soaking, separator 104 dipping, etc.).

한 양태에서, 양극(100)은 통합된 양극 활성 물질을 포함할 수 있고, 양극 활성 물질의 시트화 또는 펠릿화를 돕기 위한 탄소 및/또는 바인더와 같은 전기 전도성 재료를 더 함유할 수 있다. 양극(100)은 집전체로서 금속과 같은 전자 전도성 기판과 접촉하여 사용될 수 있다. 예로서, 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 에틸렌-프로필렌-디엔 코폴리머, 스티렌-부타디엔 러버 등으로부터 형성될 수 있다. 다른 예로서, 집전체는 알루미늄, 스테인리스 스틸 및 티타늄과 같은 금속의 호일, 얇은 시트, 메시 또는 거즈로부터 형성될 수 있다. 추가의 예로서, 양극 활성 물질 및/또는 전도성 재료는 니딩/롤링에 의해서 상기 언급된 바인더와 함께 펠릿화 또는 시트화될 수 있다. 또한, 이들 재료는 톨루엔 및 N-메틸피롤리돈(NMP)과 같은 용매에 용해 및 현탁되어 슬러리를 형성할 수 있고, 이어서 상기 언급된 집전체 위에 스프레드되고 건조되어 시트가 얻어질 수 있다. 또한, 다른 재료들 및 형성 과정들도 사용될 수 있다.In one embodiment, the anode 100 may comprise an integrated cathode active material and may further comprise an electrically conductive material such as carbon and / or a binder to aid in the sheetification or pelletization of the cathode active material. The anode 100 can be used in contact with an electron conductive substrate such as a metal as a current collector. By way of example, the binder may be formed from polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-diene copolymer, styrene-butadiene rubber and the like. As another example, the current collector may be formed from foil, thin sheet, mesh or gauze of metal such as aluminum, stainless steel and titanium. As a further example, the positive electrode active material and / or the conductive material may be pelletized or sheeted together with the above-mentioned binders by kneading / rolling. In addition, these materials may be dissolved and suspended in a solvent such as toluene and N-methylpyrrolidone (NMP) to form a slurry, and then spread and dried on the above-mentioned current collector to obtain a sheet. Other materials and forming processes may also be used.

한 양태에서, 양극(100)은 리튬 이온을 삽입/방출할 수 있는 양극 활성 물질로서 통합된 철, 코발트, 망간 및 니켈 중 적어도 하나를 함유하는 리튬 복합체 산화물을 포함할 수 있다. 칼코겐 화합물과 같은 다양한 산화물들, 예를 들어 리튬-함유 철 복합체 산화물, 리튬-함유 코발트 복합체 산화물, 리튬-함유 니켈-코발드 복합체 산화물, 리튬-함유 니켈 복합체 산화물 및 리튬-망간 복합체 산화물이 양극 활성 물질로서 사용될 수 있다. 또한, 다른 재료들 및 형성 과정들도 사용될 수 있다. In one embodiment, the anode 100 may include a lithium composite oxide containing at least one of iron, cobalt, manganese, and nickel as a cathode active material capable of intercalating / deintercalating lithium ions. A lithium-containing iron complex oxide, a lithium-containing cobalt composite oxide, a lithium-containing nickel-cobalt composite oxide, a lithium-containing nickel composite oxide and a lithium-manganese composite oxide, Can be used as an active substance. Other materials and forming processes may also be used.

한 양태에서, 음극(102)은 통합된 음극 활성 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 음극(102)은 음극 활성 물질을 전도성 재료, 바인더 등과 함께 펠릿화, 정제화 또는 시트화함으로써 형성될 수 있다. 한 양태에서, 전도성 재료는 탄소 또는 금속과 같은 전자 전도성 재료로부터 형성될 수 있다. 예로서, 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 스티렌-부타디엔 러버, 카복시메틸 셀룰로오스 등으로부터 형성될 수 있다. 다른 예로서, 집전체가 구리, 스테인리스 스틸, 니켈 등의 호일, 얇은 플레이트, 메시 또는 거즈로부터 형성될 수 있다. 추가의 예로서, 음극 활성 물질 및/또는 전도성 재료는 니딩/롤링에 의해서 상기 언급된 바인더와 함께 펠릿화 또는 시트화될 수 있다. 또한, 이들 재료는 물 및 N-메틸피롤리돈과 같은 용매에 용해 및 현탁되어 슬러리를 형성할 수 있고, 이어서 상기 언급된 집전체 위에 스프레드되고 건조되어 시트가 얻어질 수 있다. 또한, 다른 재료들 및 형성 과정들도 사용될 수 있다. In one embodiment, the cathode 102 may comprise an integrated negative active material. For example, the cathode 102 may be formed by pelletizing, tableting, or sheeting the anode active material together with a conductive material, a binder, and the like. In one embodiment, the conductive material may be formed from an electron conductive material such as carbon or metal. By way of example, the binder may be formed from polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene rubber, carboxymethylcellulose, and the like. As another example, the current collector may be formed from a foil such as copper, stainless steel, nickel, a thin plate, a mesh or a gauze. As a further example, the negative electrode active material and / or the conductive material may be pelletized or sheeted together with the above-mentioned binders by kneading / rolling. In addition, these materials can be dissolved and suspended in a solvent such as water and N-methylpyrrolidone to form a slurry, and then spread and dried on the above-mentioned current collector to obtain a sheet. Other materials and forming processes may also be used.

한 양태에서, 음극(102)은 리튬(또는 리튬 이온)을 함유할 수 있거나, 또는 상기 언급된 양극과 유사하게 리튬(또는 리튬 이온)을 흡장/방출할 수 있다. 예로서, 음극(102)은 음극(102)과 조합된 양극(100)의 전위보다 더 음인 전위에서 리튬 이온을 함유하거나 리튬 이온을 삽입/방출할 수 있는 통합된 음극 활성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 특징을 갖는 음극 활성 물질의 예들은 리튬 금속; 탄소성 재료(탄소-기재 재료), 예컨대 인공 흑연, 천연 흑연, 비-흑연화가능(non-graphitizable) 탄소 및 흑연화가능 탄소; 그래핀; 탄소 나노튜브; 리튬 티타네이트; 황화철; 산화코발트; 리튬-알루미늄 합금; 규소; 및 산화주석을 포함한다. 또한, 다른 재료들 및 형성 과정들도 사용될 수 있다. In one embodiment, the cathode 102 may contain lithium (or lithium ions) or may occlude / release lithium (or lithium ions) similarly to the above-mentioned anode. As an example, the cathode 102 may contain lithium ion-containing or an integrated negative active material capable of intercalating / deintercalating lithium ions at a potential that is more negative than the potential of the anode 100 in combination with the cathode 102 . Examples of the negative electrode active material having such characteristics include lithium metal; Carbonaceous materials (carbon-based materials) such as artificial graphite, natural graphite, non-graphitizable carbon and graphitizable carbon; Graphene; Carbon nanotubes; Lithium titanate; Iron; Cobalt oxide; Lithium-aluminum alloy; silicon; And tin oxide. Other materials and forming processes may also be used.

한 양태에서, 세퍼레이터(104)는 파라-페닐렌 디아민에 기초한 폴리에테르이미드(PEI)(예를 들어, ULTEM™ CRS 5000 시리즈)로부터 형성될 수 있다. 예로서, 파라-페닐렌 디아민에 기초한 폴리에테르이미드(PEI)로부터 형성된 배터리 세퍼레이터 필름(예를 들어, 세퍼레이터(104))은 전해질과의 높은 양립성, 높은 내용매성 및 180℃를 초과하는 높은 용융 완전성 온도와 같은 월등한 성능 특징들의 조합을 제공한다. 파라-페닐렌 디아민에 기초한 폴리에테르이미드(PEI)는 55℃의 상승된 온도에서도 배터리 전해질 용액에 대해 내성이어야 하는 임계 요건을 만족할 수 있다. 추가로, 이들 재료는 전해질에서 전형적으로 사용되는 전체 조성 범위에 걸쳐 전해질 용액에 대해 극히 낮은 접촉각을 나타내며, 이것은 세퍼레이터 습윤능과 전해질 보유에 유리하여 셀 제조 동안 전해질 충진 시간을 감소 시킨다. 파라-페닐렌 디아민에 기초한 PEI로부터의 세퍼레이터는 매우 높은 용융 완전성(180℃를 초과)을 가지고, 셀 작동의 전 범위에 걸쳐 높은 탄성률(강성)을 가진다. 파라-페닐렌 디아민에 기초한 PEI로부터의 세퍼레이터는 배터리 사이클 수명을 상당히 개선시킨다. 제안된 열가소성 재료는 전형적인 상업용 폴리올레핀-기재 세퍼레이터와 동등하거나 그보다 우월한 특이적 이온 전도도를 가진 다공질 필름으로 용융 및 용액 가공이 모두 가능하다. 또한, 다른 재료들 및 형성 과정들도 사용될 수 있다. 한 양태에서, 전해질은 총 용매 조성물의 0 wt% 내지 50 wt% 에틸 카보네이트; 총 용매 조성물의 0 wt% 내지 80 wt% 디메틸 카보네이트; 및 총 용매 조성물의 0 wt% 내지 80 wt% 에틸메틸 카보네이트 중 하나를 포함한다.In one embodiment, the separator 104 may be formed from a polyetherimide (PEI) based on para-phenylenediamine (e.g., ULTEM (TM) CRS 5000 series). As an example, a battery separator film (e.g., separator 104) formed from polyetherimide (PEI) based on para-phenylenediamine has high compatibility with electrolyte, high solvent resistance, and high melt integrity Temperature, and so on. The polyetherimide (PEI) based on para-phenylenediamine can meet critical requirements that must be resistant to battery electrolyte solutions even at elevated temperatures of 55 &lt; 0 &gt; C. In addition, these materials exhibit an extremely low contact angle for the electrolyte solution over the entire composition range typically used in the electrolyte, which is advantageous for separator wettability and electrolyte retention, thereby reducing the electrolyte charge time during cell preparation. Separators from PEI based on para-phenylenediamine have very high melt integrity (above 180 DEG C) and high elasticity (stiffness) over the entire range of cell operation. Separators from PEI based on para-phenylenediamine significantly improve battery cycle life. The proposed thermoplastic material is capable of both melting and solution processing into porous films with specific ionic conductivities equal to or better than typical commercial polyolefin-based separators. Other materials and forming processes may also be used. In one embodiment, the electrolyte comprises 0 wt% to 50 wt% ethyl carbonate of the total solvent composition; 0 wt% to 80 wt% dimethyl carbonate of the total solvent composition; And 0 wt% to 80 wt% ethyl methyl carbonate in the total solvent composition.

한 양태에서, 세퍼레이터(104)는 상승된 온도(120℃)에서 페놀계 용매 중에서 내용매성 폴리에테르이미드를 용해하고, 이어서 감소된 온도(20 ~ 50℃)에서 캐스팅하고, 폴리머에 대한 비-용매를 함유하는 배스에서 응고시킴으로써 제조될 수 있다. 예로서, 배터리 셀 및/또는 커패시터 셀, 전해 에너지 저장 장치, 투석막, 물 여과막, 담수화막, 기체 분리막 등과 같은 막이 본원에 개시된 재료 및 과정을 사용하여 제조될 수 있다.In one embodiment, the separator 104 dissolves the solvent-soluble polyetherimide in a phenolic solvent at elevated temperature (120 占 폚), then casts at a reduced temperature (20 to 50 占 폚) &Lt; / RTI &gt; For example, membranes such as battery cells and / or capacitor cells, electrolytic energy storage devices, dialysis membranes, water filtration membranes, desalination membranes, gas separation membranes, and the like can be fabricated using the materials and processes disclosed herein.

한 양태에서, 세퍼레이터(104)는 폐쇄된 시스템(즉, 용액과 공기 분위기 사이에 직접적인 접촉이 없다) 또는 개방된 시스템에서 상승된 온도(140 ~ 202℃, 도 1 참조)에서 N-메틸피롤리돈(NMP) 중에서 내용매성 폴리에테르이미드를 용해하고, 이어서 감소된 온도(30 ~ 140℃)에서 캐스팅하고, 물 또는 다른 재료의 배스에서 응고시킴으로써 제조될 수 있다. 예로서, 배터리 셀 및/또는 커패시터 셀, 전해 에너지 저장 장치, 투석막, 물 여과막, 담수화막, 기체 분리막 등과 같은 막이 본원에 개시된 재료 및 과정을 사용하여 제조될 수 있다.In one embodiment, the separator 104 is heated at an elevated temperature (140 to 202 ° C, see FIG. 1) in a closed system (i.e., there is no direct contact between the solution and the air atmosphere) By dissolving the solvent-soluble polyetherimide in NMP and then casting at reduced temperature (30 to 140 DEG C) and solidifying in a bath of water or other material. For example, membranes such as battery cells and / or capacitor cells, electrolytic energy storage devices, dialysis membranes, water filtration membranes, desalination membranes, gas separation membranes, and the like can be fabricated using the materials and processes disclosed herein.

한 양태에서, 폴리에테르이미드는 폴리에테르이미드 호모폴리머(예를 들어, 폴리에테르이미드설폰) 및 폴리에테르이미드 코폴리머를 포함할 수 있다. 폴리에테르이미드는 i) 폴리에테르이미드 호모폴리머, 예를 들어 폴리에테르이미드, ii) 폴리에테르이미드 코폴리머, 및 iii) 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 폴리에테르이미드는 공지된 폴리머이며, ULTEM®*, EXTEM®*, 및 Siltem* 브랜드(SABIC Innovative Plastics IP B.V.의 상표명) 하에 SABIC Innovative Plastics에 의해서 판매된다.In one embodiment, the polyetherimide may comprise a polyetherimide homopolymer (e.g., polyetherimide sulfone) and a polyetherimide copolymer. The polyetherimide may be selected from i) a polyetherimide homopolymer, such as a polyetherimide, ii) a polyetherimide copolymer, and iii) a combination thereof. Polyetherimides are known polymers and are sold by SABIC Innovative Plastics under the ULTEM® *, EXTEM® *, and Siltem * brands (trade names of SABIC Innovative Plastics IP B.V.).

한 양태에서, 폴리에테르이미드는 식 (1)을 가질 수 있다:In one embodiment, the polyetherimide may have formula (1): &lt; EMI ID =

Figure pct00001
Figure pct00001

여기서 a는 1 초과, 예를 들어 10 내지 1,000, 또는 더 구체적으로 10 내지 500이다.Where a is greater than 1, for example from 10 to 1,000, or, more specifically, from 10 to 500.

식 (1)에서 V 기는 에테르 기(여기 사용된 "폴리에테르이미드") 또는 에테르 기와 아릴렌설폰 기의 조합("폴리에테르이미드설폰")을 함유하는 사가 링커이다. 이러한 링커는, 제한은 아니지만 (a) 에테르 기, 아릴렌설폰 기, 또는 에테르 기와 아릴렌설폰 기의 조합으로 선택적으로 치환된, 5 내지 50 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 미치환된, 포화, 불포화 또는 방향족 단환 및 다환 기; 및 (b) 에테르 기 또는 에테르 기, 아릴렌설폰 기 및 아릴렌설폰 기의 조합으로 선택적으로 치환된, 1 내지 30 탄소 원자를 갖는 치환된 또는 미치환된, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬 기; 또는 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 적합한 추가 치환체는, 제한은 아니지만 에테르, 아미드, 에스테르, 및 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다.The group V in formula (1) is a saga linker containing an ether group ("polyetherimide" used herein) or a combination of an ether group and an arylene sulfone group ("polyetherimide sulfone"). Such linkers include, but are not limited to, (a) substituted or unsubstituted, saturated, unsaturated, or aromatic groups having 5 to 50 carbon atoms, optionally substituted with a combination of ether groups, arylene sulfone groups, or ether groups and arylene sulfone groups Or aromatic monocyclic and polycyclic groups; And (b) a substituted or unsubstituted, linear or branched, saturated or unsaturated alkyl group having from 1 to 30 carbon atoms, optionally substituted with a combination of ether groups or ether groups, arylene sulfone groups and arylene sulfone groups, group; Or combinations comprising at least one of the foregoing. Suitable further substituents include, but are not limited to, ether, amide, ester, and combinations comprising at least one of the foregoing.

식 (1)에서 R 기는, 제한은 아니지만 치환된 또는 미치환된 이가 유기기, 예컨대 (a) 6 내지 20 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소 기 및 이들의 할로겐화 유도체; (b) 2 내지 20 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌 기; (c) 3 내지 20 탄소 원자를 갖는 시클로알킬렌 기, 또는 (d) 식 (2)의 이가 기를 포함한다:The R group in formula (1) includes, but is not limited to, a substituted or unsubstituted bivalent organic group such as (a) an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and halogenated derivatives thereof; (b) a straight or branched alkylene group having from 2 to 20 carbon atoms; (c) a cycloalkylene group having 3 to 20 carbon atoms, or (d) a divalent group of formula (2)

Figure pct00002
Figure pct00002

여기서 Q1은, 제한은 아니지만 -O-, -S-, -C(O), -SO2-, -SO-, -CyH2y-(y는 1 내지 5의 정수이다), 및 퍼플루오로알킬렌 기를 포함하는 이들의 할로겐화 유도체를 포함한다.Wherein Q 1 is selected from the group consisting of -O-, -S-, -C (O), -SO 2 -, -SO-, -CyH 2 y- (y is an integer from 1 to 5) And halogenated derivatives thereof including haloalkyl groups.

한 구체예에서, 링커 V는, 제한은 아니지만 식 (3)의 사가 방향족 기를 포함한다:In one embodiment, linker V includes, but is not limited to, a saga aromatic group of formula (3):

Figure pct00003
Figure pct00003

여기서 W는 -O-, -SO2-, 또는 식 -O-Z-O-의 기를 포함하는 이가 부분으로서, -O- 또는 -O-Z-O- 기의 이가 결합은 3,3', 3,4', 4,3', 또는 4,4' 위치에 있으며, 여기서 Z는, 제한은 아니지만 식 (4)의 이가 기를 포함한다:Wherein W is a bivalent moiety including a group of -O-, -SO 2 -, or a group of the formula -OZO-, and the bivalent bond of the -O- or -OZO- group is 3,3 ', 3,4', 4,3 ', Or 4,4' position, where Z includes, but is not limited to, a divalent group of formula (4):

Figure pct00004
Figure pct00004

여기서 Q는, 제한은 아니지만 -O-, -S-, -C(O), -SO2-, -SO-, -CyH2y-(y는 1 내지 5의 정수이다), 및 퍼플루오로알킬렌 기를 포함하는 이들의 할로겐화 유도체를 포함한다.Wherein Q is, restriction is not -O-, -S-, -C (O) , -SO 2 -, -SO-, -CyH 2 y- (y is an integer of 1 to 5), and perfluoro And halogenated derivatives thereof including alkylene groups.

한 양태에서, 폴리에테르이미드는 식 (5)의 구조 단위를 1 초과하여 포함할 수 있으며, 구체적으로 10 내지 1,000, 또는 더 구체적으로 10 내지 500개 포함할 수 있다:In one embodiment, the polyetherimide may comprise more than one structural unit of formula (5), and may specifically comprise from 10 to 1,000, or, more specifically, from 10 to 500:

Figure pct00005
Figure pct00005

여기서 T는 -O- 또는 식 -O-Z-O-의 기이고, -O- 또는 -O-Z-O- 기의 이가 결합은 3,3', 3,4', 4,3' 또는 4,4' 위치에 있으며, 여기서 Z는 상기 정의된 바와 같은 식 (3)의 이가 결합이고, R은 상기 정의된 바와 같은 식 (2)의 이가 결합이다.Wherein T is a group of the formula -O- or a formula -OZO-, the bivalent bond of the -O- or -OZO- group is in the 3,3 ', 3,4', 4,3 'or 4,4' Wherein Z is a bivalent linkage of formula (3) as defined above and R is a divalent linkage of formula (2) as defined above.

다른 양태에서, 폴리에테르이미드설폰은 에테르 기와 설폰 기를 포함하는 폴리에테르이미드이며, 여기서 식 (1)에서 링커 V와 R 기의 적어도 50 mole%는 이가 아릴렌설폰 기를 포함한다. 예를 들어, R 기를 제외한 모든 링커 V가 아릴렌설폰 기를 함유할 수 있거나, 또는 링커 V를 제외한 모든 R 기가 아릴렌설폰 기를 함유할 수 있거나, 또는 아릴렌설폰이 링커 V와 R 기의 일부 부분에 존재할 수 있으며, 단 아릴설폰 기를 함유하는 V와 R 기의 총 몰 분율은 50 mole% 이상이다.In another embodiment, the polyetherimide sulfone is a polyetherimide comprising an ether group and a sulfone group, wherein at least 50 mole percent of the linker V and R groups in formula (1) comprises a bivalent arylene sulfone group. For example, all Linker V except for the R group may contain an arylene sulfone group, or all R groups except for the linker V may contain an arylene sulfone group, or an arylene sulfone may contain part of the linker V and the R group , With the proviso that the total mole fraction of V and R groups containing arylsulfone groups is at least 50 mole%.

더욱 구체적으로, 폴리에테르이미드설폰은 식 (6)의 구조 단위를 1 초과, 구체적으로 10 내지 1,000, 또는 더 구체적으로 10 내지 500개 포함할 수 있다:More specifically, the polyether imide sulfone may comprise more than 1, specifically 10 to 1,000, or more specifically 10 to 500 structural units of formula (6)

Figure pct00006
Figure pct00006

여기서 Y는 -O-, -SO2-, 또는 식 -O-Z-O-의 기이고, -O-, SO2-, 또는 -O-Z-O- 기의 이가 결합은 3,3', 3,4', 4,3' 또는 4,4' 위치에 있으며, 여기서 Z는 상기 정의된 바와 같은 식 (3)의 이가 결합이고, R은 상기 정의된 바와 같은 식 (2)의 이가 결합이며, 단 식 (2)에서 몰 Y + 몰 R의 합계의 50 mole% 초과는 -SO2- 기를 함유한다.Y is a group of -O-, -SO 2 -, or -OZO-, and the bivalent bond of -O-, SO 2 -, or -OZO- group is 3,3 ', 3,4' 3 'or 4,4' position, wherein Z is a divalent linking group of formula (3) as defined above, R is a divalent linking group of formula (2) as defined above, More than 50 mole% of the sum of the mole Y + mole R contains -SO 2 - groups.

폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드설폰은 선택적으로 에테르 또는 에테르 및 설폰 기를 함유하지 않는 링커 V, 예를 들어 식 (7)의 링커를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다:It is to be understood that the polyetherimide and polyetherimide sulfone may optionally include a linker V which does not contain an ether or ether and a sulfone group, for example a linker of formula (7)

Figure pct00007
Figure pct00007

이러한 링커를 함유하는 이미드 단위는 일반적으로 총 단위 수의 0 내지 10 mole%, 구체적으로 0 내지 5 mole% 범위의 양으로 존재한다. 한 구체예에서, 추가 링커 V가 폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드설폰에 존재하지 않는다.The imide unit containing such linker is generally present in an amount ranging from 0 to 10 mole%, specifically from 0 to 5 mole%, of the total number of units. In one embodiment, no additional linker V is present in the polyetherimide and polyetherimide sulfone.

다른 양태에서, 폴리에테르이미드는 식 (5)의 구조 단위를 10 내지 500개 포함하고, 폴리에테르이미드설폰은 식 (6)의 구조 단위를 10 내지 500개 함유한다.In another embodiment, the polyetherimide comprises 10 to 500 structural units of formula (5) and the polyetherimide sulfone contains 10 to 500 structural units of formula (6).

폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드설폰은 어떤 적합한 과정에 의해서 제조될 수 있다. 한 구체예에서, 폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드 코폴리머는 중축합 중합 과정 및 할로-변위 중합 과정을 포함한다. The polyetherimide and polyetherimide sulfone can be prepared by any suitable process. In one embodiment, the polyetherimide and polyetherimide copolymers comprise a polycondensation polymerization process and a halo-displacement polymerization process.

중축합 방법(polymer condensation polymerization)은 니트로-변위 과정(식 (8)에서 X가 니트로이다)이라고 하는 구조 (1)을 가진 폴리에테르이미드의 제조를 위한 방법을 포함할 수 있다. 니트로-변위 과정의 한 가지 예에서, N-메틸프탈이미드가 99% 질산으로 질산염화되어 N-메틸-4-니트로프탈이미드(4-NPI)와 N-메틸-3-니트로프탈이미드(3-NPI)의 혼합물이 얻어진다. 정제 후, 대략 95 부의 4-NPI와 5 부의 3-NPI를 함유하는 혼합물이 상 전이 촉매의 존재하에 비스페놀-A(BPA)의 이나트륨염과 톨루엔 중에서 반응된다. 이 반응으로 BPA-비스이미드와 NaNO2가 얻어지며, 이것은 니트로-변위 단계로 알려진 것이다. 정제 후, BPA-비스이미드가 이미드 교환 반응에서 무수프탈산과 반응되어 BPA-이무수물(BPADA)이 얻어지고, 이것은 차례로 이미드화-중합 단계에서 오쏘-디클로로벤젠 중에서 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 같은 디아민과 반응되어 폴리에테르이미드 생성물이 얻어진다.Polymer condensation polymerization may include a method for the preparation of polyetherimides having structure (1) wherein the nitro-displacement process (X in formula (8) is nitro). In one example of the nitro-displacement process, N-methylphthalimide is nitrated with 99% nitric acid to form N-methyl-4-nitropthalimide (4-NPI) A mixture of imide (3-NPI) is obtained. After purification, a mixture containing approximately 95 parts of 4-NPI and 5 parts of 3-NPI is reacted in the presence of a phase transfer catalyst in di-sodium salt of bisphenol-A (BPA) and toluene. This reaction gives BPA-bisimide and NaNO 2 , which is known as the nitro-displacement stage. After purification, BPA-bisimide is reacted with phthalic anhydride in the imide exchange reaction to obtain BPA-dianhydride (BPADA), which in turn is converted to meta-phenylenediamine (MPD) in ortho-dichlorobenzene in the imidization- &Lt; / RTI &gt; to yield a polyetherimide product.

다른 디아민들도 가능하다. 적합한 디아민의 예들은 m-페닐렌디아민; p-페닐렌디아민; 2,4-디아미노톨루엔; 2,6-디아미노톨루엔; m-자일릴렌디아민; p-자일릴렌디아민; 벤지딘; 3,3'-디메틸벤지딘; 3,3'-디메톡시벤지딘; 1,5-디아미노나프탈렌; 비스(4-아미노페닐)메탄; 비스(4-아미노페닐)프로판; 비스(4-아미노페닐)설파이드; 비스(4-아미노페닐)설폰; 비스(4-아미노페닐)에테르; 4,4'-디아미노디페닐프로판; 4,4'-디아미노디페닐메탄(4,4'-메틸렌디아닐린); 4,4'-디아미노디페닐설파이드; 4,4'-디아미노디페닐설폰; 4,4'-디아미노디페닐에테르(4,4'-옥시디아닐린); 1,5-디아미노나프탈렌; 3,3'디메틸벤지딘; 3-메틸헵타메틸렌디아민; 4,4-디메틸헵타메틸렌디아민;2,2',3,3'-테트라하이드로-3,3,3',3'-테트라메틸-1,1'-스피로비[1H-인덴]-6,6'-디아민; 3,3',4,4'-테트라하이드로-4,4,4',4'-테트라메틸-2,2'-스피로비[2H-1-벤조-피란]-7,7'-디아민; 1,1'-비스[1-아미노-2-메틸-4-페닐]시클로헥산, 및 이들의 이성질체들뿐만 아니라 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물 및 블렌드를 포함한다. 한 구체예에서, 디아민은 구체적으로 방향족 디아민, 특히 m- 및 p-페닐렌디아민 및 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물이다.Other diamines are also possible. Examples of suitable diamines include m-phenylenediamine; p-phenylenediamine; 2,4-diaminotoluene; 2,6-diaminotoluene; m-xylylenediamine; p-xylylenediamine; Benzidine; 3,3'-dimethylbenzidine; 3,3'-dimethoxybenzidine; 1,5-diaminonaphthalene; Bis (4-aminophenyl) methane; Bis (4-aminophenyl) propane; Bis (4-aminophenyl) sulfide; Bis (4-aminophenyl) sulfone; Bis (4-aminophenyl) ether; 4,4'-diaminodiphenyl propane; 4,4'-diaminodiphenylmethane (4,4'-methylenedianiline); 4,4'-diaminodiphenylsulfide; 4,4'-diaminodiphenylsulfone; 4,4'-diaminodiphenyl ether (4,4'-oxydianiline); 1,5-diaminonaphthalene; 3,3'-dimethylbenzidine; 3-methylheptamethylenediamine; 4,4'-dimethylheptamethylenediamine, 2,2 ', 3,3'-tetrahydro-3,3,3', 3'-tetramethyl-1,1'-spiro [ 6'-diamine; 3,3 ', 4,4'-tetrahydro-4,4,4', 4'-tetramethyl-2,2'-spiro [2H-1-benzo-pyran] -7,7'-diamine; 1,1'-bis [1-amino-2-methyl-4-phenyl] cyclohexane, and isomers thereof, as well as mixtures and blends comprising at least one of the foregoing. In one embodiment, the diamine is specifically a mixture comprising an aromatic diamine, especially m- and p-phenylenediamine, and at least one of the foregoing.

디아민과 함께 사용될 수 있는 적합한 이무수물은, 제한은 아니지만 2,2-비스[4-(3,4-디카복시페녹시)페닐]프로판 이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)디페닐에테르이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)디페닐설파이드이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)벤조페논이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)디페닐설폰이무수물; 2,2-비스[4-(2,3-디카복시페녹시)페닐]프로판 이무수물; 4,4'-비스(2,3-디카복시페녹시)디페닐에테르이무수물; 4,4'-비스(2,3-디카복시페녹시)디페닐설파이드이무수물; 4,4'-비스(2,3-디카복시페녹시)벤조페논이무수물; 4,4'-비스(2,3-디카복시페녹시)디페닐설폰이무수물; 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)디페닐-2,2-프로판 이무수물; 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)디페닐에테르이무수물; 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)디페닐설파이드 이무수물; 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)벤조페논이무수물; 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)디페닐설폰 이무수물; 1,3-비스(2,3-디카복시페녹시)벤젠 이무수물; 1,4-비스(2,3-디카복시페녹시)벤젠 이무수물; 1,3-비스(3,4-디카복시페녹시)벤젠 이무수물; 1,4-비스(3,4-디카복시페녹시)벤젠 이무수물; 3,3',4,4'-디페닐 테트라카복실산 이무수물; 3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실산 이무수물; 나프탈산 이무수물, 예컨대 2,3,6,7-나트탈산 이무수물 등; 3,3',4,4'-비페닐설폰산 테트라카복실산 이무수물; 3,3',4,4'-비페닐에테르테트라카복실산 이무수물; 3,3',4,4'-디메틸디페닐실란테트라카복실산 이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)디페닐설파이드 이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)디페닐설폰 이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)디페닐프로판 이무수물; 3,3',4,4'-비페닐테트라카복실 이무수물; 비스(프탈산)페닐설핀옥시드 이무수물; p-페닐렌-비스(트리페닐프탈산)이무수물; m-페닐렌-비스(트리페닐프탈산)이무수물; 비스(트리페닐프탈산)-4,4'-디페닐에테르 이무수물; 비스(트리페닐프탈산)-4,4'-디페닐메탄 이무수물; 2,2'-비스(3,4-디카복시페닐)헥사플루오로프로판 이무수물; 4,4'-옥시디프탈산 이무수물; 피로멜리트산 이무수물; 3,3',4,4'-디페닐설폰테트라카복실 이무수물; 4',4'-비스페놀 A 이무수물; 하이드로퀴논 디프탈산 이무수물; 6,6'-비스(3,4-디카복시페녹시)-2,2',3,3'-테트라하이드로-3,3,3',3'-테트라메틸--1,1'-스피로비[1H-인덴]이무수물; 7,7'-비스(3,4-디카복시페녹시)-3,3',4,4'-테트라하이드로-4,4,4',4'-테트라메틸--2,2'-스피로비[2H-1-벤조피란]이무수물; 1,1'-비스[1-(3,4-디카복시페녹시)-2-메틸-4-페닐]시클로헥산 이무수물; 3,3',4,4'-디페닐설폰테트라카복실산 이무수물; 3,3',4,4'-디페닐설파이드테트라카복실산 이무수물; 3,3',4,4'-디페닐설폭사이드테트라카복실산 이무수물; 4,4'-옥시디프탈산 이무수물; 3,4'-옥시디프탈산 이무수물; 3,3'-옥시디프탈산 이무수물; 3,3'-벤조페논테트라카복실산 이무수물; 4,4'-카보닐디프탈산 이무수물; 3,3',4,4'-디페닐메탄테트라카복실산 이무수물; 2,2-비스(4-(3,3-디카복시페닐)프로판 이무수물; 2,2-비스(4-(3,3-디카복시페닐)헥사플루오로프로판 이무수물; (3,3',4,4'-디페닐)페닐포스핀테트라카복실산 이무수물; (3,3',4,4'-디페닐)페닐포스핀옥시드 테트라카복실산 이무수물; 2,2'-디클로로-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-디메틸-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-디시아노-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-디브로모-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-디요도-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-디트리플루오로메틸-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-비스(1-메틸-4-페닐)-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-비스(1-트리플루오로메틸-2-페닐)-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-비스(1-트리플루오로메틸-3-페닐)-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-비스(1-트리플루오로메틸-4-페닐)-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 2,2'-비스(1-페닐-4-페닐)-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물; 4,4'-비스페놀 A 이무수물; 3,4'-비스페놀 A 이무수물; 3,3'-비스페놀 A 이무수물; 3,3',4,4'-디페닐설폭사이드테트라카복실산 이무수물; 4,4'-카보닐디프탈산 이무수물; 3,3',4,4'-디페닐메탄테트라카복실 이무수물; 2,2'-비스(1,3-트리플루오로메틸-4-페닐)-3,3',4,4'-비페닐테트라카복실 이무수물, 및 이들의 모든 이성질체들뿐만 아니라 전술한 것들의 조합을 포함한다.Suitable dianhydrides that may be used with diamines include, but are not limited to, 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl ether dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl sulfide dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzophenone dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl sulfone dianhydride; 2,2-bis [4- (2,3-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride; 4,4'-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) diphenyl ether dianhydride; 4,4'-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) diphenyl sulfide dianhydride; 4,4'-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) benzophenone dianhydride; 4,4'-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) diphenyl sulfone dianhydride; 4- (2,3-dicarboxyphenoxy) -4 '- (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl-2,2-propane dianhydride; 4- (2,3-dicarboxyphenoxy) -4 '- (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl ether dianhydride; 4- (2,3-dicarboxyphenoxy) -4 '- (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfide dianhydride; 4- (2,3-dicarboxyphenoxy) -4 '- (3,4-dicarboxyphenoxy) benzophenone dianhydride; 4- (2,3-dicarboxyphenoxy) -4 '- (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfone dianhydride; 1,3-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride; 1,4-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride; 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride; 1,4-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride; 3,3 ', 4,4'-diphenyltetracarboxylic acid dianhydride; 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride; Naphthalic acid dianhydrides such as 2,3,6,7-natutanic dianhydride and the like; 3,3 ', 4,4'-biphenylsulfonic acid tetracarboxylic acid dianhydride; 3,3 ', 4,4'-biphenyl ether tetracarboxylic acid dianhydride; 3,3 ', 4,4'-dimethyldiphenylsilane tetracarboxylic acid dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfide dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfone dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylpropane dianhydride; 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride; Bis (phthalic acid) phenylsulfinic acid dianhydride; p-phenylene-bis (triphenylphthalic acid) dianhydride; m-phenylene-bis (triphenylphthalic acid) dianhydride; Bis (triphenylphthalic acid) -4,4'-diphenyl ether dianhydride; Bis (triphenylphthalic acid) -4,4'-diphenylmethane dianhydride; 2,2'-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride; 4,4'-oxydiphthalic dianhydride; Pyromellitic acid dianhydride; 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride; 4 ', 4'-bisphenol A dianhydride; Hydroquinone diphthalic acid dianhydride; Bis (3,4-dicarboxyphenoxy) -2,2 ', 3,3'-tetrahydro-3,3,3', 3'-tetramethyl- Lobby [1 H-indene] dianhydride; 7,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) -3,3 ', 4,4'-tetrahydro-4,4,4', 4'-tetramethyl- Lobby [2H-1-benzopyran] dianhydride; 1,1'-bis [1- (3,4-dicarboxyphenoxy) -2-methyl-4-phenyl] cyclohexane dianhydride; 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic acid dianhydride; 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfide tetracarboxylic acid dianhydride; 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfoxide tetracarboxylic acid dianhydride; 4,4'-oxydiphthalic dianhydride; 3,4'-oxydiphthalic dianhydride; 3,3'-oxydiphthalic dianhydride; 3,3'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride; 4,4'-carbonyldiphthalic dianhydride; 3,3 ', 4,4'-diphenylmethane tetracarboxylic acid dianhydride; 2,2-bis (4- (3,3-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride; (3,3 ' , 4,4'-diphenyl) phenylphosphine tetracarboxylic acid dianhydride, (3,3 ', 4,4'-diphenyl) phenylphosphine oxide tetracarboxylic acid dianhydride, 2,2'-dichloro-3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,2'-dimethyl-3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,2'-dicyano- , 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,2'-dibromo-3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2'-diiodo-3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,2'-ditrifluoromethyl-3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,2'-bis (1 Bis (1-trifluoromethyl-2-phenyl) -3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride; , 4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,2'-bis (1-trifluoromethyl-3-phenyl) -3,3 ', 4,4'- Bis (1-trifluoromethyl-4-phenyl) -3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,2'-bis Phenyl-4-phenyl) -3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 4,4'-bisphenol A dianhydride, 3,4'-bisphenol A dianhydride, 3,3'-bisphenol A dianhydride, 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfoxide tetracarboxylic dianhydride, 4,4'-carbonyldiphthalic dianhydride, 3,3', 4,4'-diphenylmethane tetracarboxylic dianhydride Water, 2,2'-bis (1,3-trifluoromethyl-4-phenyl) -3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and all the isomers thereof, &Lt; / RTI &gt;

폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드설폰을 제조하기 위한 할로-변위 중합 방법은, 제한은 아니지만 식 (8)의 비스(프탈이미드)의 반응을 포함한다:The halo-displacement polymerization process for preparing polyetherimide and polyetherimide sulfone includes, but is not limited to, the reaction of bis (phthalimide) of formula (8)

Figure pct00008
Figure pct00008

여기서 R은 상기 설명된 대로이고, X는 니트로 기 또는 할로겐이다. 비스-프탈이미드(8)는, 예를 들어 식 (9)의 상응하는 무수물과:Wherein R is as described above and X is a nitro group or a halogen. Bis-phthalimide (8) can be prepared, for example, by reacting the corresponding anhydride of formula (9)

Figure pct00009
Figure pct00009

(여기서 X는 니트로 기 또는 할로겐이다)(Wherein X is a nitro group or halogen)

식 (10)의 유기 디아민:The organic diamine of formula (10):

H2N-R-NH2 (10)H 2 NR-NH 2 (10)

(여기서 R은 상기 설명된 대로이다)(Where R is as described above)

의 축합에 의해서 형성될 수 있다.As shown in Fig.

식 (10)의 아민 화합물의 예시적인 예들은 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 트리메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 1,12-도데칸디아민, 1,18-옥타데칸디아민, 3-메틸헵타메틸렌디아민, 4,4-디메틸헵타메틸렌디아민, 4-메틸노나메틸렌디아민, 5-메틸노나메틸렌디아민, 2,5-디메틸헥사메틸렌디아민, 2,5-디메틸헵타메틸렌디아민, 2,2-디메틸프로필렌디아민, N-메틸-비스(3-아미노프로필)아민, 3-메톡시헥사메틸렌디아민, 1,2-비스(3-아미노프로폭시)에탄, 비스(3-아미노프로필)설파이드, 1,4-시클로헥산디아민, 비스-(4-아미노시클로헥실)메탄, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, m-자일릴렌디아민, p-자일릴렌디아민, 2-메틸-4,6-디에틸-1,3-페닐렌-디아민, 5-메틸-4,6-디에틸-1,3-페닐렌-디아민, 벤지딘, 3,3'-디메틸벤지딘, 3,3-디메톡시벤지딘, 1,5-디아미노나프탈렌, 비스(4-아미노페닐)메탄, 비스(2-클로로-4-아미노-3,5-디에틸페닐)메탄, 비스(4-아미노페닐)프로판, 2,4-비스(b-아미노-t-부틸)톨루엔, 비스(p-b-아미노-t-부틸페닐)에테르, 비스(p-b-메틸-o-아미노페닐)벤젠, 비스(p-b-메틸-o-아미노펜틸)벤젠, 1,3-디아미노-4-이소프로필벤젠, 비스(4-아미노페닐)에테르 및 1,3-비스(3-아미노프로필)테트라메틸디실록산을 포함한다. 또한, 이들 아민의 혼합물이 사용될 수 있다. 설폰 기를 함유하는 식 (10)의 아민 화합물의 예시적인 예들은, 제한은 아니지만 디아미노디페닐설폰(DDS) 및 비스(아미노페녹시페닐)설폰(BAPS)을 포함한다. 또한, 전술한 아민들 중 어느 것을 포함하는 조합이 사용될 수 있다.Illustrative examples of the amine compound of formula (10) are ethylenediamine, propylenediamine, trimethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, decamethylene Diamine, 1,12-dodecanediamine, 1,18-octadecanediamine, 3-methylheptamethylenediamine, 4,4-dimethylheptamethylenediamine, 4-methylnonamethylenediamine, Dimethylhexamethylenediamine, 2,5-dimethylheptamethylenediamine, 2,2-dimethylpropylenediamine, N-methyl-bis (3-aminopropyl) amine, 3-methoxyhexamethylenediamine, (3-aminopropoxy) ethane, bis (3-aminopropyl) sulfide, 1,4-cyclohexanediamine, bis- (4-aminocyclohexyl) methane, m-phenylenediamine, , 4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, m-xylylenediamine, p-xylylenediamine Dimethyl-1,3-phenylene-diamine, 5-methyl-4,6-diethyl-1,3-phenylene-diamine, benzidine, 3,3'-dimethyl (2-chloro-4-amino-3,5-diethylphenyl) methane, bis (4-aminophenyl) methane, bis (P-amino-t-butylphenyl) ether, bis (pb-methyl-o-aminophenyl) benzene, bis (4-aminophenyl) ether, and 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane. do. Mixtures of these amines may also be used. Exemplary examples of amine compounds of formula (10) containing sulfone groups include, but are not limited to, diaminodiphenylsulfone (DDS) and bis (aminophenoxyphenyl) sulfone (BAPS). In addition, a combination including any of the above-mentioned amines may be used.

폴리에테르이미드는 상 전이 촉매의 존재 또는 부재하에 비스(프탈이미드)(8)와 식 HO-V-OH의 디하이드록시 치환된 방향족 탄화수소의 알칼리 금속염의 반응에 의해서 합성될 수 있으며, 여기서 V는 상기 설명된 대로이다. 적합한 상 전이 촉매는 미국특허 5,229,482에 개시된다. 구체적으로, 디하이드록시 치환된 방향족 탄화수소 비스페놀, 예컨대 비스페놀 A, 또는 비스페놀의 알칼리 금속염과 다른 디하이드록시 치환된 방향족 탄화수소의 알칼리 금속염의 조합이 사용될 수 있다.The polyetherimide can be synthesized by the reaction of a bis (phthalimide) 8 with an alkali metal salt of a dihydroxy-substituted aromatic hydrocarbon of the formula HO-V-OH in the presence or absence of a phase transfer catalyst, wherein V Is as described above. Suitable phase transfer catalysts are disclosed in U.S. Patent 5,229,482. Specifically, a combination of a dihydroxy-substituted aromatic hydrocarbon bisphenol such as bisphenol A, or an alkali metal salt of bisphenol and an alkali metal salt of another dihydroxy-substituted aromatic hydrocarbon may be used.

한 구체예에서, 폴리에테르이미드는 식 (5)의 구조 단위를 포함하며, 여기서 각 R은 독립적으로 p-페닐렌 또는 m-페닐렌 또는 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물이고, T는 식 -O-Z-O-의 기이며, 여기서 -O-Z-O- 기의 이가 결합은 3,3' 위치에 있고, Z는 2,2-디페닐렌프로판 기(비스페놀 A 기)이다. 더 나아가, 폴리에테르이미드설폰은 식 (6)의 구조 단위를 포함하며, R 기의 적어도 50 mole%는 식 (4)이고, 여기서 Q는 -SO2-이며, 나머지 R 기는 독립적으로 p-페닐렌 또는 m-페닐렌 또는 전술한 것들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이고, T는 식 -O-Z-O-의 기이며, 여기서 -O-Z-O- 기의 이가 결합은 3,3' 위치에 있고, Z는 2,2-디페닐렌프로판 기이다.In one embodiment, the polyetherimide comprises structural units of formula (5) wherein each R is independently a mixture comprising p-phenylene or m-phenylene or at least one of the foregoing, T is Wherein the divalent bond of the -OZO- group is in the 3,3 'position and Z is a 2,2-diphenylene propane group (bisphenol A group). Furthermore, polyetherimide sulfone comprising the structural unit of formula (6), at least 50 mole% of the R groups is a formula (4), wherein Q is -SO 2 -, and the remaining R groups are independently phenyl p- Phenylene or a combination comprising at least one of the foregoing, T is a group of the formula -OZO-, wherein the divalent bond of the -OZO- group is in the 3,3 'position, Z is 2, 2-diphenylene propane group.

폴리에테르이미드 및 폴리에테르이미드설폰은 단독으로 또는 서로 및/또는 본 발명의 폴리머계 성분을 제작하는데 있어서 개시된 폴리머계 재료들의 나머지와 조합하여 사용될 수 있다. 한 구체예에서, 오직 폴리에테르이미드만이 사용된다. 다른 구체예에서, 폴리에테르이미드:폴리에테르이미드설폰의 중량비는 99:1 내지 50:50일 수 있다.The polyetherimide and polyetherimide sulfone may be used alone or in combination with each other and / or with the remainder of the polymeric materials disclosed in making the polymeric components of the present invention. In one embodiment, only polyetherimide is used. In other embodiments, the weight ratio of polyetherimide: polyetherimide sulfone can be from 99: 1 to 50:50.

폴리에테르이미드는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해서 측정했을 때 몰당 5,000 내지 100,000 그램(g/mole)의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 일부 구체예에서, Mw는 10,000 내지 80,000일 수 있다. 본원에 사용된 분자량은 절대 중량 평균 분자량(Mw)을 말한다.The polyetherimide may have a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 100,000 grams (g / mole) as measured by gel permeation chromatography (GPC). In some embodiments, Mw can be from 10,000 to 80,000. The molecular weight as used herein refers to the absolute weight average molecular weight (Mw).

폴리에테르이미드는 25℃에서 m-크레졸 중에서 측정되었을 때 그램당 0.2 이상의 고유 점도(dl/g)를 가질 수 있다. 이 범위 내에서 고유 점도는 25℃에서 m-크레졸 중에서 측정되었을 때 0.35 내지 1.0 dl/g일 수 있다.The polyetherimide may have an intrinsic viscosity (dl / g) of at least 0.2 per gram as measured in m-cresol at 25 占 폚. Within this range, intrinsic viscosity can be from 0.35 to 1.0 dl / g when measured in m-cresol at 25 占 폚.

폴리에테르이미드는 ASTM 테스트 D3418에 따라 차등 주사 열량계(DSC)를 사용하여 측정되었을 때 180℃ 초과, 구체적으로 200℃ 내지 500℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리에테르이미드는 240 내지 350℃의 유리 전이 온도를 가진다.The polyetherimide may have a glass transition temperature of greater than 180 DEG C, specifically 200 DEG C to 500 DEG C, as measured using a Differential Scanning Calorimeter (DSC) in accordance with ASTM Test D3418. In some embodiments, the polyether imide has a glass transition temperature of from 240 to 350 &lt; 0 &gt; C.

폴리에테르이미드는 6.7 킬로그램(kg) 중량을 사용하여 340 내지 370℃에서 미국재료시험협회(ASTM) DI 238에 의해서 측정되었을 때 분당 0.1 내지 10 그램의 용융 지수(g/분)를 가질 수 있다.The polyetherimide may have a melt index (g / min) of from 0.1 to 10 grams per minute as measured by the American Society for Testing and Materials (ASTM) DI 238 at 340 to 370 ° C using a weight of 6.7 kilograms (kg).

폴리에테르이미드, 예를 들어 구조 (1)을 갖는 폴리에테르이미드를 제조하기 위한 대체 할로-변위 중합 과정은 클로로-변위 과정이라고 하는 과정이다(식 (8)에서 X가 Cl이다). 클로로-변위 과정은 다음과 같이 예시된다: 4-클로로프탈산 무수물과 메타-페닐렌 디아민이 나트륨 페닐 포스피네이트 촉매의 존재하에 반응되어 메타-페닐렌 디아민의 비스클로로프탈이미드가 생성된다(CAS No. 148935-94-8). 그 후, 비스클로로프탈이미드가 오쏘-디클로로벤젠 또는 아니솔 용매 중에서 촉매의 존재하에 BPA의 이나트륨염과 클로로-변위 반응에 의해서 중합된다. 또한, 3-클로로 및 4-클로로프탈산 무수물의 혼합물이 이성질체 비스클로로프탈이미드의 혼합물을 제공하기 위해서 이용될 수 있으며, 이것은 상기 설명된 대로 BPA 이나트륨염과 클로로-변위에 의해서 중합될 수 있다.The alternative halo-displacement polymerization process for preparing a polyetherimide, for example a polyetherimide having structure (1), is a process called the chloro-displacement process (X is Cl in equation (8)). The chloro-displacement process is illustrated as follows: 4-Chlorophthalic anhydride and meta-phenylenediamine are reacted in the presence of a sodium phenylphosphinate catalyst to yield the bischlorophthalimide of meta-phenylenediamine ( CAS No. 148935-94-8). The bischlorophthalimide is then polymerized by ortho-dichlorobenzene or anisole solvent in the presence of a catalyst by chloro-displacement reaction with di-sodium salt of BPA. Also, a mixture of 3-chloro and 4-chlorophthalic anhydride can be used to provide a mixture of isomeric bischlorophthalimides, which can be polymerized by chloro-displacement with the sodium salt of BPA as described above have.

실록산 폴리에테르이미드는 블록 코폴리머의 총 중량을 기준으로 0 초과 40 중량 퍼센트(wt%) 미만의 실록산 함량을 가진 폴리실록산/폴리에테르이미드 블록 또는 랜덤 코폴리머를 포함할 수 있다. 블록 코폴리머는 식 (I)의 실록산 블록을 포함한다:The siloxane polyetherimide may comprise a polysiloxane / polyetherimide block or random copolymer having a siloxane content of less than 40 weight percent (wt%) based on the total weight of the block copolymer. The block copolymer comprises a siloxane block of formula (I): &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

Figure pct00010
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여기서 R1- 6은 각 경우에 독립적으로 5 내지 30 탄소 원자를 갖는 치환 또는 미치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 단환 기, 5 내지 30 탄소 원자를 갖는 치환 또는 미치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 다환 기, 1 내지 30 탄소 원자를 갖는 치환 또는 미치환 알킬기 및 2 내지 30 탄소 원자를 갖는 치환 또는 미치환 알켄일 기로 구성되는 군으로부터 선택되고, V는 5 내지 50 탄소 원자를 갖는 치환 또는 미치환, 포화, 불포화, 또는 방향족 단환 및 다환 기, 1 내지 30 탄소 원자를 갖는 치환 또는 미치환 알킬 기, 2 내지 30 탄소 원자를 갖는 치환 또는 미치환 알켄일 기 및 전술한 링커들 중 적어도 하나를 포함하는 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 사가 링커이고, g는 1 내지 30이고, d는 2 내지 20이다. 상업적으로 이용가능한 실록산 폴리에테르이미드가 브랜드명 SILTEM*(*SABIC Innovative Plastics IP B.V.의 상표명) 하에 SABIC Innovative Plastics로부터 구입 가능하다.Wherein R 6 is substituted or unsubstituted 1- having 5 to 30 carbon atoms independently, at each occurrence, saturated, unsaturated, or aromatic monocyclic group, a substituted or unsubstituted having from 5 to 30 carbon atoms, saturated, unsaturated, or aromatic A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, V is selected from the group consisting of substituted or unsubstituted , A saturated, unsaturated, or aromatic monocyclic and polycyclic group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, and at least one of the aforementioned linkers , G is from 1 to 30, and d is from 2 to 20. Commercially available siloxane polyetherimides are available from SABIC Innovative Plastics under the brand name SILTEM * ( * the trade name of SABIC Innovative Plastics IP BV).

폴리에테르이미드 수지는 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 그 범위는 하한 및/또는 상한을 포함하거나 배제할 수 있다. 하한 및/또는 상한은 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 11000, 12000, 13000, 14000, 15000, 16000, 17000, 18000, 19000, 20000, 21000, 22000, 23000, 24000, 25000, 26000, 27000, 28000, 29000, 30000, 31000, 32000, 33000, 34000, 35000, 36000, 37000, 38000, 39000, 40000, 41000, 42000, 43000, 44000, 45000, 46000, 47000, 48000, 49000, 50000, 51000, 52000, 53000, 54000, 55000, 56000, 57000, 58000, 59000, 60000, 61000, 62000, 63000, 64000, 65000, 66000, 67000, 68000, 69000, 70000, 71000, 72000, 73000, 74000, 75000, 76000, 77000, 78000, 79000, 80000, 81000, 82000, 83000, 84000, 85000, 86000, 87000, 88000, 89000, 90000, 91000, 92000, 93000, 94000, 95000, 96000, 97000, 98000, 99000, 100000, 101000, 102000, 103000, 104000, 105000, 106000, 107000, 108000, 109000 및 110000 달톤으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 폴리에테르이미드 수지는 5,000 내지 100,000 달톤, 5,000 내지 80,000 달톤, 또는 5,000 내지 70,000 달톤의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 1차 알킬아민 변형된 폴리에테르이미드는 미변형된 초기 폴리에테르이미드보다 더 낮은 분자량과 더 높은 용융 유동성을 가질 것이다.The polyetherimide resin may have a weight average molecular weight (Mw) within a range having a lower limit and / or an upper limit. The range may include or exclude lower and / or upper limits. The lower limit and / or the upper limit is 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 11000, 12000, 13000, 14000, 15000, 16000, 17000, 18000, 19000, 20000, 21000, 22000, 23000, 24000, 25000, 27000, 28000, 29000, 30000, 31000, 32000, 33000, 34000, 35000, 36000, 37000, 38000, 39000, 40000, 41000, 42000, 43000, 44000, 45000, 46000, 47000, 48000, 49000, 62000, 63000, 64000, 65000, 66000, 67000, 68000, 69000, 700000, 71000, 72000, 73000, 74000, 75000, 76000, 97000, 98000, 99000, 100000, 101000, 99000, 88000, 89000, 900000, 91000, 92000, 93000, 94000, 102000, 103000, 104000, 105000, 106000, 107000, 108000, 109000 and 110000 daltons. For example, the polyetherimide resin may have a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 100,000 daltons, 5,000 to 80,000 daltons, or 5,000 to 70,000 daltons. The primary alkylamine modified polyether imide will have lower molecular weight and higher melt flow than the unmodified initial polyetherimide.

폴리에테르이미드 수지는, 예를 들어 미국특허 3,875,116; 6,919,422 및 6,355,723에 개시된 폴리에테르이미드, 예를 들어 미국특허 4,690,997; 4,808,686에 개시된 실리콘 폴리에테르이미드, 미국특허 7,041,773에 개시된 폴리에테르이미드설폰 수지, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있으며, 이들 특허는 각각 그 전체가 본원에 포함된다.Polyetherimide resins are described, for example, in U.S. Patent Nos. 3,875,116; 6,919, 422 and 6,355, 723, for example, U.S. Patent 4,690,997; 4,808,686, polyetherimide sulfone resins disclosed in U.S. Patent No. 7,041,773, and combinations thereof, each of which is incorporated herein in its entirety.

폴리에테르이미드 수지는 하한 및/또는 상한을 갖는 범위 내에서 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 그 범위는 하한 및/또는 상한을 포함하거나 배제할 수 있다. 하한 및/또는 상한은 섭씨 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300 및 310도로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 폴리에테르이미드 수지는 섭씨 200도를 초과하는 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있다.The polyetherimide resin may have a glass transition temperature within a range having a lower limit and / or an upper limit. The range may include or exclude lower and / or upper limits. The lower and / or upper limits may be selected from the ranges of 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, It can be selected from the road. For example, the polyetherimide resin may have a glass transition temperature (Tg) of greater than 200 degrees Celsius.

폴리에테르이미드 수지는 벤질계 양자를 실질적으로 갖지 않을 수 있다(100 ppm 미만). 폴리에테르이미드 수지는 벤질계 양자를 갖지 않을 수 있다. 폴리에테르이미드 수지는 100 ppm 이하의 양의 벤질계 양자를 가질 수 있다. 한 구체예에서, 벤질계 양자의 양은 0 초과 내지 100 ppm 미만의 범위이다. 다른 구체예에서, 벤질계 양자의 양은 검출 불가능하다.The polyetherimide resin may have substantially no benzyl group (less than 100 ppm). The polyetherimide resin may not have a benzyl group. The polyetherimide resin may have a benzylic proton in an amount of 100 ppm or less. In one embodiment, the amount of both benzylic groups is in the range of more than 0 to less than 100 ppm. In another embodiment, the amount of both benzylic groups is undetectable.

폴리에테르이미드 수지는 할로겐 원자를 실질적으로 갖지 않을 수 있다(100 ppm 미만). 폴리에테르이미드 수지는 할로겐 원자를 갖지 않을 수 있다. 폴리에테르이미드 수지는 100 ppm 미만의 양의 할로겐 원자를 가질 수 있다. 한 구체예에서, 할로겐 원자의 양은 0 초과 내지 100 ppm 미만의 범위이다. 다른 구체예에서, 할로겐 원자의 양은 검출 불가능하다.The polyetherimide resin may be substantially free of halogen atoms (less than 100 ppm). The polyetherimide resin may not have a halogen atom. The polyetherimide resin may have an amount of halogen atoms of less than 100 ppm. In one embodiment, the amount of halogen atoms ranges from greater than 0 to less than 100 ppm. In other embodiments, the amount of halogen atoms is undetectable.

한 양태에서, 전해질(108)은 용융된 염 및/또는 리튬염을 포함할 수 있다. 예로서, 리튬 배터리 전해질은 높은 리튬 이온 전도도와 전극이나 세퍼레이터로의 높은 침윤을 제공할 수 있을 만큼 낮은 점도를 가질 수 있다. 한 양태에서, 전해질(108)은 리튬 테트라플루오로보레이트(약자 "LiBF4"), 리튬 헥사플루오로포스페이트(약자 "LiPF6"), 리튬 헥사플루오로메탄설포네이트, 리튬 비스(트리플루오로메탄 설포닐)아미드(약자 "LiTFSI"), 리튬 디시안아미드(약자 "LiDCA"), 리튬 트리플루오로메탄설포네이트(약자 "LiTFS") 및 리튬 비스(펜타플루오로에탄설포닐)아미드(약자 "LiBETI") 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 다른 재료들 및 형성 과정들도 사용될 수 있다.In one embodiment, the electrolyte 108 may comprise a molten salt and / or a lithium salt. By way of example, a lithium battery electrolyte may have a low lithium ion conductivity and a viscosity low enough to provide high penetration into the electrode or separator. In one embodiment, the electrolyte 108 is selected from the group consisting of lithium tetrafluoroborate (abbreviated as "LiBF 4 "), lithium hexafluorophosphate (abbreviated as "LiPF 6 "), lithium hexafluoromethane sulfonate, lithium bis (trifluoromethane LiDFSI "), lithium dicyanamide (abbreviated as" LiDCA "), lithium trifluoromethane sulfonate (abbreviated as" LiTFS "), and lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) amide LiBETI "). &Lt; / RTI &gt; Other materials and forming processes may also be used.

상기 언급된 용융된 염에 함유된 양이온은 특별히 제한되지는 않지만, 방향족 사차 암모늄 이온, 예컨대 1-에틸-3-메틸 이미다졸륨, 1-메틸-3-프로필이미다졸륨, 1-메틸-3-이소프로필이미다졸륨, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨, 1-에틸-2,3-디메틸 이미다졸륨, 1-에틸-3,4-디메틸이미다졸륨, N-프로필피리디늄, N-부틸피리디늄, N-tert-부틸 피리디늄 및 N-tert-펜틸피리디늄, 및 지방족 4차 암모늄 이온, 예컨대 N-부틸-N,N,N-트리메틸암모늄, N-에틸-N,N-디메틸-N-프로필 암모늄, N-부틸-N-에틸-N,N-디메틸암모늄, N-부틸-N,N-디메틸-N-프로필암모늄, N-메틸-N-프로필피롤리디늄, N-부틸-N-메틸 피롤리디늄, N-메틸-N-펜틸피롤리디늄, N-프로폭시에틸-N-메틸피롤리디늄, N-메틸-N-프로필 피페리디늄, N-메틸-N-이소프로필피페리디늄, N-부틸-N-메틸피페리디늄, N-이소부틸-N-메틸 피페리디늄, N-sec-부틸-N-메틸 피페리디늄, N-메톡시에틸-N-메틸피페리디늄 및 N-에톡시에틸-N-메틸피페리디늄으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 이들 지방족 사차 암모늄 이온 중 질소-함유 5-원 고리로서 피롤리디늄 이온 또는 질소-함유 6-원 고리로서 피페리디늄 이온이, 저장 특성 또는 사이클 성능을 증진시키기 위한 부반응을 억제하는 높은 내환원성을 가지기 때문에 바람직하다. 또한, 다른 재료들 및 형성 과정들도 사용될 수 있다.The cations contained in the above-mentioned molten salts include, but are not limited to, aromatic quaternary ammonium ions such as 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3-propylimidazolium, Methylimidazolium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3,4-dimethylimidazolium, N-propylpyridinium, Butylpyridinium, N-tert-butylpyridinium and N-tert-pentylpyridinium, and aliphatic quaternary ammonium ions such as N-butyl-N, N, N-trimethylammonium, N- N, N-dimethyl-N-propylammonium, N-methyl-N-propylpyrrolidinium, N N-methylpyrrolidinium, N-methyl-N-methylpyrrolidinium, N-methyl-N-methylpyrrolidinium, -Isopropylpiperidinium, N-butyl-N-methylpiperidinium, N-isobutyl-N-methylpiperidinium, N- methylpiperidinium, sec-butyl-N-methylpiperidinium, N-methoxyethyl-N-methylpiperidinium and N-ethoxyethyl-N-methylpiperidinium. As the nitrogen-containing 5-membered ring of these aliphatic quaternary ammonium ions, the pyrrolidinium ion or the piperidinium ion as the nitrogen-containing 6-membered ring has high reducing resistance which suppresses the side reaction for improving the storage property or cycle performance It is preferable. Other materials and forming processes may also be used.

상기 언급된 용융된 염에 함유된 음이온은 특별히 제한되지는 않지만, PF6-, (PF3(C2F5)3)-, (PF3(CF3)3)-, BF4-, (BF2(CF3)2)-, (BF2(C2F5)2)-, (BF3(CF3))-, (BF3(C2F5))-, (B(COOCOO)2)-(약자 "BOB-"), CF3SO3-(약자 "Tf-"), C4F9SO3-(약자 "Nf-"), ((CF3SO2)2N)-(약자 "TFSI-"), ((C2F5SO2)2N)-(약자 "BETI-"), ((CF3SO2)(C4F9SO2)N)-, ((CN)2N)-(약자 "DCA-") 및 ((CF3SO2)3C)- 및 ((CN)3C)-로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 이들 중 PF6-, (PF3(C2F5)3)-, (PF3(CF3)3)-, BF4-, (BF2(CF3)2)-, (BF2(C2F5)2)-, (BF3(CF3))-, (BF3(C2F5))-, Tf-, Nf-, TFSI-, BETI- 및 ((CF3SO2)(C4F9SO2)N) 중 적어도 하나가 바람직하게 사용될 수 있으며, 이들은 뛰어난 사이클 성능의 관점에서 F를 포함한다. 한 양태에서, 전해질은 총 용매 조성물의 0 wt% 내지 50 wt% 에틸 카보네이트; 총 용매 조성물의 0 wt% 내지 80 wt% 디메틸 카보네이트; 및 총 용매 조성물의 0 wt% 내지 80 wt% 에틸메틸 카보네이트 중 하나를 포함한다.The anions contained in the molten salt mentioned above are not particularly limited, PF 6 -, (PF 3 (C 2 F 5) 3) -, (PF 3 (CF 3) 3) -, BF 4 -, ( BF 2 (CF 3) 2) -, (BF 2 (C 2 F 5) 2) -, (BF 3 (CF 3)) -, (BF 3 (C 2 F 5)) -, (B (COOCOO) 2) - (short for "BOB-"), CF 3 SO 3 - ( stands for "Tf-"), C 4 F 9 SO 3 - ( stands for "Nf-"), ((CF 3 SO 2) 2 N) - (Abbreviated as "TFSI-"), ((C 2 F 5 SO 2 ) 2 N) - (abbreviated "BETI-"), ((CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) CN) 2 N) - (abbreviated as "DCA-") and ((CF 3 SO 2 ) 3 C) - and ((CN) 3 C) -. Of these, PF 6 -, (PF 3 ( C 2 F 5) 3) -, (PF 3 (CF 3) 3) -, BF 4 -, (BF 2 (CF 3) 2) -, (BF 2 (C 2 F 5) 2) -, (BF 3 (CF 3)) -, (BF 3 (C 2 F 5)) -, Tf-, Nf-, TFSI-, BETI- and ((CF 3 SO 2) ( C 4 F 9 SO 2 ) N) can be preferably used, and these include F in view of excellent cycle performance. In one embodiment, the electrolyte comprises 0 wt% to 50 wt% ethyl carbonate of the total solvent composition; 0 wt% to 80 wt% dimethyl carbonate of the total solvent composition; And 0 wt% to 80 wt% ethyl methyl carbonate in the total solvent composition.

사용시 양극과 음극은 세퍼레이터에 의해서 서로 분리되고, 상기 언급된 전해질을 통한 이온 이동에 의해서 서로 전기적으로 연결된다. 상기 언급된 구성을 가진 전해질을 포함하는 배터리를 형성하기 위해서 열가소성 폴리머로부터 세퍼레이터가 형성될 수 있다.In use, the positive electrode and the negative electrode are separated from each other by a separator, and are electrically connected to each other by ion movement through the above-mentioned electrolyte. A separator may be formed from a thermoplastic polymer to form a battery comprising an electrolyte having the above-mentioned constitution.

한 양태에서, 열가소성 폴리머 상은 열가소성 수지와 유동 변형제를 포함한다. 열가소성 수지는, 제한은 아니지만 폴리페닐렌설파이드 및 폴리이미드를 포함하는 하나 이상의 열가소성 폴리머 수지를 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, 개시된 복합체에 사용된 폴리이미드는 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드 및 폴리벤즈이미다졸을 포함한다. 추가의 양태에서, 폴리에테르이미드는 용융 가공가능한 폴리에테르이미드를 포함한다.In one embodiment, the thermoplastic polymer phase comprises a thermoplastic resin and a flow modifier. The thermoplastic resin may include, but is not limited to, one or more thermoplastic polymer resins including polyphenylene sulfide and polyimide. In a further aspect, the polyimides used in the disclosed composites include polyamideimides, polyetherimides, and polybenzimidazoles. In a further embodiment, the polyetherimide comprises a melt processible polyetherimide.

개시된 복합체에 사용될 수 있는 적합한 폴리에테르이미드는, 제한은 아니지만 ULTEM™을 포함한다. ULTEM™은 Saudi Basic Industries Corporation(SABIC)에 의해서 판매되는 폴리에테르이미드(PEI)의 패밀리 폴리머이다. ULTEM™은 상승된 내열성, 고 강도 및 강성, 및 넓은 내화학성을 가질 수 있다. 본원에서 사용된 ULTEM™은 달리 명시되지 않는다면 이 패밀리에 포함된 어떤 또는 모든 ULTEM™ 폴리머를 말한다. 추가의 양태에서, ULTEM™은 ULTEM™ 1000이다. 한 양태에서, 폴리에테르이미드는, 예를 들어 미국특허 US 4,548,997; US 4,629,759; US 4,816,527; US 6,310,145; 및 US 7,230,066에 인용된 어떤 폴리카보네이트 재료 또는 재료의 혼합물을 포함할 수 있으며, 이들은 모두 다양한 폴리에테르이미드 조성물 및 방법을 개시하기 위한 특정 목적을 위해 그 전체가 본원에 포함된다.Suitable polyetherimides that may be used in the disclosed complexes include, but are not limited to, ULTEM (TM). ULTEM ™ is a family of polyetherimide (PEI) polymers marketed by Saudi Basic Industries Corporation (SABIC). ULTEM (TM) may have elevated heat resistance, high strength and stiffness, and wide chemical resistance. ULTEM ™ as used herein refers to any or all ULTEM ™ polymers included in this family, unless otherwise specified. In a further embodiment, ULTEM (TM) is ULTEM (TM) 1000. In one embodiment, the polyetherimide is described, for example, in U.S. Patent 4,548,997; US 4,629,759; US 4,816,527; US 6,310,145; And US 7,230,066, all of which are incorporated herein by reference in their entirety for specific purposes to disclose the various polyetherimide compositions and methods.

특정 양태에서, 열가소성 폴리머는 식 (I)의 유기 라디칼로 표시된 구조 단위를 포함하는 구조를 갖는 폴리에테르이미드 폴리머이다:In a particular embodiment, the thermoplastic polymer is a polyetherimide polymer having a structure comprising structural units represented by the organic radicals of formula (I): &lt; EMI ID =

Figure pct00011
Figure pct00011

여기서 식 (I)에서 R은 치환된 또는 미치환된 이가 유기 라디칼, 예컨대 (a) 6 내지 20개 탄소 원자를 가진 방향족 탄화수소 라디칼 및 그것의 할로겐화 유도체; (b) 2 내지 20개 탄소 원자를 가진 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌 라디칼; (c) 3 내지 20개 탄소 원자를 가진 시클로알킬렌 라디칼, 또는 (d) 일반식 (II)의 이가 라디칼을 포함한다:Where R is a substituted or unsubstituted bivalent organic radical such as (a) an aromatic hydrocarbon radical having from 6 to 20 carbon atoms and its halogenated derivatives; (b) a straight or branched alkylene radical having from 2 to 20 carbon atoms; (c) a cycloalkylene radical having from 3 to 20 carbon atoms, or (d) a divalent radical of formula (II):

Figure pct00012
Figure pct00012

여기서 Q는 단일 결합, -O-, -S-, -C(O)-, -SO2-, -SO-, -CyH2y-(y는 1 내지 5의 정수이다), 및 퍼플루오로알킬렌 기를 포함하는 이들의 할로겐화 유도체를 포함하는 그룹으로 이루어진 선택된 이가 종을 포함하고; T는 -O- 또는 식 -O-Z-O-의 기이고, 여기서 -O- 또는 -O-Z-O- 기의 이가 결합은 3,3', 3,4', 4,3' 또는 4,4' 위치에 있으며, Z는, 제한은 아니지만 식 (III)의 이가 라디칼을 포함하고:Wherein Q is a single bond, -O-, -S-, -C (O ) -, -SO 2 -, -SO-, -CyH 2 y- (y is an integer of 1 to 5), and perfluoro Selected from the group consisting of halogenated derivatives thereof including alkylene groups; T is -O- or a group of the formula -OZO-, wherein the divalent bond of the -O- or -OZO- group is in the 3,3 ', 3,4', 4,3 'or 4,4' position, Z includes, but is not limited to, a divalent radical of formula (III)

Figure pct00013
Figure pct00013

여기서 식 (I)에 의해서 포함되는 폴리에테르이미드는 적어도 40,000의 Mw를 가진다.Wherein the polyether imide contained by formula (I) has a Mw of at least 40,000.

추가의 양태에서, 폴리에테르이미드 폴리머는 코폴리머일 수 있으며, 이것은 상기 설명된 에테르이미드 단위에 더하여 식 (IV)의 폴리이미드 구조 단위를 더 함유한다:In a further embodiment, the polyetherimide polymer may be a copolymer, which further comprises a polyimide structural unit of formula (IV) in addition to the etherimide unit described above:

Figure pct00014
Figure pct00014

여기서 R은 식 (I)에 대해 이미 정의된 대로이고, M은, 제한은 아니지만 식 (V)의 라디칼을 포함한다:Wherein R is as previously defined for formula (I), and M includes, but is not limited to, a radical of formula (V):

Figure pct00015
Figure pct00015

추가의 양태에서, 열가소성 수지는 아래 식으로 표시된 구조를 갖는 폴리에테르이미드 폴리머이다:In a further embodiment, the thermoplastic resin is a polyetherimide polymer having a structure represented by the formula:

Figure pct00016
Figure pct00016

여기서 폴리에테르이미드 폴리머는 적어도 40,000달톤, 50,000달톤, 60,000달톤, 80,000달톤, 또는 100,000달톤의 분자량을 가진다.Wherein the polyetherimide polymer has a molecular weight of at least 40,000 daltons, 50,000 daltons, 60,000 daltons, 80,000 daltons, or 100,000 daltons.

폴리에테르이미드 폴리머는 식 (VI)의 방향족 비스(에테르 무수물)과:The polyetherimide polymer comprises an aromatic bis (ether anhydride) of formula (VI) and:

Figure pct00017
Figure pct00017

식 (IX)의 유기 디아민:The organic diamine of formula (IX):

H2N-R-NH2 (VII),H 2 NR-NH 2 (VII),

의 반응을 포함하는 당업자에게 공지된 방법에 의해서 제조될 수 있으며,, &Lt; / RTI &gt; which may be prepared by methods known to those skilled in the art,

여기서 T 및 R은 식 (I)에서 상기 설명된 대로 정의된다.Where T and R are defined as described above in formula (I).

식 (VI)의 방향족 비스(에테르 무수물)의 예시적인 비-제한적 예들은 2,2-비스[4-(3,4-디카복시페녹시)페닐]프로판 이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)디페닐에테르 이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)디페닐설파이드 이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)벤조페논 이무수물; 4,4'-비스(3,4-디카복시페녹시)디페닐설폰 이무수물; 2,2-비스[4-(2,3-디카복시페녹시)페닐] 프로판 이무수물; 4,4'-비스(2,3-디카복시페녹시)디페닐에테르 이무수물; 4,4'-비스(2,3-디카복시페녹시)디페닐설파이드 이무수물; 4,4'-비스(2,3-디카복시페녹시)벤조페논 이무수물; 4,4'-비스(2,3-디카복시페녹시)디페닐설폰 이무수물; 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)디페닐-2,2-프로판 이무수물; 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)디페닐에테르 이무수물; 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)디페닐설파이드 이무수물; 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)벤조페논 이무수물 및 4-(2,3-디카복시페녹시)-4'-(3,4-디카복시페녹시)디페닐설폰 이무수물, 뿐만 아니라 이들의 다양한 혼합물을 포함한다.Exemplary non-limiting examples of aromatic bis (ether anhydrides) of formula (VI) include 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl ether dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfide dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzophenone dianhydride; 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfone dianhydride; 2,2-bis [4- (2,3-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride; 4,4'-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) diphenyl ether dianhydride; 4,4'-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfide dianhydride; 4,4'-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) benzophenone dianhydride; 4,4'-bis (2,3-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfone dianhydride; 4- (2,3-dicarboxyphenoxy) -4 '- (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl-2,2-propane dianhydride; 4- (2,3-dicarboxyphenoxy) -4 '- (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenyl ether dianhydride; 4- (2,3-dicarboxyphenoxy) -4 '- (3,4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfide dianhydride; 4 - (3,4-dicarboxyphenoxy) benzophenone dianhydride and 4- (2,3-dicarboxyphenoxy) -4 '- (3, 4-dicarboxyphenoxy) diphenylsulfone dianhydride, as well as various mixtures thereof.

비스(에테르 무수물)은 이극성 비양성자성 용매의 존재하에 니트로 치환된 페닐디니트릴과 이가 페놀 화합물의 금속염의 반응 생성물의 가수분해와 이후 탈수에 의해서 제조될 수 있다. 상기 식 (VI)에 의해서 표현되는 방향족 비스(에테르 무수물)의 유용한 부류는, 제한은 아니지만 T가 식 (VIII)인 화합물을 포함하며:The bis (ether anhydride) can be prepared by hydrolysis and subsequent dehydration of the reaction product of the phenyl nitrile substituted with nitro and the metal salt of the dihydric phenol compound in the presence of a bipolar aprotic solvent. Useful classes of aromatic bis (ether anhydrides) represented by formula (VI) above include, but are not limited to, compounds wherein T is of formula (VIII)

Figure pct00018
Figure pct00018

에테르 결합은, 예를 들어 유익하게 3,3', 3,4', 4,3', 또는 4,4' 위치에 있으며, 이들의 혼합물이고, Q는 상기 정의된 대로이다.The ether linkages are, for example, advantageously in the 3,3 ', 3,4', 4,3 ', or 4,4' position, mixtures thereof, and Q is as defined above.

어떤 디아미노 화합물이 폴리이미드 및/또는 폴리에테르이미드의 제조에 이용될 수 있다. 식 (VII)의 적합한 디아미노 화합물의 예시적인 비-제한적 예들은 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 트리메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 1,12-도데칸 디아민, 1,18-옥타데칸디아민, 3-메틸헵타메틸렌디아민, 4,4-디메틸헵타메틸렌디아민, 4-메틸노나메틸렌디아민, 5-메틸노나메틸렌 디아민, 2,5-디메틸헥사메틸렌디아민, 2,5-디메틸헵타메틸렌디아민, 2, 2-디메틸프로필렌디아민, N-메틸-비스(3-아미노프로필)아민, 3-메톡시헥사메틸렌 디아민, 1,2-비스(3-아미노프로폭시)에탄, 비스(3-아미노프로필)설파이드, 1,4-시클로헥산 디아민, 비스-(4-아미노시클로헥실)메탄, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, m-자일릴렌디아민, p-자일릴렌디아민, 2-메틸-4,6-디에틸-1,3-페닐렌-디아민, 5-메틸-4,6-디에틸-1,3-페닐렌-디아민, 벤지딘, 3,3'-디메틸벤지딘, 3,3'-디메톡시벤지딘, 1,5-디아미노나프탈렌, 비스(4-아미노페닐)메탄, 비스(2-클로로-4-아미노-3,5-디에틸페닐)메탄, 비스(4-아미노페닐)프로판, 2,4-비스(b-아미노-t-부틸)톨루엔, 비스(p-b-아미노-t-부틸페닐)에테르, 비스(p-b-메틸-o-아미노페닐)벤젠, 비스(p-b-메틸-o-아미노펜틸)벤젠, 1,3-디아미노-4-이소프로필벤젠, 비스(4-아미노페닐)설파이드, 비스(4-아미노페닐)설폰, 비스(4-아미노페닐)에테르 및 1,3-비스(3-아미노프로필)테트라메틸디실록산을 포함한다. 또한, 이들 화합물의 혼합물도 존재할 수 있다. 유익한 디아미노 화합물은 방향족 디아민, 특히 m- 및 p-페닐렌디아민과 이들의 혼합물이다.Some diamino compounds may be used in the preparation of polyimides and / or polyetherimides. Exemplary non-limiting examples of suitable diamino compounds of formula (VII) are ethylenediamine, propylenediamine, trimethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, But are not limited to, methylene diamine, decamethylene diamine, 1,12-dodecanediamine, 1,18-octadecanediamine, 3-methylheptamethylene diamine, 4,4- dimethylheptamethylene diamine, But are not limited to, methylenediamine, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, 2,5-dimethylheptamethylenediamine, 2,2-dimethylpropylenediamine, N-methyl-bis (3-aminopropyl) amine, 3-methoxyhexamethylenediamine, (3-aminopropoxy) ethane, bis (3-aminopropyl) sulfide, 1,4-cyclohexanediamine, bis- (4-aminocyclohexyl) Phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, m-xylenes Diamine, p-xylylenediamine, 2-methyl-4,6-diethyl-1,3-phenylene-diamine, 5-methyl- , 3,3'-dimethylbenzidine, 3,3'-dimethoxybenzidine, 1,5-diaminonaphthalene, bis (4-aminophenyl) methane, bis Bis (p-amino-t-butylphenyl) ether, bis (p-methyl-o Aminophenyl) sulfone, bis (4-aminophenyl) sulfone, bis (4-aminophenyl) sulfone, Bis (4-aminophenyl) ether and 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane. Mixtures of these compounds may also be present. The beneficial diamino compounds are aromatic diamines, especially m- and p-phenylenediamines and mixtures thereof.

추가의 양태에서, 폴리에테르이미드 수지는 식 (I)에 따른 구조 단위를 포함하며, 여기서 각 R은 독립적으로 p-페닐렌 또는 m-페닐렌 또는 이들의 혼합물이고, T는 식 (IX)의 이가 라디칼이다:In a further embodiment, the polyetherimide resin comprises structural units according to formula (I) wherein each R is independently p-phenylene or m-phenylene or a mixture thereof and T is selected from the group consisting of It is a radical:

Figure pct00019
Figure pct00019

다양한 양태에서, 반응은 o-디클로로벤젠, m-크레졸/톨루엔 등과 같은 용매를 이용하여 수행될 수 있으며, 이로써 식 (VI)의 무수물과 식 (VII)의 디아민 사이의 반응이 100℃ 내지 250℃에서 행해진다. 또한, 폴리에테르이미드는 동시에 교반하면서 상승된 온도에서 출발 재료의 혼합물을 가열함으로써 식 (VI)의 방향족 비스(에테르 무수물)과 식 (VII)의 디아민의 용융 중합에 의해서 제조될 수 있다. 용융 중합은 200℃ 내지 400℃의 온도를 이용할 수 있다. 사슬 중단제와 분지화제가 또한 반응에 이용될 수 있다. 폴리에테르이미드 폴리머는 방향족 비스(에테르 무수물)과 유기 디아민의 반응으로부터 제조될 수 있으며, 여기서 디아민은 0.2 몰 과량을 넘지 않는 양으로, 유익하게는 0.2 몰 과량 미만으로 반응 혼합물에 존재한다. 이러한 조건에서 폴리에테르이미드 수지는, 냉 아세트산 중의 33 중량 퍼센트(wt%) 브롬화수소산의 용액을 가진 클로로포름 용액에 의한 적정에 의해서 확인한 대로, 한 구체예에서 그램당 15 마이크로등량(μeq/g) 미만의 산 적정가능한 기, 및 다른 구체예에서 10 μeq/g 미만의 산 적정가능한 기를 가진다. 산 적정가능한 기는 필수적으로 폴리에테르이미드 수지 중의 아민 말단 기로 인한 것이다.In various embodiments, the reaction may be carried out using a solvent such as o-dichlorobenzene, m-cresol / toluene, etc., whereby the reaction between the anhydride of formula (VI) and the diamine of formula (VII) Lt; / RTI &gt; The polyetherimide can also be prepared by melt polymerization of an aromatic bis (ether anhydride) of formula (VI) and a diamine of formula (VII) by heating the mixture of starting materials at elevated temperature with stirring at the same time. The melt polymerization may be carried out at a temperature of from 200 캜 to 400 캜. Chain terminators and branching agents can also be used in the reaction. The polyetherimide polymer can be prepared from the reaction of an aromatic bis (ether anhydride) with an organic diamine, wherein the diamine is present in the reaction mixture in an amount not exceeding 0.2 mole, advantageously less than 0.2 mole excess. Under these conditions, the polyetherimide resin is less than 15 microequivalents per gram (μeq / g) in one embodiment, as determined by titration with a solution of 33 weight percent (wt%) hydrobromic acid in chloroform solution in cold acetic acid And in other embodiments less than 10 &lt; RTI ID = 0.0 &gt; eq / g. &Lt; / RTI &gt; The acid labile group is essentially due to the amine end groups in the polyetherimide resin.

추가의 구체예에서, 폴리에테르이미드 수지는 폴리스티렌 표준물질을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의해서 측정된 때 몰당 적어도 24,000 내지 150,000 그램(g/mole)의 중량 평균 분자량(Mw)을 가진다. 다른 추가의 양태에서, 열가소성 수지는 적어도 20,000 달톤, 40,000 달톤, 50,000 달톤, 60,000 달톤, 80,000 달톤, 100,000 달톤, 또는 120,000 달톤의 분자량을 가질 수 있다. 또 다른 추가의 양태에서, 열가소성 수지는 적어도 40,000 달톤의 분자량을 가질 수 있다. 또 다른 추가의 양태에서, 열가소성 수지는 적어도 45,000 달톤의 분자량을 가질 수 있다. 또 다른 추가의 양태에서, 열가소성 수지는 적어도 50,000 달톤의 분자량을 가질 수 있다. 또 다른 추가의 양태에서, 열가소성 수지는 적어도 60,000 달톤의 분자량을 가질 수 있다. 또 다른 추가의 양태에서, 열가소성 수지는 적어도 70,000 달톤의 분자량을 가질 수 있다. 또 다른 추가의 양태에서, 열가소성 수지는 적어도 100,000 달톤의 분자량을 가질 수 있다.In a further embodiment, the polyetherimide resin has a weight average molecular weight (Mw) of at least 24,000 to 150,000 grams (g / mole) per mole when measured by gel permeation chromatography using polystyrene standards. In another further aspect, the thermoplastic resin may have a molecular weight of at least 20,000 daltons, 40,000 daltons, 50,000 daltons, 60,000 daltons, 80,000 daltons, 100,000 daltons, or 120,000 daltons. In yet another further aspect, the thermoplastic resin may have a molecular weight of at least 40,000 daltons. In yet another further aspect, the thermoplastic resin may have a molecular weight of at least 45,000 Daltons. In yet another further aspect, the thermoplastic resin may have a molecular weight of at least 50,000 Daltons. In yet another further aspect, the thermoplastic resin may have a molecular weight of at least 60,000 Daltons. In yet another further aspect, the thermoplastic resin may have a molecular weight of at least 70,000 daltons. In yet another further aspect, the thermoplastic resin may have a molecular weight of at least 100,000 daltons.

추가의 양태에서, 열가소성 수지는 적어도 40,000 달톤, 50,000 달톤, 60,000 달톤, 80,000 달톤, 또는 100,000 달톤의 분자량을 갖는 폴리에테르이미드 폴리머를 포함할 수 있다. 다른 추가의 양태에서, 폴리에테르이미드 폴리머는 적어도 달톤, 40,000 달톤 또는 50,000 달톤의 분자량을 가진다. 또 다른 추가의 양태에서, 폴리에테르이미드 폴리머는 적어도 40,000 달톤의 분자량을 가진다. 또 다른 추가의 양태에서, 폴리에테르이미드 폴리머는 적어도 50,000 달톤의 분자량을 가진다. 또 다른 추가의 양태에서, 폴리에테르이미드 폴리머는 적어도 60,000 달톤의 분자량을 가진다. 또 다른 추가의 양태에서, 폴리에테르이미드 폴리머는 적어도 70,000 달톤의 분자량을 가진다. 또 다른 추가의 양태에서, 폴리에테르이미드 폴리머는 적어도 100,000 달톤의 분자량을 가진다.In a further embodiment, the thermoplastic resin may comprise a polyetherimide polymer having a molecular weight of at least 40,000 daltons, 50,000 daltons, 60,000 daltons, 80,000 daltons, or 100,000 daltons. In another further embodiment, the polyetherimide polymer has a molecular weight of at least dalton, 40,000 daltons or 50,000 daltons. In yet another further embodiment, the polyetherimide polymer has a molecular weight of at least 40,000 daltons. In yet another further embodiment, the polyetherimide polymer has a molecular weight of at least 50,000 Daltons. In yet another further embodiment, the polyetherimide polymer has a molecular weight of at least 60,000 daltons. In yet another further embodiment, the polyetherimide polymer has a molecular weight of at least 70,000 daltons. In yet another further embodiment, the polyetherimide polymer has a molecular weight of at least 100,000 daltons.

한 양태에서, 하나 이상의 리튬 이온 배터리 세퍼레이터를 제조하기 위하여 SABIC의 ULTEM™ CRS 5000 수지에 기초한 액체 유도 상 분리(LIPS) 또는 증기 유도 상 분리(VIPS)가 사용될 수 있다. 예로서, LIPS 또는 VIPS는 조율가능한 기공 구조를 가진 ULTEM™ CRS 5000 다공질 세퍼레이터 필름을 제조하는데 사용될 수 있으며, 이것은 배터리 세퍼레이터 용도에 매우 적합하다. 이 과정은 얻어진 다공도, 기공 크기 및 두께에 관하여 다목적이며, 따라서 실제 전기화학 셀 환경에서 세퍼레이터의 최종 성능에도 다목적이다.
In one embodiment, liquid induced phase separation (LIPS) or vapor induced phase separation (VIPS) based on ULTEM ™ CRS 5000 resin from SABIC may be used to fabricate one or more lithium ion battery separators. As an example, LIPS or VIPS can be used to fabricate ULTEM (TM) CRS 5000 porous separator films with tunable pore structure, which is well suited for battery separator applications. This process is versatile with respect to the porosity, pore size and thickness obtained, and therefore is versatile in the final performance of the separator in an actual electrochemical cell environment.

실시예Example

다음의 실시예들은 본원에 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 제조되고 평가된 방식에 대한 완전한 개시 및 설명을 당업자에게 제공하기 위하여 제시되며, 순전히 예시로서 본 방법 및 시스템의 범위를 제한하려는 의도는 없다. 달리 나타내지 않는다면, 부는 중량부이고, 온도는 ℃ 또는 주위 온도이고, 압력은 압력은 대기압 또는 대기압 근사치이다.
The following examples are presented to provide those of ordinary skill in the art with a complete disclosure and description of the manner in which the compounds, compositions, articles, apparatus and / or methods claimed herein are made and evaluated, and are provided by way of illustration only, There is no intention to restrict. Unless otherwise indicated, parts are parts by weight, temperatures are in ° C or ambient temperature, and pressures are atmospheric or atmospheric pressure approximations.

예시적인 테스트 과정Example testing process

내용매성 테스트는 전해질 용액(1:1:1 비의 DMC:EMC:EC 및 1mol/L LiPF6) 또는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC) 및 에틸렌 카보네이트(EC)인 개별 전해질 용매에서 폴리머 필름의 팽윤 및/또는 용해 정도를 정량했다. 테스트된 샘플은 모두 50 내지 100 마이크론 두께를 가진 얇은 고체 필름이었다. 상업용 Celgard® 2500(폴리프로필렌-기재) 및 Tonen V25CGD(폴리에틸렌-기재) 세퍼레이터를 대조 샘플로서 사용했다. 전해질 용액을 사용한 내용매성 테스트에 대한 상세한 과정은 다음과 같다:Solvent resistance test is an electrolytic solution (1: 1: 1 ratio DMC: EMC: EC and 1mol / L LiPF 6) or dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC) and from the individual electrolyte solvent of ethylene carbonate (EC) The degree of swelling and / or dissolution of the polymer film was determined. All of the tested samples were thin solid films with thicknesses of 50-100 microns. Commercial Celgard ® 2500 (polypropylene-based) and Tonen V25CGD (polyethylene-based) separators were used as control samples. The detailed procedure for solvent resistance testing using an electrolyte solution is as follows:

1. 각 재료 타입마다 9개의 복제 샘플(얇은 필름)을 준비한다.1. Prepare 9 replicate samples (thin film) for each material type.

2. 재료 공급업자에 의해서 제안된 대로 모든 샘플을 전형적인 건조 과정에 따라서 진공에서 건조시킨다.2. Dry all samples in a vacuum according to the typical drying procedure as suggested by the material supplier.

3. 건조 샘플의 출발 중량을 기록한다. 전자 저울 분해능은 0.00001 그램이고, 각 개별 샘플 중량은 0.02 그램을 초과하며, 이로써 정확도는 적어도 ±0.05%이다.3. Record the starting weight of the dry sample. The electronic balance resolution is 0.00001 grams, and the weight of each individual sample exceeds 0.02 grams, whereby the accuracy is at least +/- 0.05%.

4. 각 개별 샘플을 별도의 밀봉된 유리 용기에서 과량의 전해질(샘플이 완전히 덮히는)에 담근다. 이 과정은 전해질 용액을 보호하기 위해 아르곤 분위기에서 글로브-박스에서 일어난다.4. Immerse each individual sample in a separate sealed glass container in an excess of electrolyte (sample is completely covered). This process occurs glob-box in an argon atmosphere to protect the electrolyte solution.

5. 모든 용기를 글로브-박스(아르곤 분위기)에서 55±2℃에서 가열 맨틀에서 저장하고, 21일 후에 샘플을 꺼낸다.5. Store all containers in a heating mantle at 55 ± 2 ° C in a glove-box (argon atmosphere), and take samples out after 21 days.

6. 용액으로부터 샘플을 꺼낸 후, 샘플 표면의 잔류 용매 및 염 잔류물을 제거하기 위해 아래 과정에 따라서 샘플을 헹군다:6. After removing the sample from the solution, rinse the sample according to the following procedure to remove residual solvent and salt residue on the sample surface:

- 2분간 DMC 중에서 초음파 헹굼, 및 DMC에서 2번 헹굼- Ultrasonic rinse in DMC for 2 minutes and rinse twice in DMC

- 에탄올 중에서 헹굼(3번)- rinsing in ethanol (3 times)

- 흐르는 DI 수로 세척- Flowing DI water wash

헹굼 과정은 상업용 세퍼레이터를 평가함으로써 검증되었으며, 모든 유기 용매와 리튬염을 성공적으로 제거했다.The rinsing process was verified by evaluating commercial separators and successfully removed all organic solvents and lithium salts.

7. 샘플의 표면의 잔류 전해질을 제거하기 위해 천이나 휴지로 습윤 샘플을 물기가 없도록 닦고, 습윤 중량으로서 중량을 기록한다.7. To remove the residual electrolyte on the surface of the sample, wipe the wet sample dry with a cloth or tissue and record the weight as wet weight.

8. 샘플을 48시간 동안 110℃에서 진공 건조시켰다. PP 및 PE 샘플을 24시간 동안 60℃에서 건조시켰다. ULTEM™ CRS 5001 필름 샘플을 48시간 동안 110℃에서 건조한 후에도 여전히 중량이 증가하였으며, 이는 전해질 용매와의 강한 상호작용을 시사한다. 따라서, ULTEM™ CRS 5001 샘플을 200℃에서 24시간 더 건조시켰는데, 추가의 중량 변화는 관찰되지 않았다. 나머지 필름 샘플을 48시간 동안 110℃에서 건조시켰다.8. The sample was vacuum dried at 110 DEG C for 48 hours. The PP and PE samples were dried at 60 DEG C for 24 hours. After drying the ULTEM ™ CRS 5001 film sample at 110 ° C. for 48 hours, the weight still increased, suggesting strong interaction with the electrolyte solvent. Thus, the ULTEM ™ CRS 5001 sample was further dried at 200 ° C. for 24 hours, with no additional weight change observed. The remaining film samples were dried at 110 [deg.] C for 48 hours.

9. 건조 오븐으로부터 꺼낸 후 곧바로 건조 중량으로서 샘플의 중량을 기록한다.9. Record the weight of the sample as dry weight immediately after removal from the drying oven.

10. 정규화된 건조 중량은 건조 중량을 초기 중량으로 나눔으로써 계산했다. 정규화된 습윤 중량은 습윤 중량을 초기 중량으로 나눔으로써 계산했다.10. The normalized dry weight was calculated by dividing the dry weight by the initial weight. The normalized wet weight was calculated by dividing the wet weight by the initial weight.

개별 전해질 용매에 의한 내용매성 테스트를 위한 상세한 과정은 다음과 같다:The detailed procedure for solvent resistance testing with individual electrolyte solvents is as follows:

1. 각 재료 타입마다 9개의 복제 샘플(얇은 필름)을 준비한다.1. Prepare 9 replicate samples (thin film) for each material type.

2. 재료 공급업자에 의해서 제안된 대로 모든 샘플을 전형적인 건조 과정에 따라서 진공에서 건조시켰다.2. All samples were dried in a vacuum according to the typical drying procedure as suggested by the material suppliers.

3. 건조 샘플의 출발 중량을 기록한다. 전자 저울 분해능은 0.00001 그램이고, 각 개별 샘플 중량은 0.02 그램을 초과하며, 이로써 정확도는 적어도 ±0.05%이다. 3. Record the starting weight of the dry sample. The electronic balance resolution is 0.00001 grams, and the weight of each individual sample exceeds 0.02 grams, whereby the accuracy is at least +/- 0.05%.

4. 각 개별 샘플을 별도의 밀봉된 유리 용기에서 과량의 용매(샘플이 완전히 덮히는)에 담근다.4. Immerse each individual sample in a separate sealed glass container in an excess of solvent (completely covered by the sample).

5. 모든 용기를 55±2℃에서 수조에 저장하고, 21일 후에 샘플을 꺼낸다.5. Store all vessels at 55 ± 2 ° C in a water bath, and remove samples 21 days later.

6. 샘플의 표면의 잔류 용매를 제거하기 위해 천이나 휴지로 습윤 샘플을 물기가 없도록 닦고, 습윤 중량으로서 중량을 기록한다.6. To remove residual solvent from the surface of the sample, wipe the wet sample dry with a cloth or tissue and record the weight as wet weight.

7. 샘플을 48시간 동안 110℃에서 진공 건조시켰다. PP 및 PE 샘플을 24시간 동안 60℃에서 건조시켰다. 나머지 샘플은 진공하에 110℃에서 3일간 진공하에 150℃에서 1일간 건조시켰다.7. The sample was vacuum dried at 110 DEG C for 48 hours. The PP and PE samples were dried at 60 DEG C for 24 hours. The remaining samples were dried under vacuum at &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 110 C &lt; / RTI &gt; for three days under vacuum at 150 C for one day.

8. 정규화된 건조 중량은 건조 중량을 초기 중량으로 나눔으로써 계산했다. 정규화된 습윤 중량은 습윤 중량을 초기 중량으로 나눔으로써 계산했다.8. The normalized dry weight was calculated by dividing the dry weight by the initial weight. The normalized wet weight was calculated by dividing the wet weight by the initial weight.

전해질 용액(1:1:1 비의 DMC:EMC:EC 및 1mol/L LiPF6) 또는 개별 알킬 카보네이트 용매를 사용하여 접촉각 측정에 의해서 상이한 폴리머들의 습윤능을 평가했다. 표준 과정(예를 들어, 영률 평가 또는 유사 방법을 통한)에 따라서 접촉각을 측정했으며, 여기서 수학적 표시를 소적의 모양에 피팅했고, 액체-고체-증기(LSV) 계면 라인에서 소적에 대한 접선의 기울기를 계산했다. 각 샘플을 적어도 5번 측정했고, 달리 언급되지 않는다면 접촉각은 표면 위에 소적 디스펜싱 5초 후에 기록했다.The wettability of the different polymers was evaluated by contact angle measurement using an electrolyte solution (1: 1: 1 ratio of DMC: EMC: EC and 1 mol / L LiPF 6 ) or individual alkyl carbonate solvents. The contact angle was measured according to a standard procedure (e.g., through a Young's modulus or similar method), where the mathematical notation was fitted to the shape of the droplet and the slope of the tangent to the droplet in the liquid-solid-vapor (LSV) . Each sample was measured at least 5 times and the contact angle recorded 5 seconds after the droplet dispensing on the surface, unless otherwise noted.

열 기계 분석(TMA)은 전형적으로 ASA/TM - 2010-216099 테스트 방법에 따라서 세터페이터의 고온 용융 완전성(HTMI)을 특성화하기 위해 사용된다. TMA를 활용하여 세퍼레이터를 일정하고 적은 하중하에 유지하고, 변형도(신장)를 온도의 함수로서 측정한다. 세퍼레이터가 기계적 완전성을 잃는 온도에서 신장은 극적으로 증가한다. 전형적으로, 수축 개시 온도(2% 수축시 온도), 변형 온도(5% 변형시 온도) 및 파단 온도(재료가 파괴되는 온도)를 기록하며, 고온 용융 완전성은 변형 온도로서 정의된다. 세퍼레이터의 고온 용융 완전성(HTMI)은 5% 변형 온도로서 정의된다. TA Instrument Q800 DMA를 필름 인장 설정하에 사용했다. 10mm 길이 및 3mm 너비의 필름을 테스트했다. 샘플이 파손될 때까지 온도를 5℃/분으로 상승시키면서 샘플을 일정한 0.02N 하중에 유지한다. 실험 변수는 다음과 같다:Thermomechanical analysis (TMA) is typically used to characterize the high temperature melt integrity (HTMI) of a setter in accordance with the ASA / TM - 2010-216099 test method. TMA is used to keep the separator under constant and low load, and strain (elongation) is measured as a function of temperature. At temperatures where the separator loses mechanical integrity, the elongation increases dramatically. Typically, the shrinkage starting temperature (2% shrink temperature), the deformation temperature (5% deformation temperature) and the breaking temperature (the temperature at which the material is broken) are recorded and the hot melt integrity is defined as the deformation temperature. The high temperature melt integrity (HTMI) of the separator is defined as a 5% strain temperature. TA Instrument Q800 DMA was used under film tension setting. 10 mm long and 3 mm wide films were tested. The sample is held at a constant 0.02 N load while raising the temperature to 5 캜 / min until the sample breaks. The experimental variables are as follows:

a. 테스트: 온도 상승/제어된 힘a. Test: Temperature rise / controlled force

b. 예비하중 힘: 0.02Nb. Preload force: 0.02N

c. 시작 온도: 30℃c. Starting temperature: 30 ℃

d. 최종 온도: 300℃(또는 샘플의 파단)d. Final temperature: 300 ° C (or sample break)

e. 상승 속도: 5℃/분e. Ascent Rate: 5 ℃ / min

한 양태에서, 이온 전도도의 결정을 위해서 2016 코인 셀을 측정기기(test vehicle)로서 사용했다["NASA의 첨단 리튬-이온 배터리에 대한 배터리 세퍼레이터 특성화 및 평가 과정"에 따름, NASA/TM - 2010-216099]. WISDOM OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD로부터 구입한 리튬 금속 슬라이스(순수 리튬 금속 99.9%)를 전극으로서 사용했다. 셀 저항을 테스트하기 위해 BioLogic Science Instruments로부터 구입한 VMP2 멀티포텐시오스탯(multipotentiostat)을 사용하여 전기화학 임피던스 분광법(EIS)을 사용했다. 비 전도도는 옴 법칙에 따라서 계산된다:In one embodiment, a 2016 coin cell was used as a test vehicle to determine the ionic conductivity. ["NASA / TM-2010- 216099]. A lithium metal slice (99.9% pure lithium metal) purchased from WISDOM OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD. Was used as the electrode. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) was used to test the cell resistance using a VMP2 multipotentiostat from BioLogic Science Instruments. The non-conductivity is calculated according to Ohm's law:

비 전도도 = 필름 두께/(세퍼레이터 저항성 * 테스트 면적)Non-Conductivity = Film Thickness / (Separator Resistance * Test Area)

여기서 필름 두께는 마이크로미터로 측정되었으며, 세퍼레이터 저항성은 EIS 나이키스트 플롯(nyquist plot)으로부터 판독되었고, 테스트 면적은 전극 크기(직경 15.6mm이다)에 의해서 결정되었다.The film thickness was measured in micrometers and the separator resistance was read from an EIS nyquist plot and the test area was determined by electrode size (diameter 15.6 mm).

사이클링 테스트를 위해서, BYD로부터 LiFePO4 캐소드를 구입하였으며, 그라파이트 애노드를 MTI Co. Ltd.로부터 구입하였다. 2016 코인 셀 성분을 Shenzhen Kejingstar Tech Co. Ltd.로부터 구입했다. 사용된 전해질은 Shenzhen Capchem Tech Co. Ltd.로부터 구입한 LBC3015B였다. LiFePO4 2016 코인 셀에 대한 시험 과정은 다음과 같다:For the cycling test, a LiFePO 4 cathode was purchased from BYD and the graphite anode was purchased from MTI Co. Lt; / RTI &gt; 2016 Coin Cell Ingredients by Shenzhen Kejingstar Tech Co. Lt; / RTI &gt; The electrolyte used was Shenzhen Capchem Tech Co. Lt; / RTI &gt; The test procedure for the LiFePO 4 2016 coin cell is as follows:

1. 형성 사이클: 전압 히트 3.8V까지 0.3mA에서 일정 전류 전하; 0.075mA로의 전류 트립까지 3.8V에서 일정 전압 전하; 1분간 개방 회로; 전압 히트 2.5V까지 -0.3mA에서 일정 전류 방전; 전압 히트 3.8V까지 1.5mA에서 일정 전류 전하; 0.075 mA로의 전류 트립까지 3.8V에서 일정 전압 전하; 24h 동안 개방 회로 전압 모니터 및 100%로서 용량 기록.1. Formation cycle: Constant current charge at 0.3mA up to 3.8V of voltage hits; Constant voltage charge at 3.8V until current trip to 0.075mA; 1 minute open circuit; Constant current discharge at -0.3mA up to 2.5V voltage hits; Constant current charge at 1.5mA until voltage hits 3.8V; Constant voltage charge at 3.8 V until current trip to 0.075 mA; Open circuit voltage monitor for 24h and capacity record as 100%.

2. 충방전 사이클: 전압 히트 3.8V까지 1.5mA에서 일정 전류 전하; 0.075mA로의 전류 트립까지 3.8V에서 일정 전압 전하; 1분간 개방 회로; 전압 히트 2.5V까지 -1.5mA에서 일정 전류 방전; 1분간 개방 회로; 1200 후속 사이클을 위한 사이클 과정 반복. 방전된 용량을 기록한다. 이 방전된 용량의 형성 사이클 동안 방전된 용량에 대한 비율은 퍼센트 단위로 용량 보유로서 기록된다.
2. Charge / Discharge Cycle: constant current charge at 1.5mA up to 3.8V of voltage hits; Constant voltage charge at 3.8V until current trip to 0.075mA; 1 minute open circuit; Constant current discharge at -1.5 mA until voltage hits 2.5 V; 1 minute open circuit; Repeat the cycle for 1200 subsequent cycles. Record the discharged capacity. The ratio of the discharged capacity to the discharged capacity during the formation cycle is recorded as the capacity retention in percentage.

재료material

한 양태에서, 아래 예시된 복수의 재료들이 시험되었다:In one embodiment, a plurality of materials illustrated below were tested:

Figure pct00020
Figure pct00020

이 연구에서 사용된 전해질은 Capchem로부터 구입한 LBC3015B이다. 이것은 에틸렌 카보네이트(EC), 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸메틸 카보네이트(EMC) 및 LiPF6의 혼합물이다. EC, DMC 및 EMC 비는 1:1:1이고, LiPF6의 농도는 1mol/L이다.
The electrolyte used in this study is LBC3015B purchased from Capchem. It is a mixture of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) and LiPF 6 . The EC, DMC and EMC ratios were 1: 1: 1 and the LiPF 6 concentration was 1 mol / L.

고체 필름 특성Solid film characteristics

[표 A][Table A]

전해질 용액에서 내용매성In the electrolyte solution,

Figure pct00021
Figure pct00021

표 A의 데이터는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 세퍼레이터 필름이 전해질 용액(1:1:1 EC:DMC:EMC 및 1mol/L LiPF6)에 대해 뛰어난 내용매성을 가진다는 것을 나타내며, 이는 정규화된 건조 중량 >90%(예를 들어, 90%~101%, 91%~101%, 92%~101%, 93%~101%, 94%~101%, 95%~101%, 96%~101%, 97%~101%, 98%~101%, 99%~101%, 100%~101%)에 의해서 확인된다. 정규화된 건조 중량은 건조 중량, 즉 55℃에서 용액 중에서 21일 동안 소킹하고, 이어서 건조시켜 모든 용매를 제거한 후의 샘플의 중량을 초기 중량, 즉 용액 중에서 소킹하기 전의 샘플의 초기 중량으로 나눔으로써 계산되었다. 추가로, 이들 재료는 저 팽윤도를 가진다(정규화된 습윤 중량 약 100%). 정규화된 습윤 중량은 습윤 중량, 즉 샘플을 건조시키기 않고 55℃에서 용액 중에서 21일 동안 소킹한 후의 샘플의 중량을 출발 중량, 즉 용액 중에서 소킹하기 전의 샘플의 초기 중량으로 나눔으로써 계산되었다.The data in Table A indicate that the polyethylene and polypropylene separator films have excellent solvent resistance to electrolyte solutions (1: 1: 1 EC: DMC: EMC and 1 mol / L LiPF 6 ) (E.g., 90% to 101%, 91% to 101%, 92% to 101%, 93% to 101%, 94% to 101%, 95% to 101%, 96% To 101%, 98% to 101%, 99% to 101%, and 100% to 101%). The normalized dry weight was calculated by dividing the weight of the sample after soaking for 21 days in dry weight, i. E., 55 &lt; 0 &gt; C in solution, followed by drying to remove all solvent, . In addition, these materials have low swelling (normalized wet weight of about 100%). The normalized wet weight was calculated by dividing the wet weight, i.e. the weight of the sample after soaking for 21 days in solution at 55 占 폚 without drying the sample, by the initial weight of the sample before soaking in the starting weight, i.e. solution.

비정질 수지의 비교예들은 전해질 용액에서 폴리머의 유의한 용해를 증명한다(정규화된 건조 중량 <90%, 대부분 완전히 용해).Comparative examples of amorphous resins demonstrate significant dissolution of the polymer in the electrolyte solution (normalized dry weight < 90%, mostly completely dissolved).

ULTEM™ CRS 5001 수지에 대해 얻어진 데이터는 ULTEM™ CRS 5001 수지가 정규화된 건조 중량 >90%에 의해서 입증된 대로 전해질 용액에서 유의하게 용해하지 않는다는 것을 나타내며, 이것은 ULTEM™ CRS 5001 수지가 전해질 용액에 대해 뛰어난 내용매성을 가짐을 의미한다. 이것은 배터리 세퍼레이터의 용도에서 ULTEM™ CRS 5001의 적용에 중요한데, 전해질에서 폴리머의 용해가 기공 크기 및 두께와 같은 세퍼레이터의 물리적 구조를 유의하게 변화시키기 때문이다. 또한, 전해질 용액에서 세퍼레이터의 유의한 용해는, 예를 들어 세퍼레이터의 다공질 구조를 변화시킴으로써 및/또는 전해질 용액의 점도를 변화시킴으로써 세퍼레이터와 전해질을 통한 이온 수송 특성을 변화시킬 수 있다. 추가로, ULTEM™ CRS 5001 수지는 제한된 팽윤을 나타낸다(정규화된 습윤 중량 110%). 전해질 용액에서 세퍼레이터의 제한된 팽윤은 중요한데, 전해질 용액에 의한 세퍼레이터의 유의한 팽윤은, 예를 들어 기계적 강성 및 변형 온도를 변화시키는 등, 세퍼레이터의 물리적 성능을 유의하게 변화시킬 수 있기 때문이다.The data obtained for the ULTEM ™ CRS 5001 resin indicates that the ULTEM ™ CRS 5001 resin does not significantly dissolve in the electrolyte solution as evidenced by the normalized dry weight> 90% It means having excellent content. This is important for the application of ULTEM ™ CRS 5001 in battery separator applications because the dissolution of the polymer in the electrolyte significantly changes the physical structure of the separator, such as pore size and thickness. Further, the significant dissolution of the separator in the electrolyte solution can change the ion transport characteristics through the separator and the electrolyte, for example, by changing the porous structure of the separator and / or by changing the viscosity of the electrolyte solution. In addition, ULTEM (TM) CRS 5001 resin exhibits limited swelling (normalized wet weight 110%). The limited swelling of the separator in the electrolyte solution is important because the significant swelling of the separator by the electrolyte solution can significantly change the physical performance of the separator, for example by changing mechanical stiffness and strain temperature.

폴리머의 내용매성은 전형적으로 상대 용해도 변수(δ) 차이와 관련된다[C. M. Hansen, Hansen Solubility Parameters - A User's Handbook, 2nd edition 참조]. 폴리머와 용매의 용해도 변수가 약간 차이(Δδ)난 경우 전형적으로 용매에서 폴리머는 용해될 수 있다. 표 B는 전형적인 전해질 구성요소의 전체(δt), 분산성(δd), 극성(δp) 및 수소(δh) 용해도 변수를 나타낸다.The solvent resistance of the polymer is typically related to the relative solubility parameter ([delta]) difference [C. M. Hansen, Hansen Solubility Parameters - A User's Handbook, 2nd edition). When the solubility parameters of the polymer and solvent are slightly different (delta), the polymer can typically dissolve in the solvent. Table B shows the solubility parameters of the typical electrolyte components (δt), dispersibility (δd), polarity (δp) and hydrogen (δh).

[표 B][Table B]

전해질 조성물에 주로 사용되는 카보네이트 용매의 용해도 변수The solubility parameter of the carbonate solvent mainly used in the electrolyte composition

Figure pct00022
Figure pct00022

또한, ULTEM™ 1010, ULTEM™ CRS 5011 및 ULTEM™ CRS 5001 폴리머 필름의 내용매성을 개별 전해질 용매에 대해 시험했다. 표 B에 기초하여, 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC) 및 에틸 카보네이트(EC)를 사용했으며, 이것은 용매 용해도 변수의 가장 넓은 범위를 커버한다(18.0 내지 29.6 MPa1 /2).In addition, the solvent resistance of ULTEM ™ 1010, ULTEM ™ CRS 5011 and ULTEM ™ CRS 5001 polymer films was tested for individual electrolyte solvents. Based on Table B, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC) was used and ethyl carbonate (EC), which covers the broadest range of solvent solubility parameter (18.0 to 29.6 MPa 1/2).

[표 C][Table C]

개별 전해질 용매에서 내용매성In individual electrolyte solvents,

Figure pct00023
Figure pct00023

표 C의 데이터는 ULTEM™ CRS 5001 및 ULTEM™ CRS 5011의 내용매성이 모든 개별 전해질 용매에 대해 뛰어난 것을 나타내며(100±1% 정규화된 건조 중량), 이는 전체 전해질 조성 범위(예를 들어, 다양한 비율로 EC, DMC 및 DEC를 혼합시)에 걸쳐 ULTEM™ CRS 5001 및 ULTEM™ CRS 5011의 뛰어난 내용매성(즉, 정규화된 건조 중량 >90%)을 시사한다. ULTEM™ 1010은 용매에서 유의한 용해/변형을 나타내며, 이 경우 정량적 중량 분석이 불가능했다.The data in Table C indicate that the solvent resistance of ULTEM (TM) CRS 5001 and ULTEM (TM) CRS 5011 is superior for all individual electrolyte solvents (100 ± 1% normalized dry weight) (I.e., normalized dry weight > 90%) of ULTEMTM CRS 5001 and ULTEMTM CRS 5011 over time (when mixed with EC, DMC and DEC). ULTEM ™ 1010 exhibited significant dissolution / deformation in the solvent, in which case quantitative weight analysis was not possible.

[표 D][Table D]

고온 용융 완전성High temperature melt integrity

Figure pct00024
Figure pct00024

표 D는 고체 ULTEM™ 1010 및 ULTEM™ CRS 5001 필름이 230℃를 초과하는 매우 높은 5% 변형 온도와 함께 뛰어난 고온 용융 완전성(HTMI) 성능을 제공함을 나타낸다.Table D shows that solid ULTEM ™ 1010 and ULTEM ™ CRS 5001 films provide excellent high temperature melt integrity (HTMI) performance with very high 5% strain temperature exceeding 230 ° C.

[표 E][Table E]

접촉각(전해질 용액에서 측정)Contact angle (measured in electrolyte solution)

Figure pct00025
Figure pct00025

표 E는 고체 ULTEM™ 1010 및 ULTEM™ CRS 5001 필름이, 극히 낮은 접촉각 값(<20°)에 의해서 시사된 대로, 전해질 용액(1:1:1 EC:DMC:EMC 및 1mol/L LiPF6)에서 뛰어난 습윤능을 제공한다는 것을 나타낸다. 이들 접촉각 값은 고체 PP 및 UHMWPE 필름(전형적으로 >35°)에 대해 얻어진 값들보다 상당히 더 낮다.Table E shows that the solid ULTEM ™ 1010 and ULTEM ™ CRS 5001 films exhibit an electrolyte solution (1: 1: 1 EC: DMC: EMC and 1 mol / L LiPF 6 ), as suggested by an extremely low contact angle value (<Lt; RTI ID = 0.0 > wettability &lt; / RTI &gt; These contact angle values are significantly lower than values obtained for solid PP and UHMWPE films (typically &gt; 35 DEG).

[표 F][Table F]

접촉각(개별 용매에서 측정)Contact angle (measured in individual solvents)

Figure pct00026
Figure pct00026

표 F는 고체 PP 필름의 접촉각이 시험된 용매 조성물의 전 범위에 걸쳐 비교적 높은 것을 나타낸다(전형적으로 >30°). 반면에, ULTEM™ 1010 및 ULTEM™ CRS 5001 고체 필름은 용매의 매우 넓은 조성 범위에 걸쳐 극히 낮은 접촉각(전형적으로<15°)을 나타내며, 이는 용액에 의한 필름의 월등한 습윤능을 시사한다. ULTEM™ 1010 및 ULTEM™ CRS 5001 필름은 30°미만의 접촉각을 나타내는데, 이것은 비교예인 PP 621P보다 상당히 적은 수치이다.
Table F shows that the contact angle of the solid PP film is relatively high over the entire range of solvent compositions tested (typically > 30 DEG). On the other hand, ULTEM ™ 1010 and ULTEM ™ CRS 5001 solid films exhibit very low contact angles (typically <15 °) over a very wide composition range of solvents, suggesting superior wettability of the film by the solution. ULTEM ™ 1010 and ULTEM ™ CRS 5001 films exhibit a contact angle of less than 30 °, which is significantly less than the comparable PP 621P.

다공질 필름 특성Characteristics of porous film

다공질 막은 다양한 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예로서, 다공질 막은 용매 캐스팅 방법, 압출된 필름의 신축 및/또는 압출된 필름에서 용질의 세척에 의해 형성될 수 있다. 또한, 세퍼레이터를 형성하기 위한 다른 방법들도 사용될 수 있다. 추가의 예로서, 45~75% 범위의 총 다공도를 갖는 다공질 막이 제조될 수 있다. 또한, 다른 범위들 및 다공도도 사용될 수 있다.The porous film can be produced using various methods. As an example, the porous film can be formed by a solvent casting method, by stretching the extruded film and / or by washing the solute in an extruded film. Other methods for forming the separator may also be used. As a further example, a porous film having a total porosity ranging from 45 to 75% may be produced. Other ranges and porosities may also be used.

다공질 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터가 용매 캐스팅 방법에 의해서 제조되었다. ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 120℃에서 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액이 실온으로 냉각되었고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(bird applicator)(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트되었다. 캐스트된 필름은 하룻밤 테트라하이드로푸란(THF) 배스에 담가진 후, 진공하에 120℃에서 건조되었다. 도 2는 용매 캐스트된 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터의 대표적인 형태(단면)를 도시한다(실시예 20 참조).A porous ULTEM ™ CRS 5001 separator was prepared by solvent casting method. The ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 占 폚. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast onto a glass substrate with a bird applicator (slot size: 50 mu m) at room temperature. The cast film was immersed in a tetrahydrofuran (THF) bath overnight and then dried at 120 DEG C under vacuum. Figure 2 shows a representative form (cross-section) of a solvent cast ULTEM CRS 5001 separator (see Example 20).

[표 G][Table G]

접촉각(전해질 용액에서 측정)Contact angle (measured in electrolyte solution)

Figure pct00027
Figure pct00027

표 G는 Celgard 및 Tonen 세퍼레이터의 접촉각이 높으며, 전형적으로 5초 후 40 내지 50°인 것을 나타낸다. 전해질 소적이 30초간 세퍼레이터와 접촉된 후에도 접촉각은 35°이상을 유지하는데, 이는 전해질 용액에 의한 Celgard 및 Tonen 세퍼레이터의 불량한 습윤능을 시사한다. 그러나, 제조된 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터는 30초 후 <10°의 극히 낮은 접촉각을 나타낸다. 5초의 짧은 접촉 시간 후에도 접촉각은 이미 20°이하였으며, 이것은 전해질 용액에 의한 세퍼레이터의 거의 즉각적인 습윤을 의미한다.Table G shows that the contact angles of the Celgard and Tonen separators are high, typically 40 to 50 degrees after 5 seconds. Even after the electrolyte droplets contact the separator for 30 seconds, the contact angle is maintained above 35 °, suggesting poor wettability of the Celgard and Tonen separators by the electrolyte solution. However, the ULTEM ™ CRS 5001 separator produced exhibits an extremely low contact angle of <10 ° after 30 seconds. After a short contact time of 5 seconds, the contact angle was already 20 ° or less, which means almost immediate wetting of the separator by the electrolyte solution.

[표 H][Table H]

접촉각(개별 용매에서 측정)Contact angle (measured in individual solvents)

표 H는 Celgard 및 Tonen 세퍼레이터의 접촉각이 시험된 용매 조성의 전 범위에 걸쳐 비교적 높은 것을 나타낸다(전형적으로 >25°). 반면에, ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터는 용매의 매우 넓은 조성 범위에 걸쳐 극히 낮은 접촉각(<10°)을 나타내며, 이는 용매 혼합물에 의한 세퍼레이터의 월등하며 즉각적인 습윤능을 시사한다.Table H shows that the contact angles of the Celgard and Tonen separators are relatively high over the full range of solvent compositions tested (typically > 25 [deg.]). On the other hand, the ULTEM ™ CRS 5001 separator exhibits an extremely low contact angle (<10 °) over a very wide composition range of solvents, suggesting superior and immediate wetting ability of the separator by the solvent mixture.

[표 I][Table I]

고온 용융 완전성High temperature melt integrity

Figure pct00029
Figure pct00029

표 I는 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터와 Celgard 및 Tonen 세퍼레이터의 HTMI 성능을 비교하며, ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터는 200℃를 상당히 초과하는 변형 온도와 함께 월등한 성능을 나타내지만, Celgard 및 Tonen 세퍼레이터는 119~160℃ 범위의 온도에서 이미 변형된다. 추가로, ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터의 파단 온도는 200℃를 초과하며, 이것은 <170℃인 Celgard 및 Tonen 세퍼레이터의 파단 온도와 비교하여 상당한 개선이다.Table I compares the HTMI performance of the ULTEM ™ CRS 5001 separator with that of the Celgard and Tonen separators, while the ULTEM ™ CRS 5001 separator exhibits superior performance with a strain temperature well in excess of 200 ° C, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 160 C. &lt; / RTI &gt; In addition, the break temperature of the ULTEM ™ CRS 5001 separator exceeds 200 ° C, which is a significant improvement over the break temperatures of Celgard and Tonen separators of <170 ° C.

표 J는 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터와 상업용 폴리올레핀 세퍼레이터(Celgard 및 Tonen)의 이온 전도도의 비교를 예시한다. ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터가 상업용 폴리올레핀 세퍼레이터 필름보다 유사하거나 높은 이온 전도도를 포함한다는 것이 분명히 보인다. 괄호 안의 수는 3회 측정에 기초한 표준편차를 나타낸다.Table J illustrates a comparison of the ionic conductivities of ULTEM ™ CRS 5001 separators and commercial polyolefin separators (Celgard and Tonen). It is evident that the ULTEM ™ CRS 5001 separator contains a similar or higher ionic conductivity than commercial polyolefin separator films. The number in parentheses indicates the standard deviation based on three measurements.

[표 J][Table J]

세퍼레이터의 이온 전도도Ion conductivity of separator

Figure pct00030
Figure pct00030

ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터와 Celgard™ 2320 세퍼레이터를 모두 2016 코인 셀에서 테스트했다. 캐소드는 LiFePO4이고, 애노드는 리튬 금속 슬라이스이다. 상기 설명된 전해질이 사용되었다. 0.5C의 일정한 충방전 속도에서 사이클 수명을 테스트했다. 2개의 세퍼레이터에 대해 1200 사이클에 걸친 사이클 수명을 도 3에 나타낸다.Both the ULTEM ™ CRS 5001 separator and the Celgard ™ 2320 separator were tested on a 2016 coin cell. The cathode is LiFePO 4, the anode is lithium metal slice. The electrolyte described above was used. The cycle life was tested at a constant charge and discharge rate of 0.5C. The cycle life over 1200 cycles for two separators is shown in Fig.

도 3은 Celgard™ 2320 및 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터를 사용하여 세퍼레이터 종류마다 3개 셀에 걸쳐 평균낸 방전 용량 보유율을 도시한다. 세퍼레이터 종류마다 테스트된 각 3개 셀은 완전한 복제품이다. 도 3에서 수직 오차 막대는 3개 셀의 용량 보유율에 대한 표준편차를 나타낸다. Celgard™ 2320이 상업용 비교 세퍼레이터로 선택되지만, 유사한 용량 보유율 프로파일이, 예를 들어 Celgard™ 2500에서도 관찰되었다. 놀랍게도, 용량 보유율 데이터를 비교할 때 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터는 Celgard™ 2320 세퍼레이터와 비교하여 상당히 우수한 사이클 성능을 나타낸다. 예로서, Celgard™ 2320에 대해 1200 사이클에서 용량 보유율은 52%이지만, 용매 캐스트된 ULTEM™ CRS 5001의 용량 보유율은 79%이다. 일반적으로, 배터리 산업은 배터리 수명을 평가할 수 있는 확실한 마커로서 80% 용량 보유율을 사용한다. Celgard™ 2320 세퍼레이터를 가진 LiFePO4/흑연 코인 셀에 대해, 이 테스트 조건에서 사이클 수명은 ~250 사이클과 동등할 수 있다. 놀랍게도, ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터를 가진 셀은 ~1100 사이클의 상당히 높은 사이클 수명을 나타낸다.Figure 3 shows the discharge capacity retention rate averaged across three cells per separator type using a Celgard 占 2320 and ULTEM 占 CRS 5001 separator. Each of the three cells tested for each separator type is a complete replica. In FIG. 3, the vertical error bars represent the standard deviation of the capacity retention rate of three cells. Although Celgard ™ 2320 is selected as a commercial comparative separator, a similar capacity retention profile was observed, for example, on Celgard ™ 2500. Surprisingly, when comparing capacity retention data, the ULTEM ™ CRS 5001 separator exhibits significantly better cycle performance compared to the Celgard ™ 2320 separator. As an example, the capacity retention rate at 1200 cycles for Celgard ™ 2320 is 52%, while the capacity retention for solvent cast ULTEM ™ CRS 5001 is 79%. In general, the battery industry uses 80% capacity retention as a reliable marker for evaluating battery life. For a LiFePO 4 / graphite coin cell with a Celgard 2320 separator, the cycle life in this test condition can be equivalent to ~ 250 cycles. Surprisingly, a cell with a ULTEM ™ CRS 5001 separator exhibits a significantly higher cycle life of ~ 1100 cycles.

본원에 나타내고 설명된 대로, 파라-페닐렌 디아민에 기초한 폴리에테르이미드(PEI)(SABIC의 ULTEM™ CRS 5000 시리즈)는 전해질과의 높은 양립성, 높은 내용매성 및 180℃를 초과하는 높은 용융 완전성 온도 같은 월등한 성능 특징들의 조합을 가진 배터리 세퍼레이터 필름을 위한 뛰어난 재료이다. PEI는 배터리 전해질 용액에 대해 55℃의 상승된 온도에서도 내성이어야 하는 임계 요건을 충족한다. 추가로, PEI는 전해질 용액에 대해 극히 낮은 접촉각을 나타내며, 이것은 세퍼레이터 습윤능과 전해질 보유에 유리하여, 셀 제조 동안 전해질 충진 시간을 감소시키고, 작동중인 셀 성능을 개선한다. 파라-페닐렌 디아민에 기초한 PEI로부터의 세퍼레이터는 매우 높은 용융 완전성(180℃를 초과)을 가지며, 셀 작동의 전 범위에 걸쳐 높은 탄성률을 가진다. 제안된 재료는 전형적인 상업용 폴리올레핀-기재 세퍼레이터보다 동등하거나 우월한 특이적 이온 전도도를 가진 다공질 필름으로 용융 및 용액 가공이 모두 가능하다. 추가로, 이들 PEI 세퍼레이터는 배터리의 사이클 수명을 상당히 개선시킨다.
As shown and described herein, the polyetherimide (PEI) based on para-phenylenediamine (ULTEMTM CRS 5000 series of SABIC) has a high compatibility with electrolyte, a high solvent resistance and a high melt integrity temperature It is an excellent material for battery separator films with a combination of superior performance features. PEI meets critical requirements for battery electrolyte solutions that must be resistant even at elevated temperatures of 55 ° C. In addition, PEI exhibits an extremely low contact angle with respect to the electrolyte solution, which is advantageous for separator wettability and electrolyte retention, thereby reducing the electrolyte filling time during cell preparation and improving cell performance in operation. Separators from PEI based on para-phenylenediamine have very high melt integrity (above 180 DEG C) and a high elastic modulus over the entire range of cell operation. The proposed material is capable of both melting and solution processing into a porous film with a specific ionic conductivity equal or superior to that of a typical commercial polyolefin-based separator. In addition, these PEI separators significantly improve the cycle life of the battery.

액체-유도 상 분리(LIPS) 과정Liquid-induced phase separation (LIPS) course

한 양태에서, 내용매성 ULTEM™ CRS 5000 폴리머는 상승된 온도에서 페놀계 용매(2-클로로-페놀 같은)에 용해될 수 있다. 용매와 최소 용융점 용매 혼합물을 형성하는 공-용매가 실온에서의 캐스팅 동안 도프 용액 유체를 유지하기 위해 첨가될 수 있다. 폴리머에 대한 비-용매를 포함하는 응고 배스에 캐스트된 습윤 필름을 담그고, 진공하에 120℃에서 용매를 제거함으로써 다공질 구조가 형성될 수 있다. In one embodiment, the solvent-resistant ULTEM ™ CRS 5000 polymer can be dissolved in a phenolic solvent (such as 2-chloro-phenol) at elevated temperatures. Co-solvents that form the solvent and the minimum melting point solvent mixture may be added to maintain the dope solution fluid during casting at room temperature. The porous structure can be formed by soaking the cast wet film in a coagulating bath containing a non-solvent for the polymer and removing the solvent at 120 캜 under vacuum.

한 양태에서, 다공질 재료(예를 들어, 필름, 세퍼레이터 등)를 제조하는 방법은 용매 중의 내화학성 폴리머를 포함하는 주입가능한 폴리머 용액을 제공하는 단계 및 이 폴리머 용액으로부터 다공질 필름을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예로서, 폴리머 용액으로부터 다공질 필름의 형성은 폴리머 용액으로부터 습윤된 얇은 필름을 캐스팅하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 폴리머 용액으로부터 다공질 필름의 형성은 폴리머에 대해 비-용매를 포함하는 응고 배스에 폴리머 용액을 담그는 것을 포함할 수 있다. 한 양태에서, 비-용매는 물, 피롤리돈-기반의 용매, 아세톤, 이소프로판올, 테트라하이드로푸란, 디클로로메탄, 디메틸 아세테이트, EDC, DMSO, 아니솔, ODCB, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In one aspect, a method of making a porous material (e.g., a film, a separator, etc.) comprises providing an injectable polymer solution comprising a chemical resistant polymer in a solvent and forming a porous film from the polymer solution can do. As an example, the formation of a porous film from a polymer solution can include casting a wet film that is wet from the polymer solution. As another example, the formation of a porous film from a polymer solution can include immersing the polymer solution in a coagulating bath comprising a non-solvent for the polymer. In one embodiment, the non-solvent may comprise water, a pyrrolidone-based solvent, acetone, isopropanol, tetrahydrofuran, dichloromethane, dimethylacetate, EDC, DMSO, anisole, ODCB, .

다른 양태로서, 폴리머는 폴리에테르이미드, 폴리이미드, 폴리케톤, 또는 폴리페닐렌설파이드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예로서, 폴리머는 파라-페닐렌 디아민에 기초한 폴리에테르이미드를 포함한다.In another embodiment, the polymer may comprise a polyetherimide, polyimide, polyketone, or polyphenylene sulfide, or a combination thereof. By way of example, the polymer comprises a polyetherimide based on para-phenylenediamine.

한 양태에서, 용매는 페놀계 용매를 포함할 수 있다. 예로서, 용매는 4-클로로-3-메틸-페놀, 4-클로로-2-메틸-페놀, 2,4-디클로로-6-메틸-페놀, 2,4-디클로로-페놀, 2,6-디클로로-페놀, 4-클로로-페놀, 2-클로로-페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, 4-메톡시-페놀, 카테콜, 벤조퀴논, 2,3-자일렌올, 2,6-자일렌올, 또는 레졸시놀, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가의 예로서, 폴리머 용액은 무기 입자를 포함할 수 있다.In one embodiment, the solvent may comprise a phenolic solvent. By way of example, the solvent may be selected from the group consisting of 4-chloro-3-methyl-phenol, 4-chloro-2-methyl-phenol, 2,4- Cresol, p-cresol, 4-methoxy-phenol, catechol, benzoquinone, 2,3-xylenol, 2,6- - xylenol, or resorcinol, or combinations thereof. As a further example, the polymer solution may comprise inorganic particles.

한 양태에서, 다공질 필름의 다공도는 10% 내지 90%의 범위에서 조율될 수 있다. 예로서, 다공질 필름의 평균 기공 크기는 0.01μm 내지 10μm로 조율될 수 있다. 다른 양태에서, 다공질 필름의 2% 변형률 오프셋에서 응력은 200 내지 3000 psi 범위에서 변형될 수 있다. 추가의 양태에서, 다공질 필름의 MacMullin 수는 15 이하이다.In one embodiment, the porosity of the porous film can be tuned in the range of 10% to 90%. By way of example, the average pore size of the porous film can be tuned to 0.01 탆 to 10 탆. In another embodiment, the stress at a 2% strain offset of the porous film can be varied in the range of 200 to 3000 psi. In a further embodiment, the MacMullin number of the porous film is no greater than 15.

한 양태에서, 다공질 필름은 세퍼레이터로서 구현될 수 있다. 예로서, 세퍼레이터는 180℃ 이상의 온도에서 5% 변형을 나타낼 수 있다. 다른 예로서, 세퍼레이터는 30°이하의 전해질 접촉각을 가질 수 있다. 추가의 예로서, 세퍼레이터는 전해질 용액에 내성이지만 그와 매우 양립성일 수 있다.In one embodiment, the porous film can be implemented as a separator. By way of example, the separator may exhibit a 5% strain at temperatures of 180 ° C or higher. As another example, the separator may have an electrolyte contact angle of 30 DEG or less. As a further example, the separator may be resistant to but very compatible with the electrolyte solution.

한 양태에서, 다공질 필름은 추가 코팅(폴리머, 세라믹)을 위한 기판으로서 또는 더 복잡한 세퍼레이터 구성(다층)을 위한 구성요소로서 사용될 수 있다.In one embodiment, the porous film can be used as a substrate for an additional coating (polymer, ceramic) or as a component for a more complex separator configuration (multilayer).

한 양태에서, 에너지 저장 장치가 다공질 필름을 포함할 수 있다. 예로서, 다공질 필름은 전기화학 셀에서 세퍼레이터로서 배치될 수 있다. 다른 예로서, 전기화학 셀은 리튬 이온 배터리이다. 추가의 예로서, 전기화학 셀은 전해 커패시터이다.
In one embodiment, the energy storage device may comprise a porous film. As an example, the porous film may be disposed as a separator in an electrochemical cell. As another example, the electrochemical cell is a lithium ion battery. As a further example, the electrochemical cell is an electrolytic capacitor.

다음의 실시예들은 여기 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 제조되고 평가된 방식에 대한 완전한 개시 및 설명을 당업자에게 제공하기 위하여 제시되며, 순전히 예시로서 본 방법 및 시스템의 범위를 제한하려는 의도는 없다. 숫자들(예를 들어, 양, 온도 등)과 관련하여 정확성을 보장하기 위해 노력하였지만, 일부 오차 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 나타내지 않는다면, 부는 중량부이고, 온도는 ℃ 또는 주위 온도이고, 압력은 압력은 대기압 또는 대기압 근사치이다.
The following examples are presented to provide those of ordinary skill in the art with a complete disclosure and description of the manner in which the claimed compounds, compositions, articles, apparatus and / or methods are being produced and evaluated and are shown by way of example only, There is no intention to limit. Although efforts have been made to ensure accuracy with respect to numbers (eg, quantity, temperature, etc.), some errors and deviations should be considered. Unless otherwise indicated, parts are parts by weight, temperatures are in ° C or ambient temperature, and pressures are atmospheric or atmospheric pressure approximations.

재료material

한 양태에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머가 상승된 온도에서 페놀계 용매(4-클로로-2-메틸-페놀 또는 p-크레졸 같은)에 용해되었고, 이어서 용매와 최소 용융점 용매 혼합물을 형성하는 공-용매가 실온에서의 캐스팅 동안 도프 용액 유체를 유지하기 위해 첨가되었다. 다른 양태에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머가 상승된 온도에서 페놀계 용매(2-클로로-페놀 같은)에 용해되었다. 유리 플레이트 위에 습윤된 얇은 필름을 캐스팅하고, 폴리머에 대한 비-용매를 포함하는 응고 배스에 캐스트된 얇은 필름을 담그고, 진공하에 120℃에서 막 중의 잔류 용매를 제거함으로써 다공질 구조가 형성되었다. 또한, 다공질 폴리에틸렌 필름(PE, 8 마이크론 두께, 겉보기 다공도 24%) 위에 습윤된 얇은 필름을 캐스팅하고, 폴리머에 대한 비-용매를 포함하는 응고 배스에 다공질 기판 상부의 캐스트된 습윤 필름을 담그고, 진공하에 60℃에서 막 중의 잔류 용매를 제거함으로써 다층 다공질 구조가 형성되었다.In one embodiment, the ULTEM (TM) CRS 5001 polymer is dissolved in a phenolic solvent (such as 4-chloro-2-methyl-phenol or p-cresol) at elevated temperature and then co- Was added to maintain the dope solution fluid during casting at room temperature. In another embodiment, the ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a phenolic solvent (such as 2-chloro-phenol) at elevated temperatures. The porous structure was formed by casting a wet film that was wet on a glass plate, dipping the cast thin film in a coagulating bath containing a non-solvent for the polymer, and removing the residual solvent in the film at 120 캜 under vacuum. It is also possible to cast a thin film wetted on a porous polyethylene film (PE, 8 microns thick, apparent porosity 24%), soak the cast wet film on top of the porous substrate in a coagulation bath containing a non-solvent for the polymer, To remove the residual solvent in the membrane at 60 占 폚 to form a multilayer porous structure.

세퍼레이터의 겉보기 다공도가 계산되었다. 필름은 다이에서 19mm 직경의 원형 슬라이스로 절단되었고, 나선형 마이크로미터(Mitutoyo)로 샘플 두께가 측정되고, ±0.05% 변량으로 전기 저울에서 중량이 측정된다. 그 후, 겉보기 다공도가 다음 식에 의해서 계산된다:The apparent porosity of the separator was calculated. The film was cut into circular slices of 19 mm diameter on the die, the sample thickness was measured with a spiral micrometer (Mitutoyo) and weighed on an electrical balance with a +/- 0.05% variance. The apparent porosity is then calculated by the following equation:

겉보기 다공도 = 1 - 샘플 총 중량/수지 밀도 x 샘플 두께 x 샘플 면적Apparent porosity = 1 - Sample gross weight / Resin density x Sample thickness x Sample area

인장 강도는 직사각형(3 x 20mm) 필름 샘플에 대해 TA Instrument의 Q800 DMA에 의해서 측정되었다. 인장 강도에 대한 측정 방법은 변형률 상승(strain ramp)을 사용하여 동적 기계적 분석장치(DMA)에서 필름 인장 클램프를 활용한다. 다음의 실험 변수가 사용되었다:Tensile strength was measured by a TA Instrument Q800 DMA on rectangular (3 x 20 mm) film samples. The measurement method for tensile strength utilizes a film tension clamp in a dynamic mechanical analyzer (DMA) using a strain ramp. The following experimental variables were used:

a. 테스트: 변형률 상승a. Test: Strain Rise

b. 예비하중 힘: 0.001Nb. Preloading force: 0.001N

c. 초기 변형률: 0.5%c. Initial strain: 0.5%

d. 등온 온도: 30℃d. Isothermal temperature: 30 ° C

e. 최종 변형률: 250%e. Final strain: 250%

f. 상승 속도: 5%/분f. Ascent Rate: 5% / min

g. 샘플이 필름 인장 클램프에 적절히 로딩되고 모든 필요한 측정이 이루어졌으며 정확하다는 것을 보장한다.
g. Ensure that the sample is properly loaded into the film tensile clamp and that all necessary measurements have been made and accurate.

결과result

리튬 이온 배터리 세퍼레이터는 기계적 강성/강도와 이온 전도도 사이의 균형을 만족할 수 있는 특이적 미소구조를 필요로 한다. 상 분리 과정 동안 사용된 조건이 기공 구조와 그에 따른 최종 세퍼레이터의 성능에 영향을 미친다. 하기 실시예들은 베이스 수지로서 ULTEM™ CRS 5001(SABIC)을 사용하여 세퍼레이터의 최종 구조와 특성이 상 분리 과정에서 사용된 용매 시스템, 폴리머 농도 및 응고 배스에 어느 정도 의존하는지 나타낸다. 세퍼레이터의 영률(강성), 이온 전도도, 고온 용융 완전성(HTMI) 및 전해질 습윤능이 측정되었다.Lithium ion battery separators require specific microstructures that can satisfy the balance between mechanical stiffness / strength and ionic conductivity. The conditions used during the phase separation process affect the pore structure and thus the performance of the final separator. The following examples show how the final structure and properties of the separator depend to some extent on the solvent system, polymer concentration and solidification bath used in the phase separation process, using ULTEMTM CRS 5001 (SABIC) as the base resin. Young's modulus (rigidity), ionic conductivity, high-temperature melt integrity (HTMI) and electrolyte wettability of the separator were measured.

표 AA는 LIPS 과정 변수를 나열하며, 이들은 형성된 세퍼레이터의 최종 구조에 영향을 미치는 가장 중요한 핵심 인자인 것으로 나타난다. 분자 구조 때문에 ULTEM™ CRS 5001은 예상외의 내용매성을 가지며, 따라서 대부분의 공통 용매에서 용해성이 낮다. 이러한 이유 때문에 클로로-2-메틸-페놀, 2-클로로-페놀 및/또는 p-크레졸의 용매 시스템의 혼합물이 15~20wt%의 폴리머 농도에서 실온에서 필요한 주입가능한 폴리머 시스템을 달성하기 위해 사용된다. 표 AA의 실시예들에서 사용된 용매와 그것의 혼합물은 실온에서 모두 액체이다. 응고 배스(조성 및 온도에 관하여)는 최종 구조를 제어하고 원하는 세퍼레이터 성능을 달성하는데 핵심 역할을 한다. 표 AA에 나타낸 대로, 7가지 종류의 응고 용매가 22 또는 40℃에서 사용되었다.Table AA lists the LIPS process variables, which appear to be the most important key factors affecting the final structure of the formed separator. Because of the molecular structure, ULTEM ™ CRS 5001 has unexpected solvent resistance and is therefore less soluble in most common solvents. For this reason, a mixture of chloro-2-methyl-phenol, 2-chloro-phenol and / or p-cresol solvent systems is used to achieve the required injectable polymer system at room temperature at a polymer concentration of 15-20 wt%. The solvents used in the examples of Table AA and mixtures thereof are all liquid at room temperature. The solidification bath (with respect to composition and temperature) plays a key role in controlling the final structure and achieving the desired separator performance. Seven types of coagulation solvents were used at 22 or 40 占 폚, as shown in Table AA.

[표 AA][Table AA]

LIPS 과정 변수LIPS Course Variables

Figure pct00031
Figure pct00031

실시예 1에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 15%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 메탄올 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 1, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 15%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was immersed in a methanol bath overnight and then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 2에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 15%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 에탄올 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 2, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 15%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was immersed in an ethanol bath overnight and then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 3에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 15%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 부탄올 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 3, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 15%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was immersed overnight in a butanol bath and then dried at 120 캜 under vacuum.

실시예 4에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(5:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 15%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 이소프로판올 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 4, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (5: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 15%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was soaked overnight in an isopropanol bath and then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 5에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(5:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 15%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 응고 배스로서 이소프로판올/p-크레졸(3:1 비)에 담가두었다. 형성된 막을 이소프로판올로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 5, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (5: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 15%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was immersed overnight in a isopropanol / p-cresol (3: 1 ratio) as a coagulation bath. The formed film was rinsed several times with isopropanol and the sample was then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 6에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(5:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 20%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 이소프로판올 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 6, the ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (5: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 20%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was soaked overnight in an isopropanol bath and then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 7에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(5:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 20%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 응고 배스로서 이소프로판올/p-크레졸(3:1 비)에 담가두었다. 형성된 막을 이소프로판올로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 7, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (5: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 20%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was immersed overnight in a isopropanol / p-cresol (3: 1 ratio) as a coagulation bath. The formed film was rinsed several times with isopropanol and the sample was then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 8에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 15%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 이소프로판올 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 8, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 15%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was soaked overnight in an isopropanol bath and then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 9에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 15%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 응고 배스로서 이소프로판올/p-크레졸(3:1 비)에 담가두었다. 형성된 막을 이소프로판올로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 9, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 15%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was immersed overnight in a isopropanol / p-cresol (3: 1 ratio) as a coagulation bath. The formed film was rinsed several times with isopropanol and the sample was then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 10에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 이소프로판올 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 10, the ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was soaked overnight in an isopropanol bath and then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 11에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 100μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 응고 배스로서 이소프로판올/p-크레졸(3:1 비)에 담가두었다. 형성된 막을 이소프로판올로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 11, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a Bird applicator (slot size: 100 mu m) at room temperature. The cast film was immersed overnight in a isopropanol / p-cresol (3: 1 ratio) as a coagulation bath. The formed film was rinsed several times with isopropanol and the sample was then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 12에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 에틸 아세테이트 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 12, the ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a bud applicator (slot size: 50 mu m) at room temperature. The cast film was soaked overnight in an ethyl acetate bath and then dried at 120 [deg.] C under vacuum.

실시예 13에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 아세톤 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 13, the ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a bud applicator (slot size: 50 mu m) at room temperature. The cast film was immersed in an acetone bath overnight and then dried at 120 캜 under vacuum.

실시예 14에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 헵탄 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 14, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a bud applicator (slot size: 50 mu m) at room temperature. The cast film was immersed in a heptane bath overnight and then dried at 120 [deg.] C under vacuum.

실시예 15에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 1-메틸-2-피롤리돈(NMP) 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 15, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a bud applicator (slot size: 50 mu m) at room temperature. The cast film was immersed in a 1-methyl-2-pyrrolidone (NMP) bath overnight and then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 16에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 2-Cl-페놀에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 13%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 16, ULTEMTM CRS 5001 polymer was dissolved in 2-Cl-phenol at 120 占 폚. The polymer concentration in the dope solution was 13%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a bud applicator (slot size: 50 mu m) at room temperature. The cast film was immersed in a tetrahydrofuran bath overnight and then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 17에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 2-Cl-페놀에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 13%였다. 도프 용액을 40℃로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란 배스에 담가두었다. 도프/응고 배스와 유리 기판 모두 가공 동안 40℃로 유지했다. 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 17, ULTEMTM CRS 5001 polymer was dissolved in 2-Cl-phenol at 120 &lt; 0 &gt; C. The polymer concentration in the dope solution was 13%. The dope solution was cooled to 40 占 폚 and then cast on a glass substrate with a bird applicator (slot size: 50 占 퐉). The cast film was immersed in a tetrahydrofuran bath overnight. Both the dope / coagulation bath and the glass substrate were maintained at 40 占 폚 during processing. The sample was dried at 120 &lt; 0 &gt; C under vacuum.

실시예 18에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 2-Cl-페놀에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 13%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란/2-Cl-페놀 혼합물 배스(3:1 v/v)에 담가두었다. 형성된 막을 THF로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 18, ULTEMTM CRS 5001 polymer was dissolved in 2-Cl-phenol at 120 占 폚. The polymer concentration in the dope solution was 13%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a bud applicator (slot size: 50 mu m) at room temperature. The cast film was immersed in a tetrahydrofuran / 2-Cl-phenol mixture bath (3: 1 v / v) overnight. The formed film was rinsed several times with THF, and then the sample was dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 19에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 2-Cl-페놀에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 13%였다. 도프 용액을 40℃로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란/2-Cl-페놀 혼합물 배스(3:1 v/v)에 담가두었다. 도프/응고 배스와 유리 기판 모두 가공 동안 40℃로 유지했다. 형성된 막을 THF로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 19, ULTEMTM CRS 5001 polymer was dissolved in 2-Cl-phenol at 120 占 폚. The polymer concentration in the dope solution was 13%. The dope solution was cooled to 40 占 폚 and then cast on a glass substrate with a bird applicator (slot size: 50 占 퐉). The cast film was immersed in a tetrahydrofuran / 2-Cl-phenol mixture bath (3: 1 v / v) overnight. Both the dope / coagulation bath and the glass substrate were maintained at 40 占 폚 during processing. The formed film was rinsed several times with THF, and then the sample was dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 20에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란 배스에 담가둔 다음, 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 20, the ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a bud applicator (slot size: 50 mu m) at room temperature. The cast film was immersed in a tetrahydrofuran bath overnight and then dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 21에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 40℃로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란 배스에 담가두었다. 도프/응고 배스와 유리 기판 모두 가공 동안 40℃로 유지했다. 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 21, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to 40 占 폚 and then cast on a glass substrate with a bird applicator (slot size: 50 占 퐉). The cast film was immersed in a tetrahydrofuran bath overnight. Both the dope / coagulation bath and the glass substrate were maintained at 40 占 폚 during processing. The sample was dried at 120 &lt; 0 &gt; C under vacuum.

실시예 22에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 실온에서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란/p-크레졸 혼합물 배스(3:1 v/v)에 담가두었다. 형성된 막을 THF로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 22, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast on a glass substrate with a bud applicator (slot size: 50 mu m) at room temperature. The cast film was immersed overnight in a tetrahydrofuran / p-cresol mixture bath (3: 1 v / v). The formed film was rinsed several times with THF, and then the sample was dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 23에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 40℃로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 유리 기판 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란/p-크레졸 혼합물 배스(3:1 v/v)에 담가두었다. 도프/응고 배스와 유리 기판 모두 가공 동안 40℃로 유지했다. 형성된 막을 THF로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 120℃에서 건조시켰다.In Example 23, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to 40 占 폚 and then cast on a glass substrate with a bird applicator (slot size: 50 占 퐉). The cast film was immersed overnight in a tetrahydrofuran / p-cresol mixture bath (3: 1 v / v). Both the dope / coagulation bath and the glass substrate were maintained at 40 占 폚 during processing. The formed film was rinsed several times with THF, and then the sample was dried at 120 DEG C under vacuum.

실시예 24에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 다공질 폴리에틸렌 기판(8 마이크론 두께) 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 에틸 아세테이트 배스에 담가둔 다음, 진공하에 60℃에서 건조시켰다.In Example 24, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast onto a porous polyethylene substrate (8 micron thick) with a Bird applicator (slot size: 50 mu m). The cast film was soaked overnight in an ethyl acetate bath and then dried at 60 [deg.] C under vacuum.

실시예 25에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 다공질 폴리에틸렌 기판(8 마이크론 두께) 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 아세톤 배스에 담가둔 다음, 진공하에 60℃에서 건조시켰다.In Example 25, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast onto a porous polyethylene substrate (8 micron thick) with a Bird applicator (slot size: 50 mu m). The cast film was immersed in an acetone bath overnight and then dried at 60 DEG C under vacuum.

실시예 26에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 4-클로로-2-메틸-페놀/p-크레졸(1:1 w/w) 용매 혼합물에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 17%였다. 도프 용액을 실온으로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 다공질 폴리에틸렌 기판(8 마이크론 두께) 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 THF 배스에 담가둔 다음, 진공하에 60℃에서 건조시켰다.In Example 26, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in a solvent mixture of 4-chloro-2-methyl-phenol / p-cresol (1: 1 w / w) at 120 ° C. The polymer concentration in the dope solution was 17%. The dope solution was cooled to room temperature and then cast onto a porous polyethylene substrate (8 micron thick) with a Bird applicator (slot size: 50 mu m). The cast film was immersed in a THF bath overnight and then dried at 60 ° C under vacuum.

실시예 27에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 2-Cl-페놀에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 13%였다. 도프 용액을 40℃로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 25μm)로 다공질 폴리에틸렌 기판(8 마이크론 두께) 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란/2-Cl-페놀 3:1 (v/v) 배스에 담가두었다. 도프/응고 배스와 유리 기판 모두 가공 동안 40℃로 유지했다. 형성된 막을 THF로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 60℃에서 건조시켰다.In Example 27, ULTEMTM CRS 5001 polymer was dissolved in 2-Cl-phenol at 120 &lt; 0 &gt; C. The polymer concentration in the dope solution was 13%. The dope solution was cooled to 40 占 폚 and then cast onto a porous polyethylene substrate (8 micron thick) with a Bird applicator (slot size: 25 占 퐉). The cast film was immersed in a 3: 1 (v / v) bath of tetrahydrofuran / 2-Cl-phenol overnight. Both the dope / coagulation bath and the glass substrate were maintained at 40 占 폚 during processing. The formed film was rinsed several times with THF and the sample was then dried at 60 DEG C under vacuum.

실시예 28에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 2-Cl-페놀에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 13%였다. 도프 용액을 40℃로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 50μm)로 다공질 폴리에틸렌 기판(8 마이크론 두께) 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란/2-Cl-페놀 3:1 (v/v) 배스에 담가두었다. 도프/응고 배스와 유리 기판 모두 가공 동안 40℃로 유지했다. 형성된 막을 THF로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 60℃에서 건조시켰다.In Example 28, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in 2-Cl-phenol at 120 占 폚. The polymer concentration in the dope solution was 13%. The dope solution was cooled to 40 占 폚 and then cast onto a porous polyethylene substrate (8 micron thick) with a bud applicator (slot size: 50 占 퐉). The cast film was immersed in a 3: 1 (v / v) bath of tetrahydrofuran / 2-Cl-phenol overnight. Both the dope / coagulation bath and the glass substrate were maintained at 40 占 폚 during processing. The formed film was rinsed several times with THF and the sample was then dried at 60 DEG C under vacuum.

실시예 29에서, ULTEM™ CRS 5001 폴리머를 120℃에서 2-Cl-페놀에 용해했다. 도프 용액 중 폴리머 농도는 13%였다. 도프 용액을 40℃로 냉각시키고, 이어서 버드 어플리케이터(슬롯 크기: 75μm)로 다공질 폴리에틸렌 기판(8 마이크론 두께) 위에 캐스트했다. 캐스트된 필름을 하룻밤 테트라하이드로푸란/2-Cl-페놀 3:1 (v/v) 배스에 담가두었다. 도프/응고 배스와 유리 기판 모두 가공 동안 40℃로 유지했다. 형성된 막을 THF로 몇 번 헹군 후, 샘플을 진공하에 60℃에서 건조시켰다.In Example 29, ULTEM (TM) CRS 5001 polymer was dissolved in 2-Cl-phenol at 120 &lt; 0 &gt; C. The polymer concentration in the dope solution was 13%. The dope solution was cooled to 40 占 폚 and then cast onto a porous polyethylene substrate (8 micron thick) with a Bird applicator (slot size: 75 占 퐉). The cast film was immersed in a 3: 1 (v / v) bath of tetrahydrofuran / 2-Cl-phenol overnight. Both the dope / coagulation bath and the glass substrate were maintained at 40 占 폚 during processing. The formed film was rinsed several times with THF and the sample was then dried at 60 DEG C under vacuum.

도 4~25는 각각 실시예 1~14 및 16~23의 제조된 다공질 세퍼레이터 필름들의 단면 형태를 나타내는 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 도시한다. 특히, 캐스트된 필름을 NMP(실시예 15)에 담갔을 때 ULTEM™ CRS 5001은 투명하며 치밀한 필름을 형성하므로, 이 경우는 추가 분석에 포함시키지 않았다. 도 43~45는 실시예 24~26의 제조된 다공질 세퍼레이터 필름(ULTEM™ CRS 5001 부분만)의 단면 형태를 나타내는 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 도시한다. 4 to 25 show scanning electron microscope (SEM) images showing the cross-sectional shapes of the prepared porous separator films of Examples 1 to 14 and 16 to 23, respectively. In particular, ULTEMTM CRS 5001 forms a clear, dense film when immersed in NMP (Example 15), so this case was not included in further analysis. Figures 43 to 45 show scanning electron microscope (SEM) images showing the cross-sectional shapes of the prepared porous separator films (ULTEMTM CRS 5001 parts only) of Examples 24-26.

SEM 이미지는 이 과정이 다목적이며, 과정 조건이 세퍼레이터 미소구조 제어에 매우 결정적임을 증명한다. 미국특허출원 7,439,291은 적어도 부분적으로 결정질인 폴리머 수지를 다루지만, 실시예 1 내지 11에서 사용된 과정 조건은 미국특허출원 7,439,291에 개시된 것들과 유사한데, 즉 이들은 모두 알코올-기재 응고 배스를 사용한다. 실시예 1 내지 11의 형태는 전형적으로 두 분리된 영역을 함유하는데, 상부 영역은 손가락 모양 거대공극(>5 마이크론)을 함유하고(실시예 1~11의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 도시한 도 4~14 참조), 하부 영역은 매우 미세한 스펀지 모양 미소공극(<1 마이크론)을 함유한다(각각 실시예 4~5, 7, 11 및 16~23의 고배율 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 도시한 도 26~37 참조). 스펀지 모양 미소공극이 전형적으로 바람직하며, 이와 같은 구조는 강성과 조합된 세퍼레이터 필름을 통해서 연속 다공질 경로를 조합한다. 그러나, 거대공극은 아주 개방형 기공 구조를 제공하는데, 즉 세퍼레이터를 통한 이온 흐름에 대한 저항성이 매우 낮으며, 이것은 이온 전도도를 증가시키는 이점을 가진다. 실제로 세퍼레이터 필름의 목표 성능에 따라 이 두 가지 사이의 적절한 균형을 추구할 수 있다.The SEM image demonstrates that this process is versatile and the process conditions are very critical to controlling the separator microstructure. Although U.S. Patent Application No. 7,439,291 covers polymeric resins that are at least partially crystalline, the process conditions used in Examples 1 to 11 are similar to those disclosed in U.S. Patent Application 7,439,291, that is, they all use alcohol-based solidification baths. The forms of Examples 1-11 typically contain two separate regions, the upper region containing finger-like macropores (> 5 microns) (SEM images of Examples 1-11) (See Figs. 4-14), the lower region contains very fine sponge-like micropores (<1 micron) (high magnification scanning electron microscope (SEM) images of Examples 4-5, 7, 11 and 16-23, 26 to 37). Sponge-like micropores are typically preferred, and such a structure combines a continuous porous path through a separator film combined with rigidity. However, the macropores provide a very open pore structure, i. E. Very low resistance to ionic flow through the separator, which has the advantage of increasing the ionic conductivity. In fact, depending on the target performance of the separator film, an appropriate balance between these two can be pursued.

실시예 4, 6, 8 및 10은 모두 동일한 응고 배스(22℃ 이소프로판올)를 사용했지만, 도프 용액 조성(용매 및 폴리머 농도)은 상이했다. 상응하는 현미경 이미지는 기공 구조가 변한 것을 나타내며, 이들 세퍼레이터는 모두 거대공극을 가진다. 유사한 결론이 실시예 5, 7, 9 및 11에서도 도출되는데, 거대공극의 비율은 유의하게 변하지만 이들 세퍼레이터도 모두 거대공극을 함유한다. LIPS 과정의 경우, 더 높은 폴리머 농도는 일반적으로 상 분리 동력학을 지연시킬 수 있으며, 따라서 거대공극의 양을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 실시예 6, 7, 10 및 11과 실시예 4, 5, 8 및 9를 각각 비교하면, 본원에 개시된 조성물에 대해서, 도프 용액 중 폴리머 농도를 증가시킨 경우 거대공극의 비율이 감소됨을 확인하였다. 그러나, 심지어 20 wt% 정도의 높은 폴리머 농도에서도 거대공극이 여전히 존재한다. 또한, 높은 폴리머 농도는 미소공극 기공 크기를 감소시키며, 이는 매우 치밀한 기공 구조를 가져온다(예를 들어, 실시예 7).Examples 4, 6, 8 and 10 all used the same coagulation bath (22 ° C isopropanol), but the dope solution composition (solvent and polymer concentration) was different. Corresponding microscope images show that the pore structure has changed, and all of these separators have macropores. Similar conclusions are drawn in Examples 5, 7, 9 and 11, although the ratio of macropores varies significantly, but all of these separators also contain macropores. In the case of the LIPS process, higher polymer concentrations can generally delay phase separation kinetics and thus can be used to reduce the amount of macropores. Also, by comparing Examples 6, 7, 10, and 11 with Examples 4, 5, 8, and 9, it can be seen that the composition disclosed herein decreases the ratio of macropores when the polymer concentration in the dope solution is increased Respectively. However, even at polymer concentrations as high as 20 wt%, macropores are still present. Also, high polymer concentration reduces the micropore pore size, which results in a very dense pore structure (e. G., Example 7).

논의된 대로, 거대공극의 존재가 필름의 기계적 성능에 영향을 미칠 것이기 때문에 거대공극이 없는 세퍼레이터는 특정 용도에서 바람직할 수 있다. 예를 들어, 거대공극의 존재는 전형적으로 매우 높은 전체 다공도를 가져오며, 이것은 세퍼레이터의 비교적 낮은 강성을 초래할 것이다. 또한, 거대공극은 다공질 필름에 취약성을 유도할 수 있다. 그러나, 상기 제시된 대로, 알코올-기재 응고 배스는 거대공극이 실질적으로 없는 구조를 생성할 수 없었다. 실시예 10 내지 16은 동일한 도프 용액과 상이한 응고 배스를 사용했다. 응고 배스는 세퍼레이터 형태를 변화시키기 위한 매우 효과적인 방법이다. 응고 배스로서 에틸 아세테이트(실시예 12) 또는 아세톤(실시예 13)의 사용은 거대공극의 감소를 초래하지 못했다. 응고 배스로서 헵탄(실시예 14)의 사용은 손가락 모약 공동을 가져오지 않았지만, 분리된 거대기공을 생성했다. 응고 배스(실시예 15)로서 NMP의 사용은 눈에 띄는(noticeable) 다공도가 없는 매우 치밀한 필름을 가져왔으며, 따라서 추가 분석을 행하지 않았다.As discussed, since the presence of the macropores will affect the mechanical performance of the film, the macroporous separator may be desirable in certain applications. For example, the presence of a large void typically results in a very high overall porosity, which will result in a relatively low stiffness of the separator. Also, macropores can induce vulnerability to porous films. However, as presented above, the alcohol-based solidification bath could not produce a structure with substantially no macropores. Examples 10 to 16 used different solidifying baths from the same dope solution. Solidification baths are a very effective way to change the type of separator. The use of ethyl acetate (Example 12) or acetone (Example 13) as a coagulation bath did not result in a decrease in macro voids. The use of heptane (Example 14) as a coagulant bath did not result in a finger emulsion cavity, but produced isolated macropores. The use of NMP as a coagulation bath (Example 15) resulted in a very dense film with no noticeable porosity and therefore did not undergo further analysis.

실시예 16 내지 23은 응고 배스를 위한 기재로서 테트라하이드로푸란(THF)을 사용했다. 도 18~25 및 30~37로부터 거대공극을 본질적으로 갖지 않는 세퍼레이터가 응고 배스를 위한 기재로서 THF를 사용하여 성공적으로 생성되었음을 알 수 있다. 낮은 폴리머 농도와 40℃의 온도를 사용한 실시예 17이 거대공극을 나타낸 유일한 샘플이다. 도 18~25 및 30~37에서 미소공극 구조를 비교하면, 응고 배스 용매로서 THF를 사용하여 제조된 세퍼레이터는 실시예 1 내지 14의 세퍼레이터와 매우 상이하다. 고온의 응고 배스(실시예 17, 19, 21, 23)가 더 필라멘트 같은 타입의 구조를 가져옴에 반해, 저온의 응고 배스(실시예 16, 18, 20, 22)는 더 플레이크 같은 타입의 구조를 가져오는 것으로 보인다. 이것은 기공과 기공 만곡도 사이의 상호관계에 상당한 영향을 미친다.Examples 16 to 23 used tetrahydrofuran (THF) as a base material for a coagulation bath. It can be seen from Figures 18-25 and 30-37 that a separator essentially free of large voids was successfully produced using THF as the substrate for the solidification bath. Example 17 using a low polymer concentration and a temperature of 40 占 폚 is the only sample exhibiting large voids. When comparing the microvoid structure in Figs. 18 to 25 and 30 to 37, the separator manufactured using THF as the coagulation bath solvent is very different from the separator of Examples 1 to 14. Low temperature coagulation baths (Examples 16, 18, 20, 22) have a structure of the more flaky type, whereas the coagulation baths of high temperature (Examples 17, 19, 21, 23) It seems to be importing. This has a significant effect on the interrelation between porosity and porosity.

제조된 세퍼레이터의 겉보기 다공도, 이온 전도도 및 기계적 강성을 상기 개시한 과정에 따라서 특성화했고, 그 결과를 도 38~40에 제시한다.The apparent porosity, ionic conductivity and mechanical stiffness of the produced separator were characterized according to the procedures described above, and the results are shown in Figures 38-40.

[표 BB][Table BB]

Figure pct00032
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표 BB는 상기 데이터를 요약하며, 또한 이들 세퍼레이터에 대한 MacMullin 수를 나타낸다. MacMullin 및 Muccini(R. B. MacMullin and G. A. Muccini, AIChE J., 2, 393, 1956)의 연구에 기초한 MacMullin 수는 NM = C/C0로서 정의되는데, 여기서 C는 전해질로 포화된 다공질 매체의 전도도이고, C0는 동일한 전해질의 벌크 전도도이다. MacMullin 수로 세퍼레이터 전도도를 설명하는 경우의 이점은 MacMullin 수가 사용된 전해질에 상당히 독립적이란 사실이다. 전해질의 벌크 전도도(C0)는 8.5±0.5 mS/cm로 주어졌다.Table BB summarizes the data and also indicates the number of MacMullins for these separators. MacMullin number based on the study of MacMullin and Muccini (RB MacMullin and GA Muccini, AIChE J., 2, 393, 1956) is N M Is defined as a = C / C 0, where C is the conductivity of the porous medium saturated with electrolyte, C 0 is the bulk conductivity of the same electrolyte. The advantage of explaining MacMullin channel separator conductivity is the fact that MacMullin water is quite independent of the electrolyte used. The bulk conductivity (C0) of the electrolyte was given as 8.5 ± 0.5 mS / cm.

모든 세퍼레이터의 겉보기 다공도는 27% 내지 82%의 범위이다. 실시예 6 및 7과 실시예 14의 경우 매우 높은 강성을 나타내지만 낮은 다공도(<30%)를 가지며, 기공들이 위에서 아래까지 연결되지 않기 때문에 이온 절연된다(관통 기공은 전혀 또는 거의 존재하지 않는다). 예를 들어, 실시예 12 및 13에서 많은 양의 거대공극은 매우 높은 겉보기 다공도(>75%), 매우 높은 이온 전도도(>2.5 mS/cm) 및 매우 낮은 MacMullin 수(NM = 3)를 가져오지만, 또한 다소 낮은 강성을 가져온다(2% 오프셋에서 <400 psi).The apparent porosity of all the separators ranges from 27% to 82%. In Examples 6 and 7 and Example 14, they exhibit very high stiffness but have low porosity (< 30%) and are ion-insulated because they are not connected from top to bottom (no or few through pores are present) . For example, in Examples 12 and 13, large amounts of macropores result in very high apparent porosity (> 75%), very high ionic conductivity (> 2.5 mS / cm) and very low MacMullin number (NM = 3) , But also somewhat lower stiffness (<400 psi at 2% offset).

응고 배스로서 THF를 사용하여 제조된 세퍼레이터(실시예 16 내지 23)의 겉보기 다공도는 50 내지 82%의 범위이다. 응고 배스의 더 높은 온도는 더 높은 다공도를 유도했으며, 그 결과 더 높은 이온 전도도 및 더 낮은 MacMullin 수가 얻어졌고, 또한 더 낮은 기계적 강성이 얻어졌다. 실시예 17은 예외로 하고 응고 배스로서 THF를 사용한 실시예 16 내지 23은 모두 거대공극이 본질적으로 없는 세퍼레이터를 가져왔다. 이온 전도도, MacMullin 수 및 강성과 관련된 세퍼레이터 성능은 막 제조 조건을 변화시킴으로써 제어될 수 있다는 것이 확인 되었다.The apparent porosity of the separator (Examples 16 to 23) produced using THF as the coagulating bath is in the range of 50 to 82%. The higher temperature of the coagulation bath led to higher porosity, resulting in higher ionic conductivity and lower MacMullin number, and also lower mechanical stiffness. With the exception of Example 17, Examples 16 to 23 using THF as the coagulation bath all resulted in a separator essentially free of macropores. It has been found that the separator performance associated with ionic conductivity, MacMullin number and stiffness can be controlled by varying the film preparation conditions.

예로서, 실시예 20의 경우 NM = 5의 매우 낮은 MacMullin 수와 함께 높은 겉보기 다공도(64%), 높은 강성(>1000 psi) 및 우수한 이온 전도도(1.5 mS/cm)를 가지며, 이것은 많은 종류의 배터리 및 수퍼커패시터 시스템에서 세퍼레이터 용도를 위한 뛰어난 특성 프로파일을 제공한다.As an example, it has high apparent porosity (64%), high stiffness (> 1000 psi) and excellent ionic conductivity (1.5 mS / cm) with very low MacMullin number of NM = 5 for example 20, Providing superior characterization profiles for separator applications in battery and supercapacitor systems.

실시예 24, 25 및 26과 실시예 12, 13 및 20의 비교에 의해서 확인된 바와 같이, 다공질 PE 기판 상의 ULTEM™ CRS 5001 다공질 필름으로 구성된 세퍼레이터의 2% 오프셋에서 응력은 상당히 개선되었으며, 상기 실시예 각각의 경우 306, 341 및 1058에서 746, 783 및 1842까지 2% 오프셋에서 응력의 증가를 나타낸다. 다공질 PE 기판의 존재는 각각 3, 3 및 5에서 9, 6 및 12까지 MacMullin 수의 증가를 가져온다. 이들 결과는 2% 오프셋에서 응력과 이온 전도도 사이의 균형이 다공질 폴리에틸렌 기판 상부에 ULTEM™ CRS 5001 막을 캐스팅함으로써 변형될 수 있음을 나타낸다.As evidenced by the comparison of Examples 24, 25 and 26 with Examples 12, 13 and 20, the stress at the 2% offset of the separator composed of the ULTEM CRS 5001 porous film on the porous PE substrate was significantly improved, Example In each case 306, 341 and 1058 to 746, 783 and 1842 show an increase in stress at 2% offset. The presence of porous PE substrates results in an increase in the number of MacMullins from 3, 3, and 5 to 9, 6, and 12, respectively. These results indicate that a balance between stress and ionic conductivity at a 2% offset can be modified by casting ULTEMTM CRS 5001 film on top of a porous polyethylene substrate.

표 CC는 전해질 용액에서 측정된, 시간에 대한 실시예 20의 접촉각을 나타낸다. 10초의 짧은 접촉 시간 후에도 접촉각은 이미 20°이하이며, 이것은 전해질 용액에 의한 세퍼레이터의 거의 즉각적인 습윤을 시사하는데, 이러한 사실은 배터리 셀 제조 과정뿐만 아니라 배터리 셀 작동에 매우 유익하다.Table CC shows the contact angle of Example 20 with respect to time, as measured in the electrolyte solution. Even after a short contact time of 10 seconds, the contact angle is already 20 ° or less, which suggests almost immediate wetting of the separator by the electrolyte solution, which is very beneficial for battery cell operation as well as battery cell operation.

[표 CC][Table CC]

실시예 20의 전해질 접촉각The electrolyte contact angle of Example 20

Figure pct00033
Figure pct00033

도 41은 실시예 1(많은 거대공극) 및 20(거대공극 없음)과 PE 기판 및 ULTEM™ CRS 5001/PE 다층 세퍼레이터의 고온 용융 완전성(HTMI)을 도시한다. 그 결과는 거대공극이 없는 세퍼레이터가 HTMI 성능에 유익한 것을 나타낸다. 표 DD는 NASA/TM - 2010-216099 테스트 방법에 따른 수축 온도(2% 변형) 및 변형 온도(5% 변형)를 요약한다. 이들 결과는 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터가 개선된 안전성 성능을 가진 첨단 리튬 이온 배터리 세퍼레이터에 대한 HTMI 요건인 200℃를 훨씬 초과하는 변형 온도를 달성하며, 240℃ 이상의 파단 온도를 가진다는 것을 나타낸다. Celgard™ 2340, Celgard™ 2500 및 Tonen V25CGD 세퍼레이터와 같은 종래의 상업용 폴리올레핀-기반의 세퍼레이터는 상당히 열등한 HTMI를 가지며, 전형적인 변형 온도는 160℃ 이하이다(표 I). 이것은 또한 PE 기판의 낮은 변형 온도(134℃)와 낮은 파단 온도(149℃)에 의해서 반영된다. 결과는 ULTEM™ CRS 5001/PE 다층 세퍼레이터가 229℃를 초과하는 파단 온도를 보인다는 것을 나타낸다. 변형 온도 값은 낮은 ULTEM™ CRS 5001 두께에서 PE 기판 변형이 우세하며, 140℃의 변형 온도를 초래한다는 것을 나타낸다(실시예 27). 유사하게, 더 높은 ULTEM™ CRS 5001 두께(캐스팅 갭 두께 50 또는 75 마이크론, 실시예 28 및 29)에서 ULTEM™ CRS 5001 변형이 우세하며, 235℃ 이상의 변형 온도를 초래한다. ULTEM™ CRS 5001/PE 다층 세퍼레이터의 수축 온도는 120~130℃에서 일정하며, 이것은 PE 기판의 수축 온도와 동등하다. 이것은 PE의 용융이 PE 기판 및 ULTEM™ CRS 5001/PE 다층 세퍼레이터에 대해 유사한 온도에서 일어난다는 것을 시사하며, 이는 ULTEM™ CRS 5001/PE 다층 세퍼레이터에 셧다운 메커니즘(이것은 PE 용융과 결과적으로 기공 폐쇄에 의존한다)이 존재함을 시사한다.Figure 41 shows the high temperature melt integrity (HTMI) of Example 1 (many macro voids) and 20 (no macropores) and PE substrate and ULTEM CRS 5001 / PE multilayer separator. The results show that a separator with no large voids is beneficial for HTMI performance. Table DD summarizes shrinkage temperature (2% strain) and strain temperature (5% strain) according to NASA / TM - 2010-216099 test method. These results indicate that the ULTEM ™ CRS 5001 separator achieves a strain temperature well in excess of 200 ° C., the HTMI requirement for advanced lithium ion battery separators with improved safety performance, and has a break temperature of 240 ° C. or higher. Conventional commercial polyolefin-based separators such as Celgard (TM) 2340, Celgard (TM) 2500 and Tonen V25CGD separators have a significantly poorer HTMI and typical deformation temperatures are below 160 ° C (Table I). This is also reflected by the low deformation temperature (134 ° C) and the low rupture temperature (149 ° C) of the PE substrate. The results indicate that the ULTEM ™ CRS 5001 / PE multilayer separator exhibits a fracture temperature in excess of 229 ° C. The strain temperature value indicates that the PE substrate strain predominates at lower ULTEMTM CRS 5001 thickness, resulting in a strain temperature of 140 캜 (Example 27). Similarly, the ULTEMTM CRS 5001 strain predominates over the higher ULTEMTM CRS 5001 thickness (casting gap thickness 50 or 75 microns, Examples 28 and 29), resulting in a strain temperature of 235 DEG C or higher. The shrink temperature of the ULTEM ™ CRS 5001 / PE multilayer separator is constant at 120-130 ° C, which is equivalent to the shrink temperature of the PE substrate. This suggests that the melting of the PE occurs at similar temperatures for the PE substrate and the ULTEM ™ CRS 5001 / PE multilayer separator, which results in a shutdown mechanism at the ULTEM ™ CRS 5001 / PE multilayer separator (which relies on PE melt and consequently pore closure ) Is present.

[표 DD][Table DD]

실시예 1, 20, 27, 28, 29 및 PE 기판의 HTMI 성능The HTMI performance of Examples 1, 20, 27, 28, 29 and PE substrates

Figure pct00034
Figure pct00034

도 42는 상업용 세퍼레이터(Celgard™ 2320)와 비교하여 실시예 20의 방전 용량 보유율을 도시한다. ULTEM™ CRS 5001 기재 세퍼레이터를 사용하여 1200 사이클이 완료되었으며, 이는 상업용 Celgard™ 2320 세퍼레이터와 비교하여 분해 속도가 훨씬 더 느린 것을 나타내는데, 이것은 ULTEM™ CRS 5001 세퍼레이터를 사용한 배터리가 상업용 폴리올레핀 세퍼레이터를 사용한 배터리와 비교하여 상당히 더 좋은 수명 시간을 가진다는 것을 의미한다.
Figure 42 shows the discharge capacity retention rate of Example 20 as compared to a commercial separator (Celgard 2320). 1200 cycles have been completed using the ULTEM ™ CRS 5001 based separator, which indicates that the degradation rate is much slower than the commercial Celgard ™ 2320 separator, which means that the battery with the ULTEM ™ CRS 5001 separator will be replaced with a battery with a commercial polyolefin separator Which means that they have a significantly better life time compared to the others.

N-메틸피롤리돈N-methylpyrrolidone (NMP(NMP )을 사용한 제조)

한 양태에서, 폐쇄된 시스템(즉, 용액과 공기 분위기 사이에 직접 접촉이 없다) 또는 개방된 시스템에서 상승된 온도(예를 들어, 140~202℃, 도 46 참조)에서 N-메틸피롤리돈(NMP)에 내용매성 폴리에테르이미드(예를 들어, 파라-페닐렌 디아민에 기초한 폴리에테르이미드)를 용해하고, 이어서 감소된 온도(30~140℃)에서 캐스팅하여 물 또는 다른 재료의 배스에서 응고시킴으로써 세퍼레이터가 제조될 수 있다. 예로서, 본원에 개시된 재료 및 과정을 사용하여 배터리 셀 및/또는 커패시터 셀, 전해 에너지 저장 장치, 투석막, 물 여과막, 담수화막, 기체 분리막 등과 같은 환경을 위한 막이 제조될 수 있다.
In one embodiment, the temperature of the closed system (i.e., there is no direct contact between the solution and the air atmosphere) or an elevated temperature (e.g., 140 to 202 ° C, see FIG. 46) (E.g. polyetherimide based on para-phenylenediamine) and then cast at reduced temperature (30-140 DEG C) to form a solid in a bath of water or other material The separator can be manufactured. By way of example, membranes for environments such as battery cells and / or capacitor cells, electrolytic energy storage devices, dialysis membranes, water filtration membranes, desalination membranes, gas separation membranes, etc. may be fabricated using the materials and processes described herein.

다음의 실시예들은 본원에 청구된 화합물, 조성물, 물품, 장치 및/또는 방법이 제조되고 평가된 방식에 대한 완전한 개시 및 설명을 당업자에게 제공하기 위하여 제시되며, 순전히 예시로서 본 방법 및 시스템의 범위를 제한하려는 의도는 없다. 숫자들(예를 들어, 양, 온도 등)과 관련하여 정확성을 보장하기 위하여 노력하였지만, 일부 오차 및 편차가 고려되어야 한다. 달리 나타내지 않는다면, 부는 중량부이고, 온도는 ℃ 또는 주위 온도이고, 압력은 대기압 또는 대기압 근사치이고, 응고 용매는 액체상의 상태이다.
The following examples are presented to provide those of ordinary skill in the art with a complete disclosure and description of the manner in which the compounds, compositions, articles, apparatus and / or methods claimed herein are made and evaluated, and are provided by way of illustration only, There is no intention to restrict. While efforts have been made to ensure accuracy with respect to numbers (eg, quantity, temperature, etc.), some errors and deviations should be considered. Unless otherwise indicated, parts are parts by weight, temperatures are in degrees Celsius or ambient temperature, pressures are atmospheric or atmospheric pressure approximations, and the coagulation solvent is in the liquid phase.

재료material

한 양태에서, 복수의 재료가 본원에 설명되고 아래 예시된 내용매성 폴리머 막의 제조에 사용될 수 있다.In one embodiment, a plurality of materials may be used in the preparation of the water-soluble polymeric film described herein and illustrated below.

Figure pct00035

Figure pct00035

실시예Example

본원에 나타내고 개시된 대로, 파라-페닐렌 디아민(SABIC의 ULTEM™ CRS 5000 시리즈들)에 기초한 폴리에테르이미드(PEI)는 내용매성 막을 위한 뛰어난 재료이다. 예로서, 본원에 개시된 재료 및 과정을 사용하여 배터리 셀 및/또는 커패시터 셀, 전해 에너지 저장 장치, 투석막, 물 여과막, 담수화막, 기체 분리막 등과 같은 환경을 위한 막이 제조될 수 있다.As shown and disclosed herein, polyetherimides (PEI) based on para-phenylenediamines (ULTEM (TM) CRS 5000 series of SABIC) are excellent materials for solvent-resistant membranes. By way of example, membranes for environments such as battery cells and / or capacitor cells, electrolytic energy storage devices, dialysis membranes, water filtration membranes, desalination membranes, gas separation membranes, etc. may be fabricated using the materials and processes described herein.

한 양태에서, 내화학성 ULTEM™ CRS 5000 등급은 일반적으로 공통 용매에서 불용성인 것으로 여겨지기 때문에(미국특허 7,439,291 참조), NFPA 파이어 다이아몬드 상에서 2 이하의 건강 순위를 가진 용매에 내화학성 ULTEM™ CRS 5000 등급을 용해하고, 저온 또는 실온에서 안정한 용액을 유지하여 액체 유도 상 분리(LIPS) 또는 증기 유도 상 분리(VIPS) 접근법을 통해서 다공질 막을 제조하는 것은 자명하지 않다. 그러나, 놀랍게도 우리는 N-메틸 피롤리돈(NMP)이 상승된 온도에서 내화학성 ULTEM™ 등급(예를 들어, SABIC의 ULTEM™ CRS 5000 시리즈)를 용해할 수 있고, 표 AAA 및 표 BBB에 요약된 대로 실온이나 실온 근처에서 배터리 세퍼레이터를 캐스팅하는데 유용하다는 것을 발견했다. NMP는, NFPA 파이어 다이아몬드 상에서 2 이하의 건강 순위를 가지고(즉, 대부분의 페놀 및 크레졸-기반의 용매에 비해서 감소된 독성), 물과 완전히 혼화하여 물을 포함하는 응고 배스의 사용을 가능하게 하므로 배터리 세퍼레이터의 캐스팅을 위한 유익한 용매이다.In one embodiment, the chemical resistant ULTEM (TM) CRS 5000 grade is generally considered to be insoluble in common solvents (see U.S. Patent No. 7,439,291), and a solvent having a health ranking of 2 or less on NFPA Fire Diamond (LIPS) or a vapor-induced phase separation (VIPS) approach to maintain a stable solution at low or room temperature to produce a porous membrane. Surprisingly, however, we have found that N-methylpyrrolidone (NMP) can dissolve the chemical resistant ULTEM ™ grade (eg, ULTEM ™ CRS 5000 series of SABIC) at elevated temperatures and is summarized in Tables AAA and BBB And found it useful for casting battery separators at room temperature or near room temperature. NMP allows the use of coagulation baths that contain water to be fully miscible with water, having a health ranking of 2 or less on NFPA Fire Diamond (i.e., reduced toxicity relative to most phenol and cresol-based solvents) It is a beneficial solvent for the casting of battery separators.

[표 AAA][Table AAA]

공통 용매 중에서 ULTEM™ CRS 5011K의 용해성Solubility of ULTEM ™ CRS 5011K in common solvents

Figure pct00036
Figure pct00036

[표 BBB][Table BBB]

페놀 및 크레졸-기반의 용매에서 ULTEM™ CRS 5011K의 용해성(NFPA 파이어 다이아몬드 상에서 3 이상의 건강 순위)Solubility of ULTEM ™ CRS 5011K in phenol and cresol-based solvents (health ranking of 3 or more on NFPA fire diamond)

Figure pct00037
Figure pct00037

한 양태에서, 개방된 시스템(즉, 용액과 공기 분위기 사이의 직접 접촉)에서 상승된 온도(140~202℃, 도 46 참조)에서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 내용매성 폴리에테르이미드를 용해하고, 이어서 감소된 온도(30~140℃)에서 캐스팅하여 수조에서 응고시킴으로써 내화학성 다공질 막이 제조될 수 있다. 도 46에서 용해 온도는 폴리머가 용매에 용해하는 것과 용액이 완전히 투명하게 변하는 것을 육안 관찰하여 결정되었다. 도 47은 정류 상태 상 분리 온도를 농도의 함수로서 나타내며, 이것은 170℃에서부터 서서히 냉각시 용액이 점도의 갑작스런 유의한 증가를 나타낸 온도를 결정함으로써 측정되었고, 이것은 겔화의 표시이다(상 분리의 초기 단계).In one embodiment, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is added to the solvent-resistant poly (NMP) in an open system (i.e., direct contact between solution and air atmosphere) at elevated temperature The chemical resistant porous film can be prepared by dissolving the etherimide and then casting at a reduced temperature (30-140 DEG C) and solidifying in a water bath. In Fig. 46, the dissolution temperature was determined by visual observation that the polymer dissolved in the solvent and the solution completely changed in transparency. Figure 47 shows the separation temperature as a function of concentration, as a function of concentration, in the rectified state, which was measured by determining the temperature at which the solution showed a sudden significant increase in viscosity upon cooling from 170 ° C, which is an indication of gelation ).

한 양태에서, 용해 온도는 NMP 중에 내화학성 ULTEM™ CRS 5000 등급을 용해할 때 결정적인 변수이다. 개방된 시스템에서 NMP에 12 wt% ULTEM™ CRS 5001K의 용해는 200℃의 평균 온도에서 12분 이내에 달성될 수 있지만, 190℃의 평균 온도에서는 28분이 걸린다. 또한, 용해 시간은 ULTEM™ CRS 5001K의 물리적 모양(예를 들어, 펠릿 대 분말) 및 교반 메커니즘에 의존한다.In one embodiment, the dissolution temperature is a critical parameter when dissolving the chemical resistant ULTEM (TM) CRS 5000 grade in NMP. In an open system, dissolution of 12 wt% ULTEM ™ CRS 5001K in NMP can be achieved within 12 minutes at an average temperature of 200 ° C, but takes 28 minutes at an average temperature of 190 ° C. In addition, the dissolution time depends on the physical form of the ULTEM (TM) CRS 5001K (e.g., pellet to powder) and agitation mechanism.

한 양태에서, 개방된 시스템(즉, 용매가 대기압 조건에서 공기 분위기와 접촉한다)에서 NMP 혼합물 중에서 ULTEM™ CRS 5000을 가열했을 때 예상하지 않은 결과가 얻어졌는데, 아래 표 CCC에 설명된 대로 폴리에테르이미드가 완전히 용해하고, 용액이 최대 2시간(조성에 따라서) 동안 실온에서 안정하다(즉, 상 분리가 일어나지 않음).In one embodiment, unexpected results were obtained when the ULTEMTM CRS 5000 was heated in an NMP mixture in an open system (i.e., the solvent was in contact with an air atmosphere at atmospheric pressure conditions), as described in Table CCC below, The solution is completely dissolved and the solution is stable at room temperature for up to 2 hours (depending on the composition) (i.e. no phase separation takes place).

[표 CCC][Table CCC]

Figure pct00038
Figure pct00038

더 상세한 용해성 분석은 실온에서 용액의 안정성에 대한 ULTEM™ CRS 5001K 농도의 영향을 증명했다(표 DDD). 용액을 개방된 시스템에서 고온에서 용해하고, 수조를 사용하여 폐쇄된 시스템에서 냉각시켰다. 이들 결과는 15 wt% ULTEM™ CRS 5001K/NMP가 몇 분 동안 실온에서 여전히 투명함을 나타낸다.A more detailed solubility assay demonstrated the effect of ULTEMTM CRS 5001K concentration on solution stability at room temperature (Table DDD). The solution was dissolved at high temperature in an open system and cooled in a closed system using a water bath. These results show that 15 wt% ULTEM ™ CRS 5001K / NMP is still transparent at room temperature for several minutes.

[표 DDD][Table DDD]

Figure pct00039
Figure pct00039

한 양태에서, 50℃ 수조에서 동일한 용액을 냉각시키는 것 또는 실온에서 공기와의 접촉을 통해서 동일한 용액을 냉각시키는 것과 비교하여 실온에서 수조에서 뜨거운 NMP 중의 내용매성 폴리에테르이미드의 이들 용액을 냉각시키는 것 사이에 유의한 차이가 관찰된다. 예로서, ULTEM™ CRS 5000 수지는 매우 서서히 냉각되었을 때 비교적 고온에서 분리되는데, 즉 상 분리가 정류 상태 상황에 근접한다(도 47에 도시된 대로). 추가의 예로서, 이 용액은 표 DDD에 설명된 대로 유의한 시간(조성물에 따라서) 동안 실온에서 안정하다(즉, 상 분리가 일어나지 않는다).In one embodiment, cooling these solutions of the solvent-soluble polyetherimide in hot NMP in a water bath at room temperature compared to cooling the same solution in a 50 ° C water bath or through contact with air at room temperature A significant difference is observed. As an example, the ULTEM (TM) CRS 5000 resin is separated at relatively high temperatures when cooled very slowly, i.e. the phase separation is close to the rectified state (as shown in FIG. 47). As a further example, the solution is stable at room temperature (i. E., No phase separation) for a significant period of time (depending on the composition) as described in Table DDD.

한 양태에서, NMP에 수지를 넣고 계속해서 쉐이킹 또는 교반하면서 일정 시간(예를 들어, 3~5분) 동안 NMP 용액을 끓임으로써 용액이 제조될 수 있다. Karl Fischer 적정장치를 사용한 NMP의 수분 분석은 개방된 시스템에서 수분 함량에 급격한 감소가 있음을 나타내는데, 이것은 NMP와 물이 공비혼합물을 형성하지 않는다는 사실에 의해서 설명되며(참고자료 Raginskaya L.M.: N-methyl-2-Pyrrolidon - Wasser. Prom. Sint. Kaucuka(1975) 1~3), 따라서 물은 대부분 끓는 NMP로부터 증발한다. 용해 과정 동안 ULTEM™의 분자량의 유의한 변화는 관찰되지 않았다. 용해 과정 전후에 ULTEM™ CRS 5000에 대한 GPC 분석은 분자량이 일정하게 유지됨, 즉 폴리머 분해나 다른 폴리머 사슬 변형이 일어나지 않음을 확인하였다.In one embodiment, the solution may be prepared by boiling the NMP solution for a period of time (e.g., 3-5 minutes) while the resin is placed in the NMP and shaking or stirring is continued. Moisture analysis of NMP using a Karl Fischer titration apparatus shows a drastic reduction in moisture content in an open system, which is explained by the fact that NMP and water do not form an azeotropic mixture (see Raginskaya LM: N-methyl -2-Pyrrolidon-Wasser, Prom. Sint Kaucuka (1975) 1-3), and therefore water mostly evaporates from boiling NMP. No significant changes in the molecular weight of ULTEM ™ during the dissolution process were observed. GPC analysis on ULTEM ™ CRS 5000 before and after the dissolution process confirmed that the molecular weight remained constant, ie polymer degradation or other polymer chain modifications did not occur.

한 양태에서, 개방된 시스템에서 200℃에서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 중에 내용매성 폴리에테르이미드(예를 들어, ULTEM™ CRS 5001K) 10 wt%를 용해하고, 이어서 실온에서 캐스트하여 수조에서 응고시킴으로써 내화학성 다공질 막이 제조될 수 있다. N-메틸-2-피롤리돈(NMP)은 NFPA 파이어 다이아몬드 상에서 단지 2의 건강 순위를 가지며(미국 질병통제예방센터에 따름 - http://www.cdc.gov), 따라서 이미 설명된 페놀 및 크레졸 용매 시스템과 비교하여 훨씬 더 환경 친화적인 것으로 생각된다. 또한, NMP는 물과 완전히 혼화되고, 물은 폴리에테르이미드에 대해 불량한 용매이므로 상 전환 과정에 사용된 응고 배스가, 선택적으로 NMP 또는 다른 용매와 조합하여, 물에 기초할 수 있다.In one embodiment, 10 wt% of a solvent-soluble polyetherimide (e.g. ULTEMTM CRS 5001K) is dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at 200 &lt; 0 &gt; C in an open system, And then solidifying in a water bath, a chemical resistant porous film can be produced. N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) has a health ranking of only 2 on NFPA Fire Diamond (according to the US Centers for Disease Control and Prevention - http://www.cdc.gov) Are considered to be much more environmentally friendly as compared to cresol solvent systems. In addition, the NMP is completely miscible with water, and since the water is a poor solvent for the polyetherimide, the coagulation bath used in the phase inversion process may be based on water, optionally in combination with NMP or other solvents.

한 양태에서, 개방된 시스템에서 200℃에서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 중에 내용매성 폴리에테르이미드(예를 들어, ULTEM™ CRS 5001K) 10 wt%과 무기 입자 10 wt%를 용해하고, 이어서 실온에서 캐스트하여 수조에서 응고시킴으로써 내화학성 다공질 막이 제조될 수 있다.In one embodiment, 10 wt% of a solvent-soluble polyetherimide (e.g., ULTEM ™ CRS 5001K) and 10 wt% of inorganic particles are dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) Followed by casting at room temperature and solidification in a water bath, whereby a chemical resistant porous film can be produced.

한 양태에서, 개방된 시스템에서 200℃에서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 중에 내용매성 폴리에테르이미드(예를 들어, ULTEM™ CRS 5001K) 12 wt%를 용해하고, 이어서 8μm 두께 폴리에틸렌 필름의 상부에 실온에서 캐스트하여 수조에서 응고시킴으로써 내화학성 다공질 막이 제조될 수 있다.In one embodiment, 12 wt% of a solvent-soluble polyetherimide (e.g., ULTEMTM CRS 5001K) is dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at 200 &lt; 0 &gt; C in an open system, The chemical resistant porous film can be produced by casting the film on the top of the film at room temperature and solidifying in a water bath.

실시예 30 - 막 캐스팅 조건Example 30 - Membrane casting conditions

Figure pct00040
Figure pct00040

도 48A는 실시예 30에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다. 도 48B는 실시예 30에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 확대하여 나타낸다.48A shows a typical shape obtained by casting according to Example 30. Fig. 48B is an enlarged view of a typical shape obtained by casting according to the embodiment 30. Fig.

실시예 31 - 막 캐스팅 조건Example 31 - Membrane casting conditions

Figure pct00041
Figure pct00041

도 49A는 실시예 31에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다. 도 49B는 실시예 31에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 확대하여 나타낸다.49A shows a typical shape obtained by casting according to Example 31. Fig. 49B is an enlarged view of a typical shape obtained by casting according to Example 31. Fig.

실시예 32 - 막 캐스팅 조건Example 32 - Membrane casting conditions

Figure pct00042
Figure pct00042

도 50A는 실시예 32에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다. 도 50B는 실시예 32에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 확대하여 나타낸다.50A shows a typical shape obtained by casting according to Example 32. Fig. 50B is an enlarged view of a typical shape obtained by casting according to Example 32. Fig.

실시예 33 - 막 캐스팅 조건Example 33 - Membrane casting conditions

Figure pct00043
Figure pct00043

도 51A는 실시예 33에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다. 도 51B는 실시예 33에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 확대하여 나타낸다.51A shows a typical form obtained by casting according to Example 33. Fig. 51B is an enlarged view of a typical shape obtained by casting according to Example 33. Fig.

실시예 34 - 막 캐스팅 조건Example 34 - Membrane casting conditions

Figure pct00044
Figure pct00044

도 52A는 실시예 34에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태의 하부면을 나타낸다. 도 52B는 실시예 34에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태의 단면을 나타낸다.52A shows a bottom surface of a typical shape obtained by casting according to Example 34. Fig. 52B shows a cross section of a typical shape obtained by casting according to Example 34. Fig.

실시예 35 - 막 캐스팅 조건Example 35 - Membrane casting conditions

Figure pct00045
Figure pct00045

도 53A는 실시예 35에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태의 하부면을 나타낸다. 도 53B는 실시예 35에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태의 단면을 나타낸다.53A shows a bottom surface of a typical shape obtained by casting according to Example 35. Fig. 53B shows a cross section of a typical shape obtained by casting according to Example 35. Fig.

실시예 36 - 막 캐스팅 조건Example 36 - Membrane casting conditions

Figure pct00046
Figure pct00046

도 54는 실시예 36에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태의 단면을 나타낸다. 54 shows a cross section of a typical shape obtained by casting according to Example 36. Fig.

실시예 37 - 막 캐스팅 조건Example 37 - Membrane casting conditions

Figure pct00047
Figure pct00047

도 55는 실시예 37에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태의 단면을 나타낸다. 55 shows a cross section of a typical shape obtained by casting according to Example 37. Fig.

실시예 38 - 막 캐스팅 조건Example 38 - Membrane casting conditions

Figure pct00048
Figure pct00048

도 56은 실시예 38에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다. 56 shows a typical form obtained by casting according to Example 38. Fig.

실시예 39 - 막 캐스팅 조건Example 39 - Membrane casting conditions

Figure pct00049
Figure pct00049

도 57은 실시예 39에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다. 57 shows a typical form obtained by casting according to Example 39. Fig.

실시예 40 - 막 캐스팅 조건Example 40 - Membrane casting conditions

Figure pct00050
Figure pct00050

도 58은 실시예 40에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다.58 shows a typical form obtained by casting according to Example 40. Fig.

실시예 42 - 막 캐스팅 조건Example 42 - Membrane casting conditions

Figure pct00051
Figure pct00051

도 60은 실시예 42에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다.60 shows a typical form obtained by casting according to Example 42. Fig.

실시예 43 - 막 캐스팅 조건Example 43 - Membrane casting conditions

Figure pct00052
Figure pct00052

도 61은 실시예 43에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다.61 shows a typical form obtained by casting according to Example 43. Fig.

실시예 44 - 막 캐스팅 조건Example 44 - Membrane casting conditions

Figure pct00053
Figure pct00053

도 62는 실시예 44에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태를 나타낸다.62 shows a typical form obtained by casting according to Example 44. Fig.

실시예 45 - 막 캐스팅 조건Example 45 - Membrane casting conditions

Figure pct00054
Figure pct00054

도 63은 실시예 45에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태의 단면을 나타낸다.63 shows a cross section of a typical shape obtained by casting according to Example 45. Fig.

실시예 46 - 막 캐스팅 조건Example 46 - Membrane casting conditions

Figure pct00055
Figure pct00055

도 64는 실시예 46에 따라서 캐스팅하여 얻어진 전형적인 형태의 단면을 나타낸다.Fig. 64 shows a cross section of a typical shape obtained by casting according to Example 46. Fig.

공기 투과능 측정(Gurley 덴소미터, JIPS 8117(2009) - 공기 삼투와 공기 저항성(중간 크기)의 결정 - Gurley 방법)을 다양한 물/NMP 액체 혼합물뿐만 아니라 수증기에서 응고된 ULTEM™ CRS 5011K 세퍼레이터에 대해 측정했다. 공기 투과능은 Gurley 세컨드로 측정되며, 일반적으로 전기화학 셀 환경에서 세퍼레이터의 이온 전도도와 직접 관계된다. 높은 Gurley 값은 막을 통한 낮은 공기 수송을 시사하는데, 이것은 전형적으로 낮은 이온 전도도로 이해된다. 예로서, 액체 물/NMP 응고 배스를 사용하여 제조된 측정된 ULTEM™ CRS 5011K 세퍼레이터는 12 내지 544 세컨드 범위의 Gurley 수를 나타냈고, 이것은 막의 이온 전도도가 캐스팅 조건에 따라 광범하게 변화될 수 있음을 시사한다. 유사하게, 수증기 응고를 사용하여 제조된 ULTEM™ CRS 5001K 세퍼레이터는 38 세컨드의 Gurley 수를 나타냈다. 이들 결과는 이들 새로운 재료들이 586, 620, 846, 217, 191 및 293의 Gurley 수를 각각 가진 Celgard® 2320, 2400, 2340 및 2500뿐만 아니라 Tonen V25CGD 및 V25EKD와 같은 상업용 폴리올레핀 세퍼레이터보다 유사하거나 더 나은 Gurley 수를 가진다는 것을 나타낸다.Determination of air permeability (Gurley Densometer, JIPS 8117 (2009) - Determination of air osmosis and air resistance (medium size) - Gurley method) for various water / NMP liquid mixtures as well as for ULTEM ™ CRS 5011K separators solidified in water vapor Respectively. The air permeability is measured in Gurley seconds and is generally directly related to the ionic conductivity of the separator in an electrochemical cell environment. The high Gurley value suggests low air transport through the membrane, which is typically understood as a low ionic conductivity. As an example, the measured ULTEMTM CRS 5011K separator prepared using a liquid water / NMP coagulation bath exhibited a Gurley number in the range of 12 to 544 seconds, indicating that the ionic conductivity of the membrane can vary widely depending on the casting conditions It suggests. Similarly, the ULTEM CRS 5001K separator manufactured using steam coagulation exhibited a Gurley number of 38 seconds. These results show that these new materials are similar or better than commercial polyolefin separators such as Celgard ® 2320, 2400, 2340 and 2500 with Gurley numbers of 586, 620, 846, 217, 191 and 293 respectively, as well as Tonen V25CGD and V25EKD, Indicating that it has a number.

[표 DDD][Table DDD]

다양한 조건에서 제조된 ULTEM™ CRS 5011K 세퍼레이터의 공기 투과능(Gurley) 값Air permeability (Gurley) value of ULTEM ™ CRS 5011K separator manufactured under various conditions

Figure pct00056
Figure pct00056

본원에 개시된 시스템 및 방법의 일부 구체예들이 아래 제시된다.Some embodiments of the systems and methods disclosed herein are set forth below.

구체예 1: 애노드; 캐소드; 애노드와 캐소드 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하는 시스템으로서, 세퍼레이터는 180℃ 이상의 유리 전이 온도를 가진 열가소성 폴리머로부터 형성되며, 전해질 용액이 세퍼레이터에 인접 배치되고, 열가소성 폴리머는 전해질 용액에서 유의하게 용해하지 않으며, 열가소성 폴리머는 30°이하의 전해질 접촉각을 갖는 시스템.Example 1: Anode; Cathode; A system comprising a separator disposed between an anode and a cathode, wherein the separator is formed from a thermoplastic polymer having a glass transition temperature of 180 DEG C or higher, the electrolyte solution is disposed adjacent to the separator, the thermoplastic polymer is not significantly soluble in the electrolyte solution , The thermoplastic polymer having an electrolyte contact angle of 30 DEG or less.

구체예 2: 구체예 1의 시스템으로서, 전해질이 총 용매 조성물의 중량을 기준으로 0 wt% 내지 50 wt% 에틸 카보네이트; 총 용매 조성물의 중량을 기준으로 0 wt% 내지 80 wt% 디메틸 카보네이트; 및 총 용매 조성물의 중량을 기준으로 0 wt% 내지 80 wt% 에틸메틸 카보네이트 중 하나를 포함하는 시스템.Embodiment 2: The system of embodiment 1, wherein the electrolyte comprises 0 wt% to 50 wt% ethyl carbonate, based on the weight of the total solvent composition; 0 wt% to 80 wt% dimethyl carbonate, based on the weight of the total solvent composition; And from 0 wt% to 80 wt% ethyl methyl carbonate based on the weight of the total solvent composition.

구체예 3: 구체예 1~2 중 어느 시스템으로서, 전해질이 총 용매 조성물의 중량을 기준으로 0 wt% 초과 내지 50 wt%의 에틸 카보네이트; 총 용매 조성물의 중량을 기준으로 0 wt% 초과 내지 80 wt%의 디메틸 카보네이트; 및 총 용매 조성물의 중량을 기준으로 0 wt% 초과 내지 80 wt%의 에틸메틸 카보네이트 중 하나를 포함하는 시스템.Embodiment 3: As a system according to any one of Embodiments 1 to 2, the electrolyte comprises more than 0 wt% to 50 wt% of ethyl carbonate based on the weight of the total solvent composition; From greater than 0 wt% to 80 wt% of dimethyl carbonate, based on the weight of the total solvent composition; And from 0 wt% to 80 wt% ethyl methyl carbonate based on the weight of the total solvent composition.

구체예 4: 구체예 1~3 중 어느 시스템으로서, 세퍼레이터가 20°이하의 전해질 접촉각을 갖는 시스템.Embodiment 4: As a system according to any of Embodiments 1 to 3, wherein the separator has an electrolyte contact angle of 20 DEG or less.

구체예 5: 구체예 1~4 중 어느 시스템으로서, 세퍼레이터가 180℃를 초과하는 변형 온도를 갖는 시스템.Embodiment 5: A system as in any of Embodiments 1 to 4, wherein the separator has a deformation temperature exceeding 180 캜.

구체예 6: 구체예 1~5 중 어느 시스템으로서, 세퍼레이터가 1,3-디아미노벤젠, 1,4-디아미노벤젠, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 옥시디아닐린, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 디아민으로부터 유래된 구조 단위를 포함하는 폴리에테르이미드(PEI)로부터 형성된 시스템.Specific Example 6: As a system of any of Embodiments 1 to 5, the separator was made of 1,3-diaminobenzene, 1,4-diaminobenzene, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, oxydianiline, 1,3 (PEI) comprising structural units derived from at least one diamine selected from the group consisting of bis (4-aminophenoxy) benzene or combinations thereof.

구체예 7: 구체예 1~6 중 어느 시스템으로서, 열가소성 폴리머가 30°미만의 전해질 접촉각을 갖는 시스템.Embodiment 7: As a system according to any one of Embodiments 1 to 6, the thermoplastic polymer has an electrolyte contact angle of less than 30 degrees.

구체예 8: 구체예 1~7 중 어느 시스템으로서, 접촉각이 25°이하인 시스템.8. The system of any one of embodiments 1 to 7, wherein the contact angle is 25 DEG or less.

구체예 9: 구체예 1~8 중 어느 시스템으로서, 접촉각이 20°이하인 시스템.Aspect 9: A system according to any one of embodiments 1 to 8, wherein the contact angle is 20 DEG or less.

구체예 10: 용매 중의 열가소성 폴리머를 포함하는 주입가능한 폴리머 용액을 제공하는 단계로서, 폴리머는 전해질 용액에 대해 화학적으로 내성이고, 폴리머는 90% 이상의 정규화된 건조 중량을 갖는 단계; 및 폴리머 용액으로부터 다공질 필름을 형성하는 단계를 포함하는, 다공질 필름의 제조 방법.Embodiment 10: Providing an injectable polymer solution comprising a thermoplastic polymer in a solvent, wherein the polymer is chemically resistant to the electrolyte solution and the polymer has a normalized dry weight of at least 90%; And forming a porous film from the polymer solution.

구체예 11: 구체예 10의 방법으로서, 내화학성 폴리머는 용매 중에서 5% 내지 30%의 체적에 대한 중량의 농도를 갖는 방법.Embodiment 11: The method of Embodiment 10, wherein the chemical resistant polymer has a weight concentration in a solvent of 5% to 30% by volume.

구체예 12: 구체예 10~11 중 어느 방법으로서, 폴리머는 폴리에테르이미드, 폴리케톤, 폴리에스테르, 폴리(4-메틸펜텐), 폴리페닐렌에테르 또는 폴리페닐렌설파이드, 또는 이들의 조합을 포함하는 방법.Embodiment 12: As a method according to any of Embodiments 10 to 11, the polymer includes a polyetherimide, a polyketone, a polyester, poly (4-methylpentene), polyphenylene ether or polyphenylene sulfide, How to.

구체예 13: 구체예 10~12 중 어느 방법으로서, 용매는 페놀계 용매, 4-클로로-3-메틸-페놀, 4-클로로-2-메틸-페놀, 2,4-디클로로-6-메틸-페놀, 2,4-디클로로-페놀, 2,6-디클로로-페놀, 4-클로로-페놀, 2-클로로-페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, 4-메톡시-페놀, 카테콜, 벤조퀴논, 2,3-자일렌올, 2,6-자일렌올 또는 레졸시놀, 또는 이들의 조합을 포함하는 방법.Embodiment 13: As a method according to any of Embodiments 10 to 12, the solvent is at least one selected from the group consisting of a phenol-based solvent, 4-chloro-3-methyl-phenol, 4-chloro- Phenol, 2,4-dichloro-phenol, 2,6-dichloro-phenol, 4-chloro-phenol, 2-chloro-phenol, o- Xylenol, 2,6-xylenol, or resorcinol, or a combination thereof.

구체예 14: 용매 중의 폴리머를 포함하는 주입가능한 폴리머 용액을 제공하는 단계로서, 폴리머는 전해질 용액에 대해 화학적으로 내성이고, 폴리머는 90% 이상의 정규화된 건조 중량을 가지며, 용매는 NFPA 파이어 다이아몬드 상에서 2 이하의 건강 순위를 갖는 단계; 및 폴리머 용액으로부터 막을 형성하는 단계를 포함하는, 내용매성 폴리머 막의 제조 방법.Embodiment 14: Providing an injectable polymer solution comprising a polymer in a solvent, wherein the polymer is chemically resistant to the electrolyte solution, the polymer has a normalized dry weight of at least 90%, and the solvent is 2 &lt; RTI ID = 0.0 &gt; Having the following health rankings; And forming a film from the polymer solution.

구체예 15: 구체예 14의 방법으로서, 용매는 2-피롤리돈, 1-에틸-2-피롤리돈, 1-시클로헥실-2-피롤리돈, 1-(2-하이드록시에틸)-2-피롤리돈, 1-옥틸-2-피롤리돈, 1-N-에톡시카보닐-3-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 및 1-비닐-2-피롤리돈 중 하나 이상을 포함하는 피롤리돈-기재 용매를 포함하는 방법.The method of embodiment 14 wherein the solvent is selected from the group consisting of 2-pyrrolidone, 1-ethyl-2-pyrrolidone, 1-cyclohexyl-2-pyrrolidone, 1- (2- Pyrrolidone, 1-octyl-2-pyrrolidone, 1-N-ethoxycarbonyl-3-pyrrolidone, N- Lt; RTI ID = 0.0 &gt; of: &lt; / RTI &gt; a pyrrolidone-based solvent.

구체예 16: 구체예 14~15 중 어느 방법으로서, 주입가능한 폴리머 용액을 제공하는 단계는 개방된 시스템 또는 폐쇄된 시스템 중 하나에서 상승된 온도에서 N-메틸피롤리돈(NMP) 중에 폴리페닐렌에테르 또는 폴리에테르이미드를 용해하는 단계를 포함하는 방법.The method of any one of embodiments 14-15, wherein the step of providing an injectable polymer solution comprises contacting the polyphenylene (NMP) in N-methylpyrrolidone (NMP) at elevated temperature in one of the open system or the closed system. &Lt; / RTI &gt; ether or polyetherimide.

구체예 17: 구체예 14~16 중 어느 방법으로서, 폴리머는 폴리에테르이미드 또는 폴리페닐렌에테르, 또는 이들의 조합을 포함하는 방법.Embodiment 17: A method according to any of Embodiments 14 to 16, wherein the polymer comprises polyetherimide or polyphenylene ether, or a combination thereof.

구체예 18: 구체예 14~17 중 어느 방법으로서, 폴리머는 1,3-디아미노벤젠, 1,4-디아미노벤젠, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 옥시디아닐린, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 디아민으로부터 유래된 구조 단위를 포함하는 폴리에테르이미드를 포함하는 방법.Example 18: As a method of any of Embodiments 14 to 17, the polymer may be 1,3-diaminobenzene, 1,4-diaminobenzene, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, oxydianiline, 1,3 -Bis (4-aminophenoxy) benzene, or a combination thereof. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 5. &lt; / RTI &gt;

구체예 19: 구체예 14~18 중 어느 방법으로서, 폴리머 용액은 무기 입자를 포함하는 방법.Embodiment 19: A method according to any of Embodiments 14 to 18, wherein the polymer solution comprises inorganic particles.

구체예 20: 구체예 14~16 중 어느 방법으로서, 폴리머 용액으로부터 막을 형성하는 단계는 폴리머 용액으로부터 습윤된 얇은 필름을 캐스팅하는 단계; 및 응고된 폴리머 필름을 제공하기 위하여 폴리머에 대한 비-용매를 포함하는 응고 배스에 습윤 성형된 폴리머 용액을 담그고 이어서 응고된 폴리머 필름으로부터 용매를 제거하는 단계; 또는 폴리머에 대한 비-용매의 증기에 습윤 성형된 폴리머 용액을 노출시키고 이어서 응고된 폴리머 필름으로부터 용매를 제거하는 단계 중 하나 이상을 포함하는 방법.Embodiment 20: As a method according to any one of Embodiments 14 to 16, the step of forming a film from a polymer solution includes casting a wet thin film from a polymer solution; And immersing the wet-molded polymer solution in a coagulation bath comprising a non-solvent for the polymer to provide a coagulated polymer film, and then removing the solvent from the coagulated polymer film; Or exposing the polymer solution wet-molded to the vapor of the non-solvent for the polymer and then removing the solvent from the coagulated polymer film.

구체예 21: 구체예 20의 방법으로서, 비-용매는 물, 피롤리돈-기반의 용매, 페놀계-기반의 용매, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 이소프로판올, 테트라하이드로푸란, 디클로로메탄, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 톨루엔, 헥산, 시클로헥산, 펜탄, 시클로펜탄, 벤젠, 클로로포름, 디에틸 에테르, 디메틸 아세테이트, 에틸렌 디클로라이드, 디메틸 설폭사이드, 아세토니트릴, 프로필렌 카보네이트, 아니솔, 1,2-디클로로벤젠, 자일렌, 헥사플루오로이소프로판올, 디클로로메탄, 테트라플루오로아세테이트, 테트라클로로에탄, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 또는 이들의 조합을 포함하는 방법.The method of embodiment 20 wherein the non-solvent is selected from the group consisting of water, a pyrrolidone-based solvent, a phenolic-based solvent, acetone, methanol, ethanol, butanol, isopropanol, tetrahydrofuran, dichloromethane, ethyl A solvent such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isopropanol, isopropanol, butanol, isopropanol, butanol, isobutanol and the like, acetate, methyl acetate, toluene, hexane, cyclohexane, pentane, cyclopentane, benzene, Benzene, xylene, hexafluoroisopropanol, dichloromethane, tetrafluoroacetate, tetrachloroethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, or combinations thereof.

구체예 22: 구체예 10~21 중 어느 방법으로서, 정규화된 건조 중량은 93% 내지 101%인 방법.[0215] Embodiment 22: The method according to any of Embodiments 10-21, wherein the normalized dry weight is 93% to 101%.

구체예 23: 구체예 10~22 중 어느 방법으로서, 정규화된 건조 중량은 96% 내지 101%인 방법.[0216] Embodiment 23: As a method according to any of Embodiments 10 to 22, the normalized dry weight is 96% to 101%.

구체예 24: 구체예 10~23 중 어느 방법으로서, 정규화된 건조 중량은 98% 내지 101%인 방법.Embodiment 24: The method of any of embodiments 10-23, wherein the normalized dry weight is 98% to 101%.

구체예 26: 구체예 10~13의 중 어느 방법으로서, 필름이 거대공극을 갖지 않는 방법.Embodiment 26: As a method according to any of Embodiments 10 to 13, wherein the film has no macropores.

구체예 26: 구체예 14~24 중 어느 방법으로서, 막 및 필름이 거대공극을 갖지 않는 방법.Embodiment 26: A method according to any one of Embodiments 14 to 24, wherein the film and the film have no macropores.

구체예 27: 구체예 10~13 중 어느 하나에 따른 다공질 필름이 다층 구조의 기판인, 다층 구조를 형성하는 단계를 포함하는 구조 형성 방법.Embodiment 27: A method of forming a structure, comprising: forming a multi-layer structure in which the porous film according to any one of Embodiments 10 to 13 is a multi-layered substrate.

구체예 28: 구체예 10~26 중 어느 하나에 따른 다공질 필름이 다층 구조의 기판인, 다층 구조를 형성하는 단계를 포함하는 구조 형성 방법.Embodiment 28: A method for forming a structure, comprising: forming a multi-layer structure in which the porous film according to any one of Embodiments 10 to 26 is a multi-layered substrate.

바람직한 구체예들 및 특정 실시예들과 관련하여 방법 및 시스템이 설명되었지만, 그 범위는 제시된 특정한 구체예들에 제한되지 않으며, 본원의 구체예들은 모든 측면에서 제한이 아니라 예시를 의도한다.While methods and systems have been described in connection with preferred embodiments and specific embodiments, the scope thereof is not limited to the specific embodiments shown, and the embodiments herein are intended to be illustrative, not limiting in all respects.

분명히 달리 언급되지 않는다면, 어떤 식으로도 본원에 제시된 어떤 방법이 그것의 단계들을 특정 순서로 수행해야 한다는 것으로 해석되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 그것의 단계가 뒤따르는 순서를 실제로 인용하지 않거나, 또는 청구항이나 설명에 단계들이 특정 순서에 제한된다는 것이 구체적으로 언급되지 않는 경우, 그것은 어떤 식으로도 어떤 측면에서도 순서가 부여되지 않는다. 이것은 단계들의 배치 또는 작업 흐름과 관련하여 논리의 문제; 문법 구조 또는 구두법으로부터 유래된 단순한 의미; 본 명세서에 설명된 구체예들의 수 또는 종류를 포함하는 해석에 대한 어떤 가능한 우회적인 근거를 보유한다.Unless expressly stated otherwise, it is in no way interpreted that any method presented herein should perform its steps in any particular order. Thus, unless the method claim does not actually cite the order in which it follows, or if the claim or the description does not specifically state that the steps are to be limited to a particular order, it is not in any way sequenced in any way Do not. This is a matter of logic in relation to the arrangement of steps or workflow; A simple meaning derived from a grammatical structure or punctuation; But retains any possible circumstantial basis for interpretation, including the number or type of embodiments described herein.

본 명세서 전체에서 다양한 간행물들이 언급된다. 이들 간행물의 개시는 그 전체가 본 방법 및 시스템이 속한 기술 상태를 더 충분히 설명하기 위해서 본 출원에 참고로 포함된다.Various publications are referred to throughout this specification. The disclosures of these publications are incorporated herein by reference in their entirety to more fully describe the state of the art to which the present methods and systems belong.

그 범위나 정신으로부터 벗어나지 않고 다양한 변형들 및 변화들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 본원에 개시된 실시를 고려함으로써 다른 구체예들도 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서와 실시예들은 단지 예시로서만 여겨지며, 실제 범위와 정신은 이후 청구항에 의해서 시사된다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the scope or spirit of the invention. Other embodiments will be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and practice herein disclosed. It is intended that the specification and examples be considered as exemplary only, with a true scope and spirit being claimed by the following claims.

Claims (18)

시스템으로서, 상기 시스템은,
애노드;
캐소드;
상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 세퍼레이터; 및
상기 세퍼레이터에 인접하게 배치된 전해질 용액을 포함하며,
상기 세퍼레이터는 180℃ 이상의 유리 전이 온도를 가진 열가소성 폴리머로부터 형성되고, 상기 열가소성 폴리머는 전해질 용액에서 유의하게 용해하지 않으며, 상기 열가소성 폴리머는 30°이하의 전해질 접촉각을 갖는 시스템.
A system, comprising:
Anode;
Cathode;
A separator disposed between the anode and the cathode; And
And an electrolyte solution disposed adjacent to the separator,
Wherein the separator is formed from a thermoplastic polymer having a glass transition temperature of 180 DEG C or higher and the thermoplastic polymer is not significantly soluble in the electrolyte solution and the thermoplastic polymer has an electrolyte contact angle of 30 DEG or less.
제 1 항에 있어서, 상기 전해질이 총 용매 조성물의 중량을 기준으로 0 wt% 내지 50 wt% 에틸 카보네이트; 총 용매 조성물의 중량을 기준으로 0 wt% 내지 80 wt% 디메틸 카보네이트; 및 총 용매 조성물의 중량을 기준으로 0 wt% 내지 80 wt% 에틸메틸 카보네이트 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
The electrolyte of claim 1, wherein the electrolyte comprises 0 wt% to 50 wt% ethyl carbonate, based on the weight of the total solvent composition; 0 wt% to 80 wt% dimethyl carbonate, based on the weight of the total solvent composition; And from 0 wt% to 80 wt% ethyl methyl carbonate based on the weight of the total solvent composition.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 세퍼레이터가 20°이하의 전해질 접촉각을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
3. The system according to claim 1 or 2, wherein the separator has an electrolyte contact angle of 20 DEG or less.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세퍼레이터가 180℃를 초과하는 변형 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
4. The system according to any one of claims 1 to 3, wherein the separator has a deformation temperature in excess of &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 180 C. &lt; / RTI &gt;
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세퍼레이터가 1,3-디아미노벤젠, 1,4-디아미노벤젠, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 옥시디아닐린, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 디아민으로부터 유래된 구조 단위를 포함하는 폴리에테르이미드(PEI)로부터 형성된 것을 특징으로 하는 시스템.
The positive electrode of claim 1, wherein the separator is selected from the group consisting of 1,3-diaminobenzene, 1,4-diaminobenzene, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, oxydianiline, (PEI) comprising a structural unit derived from at least one diamine selected from 3-bis (4-aminophenoxy) benzene or a combination thereof.
용매 중의 열가소성 폴리머를 포함하는 주입가능한 폴리머 용액을 제공하는 단계로서, 상기 폴리머는 전해질 용액에 대해 화학적으로 내성이고, 상기 폴리머는 90% 이상의 정규화된 건조 중량을 갖는 단계; 및
상기 폴리머 용액으로부터 다공질 필름을 형성하는 단계를 포함하는, 다공질 필름의 제조 방법.
Providing an injectable polymer solution comprising a thermoplastic polymer in a solvent, wherein the polymer is chemically resistant to an electrolyte solution, the polymer having a normalized dry weight of at least 90%; And
And forming a porous film from the polymer solution.
제 6 항에 있어서, 상기 내화학성 폴리머는 상기 용매 중에서 5% 내지 30%의 체적에 대한 중량의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
7. The method of claim 6, wherein the chemical resistant polymer has a weight concentration in the solvent of between 5% and 30% by volume.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리에테르이미드, 폴리케톤, 폴리에스테르, 폴리(4-메틸펜텐), 폴리페닐렌에테르 또는 폴리페닐렌설파이드, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 6 or 7, characterized in that the polymer comprises polyetherimide, polyketone, polyester, poly (4-methylpentene), polyphenylene ether or polyphenylene sulfide, or a combination thereof Lt; / RTI &gt;
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매는 페놀계 용매, 4-클로로-3-메틸-페놀, 4-클로로-2-메틸-페놀, 2,4-디클로로-6-메틸-페놀, 2,4-디클로로-페놀, 2,6-디클로로-페놀, 4-클로로-페놀, 2-클로로-페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, 4-메톡시-페놀, 카테콜, 벤조퀴논, 2,3-자일렌올, 2,6-자일렌올 또는 레졸시놀, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. A process according to any one of claims 6 to 8, wherein the solvent is selected from the group consisting of phenolic solvents, 4-chloro-3-methyl-phenol, 4-chloro- Phenol, 2-chloro-phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 4-methoxy-phenol, Catechol, benzoquinone, 2,3-xylenol, 2,6-xylenol or resorcinol, or combinations thereof.
용매 중의 폴리머를 포함하는 주입가능한 폴리머 용액을 제공하는 단계로서, 상기 폴리머는 전해질 용액에 대해 화학적으로 내성이고, 상기 폴리머는 90% 이상의 정규화된 건조 중량을 가지며, 상기 용매는 NFPA 파이어 다이아몬드 상에서 2 이하의 건강 순위를 갖는 단계; 및
상기 폴리머 용액으로부터 막을 형성하는 단계를 포함하는, 내용매성 폴리머 막의 제조 방법.
Providing an injectable polymer solution comprising a polymer in a solvent, wherein the polymer is chemically resistant to an electrolyte solution, the polymer having a normalized dry weight of at least 90%, and the solvent is not more than 2 on NFPA Fire Diamond Having a health ranking of; And
And forming a film from the polymer solution.
제 10 항에 있어서, 상기 용매는 2-피롤리돈, 1-에틸-2-피롤리돈, 1-시클로헥실-2-피롤리돈, 1-(2-하이드록시에틸)-2-피롤리돈, 1-옥틸-2-피롤리돈, 1-N-에톡시카보닐-3-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 및 1-비닐-2-피롤리돈 중 하나 이상을 포함하는 피롤리돈-기반의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. The method of claim 10, wherein the solvent is selected from the group consisting of 2-pyrrolidone, 1-ethyl-2-pyrrolidone, 1-cyclohexyl-2-pyrrolidone, 1- (2-hydroxyethyl) Pyrrolidone, 1-octyl-2-pyrrolidone, 1-N-ethoxycarbonyl-3-pyrrolidone, N-methyl- &Lt; / RTI &gt; wherein the solvent comprises a pyrrolidone-based solvent.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 주입가능한 폴리머 용액을 제공하는 단계는 개방된 시스템 또는 폐쇄된 시스템 중 하나에서 상승된 온도에서 N-메틸피롤리돈(NMP) 중에 폴리페닐렌에테르 또는 폴리에테르이미드를 용해하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. The method of claim 10 or 11, wherein providing the injectable polymer solution comprises contacting the injectable polymer solution with polyphenylene ether or poly (phenylene ether) in N-methyl pyrrolidone (NMP) at elevated temperature in one of the open system or the closed system. &Lt; / RTI &gt; dissolving the ether imide.
제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리에테르이미드 또는 폴리페닐렌에테르, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. The method according to any one of claims 6 to 12, wherein the polymer comprises polyetherimide or polyphenylene ether, or a combination thereof.
제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머는 1,3-디아미노벤젠, 1,4-디아미노벤젠, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 옥시디아닐린, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 디아민으로부터 유래된 구조 단위를 포함하는 폴리에테르이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.14. The polymer according to any one of claims 6 to 13, wherein the polymer is selected from the group consisting of 1,3-diaminobenzene, 1,4-diaminobenzene, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, oxydianiline, A polyetherimide comprising a structural unit derived from at least one diamine selected from 3-bis (4-aminophenoxy) benzene or a combination thereof. 제 6 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 용액은 무기 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. The method according to any one of claims 6 to 14, wherein the polymer solution comprises inorganic particles.
제 6 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머 용액으로부터 막을 형성하는 단계는, 상기 폴리머 용액으로부터 습윤된 얇은 필름을 캐스팅하는 단계; 및
응고된 폴리머 필름을 제공하기 위하여 상기 폴리머에 대한 비-용매를 포함하는 응고 배스에 상기 습윤 성형된 폴리머 용액을 담그고 이어서 응고된 폴리머 필름으로부터 상기 용매를 제거하는 단계; 또는 상기 폴리머에 대한 비-용매의 증기에 상기 습윤 성형된 폴리머 용액을 노출시키고 이어서 응고된 폴리머 필름으로부터 용매를 제거하는 단계 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. A method according to any one of claims 6 to 15, wherein the step of forming a film from the polymer solution comprises: casting a thin film wet from the polymer solution; And
Immersing the wet-molded polymer solution in a coagulation bath comprising a non-solvent for the polymer to provide a coagulated polymer film, and then removing the solvent from the coagulated polymer film; Or exposing the wet-molded polymer solution to a vapor of a non-solvent for the polymer and subsequently removing the solvent from the coagulated polymer film.
제 16 항에 있어서, 상기 비-용매는 물, 피롤리돈-기재 용매, 페놀계-기재 용매, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 이소프로판올, 테트라하이드로푸란, 디클로로메탄, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 톨루엔, 헥산, 시클로헥산, 펜탄, 시클로펜탄, 벤젠, 클로로포름, 디에틸 에테르, 디메틸 아세테이트, 에틸렌 디클로라이드, 디메틸 설폭사이드, 아세토니트릴, 프로필렌 카보네이트, 아니솔, 1,2-디클로로벤젠, 자일렌, 헥사플루오로이소프로판올, 디클로로메탄, 테트라플루오로아세테이트, 테트라클로로에탄, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 16, wherein the non-solvent is selected from the group consisting of water, pyrrolidone-based solvents, phenolic-based solvents, acetone, methanol, ethanol, butanol, isopropanol, tetrahydrofuran, dichloromethane, ethyl acetate, , Hexane, cyclohexane, pentane, cyclopentane, benzene, chloroform, diethyl ether, dimethylacetate, ethylene dichloride, dimethylsulfoxide, acetonitrile, propylene carbonate, anisole, 1,2-dichlorobenzene, xylene, hexa Fluoroethane, fluoro isopropanol, dichloromethane, tetrafluoroacetate, tetrachloroethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, or combinations thereof.
제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 다공질 필름이 다층 구조의 기판인, 다층 구조를 형성하는 단계를 포함하는 구조 형성 방법.A method of forming a structure, comprising: forming a multi-layer structure in which the porous film of any one of claims 6 to 9 is a multi-layered substrate.
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