KR20160007366A - Binder for rechargeable lithium battery, separator for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery - Google Patents

Binder for rechargeable lithium battery, separator for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery Download PDF

Info

Publication number
KR20160007366A
KR20160007366A KR1020150093152A KR20150093152A KR20160007366A KR 20160007366 A KR20160007366 A KR 20160007366A KR 1020150093152 A KR1020150093152 A KR 1020150093152A KR 20150093152 A KR20150093152 A KR 20150093152A KR 20160007366 A KR20160007366 A KR 20160007366A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
binder
lithium secondary
secondary battery
separator
poss
Prior art date
Application number
KR1020150093152A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이와오 후쿠치
준 박
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Publication of KR20160007366A publication Critical patent/KR20160007366A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • H01M4/622Binders being polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M2/166
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/122

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

Provided are: a binder for a lithium secondary battery, comprising a main chain containing polyvinylidene fluoride, and polyhedral oligomeric silsesquioxane derivatives bonded to the main chain; a separator for a lithium secondary battery; and a lithium secondary battery. Provided are: a binder for a lithium secondary battery having excellent heat resistance and strong adhesion force; and the lithium secondary battery with excellent cycle properties.

Description

리튬 이차 전지용 바인더, 리튬 이차 전지용 세퍼레이터 및 리튬 이차 전지{BINDER FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY, SEPARATOR FOR RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY AND RECHARGEABLE LITHIUM BATTERY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a binder for a lithium secondary battery, a separator for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

리튬 이차 전지용 바인더, 리튬 이차 전지용 세퍼레이터 및 리튬 이차 전지에 관한 것이다. A binder for a lithium secondary battery, a separator for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery.

리튬 이온 이차 전지는 높은 전압, 긴 수명, 높은 에너지 밀도 등의 장점을 가진다. 이로 인해, 리튬 이차 전지에 관한 활발한 연구가 행해지고 있고, 리튬 이차 전지는 각종 전자 기기의 전원으로서 실용화되어 있다.Lithium ion secondary batteries have advantages such as high voltage, long lifetime and high energy density. As a result, active research on lithium secondary batteries has been conducted, and lithium secondary batteries have been put to practical use as power sources for various electronic apparatuses.

리튬 이차 전지의 특성은 리튬 이차 전지의 구성 요소, 예를 들면, 전극 등의 특성에 의해 크게 좌우된다. 특히, 리튬 이차 전지의 세퍼레이터는 리튬 이차 전지의 사이클 특성에 영향을 미친다. The characteristics of the lithium secondary battery largely depend on the characteristics of the components of the lithium secondary battery, for example, the electrodes and the like. Particularly, the separator of the lithium secondary battery affects the cycle characteristics of the lithium secondary battery.

구체적으로 무기 입자 및 바인더를 포함하는 슬러리를 다공질 기재에 도포하여 세퍼레이터를 제조할 수 있다. 이러한 세퍼레이터는 다공질 기재 위에 무기 입자 및 바인더로 이루어진 코팅층이 형성되므로, 코팅 세퍼레이터라고도 불린다. 상기 바인더는 무기 입자를 다공질 기재인 폴리에틸렌 막에 결착시키는 역할을 한다. 이러한 세퍼레이터를 이용하여 리튬 이차 전지를 제조할 경우 리튬 이차 전지의 사이클 특성은 다공질 폴리에틸렌 막, 무기 입자 및 바인더의 특성에 좌우될 수 있다. Specifically, a slurry containing inorganic particles and a binder may be applied to a porous substrate to prepare a separator. Such a separator is also called a coating separator because a coating layer composed of inorganic particles and a binder is formed on a porous substrate. The binder serves to bind inorganic particles to a polyethylene film as a porous substrate. When a lithium secondary battery is manufactured using such a separator, the cycle characteristics of the lithium secondary battery may depend on characteristics of the porous polyethylene film, inorganic particles, and binder.

예를 들면, 리튬 이차 전지의 사이클 특성을 향상시키는 방법으로, 무기 입자의 일종인 고내열성 세라믹 입자를 사용하는 방법이 제안되었다. 이러한 고내열성 세라믹 입자가 그 특성을 충분히 발휘하기 위해서는, 리튬 이차 전지 충방전시, 바인더가 고내열성 세라믹 입자를 세퍼레이터 내에 안정되게 유지되도록 해야 한다. 또한, 바인더는 세퍼레이터와 각 전극을 견고하게 결착할 필요가 있다. 따라서, 바인더에 강한 접착력이 요구되고, 높은 내열성 또한 요구된다. For example, as a method for improving the cycle characteristics of a lithium secondary battery, there has been proposed a method of using high heat-resisting ceramic particles as a kind of inorganic particles. In order for such high-heat-resistant ceramic particles to fully exhibit their properties, the binder must ensure that the high-heat-resistant ceramic particles are stably held in the separator during charging and discharging of the lithium secondary battery. Further, it is necessary that the binder firmly bonds the separator and each electrode. Therefore, strong adhesion to the binder is required, and high heat resistance is also required.

이러한 코팅 세퍼레이터에 사용되는 바인더에 관한 연구예는 많지 않고, 현재로는 전극용 바인더를 코팅 세퍼레이터용 바인더로 적용하는 경우가 많다. 구체적으로, 대표적인 전극용 바인더인 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)계 바인더를 코팅 세퍼레이터용 바인더로 많이 사용하고 있다. There are not many examples of the binder used in such a coating separator. In many cases, a binder for an electrode is often applied as a binder for a coating separator. Specifically, polyvinylidene fluoride (PVDF) binder, which is a typical binder for an electrode, is widely used as a binder for a coating separator.

그러나 이러한 PVDF계 바인더는 접착력이 충분하지 않기에, PVDF계 바인더는 무기 입자를 안정되게 세퍼레이터 내에 유지할 수 없었다. 다시 말해, 세퍼레이터층의 구조 안정성이 충분하지 않았다. 이 문제를 해결하는 방법으로, 대량의 PVDF 바인더를 세퍼레이터에 사용하는 방안을 고려할 수 있으나, 이 방법으로는 세퍼레이터의 후막(厚膜)화 문제가 생길 수 있다. 또한, 이렇게 세퍼레이터에 대량의 PVDF계 바인더를 도입해도, PVDF계 바인더는 여전히 접착력이 충분하지 않았다. However, since the PVDF binder does not have sufficient adhesive strength, the PVDF binder can not stably maintain the inorganic particles in the separator. In other words, the structure stability of the separator layer was not sufficient. As a method for solving this problem, a method of using a large amount of PVDF binder in a separator can be considered, but this method may cause a problem of thickening of the separator. Furthermore, even when a large amount of PVDF binder was introduced into the separator, the PVDF binder still had insufficient adhesion.

한편, 일본공개특허 제2012-221824호 및 제2011-6585호에는 유기 규소 화합물을 세퍼레이터에 함유시키는 기술이 공개되어 있다. 그러나 이들 화합물의 접착력은 여전히 충분하다고는 말할 수 없었다. 이로 인하여, 높은 내열성 및 강한 접착력을 갖는 바인더가 요구되고 있다.On the other hand, Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 2012-221824 and 2011-6585 disclose a technique of including an organosilicon compound in a separator. However, the adhesion of these compounds was still not sufficient. As a result, a binder having high heat resistance and strong adhesive strength is required.

일 구현예는 우수한 내열성과 강한 접착력을 가지는 리튬 이차 전지용 바인더를 제공하기 위한 것이다.One embodiment is to provide a binder for a lithium secondary battery having excellent heat resistance and strong adhesion.

다른 일 구현예는 상기 리튬 이차 전지용 바인더를 포함하는 리튬 이차 전지용 세퍼레이터를 제공하기 위한 것이다.Another embodiment is to provide a separator for a lithium secondary battery comprising the binder for the lithium secondary battery.

또 다른 일 구현예는 상기 리튬 이차 전지용 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.Another embodiment is to provide a lithium secondary battery including the separator for a lithium secondary battery.

일 구현예는 폴리비닐리덴플루오라이드를 포함하는 주사슬; 및 상기 주사슬에 결합된 폴리헤드랄 올리고머릭 실세스퀴옥산 유도체를 포함하는 리튬 이차 전지용 바인더를 제공한다.One embodiment includes a main chain comprising polyvinylidene fluoride; And a polyhedral oligomeric silsesquioxane derivative bonded to the main chain. The present invention also provides a binder for a lithium secondary battery.

상기 폴리헤드랄 올리고머릭 실세스퀴옥산 유도체는 상기 주사슬에 그래프트 중합으로 결합될 수 있다.The polyhedral oligomeric silsesquioxane derivative may be bound to the main chain by graft polymerization.

상기 리튬 이차 전지용 바인더는 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위를 포함하는 화합물일 수 있다.The binder for the lithium secondary battery may be a compound containing a structural unit represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

n, m, l 및 q는 임의의 자연수이고,n, m, l and q are arbitrary natural numbers,

A는 수소 원자 또는 메틸기이고,A is a hydrogen atom or a methyl group,

X는 염소 원자 또는 플루오린 원자이고,X is a chlorine atom or a fluorine atom,

R은 각각 독립적으로, C1 내지 C8의 알킬기, 사이클로헥실기, 페닐기, 및 C1 내지 C8 퍼플루오로알킬기 중 선택되는 작용기이다.)Each R is independently a functional group selected from a C1 to C8 alkyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, and a C1 to C8 perfluoroalkyl group.

다른 일 구현예는 상기 바인더를 포함하는 리튬 이차 전지용 세퍼레이터를 제공한다.Another embodiment provides a separator for a lithium secondary battery comprising the binder.

상기 세퍼레이터는 무기 입자를 더욱 포함할 수 있다.The separator may further include inorganic particles.

또 다른 일 구현예는 상기 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.Another embodiment provides a lithium secondary battery comprising the separator.

기타 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description below.

우수한 내열성과 강한 접착력을 가진 리튬 이차 전지용 바인더가 제공됨에 따라, 사이클 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.Since a binder for a lithium secondary battery having excellent heat resistance and strong adhesive force is provided, a lithium secondary battery having excellent cycle characteristics can be realized.

도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 개략적인 구성을 나타내는 측단면도이다.
도 2는 합성예 1 내지 6 및 PVDF-CTFE에 따른 IR 스펙트럼을 나타낸다.
도 3은 합성예 1 내지 6 및 PVDF-CTFE에 따른 19F NMR 스펙트럼을 나타낸다.
1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a lithium secondary battery according to one embodiment.
Figure 2 shows the IR spectra according to Synthesis Examples 1 to 6 and PVDF-CTFE.
3 shows a 19 F NMR spectrum according to Synthesis Examples 1 to 6 and PVDF-CTFE.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.It is to be understood that where a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, unless stated otherwise in this specification, .

이하, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지에 대해 도 1을 참고하여 설명한다.Hereinafter, a lithium secondary battery according to one embodiment will be described with reference to FIG.

도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 개략적인 구성을 나타내는 측단면도이다.1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a lithium secondary battery according to one embodiment.

도 1을 참고하면, 리튬 이차 전지(10)는 양극(20), 음극(30), 세퍼레이터(40) 및 비수전해액을 포함할 수 있다.
1, the lithium secondary battery 10 may include a positive electrode 20, a negative electrode 30, a separator 40, and a non-aqueous electrolyte.

리튬 이차 전지(10)의 충전 도달 전압(산화 환원 전위)은 예를 들면 4.3V(vs. Li/Li+) 이상, 5.0V 이하, 구체적으로 4.5V 이상, 5.0V 이하일 수 있다. Li / Li + ) and 5.0 V or less, specifically 4.5 V or more and 5.0 V or less, for example, in the lithium secondary battery 10.

리튬 이차 전지(10)의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 다시 말해, 원통형, 각형, 라미네이트(laminate)형, 버튼(button)형 등일 수 있다.The shape of the lithium secondary battery 10 is not particularly limited, and may be cylindrical, angular, laminate, button, or the like.

양극(20)은 집전체(21) 및 상기 집전체 위에 형성되는 양극 활물질층(22)을 포함할 수 있다.The anode 20 may include a current collector 21 and a cathode active material layer 22 formed on the current collector.

상기 집전체(21)는 도전체라면 어떤 것이든 가능하며, 예를 들면, 알루미늄(aluminum), 스테인리스강(stainless) 강철, 니켈 도금(nickel coated) 강철 등으로 구성될 수 있다.The current collector 21 may be formed of any conductive material, for example, aluminum, stainless steel, nickel coated steel, or the like.

상기 양극 활물질층(22)은 양극 활물질을 포함하고, 도전재 및 바인더를 더욱 포함할 수 있다. The cathode active material layer 22 includes a cathode active material, and may further include a conductive material and a binder.

상기 양극 활물질은 예를 들면 리튬을 포함하는 고용체 산화물이지만, 전기 화학적으로 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. The cathode active material is, for example, a solid solution oxide containing lithium, but is not particularly limited as long as it is a material capable of occluding and releasing lithium ions electrochemically.

상기 고용체 산화물은 예를 들면, LiaMnxCoyNizO2(1.150≤a≤1.430, 0.45≤x≤0.6, 0.10≤y≤0.15, 0.20≤z≤0.28), LiMnxCoyNizO2(0.3≤x≤0.85, 0.10≤y≤0.3, 0.10≤z≤0.3), LiMn1.5Ni0.5O4 등을 들 수 있다.The solid solution oxides include Li a Mn x Co y Ni z O 2 (1.150? A? 1.430, 0.45? X? 0.6, 0.10? Y? 0.15, 0.20? Z? 0.28), LiMn x Co y Ni z O 2 (0.3? X? 0.85, 0.10? Y? 0.3, 0.10? Z? 0.3), LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and the like.

상기 도전재는 예를 들면, 케첸 블랙(Ketjen black), 아세틸렌 블랙(acetylene black) 등의 카본블랙, 천연흑연, 인조흑연 등을 들 수 있으나, 양극의 도전성을 높이기 위한 것이라면 특별히 제한되지 않는다. The conductive material may be, for example, carbon black such as Ketjen black or acetylene black, natural graphite, artificial graphite or the like, but is not particularly limited as long as it enhances the conductivity of the anode.

상기 바인더는 예를 들면, 폴리비닐리덴플루오라이드, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(acrylonitrile-butadiene rubber), 플루오르 고무(fluoroelastomer), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리에틸렌(polyethylene), 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 등을 들 수 있으나, 양극 활물질 및 도전재를 집전체(21) 위에 결착시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.The binder may be, for example, polyvinylidene fluoride, ethylene-propylene-diene terpolymer, styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber, a polyvinyl acetate, a polymethyl methacrylate, a polyethylene, a nitrocellulose and the like can be cited. However, when the positive electrode active material and the conductive material are placed on the current collector 21 And is not particularly limited as long as it is capable of binding.

양극 활물질 층(22)은 예를 들면, 이하의 방법으로 제조될 수 있다. 먼저, 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 건식 혼합하여 양극 합재를 제조한다. 이어서, 상기 양극 합재를 적당한 유기 용매에 분산시켜 양극 합재 슬러리(slurry)를 제조하고, 상기 양극 합재 슬러리를 집전체(21) 위에 도포하고, 건조 및 압연하여 양극 활물질 층을 제조할 수 있다.The cathode active material layer 22 can be produced, for example, in the following manner. First, a positive electrode active material, a conductive material and a binder are dry-mixed to prepare a positive electrode composite material. Then, the positive electrode active material layer may be prepared by dispersing the positive electrode mixture material in an appropriate organic solvent to prepare a positive electrode slurry, coating the positive electrode material slurry on the current collector 21, and drying and rolling.

상기 음극(30)은 집전체(31) 및 상기 집전체(31) 위에 형성되는 음극 활물질 층(32)을 포함할 수 있다.The cathode 30 may include a current collector 31 and a negative electrode active material layer 32 formed on the current collector 31.

상기 집전체(31)는 도전체라면 어떤 것이든 가능하며, 예를 들면, 구리(Cu), 니켈(Ni) 등일 수 있다.The current collector 31 may be any conductive material, for example, copper (Cu), nickel (Ni), or the like.

상기 음극 활물질 층(32)은 리튬 이차 전지의 음극 활물질 층으로 사용되는 것이라면, 어떠한 것이어도 된다. 예를 들면, 상기 음극 활물질 층(32)은 음극 활물질을 포함하고, 바인더를 더욱 포함할 수 있다.The negative electrode active material layer 32 may be any material as long as it is used as a negative electrode active material layer of a lithium secondary battery. For example, the negative electrode active material layer 32 includes a negative electrode active material, and may further include a binder.

상기 음극 활물질은 탄소계 물질, 규소계 물질, 주석계 물질, 리튬금속산화물, 금속 리튬 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 탄소계 물질은 예를 들면, 인조흑연, 천연흑연, 인조흑연과 천연흑연의 혼합물, 인조흑연으로 코팅된 천연흑연 등 흑연계 물질을 사용할 수 있다. 상기 규소계 물질은 예를 들면, 규소, 규소 산화물, 규소 함유 합금, 이들과 흑연계 물질의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 규소 산화물은 SiOx(0<x≤2)으로 표시될 수 있다. 상기 규소 함유 합금은 합금의 총량에 대하여 규소의 함량이 전체 금속 원소 중 가장 많은 합금이며, 예를 들면, Si-Al-Fe 합금 등을 들 수 있다. 상기 주석계 물질은 예를 들면, 주석, 주석 산화물, 주석 함유 합금, 이들과 흑연계 물질의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 리튬금속산화물은 예를 들면, Li4Ti5O12 등 산화티탄계 화합물 등을 들 수 있다. 일 구현예에 따르면, 이들 중에서 흑연을 사용할 경우 리튬 이차 전지의 사이클 수명 특성이 더욱 향상될 수 있다.The negative electrode active material may be a carbon-based material, a silicon-based material, a tin-based material, a lithium metal oxide, a metal lithium, or the like, or a mixture of two or more thereof. The carbon-based material may be, for example, graphite based materials such as artificial graphite, natural graphite, a mixture of artificial graphite and natural graphite, and natural graphite coated with artificial graphite. The silicon-based material may be, for example, silicon, a silicon oxide, a silicon-containing alloy, or a mixture of these with a graphite-based material. The silicon oxide may be represented by SiO x (0 < x? 2). The silicon-containing alloy is an alloy in which the content of silicon is the greatest among all the metal elements with respect to the total amount of the alloy, and examples thereof include Si-Al-Fe alloys. The tin-based material may be, for example, tin, tin oxide, a tin-containing alloy, a mixture thereof with a graphite-based material, or the like. The lithium metal oxide includes, for example, a titanium oxide-based compound such as Li 4 Ti 5 O 12 . According to one embodiment, when the graphite is used, the cycle life characteristics of the lithium secondary battery can be further improved.

상기 바인더는 상기 양극 활물질 층(22)을 구성하는 바인더와 동일한 종류를 들 수 있다.The binder may be of the same kind as the binder constituting the positive electrode active material layer 22.

상기 활물질과 상기 바인더의 중량비는 특별히 제한되지 않고, 종래 리튬 이차 전지에서 사용되는 중량비로 적용 가능하다.The weight ratio of the active material to the binder is not particularly limited and may be applied in a weight ratio used in conventional lithium secondary batteries.

상기 음극 활물질 층(32)은 예를 들면, 이하 방법으로 제조될 수 있다. 먼저, 음극 활물질 및 바인더를 건식 혼합하여 음극 합재를 제조한다. 상기 음극 합재를 적당한 용매에 분산시켜 음극 합재 슬러리(slurry)를 제조한 다음, 상기 음극 합재 슬러리를 집전체(31) 위에 도포하고, 건조 및 압연하여 음극 활물질 층(32)을 제조할 수 있다.The negative electrode active material layer 32 can be produced, for example, by the following method. First, a negative electrode active material and a binder are dry mixed to produce a negative electrode composite. The negative electrode material mixture slurry is dispersed in a suitable solvent to prepare a negative electrode material slurry and then the negative electrode material slurry is coated on the current collector 31 and dried and rolled to produce the negative electrode active material layer 32.

세퍼레이터(40)는 기재(40a) 및 상기 기재의 적어도 일면에 형성되는 코팅층(40b)을 포함할 수 있다.The separator 40 may include a substrate 40a and a coating layer 40b formed on at least one side of the substrate.

상기 기재(40a)는 특별히 제한되지 않으며, 리튬 이차 전지의 세퍼레이터로 사용되는 것이라면 어떠한 것도 가능하다. 예를 들면, 우수한 고율방전 성능을 나타내는 다공막이나 부직포 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.The base material 40a is not particularly limited, and any material can be used as long as it is used as a separator of a lithium secondary battery. For example, a porous film or nonwoven fabric exhibiting excellent high rate discharge performance can be used singly or in combination.

상기 기재(40a)를 구성하는 수지로는, 예를 들면, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-퍼플루오로비닐에테르 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-트리플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로아세톤 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-트리플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 있으며, 상기 폴리에스테르계 수지의 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등이 있다.Examples of the resin constituting the base material 40a include polyolefin resin, polyester resin, polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride- Vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-propylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride- Copolymer, a vinylidene fluoride-ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, and the like. There. Examples of the polyolefin-based resin include polyethylene and polypropylene. Examples of the polyester-based resin include polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.

상기 코팅층(40b)은 무기 입자 및 바인더를 포함할 수 있다.The coating layer 40b may include inorganic particles and a binder.

상기 무기 입자는 예를 들면, 높은 내열성을 갖는 무기 입자를 들 수 있다. 상기 무기 입자의 예로는, 규소, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄의 산화물 및 이들의 수산화물을 들 수 있다. 높은 내열성을 갖는 무기 입자를 세퍼레이터(40)에 포함시킴으로써 리튬 이차 전지(10)의 사이클 특성이 개선될 수 있다. 무기 입자의 입경은 특별히 제한되지 않고, 리튬 이차 전지(10)에 사용되는 무기 입자의 입경이라면 특별히 제한되지 않는다.The inorganic particles include, for example, inorganic particles having high heat resistance. Examples of the inorganic particles include oxides of silicon, aluminum, magnesium, and titanium, and hydroxides thereof. By including inorganic particles having high heat resistance in the separator 40, the cycle characteristics of the lithium secondary battery 10 can be improved. The particle size of the inorganic particles is not particularly limited and is not particularly limited as long as it is the particle size of the inorganic particles used in the lithium secondary battery 10.

상기 바인더는 상기 무기 입자를 코팅층(40b) 내, 즉, 세퍼레이터(40) 내에 유지시켜 주는 역할을 한다.The binder serves to hold the inorganic particles in the coating layer 40b, that is, in the separator 40. [

일 구현예에 따른 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 포함하는 주사슬과, 상기 주사슬에 결합된 폴리헤드랄 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 유도체를 포함할 수 있다.The binder according to one embodiment may include a main chain comprising polyvinylidene fluoride (PVdF) and a polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative coupled to the main chain.

상기 폴리비닐리덴플루오라이드를 포함하는 주사슬은, 폴리비닐 플루오라이드(-CH2CHF)n-을 포함하는 주사슬을 의미한다.The main chain comprising the polyvinylidene fluoride means a main chain comprising polyvinyl fluoride (-CH 2 CHF) n -.

상기 주사슬은 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF) 단독으로 구성될 수도 있고, PVdF와 다른 폴리머와의 공중합체일 수도 있다. 이러한 공중합체로는 예를 들면, PVDF와 폴리클로로트리플루오로에틸렌(CTFE)과의 공중합체(PVDF-CTFE), PVDF와 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과의 공중합체(PVDF-PTFE) 등을 들 수 있다. The main chain may be composed of polyvinylidene fluoride (PVdF) alone, or may be a copolymer of PVdF and another polymer. Examples of such a copolymer include a copolymer (PVDF-CTFE) of PVDF with polychlorotrifluoroethylene (CTFE), a copolymer of PVDF and polytetrafluoroethylene (PTFE) (PVDF-PTFE) .

상기 폴리헤드랄 올리고머릭 실세스퀴옥산(POSS) 유도체는 POSS에 주사슬 결합용 작용기가 결합된 것일 수 있다. POSS는 바구니형 실세스퀴옥산으로도 불릴 수 있다. 주사슬 결합용 작용기로는 예를 들면, 아크릴옥시(acryloxy)기 등을 들 수 있다. The polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) derivative may be one in which POSS has a functional group for main chain bonding. POSS can also be referred to as basket-like silsesquioxane. Examples of the functional groups for main chain bonding include acryloxy groups and the like.

상기 POSS 유도체의 예로는, 아크릴로이소부틸 POSS(acryloisobutyl POSS, 등록상표), 메타크릴로이소부틸 POSS(methacryloisobutyl POSS, 등록상표) 등을 들 수 있다. Examples of the POSS derivatives include acryloisobutyl POSS (registered trademark), methacryloisobutyl POSS (registered trademark), and the like.

상기 POSS 유도체는 예를 들면, 주사슬에 그래프트 중합함으로써 주사슬에 결합할 수 있다.The POSS derivative may be bonded to the main chain, for example, by graft polymerization to the main chain.

상기 바인더는 예를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위를 포함하는 화합물일 수 있다.The binder may be, for example, a compound containing a structural unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

n, m, l 및 q는 임의의 자연수이고,n, m, l and q are arbitrary natural numbers,

A는 수소 원자 또는 메틸기이고,A is a hydrogen atom or a methyl group,

X는 염소 원자 또는 플루오린 원자이고,X is a chlorine atom or a fluorine atom,

R은 각각 독립적으로, C1 내지 C8의 알킬기, 사이클로헥실기, 페닐기, 및 C1 내지 C8 퍼플루오로알킬기 중 선택되는 작용기이다.)Each R is independently a functional group selected from a C1 to C8 alkyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, and a C1 to C8 perfluoroalkyl group.

주사슬이 PVDF-CTFE인 경우, 상기 화학식 1에서 X는 염소 원자일 수 있다.When the main chain is PVDF-CTFE, X in the above formula (1) may be a chlorine atom.

또한 POSS 유도체가 아크릴로이소부틸 POSS인 경우, 상기 화학식 1에서 l은 3, A는 수소 원자, R은 이소부틸기일 수 있다.When the POSS derivative is acryloisobutyl POSS, l in the formula (1) may be 3, A may be a hydrogen atom, and R may be an isobutyl group.

또한 POSS 유도체가 메타크릴로이소부틸 POSS인 경우, 상기 화학식 1에서 l은 3, A는 메틸기, R은 이소부틸기일 수 있다.Also, when the POSS derivative is methacryloyl isobutyl POSS, l in the above formula (1) may be 3, A may be a methyl group, and R may be an isobutyl group.

상기 POSS 유도체의 그래프트율은 50% 이하일 수 있고, 예를 들면, 7% 내지 30%일 수 있다. 상기 그래프트율은 하기 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.The graft ratio of the POSS derivative may be 50% or less, for example, 7% to 30%. The graft ratio can be calculated by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

x = [(y-z)/y] X 100x = [(y-z) / y] X 100

(상기 수학식 1에서, x는 POSS 유도체의 그래프트율이고, y는 생성된 바인더의 중량이며, z는 주사슬의 원료의 중량이다.)(Where x is the graft rate of the POSS derivative, y is the weight of the resulting binder, and z is the weight of the raw material of the main chain).

그래프트율이 상기 범위 내인 경우, 바인더가 용매에 잘 녹아 슬러리를 균일하게 도포할 수 있고, 이에 따라 바인더의 접착력이 향상되며 나아가서는 리튬 이차 전지의 사이클 특성이 개선될 수 있다. 또한 PVdF계 바인더를 사용한 경우보다도 접착력 및 사이클 특성이 향상될 수 있다.When the graft ratio is within the above range, the binder is well dissolved in the solvent and the slurry can be uniformly applied, thereby improving the adhesion of the binder and further improving the cycle characteristics of the lithium secondary battery. Further, the adhesive strength and cycle characteristics can be improved as compared with the case of using a PVdF binder.

상기 세퍼레이터(40)는 예를 들면, 이하 방법으로 제조될 수 있다. The separator 40 may be manufactured, for example, in the following manner.

먼저, 무기 입자 분산액 및 바인더 용액을 준비한다. 무기 입자 분산액의 용매는 무기 입자를 분산시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 무기 입자 분산액의 용매는 바인더 용액의 용매와 동일할 수 있다. 바인더 용액의 용매는 바인더를 용해할 수 있으면 특별히 제한 되지 않는다. 이러한 용매로는 예를 들면, N-메틸피롤리돈(NMP) 등을 들 수 있다. First, an inorganic particle dispersion and a binder solution are prepared. The solvent of the inorganic particle dispersion liquid is not particularly limited as long as it can disperse the inorganic particles. The solvent of the inorganic particle dispersion may be the same as the solvent of the binder solution. The solvent of the binder solution is not particularly limited as long as it can dissolve the binder. Examples of such a solvent include N-methylpyrrolidone (NMP) and the like.

이어서, 무기 입자 분산액 및 바인더 용액을 혼합하여 슬러리를 제조한다. 슬러리는 바인더 용액의 용매와 같은 것을 임의로 첨가하여, 무기 입자 및 바인더의 농도를 조절할 수도 있다. 또한, 슬러리에는 다른 종류의 바인더, 예를 들면, PVdF계의 바인더(PVDF를 주사슬로서 포함하는 바인더)를 더욱 첨가할 수도 있다. Subsequently, the inorganic particle dispersion and the binder solution are mixed to prepare a slurry. The slurry may optionally be added with a solvent such as a solvent of the binder solution to adjust the concentration of the inorganic particles and the binder. Further, another kind of binder such as a PVdF binder (a binder containing PVDF as a main chain) may be further added to the slurry.

이어서, 슬러리를 기재(40a) 위에 도포하고, 건조하여 코팅층(40b)을형성한다. 기재(40a)는 슬러리에 침지될 수 있다. Then, the slurry is applied onto the substrate 40a and dried to form the coating layer 40b. Substrate 40a may be immersed in the slurry.

이들 공정에 의해, 세퍼레이터(40)를 제조할 수 있다. By these processes, the separator 40 can be manufactured.

도 1에서는 코팅층(40b)은 기재(40a)의 표면에만 형성되어 있지만, 코팅층(40b)은 기재(40a)의 미세구멍 내에도 형성되어 있을 수도 있다.Although the coating layer 40b is formed only on the surface of the base material 40a in Fig. 1, the coating layer 40b may also be formed in the micropores of the base material 40a.

상기 비수전해액은 종래 리튬 이차 전지에 사용할 수 있는 비수전해액과 같은 것을 특별히 한정 없이 사용할 수 있다.The nonaqueous electrolyte solution may be any nonaqueous electrolytic solution which can be used in conventional lithium secondary batteries without any particular limitation.

상기 비수전해액은 비수용매에 전해질염을 함유시킨 조성을 가질 수 있다.The non-aqueous electrolyte may have a composition containing an electrolyte salt in a non-aqueous solvent.

상기 비수용매로는 예를 들면, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 클로로에틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트 등의 환형 카보네이트류; 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트 등의 쇄상 카보네이트류; γ-부티로락톤, γ-발레로락톤 등의 환형 에스테르류; 포름산 메틸(methyl formate), 아세트산 메틸(methyl acetate), 부티르산 메틸(butyric acid methyl) 등의 쇄상 에스테르류; 테트라하이드로푸란 또는 그 유도체; 1,3-디옥산, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시 에탄, 1,4-디부톡시에탄, 메틸 디글라임 등의 에테르류; 아세토니트릴, 벤조니트릴 등의 니트릴류; 디옥솔란 또는 그 유도체; 에틸렌 술파이드, 술포란, 술톤 또는 그 유도체 등을 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate and vinylene carbonate; Chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; cyclic esters such as? -butyrolactone and? -valerolactone; Chain esters such as methyl formate, methyl acetate and butyric acid methyl; Tetrahydrofuran or a derivative thereof; Ethers such as 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dibutoxyethane and methyl diglyme; Nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; Dioxolane or derivatives thereof; Ethylene sulfide, sulfolane, sultone or a derivative thereof may be used alone or as a mixture of two or more thereof, but is not limited thereto.

상기 전해질염은, 예를 들면, LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiPF6-x(CnF2n+1)x(1<x<6, n=1 또는 2), LiSCN, LiBr, LiI, Li2SO4, Li2B10Cl10, NaClO4, NaI, NaSCN, NaBr, KClO4, KSCN 등의 리튬, 나트륨 또는 칼륨의 1종을 포함하는 무기이온 염; LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)(C4F9SO2), LiC(CF3SO2)3, LiC(C2F5SO2)3, (CH3)4NBF4, (CH3)4NBr, (C2H5)4NClO4, (C2H5)4NI, (C3H7)4NBr, (n-C4H9)4NClO4, (n-C4H9)4NI, (C2H5)4N-말레에이트, (C2H5)4N-벤조에이트, (C2H5)4N-프탈레이트, 스테아릴 술폰산 리튬, 옥틸 술폰산 리튬, 도데킬벤젠술폰산 리튬 등의 유기이온 염 등을 들 수 있고, 이들의 이온성 화합물을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The electrolyte salt may be, for example, LiClO 4, LiBF 4, LiAsF 6, LiPF 6, LiPF 6-x (CnF 2n + 1) x (1 <x <6, n = 1 or 2), LiSCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4, Li 2 B 10 Cl 10, NaClO 4, NaI, NaSCN, NaBr, KClO 4, an inorganic ion salt containing lithium, sodium or potassium, such as one type of KSCN; LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) (C 4 F 9 SO 2), LiC (CF 3 SO 2) 3, LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3, (CH 3) 4 NBF 4, (CH 3) 4 NBr, (C 2 H 5) 4 NClO 4, (C 2 H 5) 4 NI, (C 3 H 7 ) 4 NBr, (nC 4 H 9) 4 NClO 4, (nC 4 H 9) 4 NI, (C 2 H 5) 4 N- maleate, (C 2 H 5) 4 N- benzoate, (C 2 H 5 ) 4 N-phthalate, lithium stearylsulfonate, lithium octylsulfonate, and lithium dodecylbenzenesulfonate. These ionic compounds may be used singly or in combination of two or more.

상기 전해질염의 농도는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 0.8 내지 1.5 mol/L의 농도로 사용할 수 있다.The concentration of the electrolyte salt is not particularly limited and may be, for example, 0.8 to 1.5 mol / L.

상기 비수전해액에는 각종 첨가제를 첨가할 수도 있다. 상기 첨가제의 예로는, 음극 작용 첨가제, 양극 작용 첨가제, 에스테르계의 첨가제, 탄산에스테르계의 첨가제, 황산에스테르계의 첨가제, 인산에스테르계의 첨가제, 붕산에스테르계의 첨가제, 산무수물계의 첨가제, 전해질계의 첨가제 등을 들 수 있으며, 이들 중에서 어느 1종을 사용할 수도 있고, 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.Various additives may be added to the nonaqueous electrolyte solution. Examples of the additive include an anode active additive, an anode active additive, an ester additive, a carbonate ester additive, a sulfate ester additive, a phosphate ester additive, a borate ester additive, an acid anhydride additive, And the like. Any one of them may be used, or two or more of them may be used in combination.

이하, 리튬 이차 전지의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for producing a lithium secondary battery will be described.

양극(20)은 다음과 같이 제조될 수 있다. 먼저, 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 혼합한 혼합물을 용매, 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 슬러리를 제조한다. 이어서, 상기 슬러리를 집전체(21) 위에 도포하고 건조시켜 양극 활물질 층(22)을 형성한다. 이때 도포의 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 나이프 코터법(knife coater)법, 그라비아 코터(gravure coater)법 등을 들 수 있다. 이하의 도포 공정은 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 이어서, 프레스(press)기에 의해 양극 활물질 층(22)을 프레스함에 따라 양극(20)이 제조될 수 있다. The anode 20 can be manufactured as follows. First, a mixture obtained by mixing a cathode active material, a conductive material and a binder is dispersed in a solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a slurry. Then, the slurry is coated on the current collector 21 and dried to form the positive electrode active material layer 22. The coating method is not particularly limited, and examples thereof include a knife coater method and a gravure coater method. The following application process can be carried out in the same way. Then, the cathode 20 can be manufactured by pressing the cathode active material layer 22 by a press machine.

음극(3)은 양극(20)과 동일하게 제조될 수 있다. 예를 들면, 먼저 음극 활물질 및 바인더를 혼합한 혼합물을 용매, 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈, 물 등에 분산시켜 슬러리를 제조한다. 이어서, 상기 슬러리를 집전체(31) 위에 도포하고 건조시켜 음극 활물질 층(32)을 형성한다. 이어서, 프레스기에 의해 음극 활물질 층(32)을 프레스 함에 따라 음극(30)이 제조될 수 있다. The cathode (3) can be manufactured in the same manner as the anode (20). For example, a slurry is prepared by first dispersing a mixture of a negative electrode active material and a binder in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, water and the like. Then, the slurry is coated on the current collector 31 and dried to form the negative electrode active material layer 32. Subsequently, the negative electrode 30 can be produced by pressing the negative electrode active material layer 32 by a press machine.

세퍼레이터(40)는 예를 들면, 하기 방법으로 제조될 수 있다. 먼저, 무기 입자 분산액 및 바인더 용액을 준비한다. 이어서, 무기입자 분산액 및 바인더 용액을 혼합하여 슬러리를 제조한다. 슬러리는 바인더 용액의 용매와 같은 것을 임의로 첨가하여, 무기 입자 및 바인더의 농도를 조절할 수도 있다. 그리고, 슬러리를 기재(40a) 위에 도포하고, 건조하여 코팅층(40b)을 형성한다. 기재(40a)는 슬러리에 침지될 수 있다. 이들 공정에 의해, 세퍼레이터(40)를 제조할 수 있다.The separator 40 can be manufactured, for example, by the following method. First, an inorganic particle dispersion and a binder solution are prepared. Subsequently, the inorganic particle dispersion and the binder solution are mixed to prepare a slurry. The slurry may optionally be added with a solvent such as a solvent of the binder solution to adjust the concentration of the inorganic particles and the binder. Then, the slurry is coated on the substrate 40a and dried to form the coating layer 40b. Substrate 40a may be immersed in the slurry. By these processes, the separator 40 can be manufactured.

이어서, 세퍼레이터(40)를 양극(20) 및 음극(30) 사이에 배치하여, 전극 구조체를 제작한다. 이어서, 전극 구조체를 원하는 형태, 예를 들면, 원통형, 각형, 라미네이트형, 버튼형 등으로 가공하고, 상기 형태의 용기에 삽입한다. 이어서, 해당 용기 내에 상기 조성의 전해액을 주입하여, 세퍼레이터 내의 각 기공에 전해액을 함침시킨다. 이 공정으로 리튬 이차 전지를 제조한다다.Next, the separator 40 is disposed between the anode 20 and the cathode 30 to produce an electrode structure. Next, the electrode structure is processed into a desired shape, for example, a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a button shape, or the like, and inserted into the container of the above-described shape. Subsequently, an electrolyte solution having the above composition is injected into the container, and the electrolyte solution is impregnated into each pore in the separator. This process produces a lithium secondary battery.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다. 또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto. In addition, contents not described here can be inferred sufficiently technically if they are skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

(바인더 합성)(Binder synthesis)

합성예 1: PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS 합성Synthesis Example 1: PVdF-CTFE-graft-acryloisobutyl POSS synthesis

교반자(stirring bar), 온도계 및 냉각관을 장착한 300ml의 3구 플라스크 내에, PVdF-CTFE(KUREHA社 제조, KF폴리머#7500) 10 중량% N-메필피롤리돈 용액 100g(NMP 용액의 총 중량에 대하여 PVDF-CTFE를 10 중량% 포함하는 N-메필피롤리돈 용액), 아크릴로이소부틸 POSS 39.6g(42.6mmol), 비피리딜 29.96g(191.8mmol), 염화 구리(I) 6.33g(63.9mmol), 염화 구리(II) 0.86g(6.4mmol) 및 N-메틸피롤리돈 100g을 투입하였다.In a 300 ml three-necked flask equipped with a stirring bar, a thermometer and a cooling tube, 100 g of a 10% by weight N-mefylpyrrolidone solution of PVdF-CTFE (KFM Polymer # 7500, (N-mespyrrolidone solution containing 10% by weight of PVDF-CTFE based on the weight), 39.6 g (42.6 mmol) of acryloisobutyl POSS, 29.96 g (191.8 mmol) of bipyridyl, 6.33 g (63.9 mmol) of triphenylphosphine, 0.86 g (6.4 mmol) of copper (II) chloride and 100 g of N-methylpyrrolidone.

이어서, 다이어프램 펌프(diaphragm pump)로 내압을 10mmHg로 감압하고, 질소를 이용하여 내압을 상압으로 되돌리는 조작을 3회 반복하였다. 이어서, 오일 배스에서 얻어진 혼합액을 140℃로 가열하고, 24시간 교반하였다. 이 공정으로, PVdF-CTFE에 아크릴로이소부틸 POSS가 그래프트 중합되었다. Subsequently, the inner pressure was reduced to 10 mmHg with a diaphragm pump, and the operation of returning the inner pressure to normal pressure using nitrogen was repeated three times. Subsequently, the mixed solution obtained in the oil bath was heated to 140 캜 and stirred for 24 hours. In this process, PVDF-CTFE was graft polymerized with acryloisobutyl POSS.

얻어진 반응액을 실온으로 냉각한 후, 물 2000ml에 교반하면서 첨가하여, 반응 생성물인 폴리머를 재침전시켰다. 이어서, 폴리머를 포함하는 용액을 믹서로 옮겨, 폴리머를 분쇄하였다. 이에 따라, 용액의 색이 적갈색에서 녹색으로 변화되었다. 분쇄한 폴리머를 여과 채취하고, 물, 에탄올 및 아세트산에틸로 세정하였다. 이어서, 얻어진 폴리머를 80℃로 3시간 송풍 건조하였다.The obtained reaction solution was cooled to room temperature, and then added to 2000 ml of water with stirring to re-precipitate the polymer as a reaction product. The solution containing the polymer was then transferred to a mixer and the polymer was pulverized. As a result, the color of the solution changed from reddish brown to green. The pulverized polymer was collected by filtration, and washed with water, ethanol and ethyl acetate. Subsequently, the obtained polymer was blow-dried at 80 占 폚 for 3 hours.

건조된 폴리머를 100g의 N-메틸피롤리돈에 재용해시킨 후, 물 2000ml 중에서 교반하면서 첨가하는 공정을 다시 실시하여, 폴리머를 재침전시켰다. 계속해서 폴리머를 포함하는 용액을 믹서로 옮겨, 폴리머를 분쇄하였다. 그 후, 폴리머를 여과 채취하고, 물, 에탄올, 및 아세트산에틸로 세정하였다. 이어서, 폴리머를 80℃로 6시간 진공 건조하여, PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS(이하, "제1 POSS 바인더"라 함) 10.8g을 얻었다. The dried polymer was redissolved in 100 g of N-methylpyrrolidone and then added with stirring in 2000 ml of water again to reprecipitate the polymer. Subsequently, the solution containing the polymer was transferred to a mixer, and the polymer was pulverized. Thereafter, the polymer was collected by filtration, and washed with water, ethanol, and ethyl acetate. Subsequently, the polymer was vacuum-dried at 80 DEG C for 6 hours to obtain 10.8 g of PVdF-CTFE-graft-acryloyl isobutyl POSS (hereinafter referred to as "first POSS binder").

상기 수학식 1에 의해 그래프트율을 계산한 결과, 그래프트율은 [(10.8-10)/10.8] X 100 = 7.4% 로 나왔다. As a result of calculating the graft ratio according to the above-mentioned formula (1), the graft ratio was found to be [(10.8-10) /10.8] X 100 = 7.4%.

또한 얻어진 제1 POSS 바인더 10g에 대하여 N-메틸피롤리돈 90g을 첨가하고, 이 혼합액을 140℃로 가열하여, 제1 POSS 바인더가 N-메틸피롤리돈에 용해된 제1 POSS 바인더 N-메틸피롤리돈 용액을 제조하였다. 이어서, 상기 제1 POSS 바인더 N-메틸피롤리돈 용액을 실온으로 냉각하여, 제1 POSS 바인더 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액 100g을 제조하였다. Further, 90 g of N-methylpyrrolidone was added to 10 g of the obtained first POSS binder, and the mixture was heated to 140 占 폚 so that the first POSS binder was a first POSS binder N-methyl A pyrrolidone solution was prepared. Subsequently, the first POSS binder N-methylpyrrolidone solution was cooled to room temperature to prepare 100 g of a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of a first POSS binder.

합성예 2: PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS 합성Synthesis Example 2: PVdF-CTFE-graft-acryloyl isobutyl POSS synthesis

PVdF-CTFE와 아크릴로이소부틸 POSS와의 반응 시간(그래프트 중합 시간)을 72 시간으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 따라, 11.5g의 PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS(그래프트율 13.0%)(이하, "제2 POSS 바인더"라 함)를 얻었다. 또한, 제2 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 100g 얻었다. Except that the reaction time (graft polymerization time) between PVdF-CTFE and acryloisobutyl POSS was changed to 72 hours. Thus, 11.5 g of PVdF-CTFE-graft-acryloyl isobutyl POSS (graft ratio 13.0%) (hereinafter referred to as "second POSS binder") was obtained. Further, 100 g of a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the second POSS binder was obtained.

합성예 3: PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS 합성Synthesis Example 3: PVdF-CTFE-graft-acryloisobutyl POSS synthesis

아크릴로이소부틸 POSS의 사용량을 178.3g(190.0mmol)으로 변경하고, 반응 용기로 1000ml의 3구 플라스크를 이용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 따라, 13.8g의 PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS(그래프트율 27.5%)(이하, "제3 POSS 바인더"라 함)를 얻었다. 또한, 제3 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 100g 얻었다.The procedure of Synthesis Example 1 was repeated except that the amount of acryloylbutyl POSS was changed to 178.3 g (190.0 mmol) and a 1000 ml three-necked flask was used as a reaction vessel. Thus, 13.8 g of PVdF-CTFE-graft-acryloisobutyl POSS (graft ratio 27.5%) (hereinafter referred to as "third POSS binder") was obtained. Further, 100 g of a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the third POSS binder was obtained.

합성예 4: PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS 합성Synthesis Example 4: PVdF-CTFE-graft-acryloyl isobutyl POSS synthesis

PVdF-CTFE와 아크릴로이소부틸 POSS의 반응 시간(그래프트 중합 시간)을 120 시간으로 변경한 이외에는, 상기 합성예 3과 동일하게 실시하였다. 이에 따라, 20.4g의 PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS(그래프트율 51.0%)(이하, "제4 POSS 바인더"라 함)를 얻었다.The procedure of Synthesis Example 3 was repeated except that the reaction time (graft polymerization time) of PVdF-CTFE and acryloisobutyl POSS was changed to 120 hours. Thus, 20.4 g of PVdF-CTFE-graft-acryloisobutyl POSS (graft ratio: 51.0%) (hereinafter referred to as "fourth POSS binder") was obtained.

얻어진 제4 POSS 바인더 10g에 대하여 N-메틸피롤리돈 90g을 첨가한 후, 이 혼합액을 140℃로 가열하여, 제4 POSS 바인더가 N-메틸피롤리돈에 용해된 제4 POSS 바인더 N-메틸피롤리돈 용액을 제조하였다. 이어서, 제4 POSS 바인더 N-메틸피롤리돈 용액을 실온으로 냉각하여, 제4 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 100g 얻었다. After adding 90 g of N-methylpyrrolidone to 10 g of the obtained fourth POSS binder, the mixture was heated to 140 DEG C, and the fourth POSS binder was added to the fourth POSS binder N-methyl A pyrrolidone solution was prepared. Then, the fourth POSS binder N-methylpyrrolidone solution was cooled to room temperature to obtain 100 g of a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the fourth POSS binder.

제4 POSS 바인더의 N-메틸피롤리돈 용액 내에는 시간의 경과와 함께 탁함(흐림)이 생겼다. 그 결과, N-메틸피롤리돈 용액이 현탁액이 되었다. 상기 현탁액을 일부 수득하고, N-메틸피롤리돈으로 2배 희석하였다. 그 후, 희석액을 140℃로 가열한 결과 균일한 용액이 되었다. 그러나 N-메틸피롤리돈 용액을 실온에 냉각하면 다시 탁함(흐림)이 생겼다. 그 결과, N-메틸피롤리돈 용액이 현탁액이 되었다. In the N-methylpyrrolidone solution of the fourth POSS binder, turbidity (cloudiness) occurred over time. As a result, the N-methylpyrrolidone solution became a suspension. A portion of the suspension was obtained and diluted 2-fold with N-methylpyrrolidone. Thereafter, the diluted solution was heated to 140 캜, resulting in a uniform solution. However, when the N-methylpyrrolidone solution was cooled to room temperature, turbidity (cloudiness) occurred again. As a result, the N-methylpyrrolidone solution became a suspension.

합성예 5: PVdF-CTFE-그래프트-메타크릴로이소부틸 POSS 합성Synthesis Example 5: Synthesis of PVdF-CTFE-graft-methacryloylbutyl POSS

아크릴로이소부틸 POSS 대신 메타크릴로이소부틸 POSS를 181.0g (190.0mmol)으로 투입하고, 반응 용기에 1000ml의 3구 플라스크를 이용한 것 이외에는, 상기 합성예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 따라, 10.6g의 PVdF-CTFE-그래프트-메타크릴로이소부틸 POSS(그래프트율 5.7%)(이하, "제5 POSS 바인더"라 함)를 얻었다. 또한, 제5 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 100g 얻었다.Except that 181.0 g (190.0 mmol) of methacryloyl isobutyl POSS instead of acryloyl isobutyl POSS was added, and a 1000 ml three-necked flask was used in the reaction vessel. As a result, 10.6 g of PVdF-CTFE-graft-methacryloyl isobutyl POSS (graft ratio: 5.7%) (hereinafter referred to as "fifth POSS binder") was obtained. Further, 100 g of a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the fifth POSS binder was obtained.

합성예 6: PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS 합성Synthesis Example 6: PVdF-CTFE-graft-acryloyl isobutyl POSS synthesis

PVdF-CTFE와 아크릴로이소부틸 POSS의 반응 시간(그래프트 중합 시간)을 72 시간으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 합성예 3과 동일하게 실시하였다. 이에 따라, 18.2g의 PVdF-CTFE-그래프트-아크릴로이소부틸 POSS(그래프트율43.0%)(이하, "제6 POSS 바인더"라 함)을 얻었다. 또한, 제6 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 100g 얻었다.
The procedure of Synthesis Example 3 was repeated except that the reaction time (graft polymerization time) of PVdF-CTFE and acryloyl isobutyl POSS was changed to 72 hours. Thus, 18.2 g of PVdF-CTFE-graft-acryloyl isobutyl POSS (graft ratio: 43.0%) (hereinafter referred to as "sixth POSS binder") was obtained. Further, 100 g of a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the sixth POSS binder was obtained.

평가 1: 바인더의 IR 스펙트럼 및 Evaluation 1: IR spectrum of the binder and 1919 F NMR 스펙트럼F NMR spectrum

상기 제1 POSS 바인더 내지 제6 POSS 바인더(합성예 1 내지 6)의 IR 스펙트럼 및 19F NMR 스펙트럼을 측정하여, IR 스펙트럼을 도 2에, 19F NMR 스펙트럼을 도 3에 각각 나타내었다. And wherein the first POSS binder to sixth measuring the IR spectrum and the 19 F NMR spectrum of POSS binder (Synthesis Example 1-6), in Figure 2 the IR spectrum, 19 F NMR were respectively indicate the spectrum in Fig.

도 2는 합성예 1 내지 6 및 PVDF-CTFE에 따른 IR 스펙트럼을 나타내고, 도 3은 합성예 1 내지 6 및 PVDF-CTFE에 따른 19F NMR 스펙트럼을 나타낸다.Fig. 2 shows the IR spectra according to Synthesis Examples 1 to 6 and PVDF-CTFE, and Fig. 3 shows 19 F NMR spectra according to Synthesis Examples 1 to 6 and PVDF-CTFE.

도 2를 참고하면, 제1 내지 제6 POSS 바인더의 IR 스펙트럼에는 1720 cm-1 부근에 아크릴로이소부틸 POSS 및 메타크릴로이소부틸 POSS 유래의 카르보닐 피크를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, in the IR spectra of the first to sixth POSS binders, acryloisobutyl POSS and carbonyl peak derived from methacryloyl isobutyl POSS can be identified at around 1720 cm -1 .

또한 도 3을 참고하면, 제1 내지 제6 POSS 바인더의 19F NMR 스펙트럼에서는 PVdF-CTFE에서 관측되어 있었던 -120 ppm 부근의 피크(CTFE 중의 Cl이 결합한 탄소에 결합하고 있는 F 유래의 피크)가 소실되고, -198 ppm 부근에 새로운 피크의 출현을 확인할 수 있다. 이러한 관측 결과로부터 CTFE의 Cl이 결합한 탄소 부분에서부터 그라프트 반응이 진행하고, 상기 탄소 부분에 아크릴로이소부틸 POSS 및 메타크릴로이소부틸 POSS 유래의 그래프트 사슬이 결합하고 있음을 예측할 수 있다.3, in the 19 F NMR spectrum of the first to sixth POSS binders, a peak near -120 ppm (a peak derived from F bound to Cl bonded to carbon in CTFE) observed in PVdF-CTFE Disappear, and the appearance of a new peak near -198 ppm can be confirmed. From these observation results, it can be predicted that the graft reaction proceeds from the carbon moiety in which Cl is bonded to CTFE, and the graft chain derived from acryloyl isobutyl POSS and methacryloyl isobutyl POSS is bonded to the carbon moiety.

또한 상기 IR 스펙트럼 및 19F NMR 스펙트럼의 결과에 의하면, 제1 내지 제6 POSS 바인더는 PVdF-CTFE와 폴리아크릴로이소부틸 POSS 또는 폴리메타크릴로이소부틸 POSS와의 블렌드 폴리머가 아니라, PVdF-CTFE에 폴리아크릴로이소부틸 POSS 또는 폴리메타크릴로이소부틸 POSS가 화학적으로 결합한 그래프트 폴리머인 것을 알 수 있다.
Also, according to the results of the above IR spectrum and 19 F NMR spectrum, the first to sixth POSS binders were not blended polymers of PVdF-CTFE and polyacryloyl isobutyl POSS or polymethacryloyl isobutyl POSS but PVdF-CTFE Polyacryl isobutyl POSS or polymethacryloyl isobutyl POSS are chemically bonded graft polymers.

(세퍼레이터 제조)(Manufactured by separator)

제조예 1Production Example 1

알루미나(스미토모 화학社, 스미코랜덤 AA03) 30g에 N-메틸피롤리돈 70g(고형분 농도 30 중량%)을 투입하고, 이 혼합액을 초음파 분산기에서 15분동안 처리하여, 알루미나의 N-메틸피롤리돈 분산액을 제조하였다. 70 g (solid content concentration: 30% by weight) of N-methylpyrrolidone was added to 30 g of alumina (SUMITOMO CHEMICAL Co., Ltd., Sumiko Random AA03), and the mixed solution was treated in an ultrasonic disperser for 15 minutes to obtain N-methylpyrrolidone To prepare a dispersion.

이어서, 상기 분산액에 제1 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액 22.6g(알루미나/바인더 = 93/7 중량비)과 N-메틸피롤리돈 6.4g을 투입하였다. 얻어진 혼합액을 디스파에서 30분동안 교반하여, 슬러리(알루미나/바인더 혼합 용액(고형분 농도 25 중량%))을 제조하였다.Then, 22.6 g (alumina / binder = 93/7 by weight) of a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the first POSS binder and 6.4 g of N-methylpyrrolidone were added to the dispersion. The resulting mixed solution was stirred in a distiller for 30 minutes to prepare a slurry (alumina / binder mixed solution (solid concentration 25% by weight)).

이어서, 건조 후의 막 두께가 12㎛가 되도록 딥 코터(dip coater)의 갭(gap)을 조제하였다. 상기 딥 코터를 이용하여 두께 7㎛의 폴리에틸렌 미다공막(도레이 BSF, E07BLS)에 상기 슬러리를 도포하였다. 이어서, 슬러리 도포가 완료된 폴리에틸렌 미다공막을 수조에 침지시켰다. 그 후, 미다공막을 건조하여, 코팅 세퍼레이터를 얻었다.Subsequently, a gap of a dip coater was prepared so that the film thickness after drying was 12 占 퐉. The above slurry was applied to a polyethylene microporous membrane (Toray BSF, E07BLS) having a thickness of 7 占 퐉 by using the above dip coater. Subsequently, the polyethylene microporous membrane having completed the slurry application was immersed in a water bath. Thereafter, the microporous membrane was dried to obtain a coated separator.

제조예 2Production Example 2

제2 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 이용한 것 이외에는, 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 코팅 세퍼레이터를 얻었다.A coating separator was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the second POSS binder was used.

제조예 3Production Example 3

제3 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 이용한 것 이외에는, 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 코팅 세퍼레이터를 얻었다.A coating separator was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the third POSS binder was used.

제조예 4Production Example 4

제4 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 이용한 것 이외에는, 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 코팅 세퍼레이터를 얻었다.A coating separator was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the fourth POSS binder was used.

제조예 5Production Example 5

제5 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 이용한 것 이외에는, 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 코팅 세퍼레이터를 얻었다.A coating separator was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the fifth POSS binder was used.

제조예 6Production Example 6

제6 POSS 바인더의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 이용한 것 이외에는, 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 코팅 세퍼레이터를 얻었다.A coating separator was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of the sixth POSS binder was used.

제조예 7Production Example 7

PVdF-CTFE의 10 중량% N-메틸피롤리돈 용액을 이용한 것 이외에는, 상기 제조예 1과 동일하게 실시하여 코팅 세퍼레이터를 얻었다.
A coating separator was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that a 10 wt% N-methylpyrrolidone solution of PVdF-CTFE was used.

평가 2: 코팅층의 밀착성 평가Evaluation 2: Evaluation of coating layer adhesion

상기 제조예 1 내지 7에 제조된 코팅 세퍼레이터를 스테인리스 강판 위로 고정하고, 고정된 코팅 세퍼레이터에, 폭 1.5cm의 점착 테이프(Nichiban社) 제조 셀 테이프(등록상표) No.405)를 붙였다. 이어서, 박리 시험기(Shimadzu社 제조, SHIMAZU EZ-S)를 이용하여 180° 벗겨내서 필(peel) 강도를 측정하였다. 그 밀착성 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The coating separator prepared in the above Production Examples 1 to 7 was fixed on a stainless steel plate and attached to a fixed coating separator was Cell Tape (registered trademark) No. 405 manufactured by Nichiban Co., Ltd.) having a width of 1.5 cm. Subsequently, peel strength was measured by peeling at 180 ° using a peeling tester (SHIMAZU EZ-S, manufactured by Shimadzu). The results of the adhesion evaluation are shown in Table 1 below.

평가 3: 열수축 평가Evaluation 3: Evaluation of heat shrinkage

상기 제조예 1 내지 7에 따라 제조된 코팅 세퍼레이터를 TD(transverse direction, 가로) X MD(machine direction, 세로) = 60mm X 80mm가 되도록 잘라내고, TD/MD 방향으로 노기스(nonius)를 이용해서 50mm의 간격으로 표시를 넣었다. 세퍼레이터를 한번 접은 알루미늄 박 사이에 끼우고, 150℃의 항온조 중에 15분 정치하였다. 세퍼레이터를 꺼낸 후, TD/MD 각각의 표시 간격을 노기스로 읽어내고, 하기 수학식 2에 따라 열수축률을 산출하였다. 열수축률 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The coated separators prepared according to Preparation Examples 1 to 7 were cut in a transverse direction X MD (machine direction, length) = 60 mm X 80 mm. Using a nonius in the TD / MD direction, . The separator was sandwiched between aluminum foils folded once and allowed to stand in a thermostatic chamber at 150 占 폚 for 15 minutes. After the separator was taken out, the display interval of each of the TD / MD was read by Nogus and the heat shrinkage rate was calculated according to the following formula (2). The results of the heat shrinkage rate are shown in Table 1 below.

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

수축률(%) = [(50-가열 후의 간격)/50] X 100Shrinkage percentage (%) = [(50 - interval after heating) / 50] X 100

상기 수학식 2에서, 가열 후의 간격은 TD 방향의 간격을 사용하였다.In the above equation (2), a distance in the TD direction is used as an interval after heating.

바인더bookbinder 코팅 세퍼레이터Coated Separator 필 강도(mN/mm)Peel strength (mN / mm) 수축률(%)Shrinkage (%) 합성예 1Synthesis Example 1 제조예 1Production Example 1 9.29.2 1919 합성예 2Synthesis Example 2 제조예 2Production Example 2 15.815.8 1818 합성예 3Synthesis Example 3 제조예 3Production Example 3 19.319.3 1616 합성예 4Synthesis Example 4 제조예 4Production Example 4 7.57.5 2020 합성예 5Synthesis Example 5 제조예 5Production Example 5 7.27.2 1818 합성예 6Synthesis Example 6 제조예 6Production Example 6 16.516.5 1515 PVdF-CTFEPVdF-CTFE 제조예 7Production Example 7 2.22.2 2424

상기 표 1을 통하여, 합성예 1 내지 6에 따른 바인더, 즉, 제1 내지 제6 POSS 바인더는 내열성 및 접착력이 우수함을 알 수 있다.
It can be seen from Table 1 that the binders according to Synthesis Examples 1 to 6, i.e., the first to sixth POSS binders have excellent heat resistance and adhesion.

(리튬 이차 전지 제작)(Production of lithium secondary battery)

실시예 1Example 1

인조흑연 96 중량%, 아세틸렌 블랙 2 중량%, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 바인더 1 중량%, 그리고 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 1 중량%를 혼합하고, 이 혼합물에 점도 조절을 위해 물을 첨가하여, 음극 합재 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 합재 슬러리 중의 비휘발 성분은 슬러리 총 중량에 대하여 48 중량%이었다. 이어서, 건조 후의 합재 도포량(면밀도)이 9.55 mg/cm2이 되도록 바 코터의 갭을 조정하고, 상기 바 코터에 의해 음극 합재 슬러리를 구리 박(두께 10㎛)에 균일하게 도포하였다. 이어서, 음극 합재 슬러리를 80℃로 설정한 송풍형 건조기로 15분 건조하였다. 이어서, 건조 후의 음극 합재를 롤 프레스기에 의해 합제 밀도가 1.65 g/cm3이 되도록 프레스하였다. 이어서, 음극 합제를 150℃로 6 시간 진공 건조하여, 집전체와 음극 활물질층으로 이루어지는 시트 형의 음극을 제조하였다.The mixture was mixed with 96% by weight of artificial graphite, 2% by weight of acetylene black, 1% by weight of a styrene-butadiene rubber (SBR) binder and 1% by weight of carboxymethylcellulose (CMC) To prepare a negative electrode slurry. The nonvolatile component in the negative electrode slurry was 48% by weight based on the total weight of the slurry. Subsequently, the gap of the bar coater was adjusted so that the coating amount (area density) after drying was 9.55 mg / cm 2 , and the negative electrode composite slurry was uniformly coated on the copper foil (thickness 10 μm) by the bar coater. Subsequently, the negative electrode slurry was dried for 15 minutes in a blower dryer set at 80 占 폚. Subsequently, the negative electrode mixture after drying was pressed by a roll press machine so that the compound density became 1.65 g / cm &lt; 3 & gt ;. Subsequently, the negative electrode mixture was vacuum-dried at 150 占 폚 for 6 hours to prepare a sheet-like negative electrode comprising a collector and a negative electrode active material layer.

고용체 산화물 Li1.20Mn0.55Co0.10Ni0.15O2 96 중량%, 케첸 블랙 2 중량% 및 폴리비닐리덴플루오라이드 2 중량%를 N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 양극 합재 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 합재 슬러리 중의 비휘발 성분은 슬러리 총 중량에 대하여 50 중량%이었다. 이어서, 건조 후의 합재 도포량(면밀도)이 22.7 mg/cm2이 되도록 바 코터의 갭을 조정하고, 상기 바 코터를 사용하여 양극 합재 슬러리를 집전체인 알루미늄 집전박 위에 도포하였다. 이어서, 양극 합재 슬러리를 80℃로 설정한 송풍형 건조기로 15분 건조하고, 건조 후의 양극 합재를 롤 프레스기에 의해 합재 밀도가 3.9 g/cm3이 되도록 프레스하였다. 이어서, 양극 합재를 80℃로 6시간 진공 건조하여, 집전체와 양극 활물질층으로 이루어진 시트 형의 양극을 제조하였다. Solid solution oxide Li 1.20 Mn 0.55 Co 0.10 Ni 0.15 O 2 96% by weight, Ketjenblack 2% by weight and polyvinylidene fluoride 2% by weight were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a positive electrode slurry. The nonvolatile component in the positive electrode composite slurry was 50% by weight based on the total weight of the slurry. Subsequently, the gap of the bar coater was adjusted so that the application amount (area density) after drying was 22.7 mg / cm 2 , and the positive electrode slurry slurry was coated on the aluminum current collecting foil as the current collector by using the bar coater. Subsequently, the positive electrode composite slurry was dried for 15 minutes in a blower dryer set at 80 DEG C, and the dried positive electrode composite material was pressed by a roll press machine so as to have a compound density of 3.9 g / cm &lt; 3 & gt ;. Subsequently, the positive electrode mixture was vacuum-dried at 80 占 폚 for 6 hours to prepare a sheet-like positive electrode comprising a current collector and a positive electrode active material layer.

상기 제조된 음극을 직경 1.55cm의 원형으로, 상기 제조된 양극을 직경 1.3cm의 원형으로 각각 절단하였다. 이어서, 상기 제조예 1에 따른 코팅 세퍼레이터를 직경 1.8cm의 원형으로 절단하였다. The prepared negative electrode was cut into a circle having a diameter of 1.55 cm, and the prepared positive electrode was cut into a circle having a diameter of 1.3 cm. Then, the coated separator according to Preparation Example 1 was cut into a circle 1.8 cm in diameter.

직경 2.0cm의 스테인리스강제 코인 외장 용기 내에서, 직경 1.3cm의 원형으로 절단한 양극, 직경 1.8cm의 원형으로 절단한 코팅 세퍼레이터, 직경 1.55cm의 원형으로 절단한 음극, 또한 스페이서(spacer)로서 직경 1.5cm의 원형으로 절단한 두께 200㎛의 구리 박을 순서대로 적층하였다. In a stainless steel coin type external container having a diameter of 2.0 cm, a positive electrode cut into a circle having a diameter of 1.3 cm, a coating separator cut into a circle having a diameter of 1.8 cm, a negative electrode cut into a circle having a diameter of 1.55 cm, And copper foil having a thickness of 200 mu m cut into a circle of 1.5 cm was laminated in this order.

이어서, 에틸렌 카보네이트/디에틸 카보네이트/플루오로에틸렌 카보네이트를 10/70/20의 부피비로 혼합한 용매에 1.4M의 LiPF6을 용해한 전해액을 용기에 150㎕ 투입하였다. Subsequently, 150 쨉 l of an electrolyte solution containing 1.4M of LiPF 6 dissolved in a solvent mixed with ethylene carbonate / diethyl carbonate / fluoroethylene carbonate at a volume ratio of 10/70/20 was added.

이어서, 폴리프로필렌제의 패킹을 개재하고, 스테인리스강제의 캡을 용기에 씌우고, 코인 전지 제작용의 접합기로 용기를 밀봉하였다. 이에 따라, 코인 셀의 리튬 이차 전지를 제작하였다.Subsequently, a cap made of stainless steel was put on the container through a packing made of polypropylene, and the container was sealed with an adapter for making a coin cell. Thus, a lithium secondary battery of a coin cell was produced.

실시예 2 내지 6 및 비교예 1Examples 2 to 6 and Comparative Example 1

제조예 1에 따른 세퍼레이터 대신 하기 표 2에서와 같이 제조예 2 내지 7에 따른 세퍼레이터를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제작하였다.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the separator according to Production Examples 2 to 7 was used instead of the separator according to Production Example 1 as shown in Table 2 below.

평가 4: 사이클 수명 평가Evaluation 4: Evaluation of cycle life

실시예 1 내지 6 및 비교예 1에 따른 리튬 이차 전지를 0.2C로 1회 충방전하였다. 그 후, 1.0C로 리튬 이차 전지를 충방전하는 충방전 사이클을 300회 반복하였다. 각 충방전은 25℃의 환경 하에서 행해졌다. 300 사이클 때(1.0C 충방전 사이클의 300회째)의 방전 용량을 1 사이클 때(1.0C 충방전 사이클의 1회째)의 방전 용량으로 나누는 것으로, 방전 용량 유지율 (백분율)을 산출하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. The lithium secondary batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 were charged and discharged once at 0.2C. Thereafter, the charge / discharge cycle for charging / discharging the lithium secondary battery at 1.0 C was repeated 300 times. Each charge and discharge was performed at 25 ° C. The discharge capacity retention rate (percentage) was calculated by dividing the discharge capacity at 300 cycles (300th cycle in a 1.0C charge / discharge cycle) by the discharge capacity at the time of one cycle (1.0C charge / discharge cycle first time) The results are shown in Table 2 below.

세퍼레이터Separator 용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 실시예 1Example 1 제조예 1Production Example 1 6868 실시예 2Example 2 제조예 2Production Example 2 6767 실시예 3Example 3 제조예 3Production Example 3 6868 실시예 4Example 4 제조예 4Production Example 4 6666 실시예 5Example 5 제조예 5Production Example 5 6565 실시예 6Example 6 제조예 6Production Example 6 6565 비교예 1Comparative Example 1 제조예 7Production Example 7 6161

상기 표 2를 통하여, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 사이클 특성이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 그래프트율이 7% 내지 30%의 범위 내인 경우 사이클 특성이 더욱 향상됨을 알 수 있다.It can be seen from Table 2 that the cycle characteristics of the lithium secondary battery according to one embodiment are improved. Further, when the graft ratio is within the range of 7% to 30%, the cycle characteristics are further improved.

이상에 의해, 일 구현예에 따른 바인더는 우수한 내열성 및 강한 접착력을 가진다. 따라서, 일 구현예에 따른 바인더를 이용해서 세퍼레이터를 제조하고, 상기 세퍼레이터를 이용해서 리튬 이차 전지를 제작함으로써 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 세퍼레이터의 열수축도 억제되므로, 리튬 이차 전지의 열폭주를 억제할 수 있고, 나아가서는 리튬 이차 전지의 안전성이 향상될 수 있다.As described above, the binder according to one embodiment has excellent heat resistance and strong adhesive force. Therefore, the separator can be manufactured using the binder according to one embodiment, and the lithium secondary battery can be manufactured using the separator to improve the cycle characteristics. Further, since the heat shrinkage of the separator is also suppressed, thermal runaway of the lithium secondary battery can be suppressed, and the safety of the lithium secondary battery can be further improved.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.

1 리튬 이차 전지
20 양극
30 음극
40 세퍼레이터
40a 기재
40b 코팅층
1 Lithium secondary battery
20 anode
30 cathode
40 Separator
40a
40b coating layer

Claims (6)

폴리비닐리덴플루오라이드를 포함하는 주사슬; 및
상기 주사슬에 결합된 폴리헤드랄 올리고머릭 실세스퀴옥산 유도체
를 포함하는 리튬 이차 전지용 바인더.
A main chain comprising polyvinylidene fluoride; And
The polyhedral oligomeric silsesquioxane derivative bound to the main chain
And a binder for a lithium secondary battery.
제1항에서,
상기 폴리헤드랄 올리고머릭 실세스퀴옥산 유도체는 상기 주사슬에 그래프트 중합으로 결합된 것인 리튬 이차 전지용 바인더.
The method of claim 1,
Wherein the polyhedral oligomeric silsesquioxane derivative is bonded to the main chain by graft polymerization.
제1항에서,
상기 리튬 이차 전지용 바인더는 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위를 포함하는 화합물인 리튬 이차 전지용 바인더.
[화학식 1]
Figure pat00003

(상기 화학식 1에서,
n, m, l 및 q는 임의의 자연수이고,
A는 수소 원자 또는 메틸기이고,
X는 염소 원자 또는 플루오린 원자이고,
R은 각각 독립적으로, C1 내지 C8의 알킬기, 사이클로헥실기, 페닐기, 및 C1 내지 C8 퍼플루오로알킬기 중 선택되는 작용기이다.)
The method of claim 1,
Wherein the binder for the lithium secondary battery is a compound containing a structural unit represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure pat00003

(In the formula 1,
n, m, l and q are arbitrary natural numbers,
A is a hydrogen atom or a methyl group,
X is a chlorine atom or a fluorine atom,
Each R is independently a functional group selected from a C1 to C8 alkyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, and a C1 to C8 perfluoroalkyl group.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 바인더를 포함하는 리튬 이차 전지용 세퍼레이터.A separator for a lithium secondary battery, comprising the binder according to any one of claims 1 to 3. 제4항에서,
무기 입자를 더욱 포함하는 리튬 이차 전지용 세퍼레이터.
5. The method of claim 4,
A separator for a lithium secondary battery further comprising inorganic particles.
제4항의 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이차 전지.A lithium secondary battery comprising the separator of claim 4.
KR1020150093152A 2014-07-10 2015-06-30 Binder for rechargeable lithium battery, separator for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery KR20160007366A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-142337 2014-07-10
JP2014142337 2014-07-10
JP2014253681A JP2016028376A (en) 2014-07-10 2014-12-16 Binder for secondary batteries, secondary battery separator and secondary battery
JPJP-P-2014-253681 2014-12-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160007366A true KR20160007366A (en) 2016-01-20

Family

ID=55360780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150093152A KR20160007366A (en) 2014-07-10 2015-06-30 Binder for rechargeable lithium battery, separator for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2016028376A (en)
KR (1) KR20160007366A (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108493387B (en) * 2018-04-23 2021-05-07 东莞市魔方新能源科技有限公司 Adhesive for battery diaphragm coating and preparation method thereof
CN110649313B (en) * 2019-10-14 2021-09-14 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 Lithium ion battery without diaphragm and preparation method thereof
CN110698586B (en) * 2019-10-14 2022-07-12 北京卫蓝新能源科技有限公司 Lithium battery positive electrode additive and preparation method thereof
CN117378062A (en) * 2022-03-04 2024-01-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 Negative electrode composition, negative electrode slurry, negative electrode sheet, secondary battery, and electric device including the secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016028376A (en) 2016-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101815710B1 (en) Negative electrode for rechargeable lithium battery, method of preparing the same and rechargeable lithium battery including the same
US9478780B2 (en) Method for producing resin film for non-aqueous electrolyte secondary battery and resin film for non-aqueous electrolyte secondary battery
KR102407049B1 (en) Binder for rechargeable battery, separator for rechargeable battery inclduing same, and rechargeable battery including same
EP3333960B1 (en) Composition for gel polymer electrolyte, gel polymer electrolyte produced therefrom, and electrochemical element comprising same
KR101607024B1 (en) Lithium secondary battery
CN105742638B (en) Adhesive for rechargeable lithium ion battery, separator for rechargeable lithium ion battery, and rechargeable lithium ion battery
KR102276260B1 (en) Microcapsule for rechargeable lithium battery, separator layer for rechargeable lithium battery, electrod for rechargeable lithium battery, electrod active material layer for rechargeable lithium battery, rechargeable lithium battery
JP6504550B2 (en) High voltage lithium secondary battery
JP6813350B2 (en) Binder for secondary battery, binder resin composition for secondary battery, electrode for secondary battery, and secondary battery
KR20150067016A (en) Negative electrode aqueous slurry for rechargeable lithium battery, negative electrode active materials layer including the same and rechargeable lithium battery
JP5641593B2 (en) Lithium ion battery
JP6048696B2 (en) Positive electrode active material composition and lithium secondary battery including the same
JP2008097879A (en) Lithium ion secondary battery
EP3605651A1 (en) Resin composition, separator of secondary battery, and secondary battery
KR20150060513A (en) Negative electrode active material layer for rechargeable lithium battery, preparing the same, and rechargeable lithium battery
KR102075280B1 (en) Lithium ion secondary battery
JP2022536290A (en) In-situ polymerized polymer electrolyte for lithium-ion batteries
KR20160007366A (en) Binder for rechargeable lithium battery, separator for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery
JP6116029B2 (en) Gel electrolyte and polymer secondary battery using the same
KR20170111289A (en) Electrode for secondary battery
JP6992362B2 (en) Lithium ion secondary battery
KR20160146552A (en) Method of manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
US9660258B2 (en) Lithium-ion secondary battery
JP5017769B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
CN114464959B (en) Lithium ion battery