KR20160069285A - 강화막 제조장치, 강화막 및 강화막의 제조방법 - Google Patents

강화막 제조장치, 강화막 및 강화막의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 강화막 제조장치, 강화막 및 강화막의 제조방법에 관한 것이다.

Description

강화막 제조장치, 강화막 및 강화막의 제조방법{MANUFACTURING APPARATUS OF REINFORCED MEMBRANE, REINFORCED MEMBRANE AND MANUFACTURING METHODE OF REINFORCED MEMBRANE}
본 명세서는 강화막 제조장치, 강화막 및 강화막의 제조방법에 관한 것이다.
강화막(reinforced membrane)은 전지, 센서 등과 같이 이온교환능이 필요한 분야에 사용되며, 구체적으로, 상기 강화막은 연료전지, 화학센서, 플로우 배터리 등의 이온교환막으로 사용되고 있다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 수 있는 에너지에 대한 필요성이 높아지고 있으며, 대체에너지의 하나로서 연료전지, 금속 이차 전지, 플로우 배터리 등에 대한 관심이 집중되고 있다.
이러한 대체에너지의 하나로서 연료전지는 고효율이고, NOx 및 SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않으며 사용되는 연료가 풍부하여 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 함께, 연료전지의 고분자 전해질막으로 구비된 강화막에 대한 연구도 필요하다.
금속 이차 전지는 충방전의 효율을 높이는 연구가 진행되고 있으며, 특히 연료전지의 공기극을 접목하여 금속 공기 이차 전지에 대한 연구도 진행중이다. 이에 따라, 금속 이차 전지의 전해질막으로 구비된 강화막에 관심도 높아지고 있다.
플로우 배터리는 에너지가 저장되는 전해질을 순환시키면서 충전과 방전이 이루어지는 이차전지이며, 플로우의 전해질막으로 구비되는 강화막과 함께 플로우 배터리에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
대한민국 특허공개 제 2003-0045324 호 (2003.06.11 공개)
본 명세서는 강화막 제조장치, 강화막 및 강화막의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 명세서는 피코팅체 제공부; 피코팅체 회수부; 상기 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행하는 피코팅체의 표면에 코팅 조성물을 도포하는 코팅부; 상기 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조하는 건조부; 및 상기 건조부의 내부에 구비되고, 상기 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행할 때 상기 피코팅체의 진행방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀과 맞물리는 돌기를 갖는 2 이상의 전송롤을 포함하는 것인 강화막 제조장치를 제공한다.
또한, 본 명세서는 길이 방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀을 갖는 다공성 지지체를 포함하는 것인 강화막을 제공한다.
또한, 본 명세서는 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행하는 피코팅체의 표면에 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 상기 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하는 건조부 내부에서 건조하면서, 피코팅체의 진행방향의 양측에 나열된 다수의 홀을 건조부 내부에 위치하는 2 이상의 전송롤의 돌기에 맞물리는 단계를 포함하는 것인 강화막의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 강화막 제조장치는 다양한 다공소재에 코팅을 할 수 있다.
본 명세서의 강화막 제조장치는 강화막을 제조하는 공정에서 다공소재 또는 강화막의 변형을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 강화막 제조장치이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 건조부의 내부사시도이다.
도 3은 본 명세서의 또 다른 실시상태에 따른 강화막 제조장치이다.
도 4는 본 명세서의 다른 실시상태에 따른 강화막 제조장치이다.
도 5는 본 명세서의 다른 실시상태에 따른 강화막 제조장치이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 다양한 형태의 홀이 구비된 피 코팅체이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시상태에 따라 홀이 나열되어 구비된 양측이 커팅부에 의해서 절단되는 피코팅체를 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 강화막이다.
도 9는 본 명세서의 또 다른 실시상태에 따른 강화막이다.
이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서는 피코팅체 제공부; 피코팅체 회수부; 상기 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행하는 피코팅체의 표면에 코팅 조성물을 도포하는 코팅부; 상기 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조하는 건조부; 및 상기 건조부의 내부에 구비되고, 상기 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행할 때 상기 피코팅체의 진행방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀과 맞물리는 돌기를 갖는 2 이상의 전송롤을 포함하는 것인 강화막 제조장치를 제공한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 강화막 제조장치(1)는 피코팅체 제공부(100); 피코팅체 회수부(200); 상기 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행하는 피코팅체(500)의 표면에 코팅 조성물을 도포하는 코팅부(300); 및 상기 피코팅체 제공부(100)와 피코팅체 회수부(200) 사이에 위치하여 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조하는 건조부(400)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 건조부(400)의 내부에는, 상기 피코팅체 제공부(100)에서 상기 피코팅체 회수부(200)로 진행할 때, 상기 피코팅체(500)의 진행방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀(530)과 맞물리는 돌기(450)를 갖는 2 이상의 전송롤(430)이 구비될 수 있다.
상기 피코팅체의 홀의 크기는 공정 중에 필요한 기계적인 물성을 유지한다면 특별히 한정하지 않으나, 상기 홀의 크기는 1mm 이상 10cm 이하일 수 있다.
상기 피코팅체의 폭을 기준으로 상기 홀의 크기의 백분율은 0.1% 이상 10%이하일 수 있다. 이 경우 피코팅체를 팽팽하게 잡아 줄 뿐만 아니라, 최종품인 강화막의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에서, 피코팅체의 폭은 길이방향의 수직한 방향의 길이를 의미하며, 도 6에 도시된 바와 같을 수 있다. 또한, 홀의 크기는 홀의 중심을 지나가는 선 중 피코팅체의 폭방향과 평행한 선의 길이를 의미하며, 도 6에 도시된 바와 같을 수 있다.
상기 피코팅체의 다수의 홀의 형태는 원형, 타원형 또는 다각형일 수 있다. 상기 다각형은 3개 이상의 선분으로 둘러싸인 도형을 의미하며, 변의 수에 따라 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등일 수 있으며 특별히 한정하지 않는다.
도 6(a)에 도시된 바와 같이 상기 피코팅체(500)의 다수의 홀(530)의 형태는 사각형일 수 있다.
도 6(b)에 도시된 바와 같이 상기 피코팅체(500)의 다수의 홀(530)의 형태는 원형일 수 있다.
도 6(c)에 도시된 바와 같이 상기 피코팅체(500)의 다수의 홀(530)의 형태는 육각형일 수 있다.
상기 피코팅체의 양측에 나열된 다수의 홀에서, 인접한 홀 간의 간격은 공정 중에 필요한 기계적인 물성을 유지한다면 특별히 한정하지 않으나, 인접한 홀간의 간격은 1mm 이상 1m 이하일 수 있다. 상기 홀 간의 간격은 어느 하나의 홀과 상기 어느 하나의 홀의 중심과 이웃한 또 하나의 홀의 중심의 거리를 의미한다.
상기 홀 간의 간격을 기준으로, 상기 홀의 크기의 백분율은 1% 이상 100%이하일 수 있다. 이 경우 피코팅제와 홀을 잡아주는 돌기와 잘 맞물려 피코팅체가 잘 고정되는 장점이 있다.
상기 피코팅체는 다공성 지지체일 수 있으며, 상기 피코팅체는 폴리 이미드(Polyimide:PI), 폴리술폰(Psf, polysulfone), 폴리벤즈이미다졸(PBI, polybenzimidazole), 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate:PET), 폴리테트라플루오로 에틸렌(polytetrafluoro ethylene:PTFE), 폴리에틸렌(Polyethylene:PE), 폴리프로필렌(polypropylene:PP), 폴리아릴렌에테르 술폰(Poly(arylene ether sulfone):PAES), 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketone:PEEK) 폴리아라미드(polyaramide), 불소계 에틸렌 프로필렌 (Fluorinated ethylene propylene:FEP), 폴리(에텐-co-테트라플루오로에텐) (poly(ethene-co-tetrafluoroethene)), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE ; polychlorotrifluoroethylene), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF; polyvinylidene fluoride) 및 퍼플루오로알킬계 고분자(Perfluoroalkoxy polymer,PFA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 피코팅체의 두께는 특별히 한정하지 않으나, 상기 피코팅체의 두께는 1㎛ 이상 500㎛ 이하일 수 있다.
상기 피코팅체의 폭은 특별히 한정하지 않으나, 상기 피코팅체의 폭은 10cm 이상 10m 이하일 수 있다.
상기 건조부는 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조할 수 있다.
상기 건조부는 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조하는 영역을 의미한다.
상기 건조부의 영역은 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조할 수 있다면 특별히 한정하지 않으나, 코팅 조성물이 도포된 피코팅체가 유입되고 배출되는 입구를 제외하고 폐쇄된 공간에서 건조될 수 있다. 예를 들면, 상기 건조부는 건조로(drying oven)일 수 있다.
상기 건조부에서 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조하는 조건은 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 건조부의 건조 온도는 25 이상 250 ℃ 이하이며, 건조 시간은 1초 이상 10시간 이하일 수 있다.
상기 건조부는 2 이상의 건조부를 포함하고, 각각의 건조부의 조건을 달리하여 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조할 수 있다.
상기 건조부는 상기 코팅 조성물의 용매를 휘발시키는 조건이 설정된 제1 건조부와 용매가 휘발된 코팅 조성물을 경화시키는 조건이 설정된 제2 건조부를 포함할 수 있다.
상기 전송롤은 상기 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조하는 건조부의 내부에 구비될 수 있다.
상기 전송롤은 상기 피코팅체의 진행방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀과 맞물리는 돌기를 가질 수 있다.
상기 전송롤의 돌기의 크기, 돌기 간의 간격 및 돌기의 형태는 상기 피코팅체의 홀의 크기, 홀 간의 간격 및 홀의 형태에 의해서 결정될 수 있다.
상기 전송롤의 돌기의 크기는 피코팅체의 홀에 잘 맞물릴 수 있도록 상기 피코팅체의 홀의 크기와 같거나 작을 수 있다.
상기 돌기의 돌출방향에 수직한 단면의 형태는 상기 홀의 형태와 동일할 수 있다.
상기 건조부 내부에는 2 이상의 전송롤이 구비되어, 최소 2개의 전송롤에 의해 건조부 내부에 진입한 피코팅체에 기계방향뿐 아니라 기계방향의 수직한 방향에도 장력이 부가되어 건조에 의한 피코팅체의 수축율을 최소화할 수 있다. 여기서, “기계방향(MD, Machine direction)”은 피코팅체가 피코팅체 제공부에서 피코팅체 회수부로 진행하는 방향을 의미하며, “기계방향의 수직한 방향”은 피코팅체의 폭방향(Width direction) 또는 횡방향((TD, Transverse direction)을 의미한다.
상기 전송롤의 축방향에 수직된 면의 지름은 특별히 한정하지 않으나, 상기 지름은 0.5cm 이상 10m이하일 수 있다.
상기 피코팅체 제공부 및 피코팅체 회수부는 피코팅체를 제공하고 회수할 수 있다면, 특별히 구조, 재질, 형태 등을 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 채용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 피코팅체 제공부 및 피코팅체 회수부는 피코팅체를 연속적으로 공급할 수 있다. 예를 들면, 상기 피코팅체 제공부 및 피코팅체 회수부는 각각 피코팅체 권출부(unwinder) 및 피코팅체 권취부(rewinder)이며, 상기 피코팅체 권출부 및 피코팅체 권취부가 연속적으로 회전하여 피코팅체가 연속적으로 공급되고 상기 피코팅체 권취부가 피코팅체를 회수하는 힘에 의해 피코팅체에 부여되는 장력이 결정되며 상기 전송롤 또는 가이드롤 등의 롤러의 회전속도가 결정될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 피코팅체 제공부 및 피코팅체 회수부는 피코팅체를 간헐(間歇) 연속적으로 공급할 수 있다. 이때, 간헐 연속적이란 얼마 동안 시간 간격을 두고 피코팅체의 공급을 멈추었다가 연속적으로 공급하는 것을 반복하면서 피코팅체를 공급하는 것을 의미한다. 예를 들면, 피코팅체를 코팅하는 영역으로 공급할 때는 연속적으로 공급하고, 피코팅체가 코팅되는 순간에는 정밀한 코팅을 위해 피코팅체의 공급을 멈출 수 있다.
상기 코팅부는 피코팅체의 일면 또는 양면에 동일 또는 상이한 코팅 조성물을 도포하는 2 이상의 코팅부를 포함할 수 있다.
상기 피코팅체가 다공성 지지체이고, 상기 코팅부에 의해서 도포되는 코팅 조성물이 상기 다공성 지지체의 기공 내부에 침투되도록 도포될 수 있다.
상기 코팅부는 상기 피코팅체의 일면 또는 양면에 동일 또는 상이한 코팅 조성물을 도포하여 강화막을 제조할 수 있다면 상기 코팅부의 구성은 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 코팅장치를 채용할 수 있다.
상기 코팅 조성물은 고분자 및 상기 고분자를 잘 녹일 수 있는 용매를 포함할 수 있다. 상기 고분자는 이온전도성을 갖는 고분자일 수 있으며, 구체적으로 상기 고분자는 이온전도체일 수 있다.
상기 코팅 조성물은 무기물 입자 및 탄소 입자 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 무기물 입자 및 탄소 입자는 입자의 크기가 나노 사이즈인 나노입자일 수 있다. 상기 무기물 입자 및 탄소 입자는 입자의 형태가 구형 또는 판형의 입자일 수 있다. 여기서, 무기물은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 광물 등을 포함한다.
상기 무기물 입자는 실리카, 규산염 광물, 은, 니켈 및 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 무기물 입자는 실리카 나노 입자, 몬모릴로나이트(MMT, montmorillonite), Ag, Ni 및 Cu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄소 입자는 그라핀옥사이드, 카본블랙 및 탄소나노튜브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자는 피코팅체인 다공성 지지체의 기공에 충진될 수 있다면 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 이용할 수 있다.
상기 고분자는 수소 이온 전도성을 가지는 고분자일 수 있다. 이 경우 수소 이온 전도성을 갖는다면 당 기술분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 상기 수소 이온 전도성을 가지는 고분자는 측쇄에 술폰산기, 인산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 양이온 교환기를 가지는 고분자일 수 있다.
상기 수소 이온 전도성을 가지는 고분자는 탄화수소계 고분자, 부분불소계 고분자 또는 불소계 고분자일 수 있다.
상기 탄화수소계 고분자는 플루오린기가 없는 탄화수소계 술폰화 고분자일 수 있으며, 반대로 불소계 고분자는 플루오린기로 포화된 술폰화 고분자일 수 있고, 상기 부분불소계 고분자는 플루오린기로 포화되지 않은 술폰화 고분자일 수 있다.
상기 수소 이온 전도성을 가지는 고분자는 퍼플루오르술폰산계 고분자, 탄화수소계 고분자, 방향족 술폰계 고분자, 방향족 케톤계 고분자, 폴리벤즈이미다졸계 고분자, 폴리스티렌계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리비닐리덴 플루오라이드계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리페닐렌옥사이드계 고분자, 폴리포스파젠계 고분자, 폴리에틸렌나프탈레이트계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 도핑된 폴리벤즈이미다졸계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리페닐퀴녹살린계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리피롤계 고분자 및 폴리아닐린계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 고분자일 수 있다. 상기 고분자는 단일 공중합체, 교대 공중합체, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 멀티블록 공중합체 또는 그라프트 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 수소 이온 전도성을 가지는 고분자는 나피온(Nafion), 술폰화 폴리에테르에테르케톤 (sPEEK, sulfonated (polyetheretherketone)) 술폰화 폴리에테르케톤 (sPEK, sulfonated (polyetherketone)), 폴리비닐리덴 플로라이드-그라프트-폴리스티렌 술폰산 (poly (vinylidene fluoride)-graft-poly(styrene sulfonic acid), PVDF-g-PSSA) 및 술폴화 폴리플루로레닐 에테르케톤 (Sulfonated poly (fluorenyl ether ketone)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자는 음이온을 전달할 수 있는 이온 전도성 고분자일 수 있으며, 음이온을 전달할 수 있다면 특별히 한정하지 않고 당 기술분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 음이온을 전달할 수 있는 이온 전도성 고분자는 스티렌 (styrene), 비닐벤질클로라이드(VBC, vinylbenzyl chloride), 디비닐벤젠(DVB, divinylbenzene), 트리메틸아민(TMA, trimethylamine) 및 아민 작용기를 가지고 있는 음이온 교환 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자는 중량평균분자량이 수천에서 수천만일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자의 중량평균분자량은 1,000 g/mol 이상 10,000,000 g/mol 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 용매는 고분자를 용해시킬 수 있는 물질이면 크게 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 재료를 사용할 수 있다.
상기 강화막 제조장치는 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 피코팅체의 진행방향을 변경하는 1 이상의 가이드롤을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에서, 상기 강화막 제조장치는 피코팅체 제공부와 코팅부 사이에 위치하여 피코팅체의 진행방향을 변경하는 가이드롤; 및 건조부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 피코팅체의 진행방향을 변경하는 가이드롤을 더 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 강화막 제조장치(1)는 피코팅체 제공부(100)와 코팅부(300) 사이에 위치하여 피코팅체의 진행방향을 변경하는 가이드롤(600); 및 건조부(400)와 피코팅체 회수부(200) 사이에 위치하여 피코팅체(500)의 진행방향을 변경하는 가이드롤(600)을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드롤은 상기 피코팅체의 진행방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀과 맞물리는 돌기를 가질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에서, 상기 강화막 제조장치는 피코팅체 제공부와 코팅부 사이에 위치하여 피코팅체의 홀과 맞물리는 돌기를 갖는 제1 가이드롤; 및 건조부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 상기 피코팅체의 홀과 맞물리는 돌기를 갖는 제2 가이드롤을 더 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 강화막 제조장치(1)는 피코팅체 제공부(100)와 코팅부(300) 사이에 위치하여 피코팅체의 홀(530)과 맞물리는 돌기(670)를 갖는 제1 가이드롤(630); 및 건조부(400)와 피코팅체 회수부(200) 사이에 위치하여 상기 피코팅체의 홀(530)과 맞물리는 돌기(670)를 갖는 제2 가이드롤(650)을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드롤의 돌기의 크기, 돌기 간의 간격 및 돌기의 형태는 상기 피코팅체의 홀의 크기, 홀 간의 간격 및 홀의 형태에 의해서 결정될 수 있다.
상기 가이드롤의 돌기의 크기는 피코팅체의 홀에 잘 맞물릴 수 있도록 상기 피코팅체의 홀의 크기와 같거나 작을 수 있다.
상기 가이드롤의 돌기의 돌출방향에 수직한 단면의 형태는 상기 홀의 형태와 동일할 수 있다.
상기 가이드롤의 축방향에 수직된 면의 지름은 특별히 한정하지 않으나, 상기 지름은 0.5cm 이상 10m 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에서, 상기 강화막 제조장치는 건조부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여, 홀이 나열되어 구비된 피코팅체의 양측을 자르는 커팅부를 더 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 강화막 제조장치(1)는 건조부(400)와 피코팅체 회수부(200) 사이에 위치하여, 홀이 나열되어 구비된 피코팅체의 양측을 자르는 커팅부(700)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 홀(530)이 나열되어 구비된 피코팅체(500)의 양측을 절취선을 따라 절단할 수 있다.
본 명세서의 강화막 제조장치는 다양한 다공소재에 코팅을 할 수 있다.
피코팅체에 코팅 조성물을 코팅한 후 건조하는 과정에서 수축 또는 열 변형이 일어날 수 있다. 이를 방지하기 위해, 피코팅체를 당겨 감으면서 장력을 유지하거나, 지지하는 기판에 놓고 코팅하는 방법이 제시되었다. 그러나, 이와 같은 경우, 강화막이 건조되는 과정에서 강화막의 폭이 줄어들거나 표면이 평탄하지 않게 형성될 수 있다.
본 명세서의 강화막 제조장치와 같이, 피코팅체의 홀에 맞물리는 돌기가 구비된 전송롤을 구비하는 경우, 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조하는 건조부 내에서 피코팅체의 홀이 돌기에 맞물리면서 진행방향의 수직한 방향으로 장력이 발생하여 건조과정 중에서 피코팅체의 변형이 최소화될 수 있는 장점이 있다.
본 명세서는 길이 방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀을 갖는 다공성 지지체를 포함하는 것인 강화막을 제공한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 강화막(800)은 길이 방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀(850)을 갖는 다공성 지지체(830)를 포함할 수 있다.
상기 다공성 지지체의 홀의 크기는 공정 중에 필요한 기계적인 물성을 유지한다면 특별히 한정하지 않으나, 상기 홀의 크기는 1mm 이상 10cm 이하일 수 있다.
상기 다공성 지지체의 폭을 기준으로 상기 홀의 크기의 백분율은 0.1% 이상 10%이하일 수 있다. 이 경우 피코팅체를 팽팽하게 잡아 줄 뿐만 아니라, 최종품인 강화막의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
상기 다공성 지지체의 다수의 홀의 형태는 원형, 타원형 또는 다각형일 수 있다. 상기 다각형은 3개 이상의 선분으로 둘러싸인 도형을 의미하며, 변의 수에 따라 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등일 수 있으며 특별히 한정하지 않는다.
상기 다공성 지지체의 양측에 나열된 다수의 홀에서, 인접한 홀 간의 간격은 공정 중에 필요한 기계적인 물성을 유지한다면 특별히 한정하지 않으나, 인접한 홀간의 간격은 1mm 이상 1m 이하일 수 있다. 상기 홀 간의 간격은 어느 하나의 홀과 상기 어느 하나의 홀의 중심과 이웃한 또 하나의 홀의 중심의 거리를 의미한다.
상기 홀 간의 간격을 기준으로, 상기 홀의 크기의 백분율은 1% 이상 100%이하일 수 있다. 이 경우 피코팅제와 홀을 잡아주는 돌기와 잘 맞물려 피코팅체가 잘 고정되는 장점이 있다.
상기 다공성 지지체는 폴리 이미드(Polyimide:PI), 폴리술폰(Psf, polysulfone), 폴리벤즈이미다졸(PBI, polybenzimidazole), 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate:PET), 폴리테트라플루오로 에틸렌(polytetrafluoro ethylene:PTFE), 폴리에틸렌(Polyethylene:PE), 폴리프로필렌(polypropylene:PP), 폴리아릴렌에테르 술폰(Poly(arylene ether sulfone):PAES), 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketone:PEEK) 폴리아라미드(polyaramide), 불소계 에틸렌 프로필렌 (Fluorinated ethylene propylene:FEP), 폴리(에텐-co-테트라플루오로에텐) (poly(ethene-co-tetrafluoroethene)), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE ; polychlorotrifluoroethylene), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF; polyvinylidene fluoride) 및 퍼플루오로알킬계 고분자(Perfluoroalkoxy polymer,PFA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 다공성 지지체의 두께는 특별히 한정하지 않으나, 상기 다공성 지지체의 두께는 1㎛ 이상 500㎛ 이하일 수 있다.
상기 다공성 지지체의 폭은 특별히 한정하지 않으나, 상기 다공성 지지체의 폭은 10cm 이상 10m 이하일 수 있다.
상기 다공성 지지체의 내부 및 표면에 구비된 코팅층을 더 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 강화막(800)은 상기 다공성 지지체(830)의 내부 및 표면에 구비된 코팅층(880)을 더 포함할 수 있다.
상기 코팅층은 고분자를 포함할 수 있다. 상기 고분자는 이온전도성을 갖는 고분자일 수 있으며, 구체적으로 상기 고분자는 이온전도체일 수 있다.
상기 코팅층은 무기물 입자 및 탄소 입자 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 무기물 입자 및 탄소 입자는 입자의 크기가 나노 사이즈인 나노입자일 수 있다. 상기 무기물 입자 및 탄소 입자는 입자의 형태가 구형 또는 판형의 입자일 수 있다. 여기서, 무기물은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 광물 등을 포함한다.
상기 무기물 입자는 실리카, 규산염 광물, 은, 니켈 및 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 무기물 입자는 실리카 나노 입자, 몬모릴로나이트(MMT, montmorillonite), Ag, Ni 및 Cu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄소 입자는 그라핀옥사이드, 카본블랙 및 탄소나노튜브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자는 피코팅체인 다공성 지지체의 기공에 충진될 수 있다면 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 이용할 수 있다.
상기 고분자는 수소 이온 전도성을 가지는 고분자일 수 있다. 이 경우 수소 이온 전도성을 가질 수 있다면 당 기술분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 상기 수소 이온 전도성을 가지는 고분자는 측쇄에 술폰산기, 인산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 양이온 교환기를 가지는 고분자일 수 있다.
상기 수소 이온 전도성을 가지는 고분자는 탄화수소계 고분자, 부분불소계 고분자 또는 불소계 고분자일 수 있다.
상기 탄화수소계 고분자는 플루오린기가 없는 탄화수소계 술폰화 고분자일 수 있으며, 반대로 불소계 고분자는 플루오린기로 포화된 술폰화 고분자일 수 있고, 상기 부분불소계 고분자는 플루오린기로 포화되지 않은 술폰화 고분자일 수 있다.
상기 수소 이온 전도성을 가지는 고분자는 퍼플루오르술폰산계 고분자, 탄화수소계 고분자, 방향족 술폰계 고분자, 방향족 케톤계 고분자, 폴리벤즈이미다졸계 고분자, 폴리스티렌계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리비닐리덴 플루오라이드계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자, 폴리페닐렌옥사이드계 고분자, 폴리포스파젠계 고분자, 폴리에틸렌나프탈레이트계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 도핑된 폴리벤즈이미다졸계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리페닐퀴녹살린계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리피롤계 고분자 및 폴리아닐린계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 고분자일 수 있다. 상기 고분자는 단일 공중합체, 교대 공중합체, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 멀티블록 공중합체 또는 그라프트 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 수소 이온 전도성을 가지는 고분자는 나피온(Nafion), 술폰화 폴리에테르에테르케톤 (sPEEK, sulfonated (polyetheretherketone)) 술폰화 폴리에테르케톤 (sPEK, sulfonated (polyetherketone)), 폴리비닐리덴 플로라이드-그라프트-폴리스티렌 술폰산 (poly (vinylidene fluoride)-graft-poly(styrene sulfonic acid), PVDF-g-PSSA) 및 술폴화 폴리플루로레닐 에테르케톤 (Sulfonated poly (fluorenyl ether ketone)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자는 음이온을 전달할 수 있는 이온 전도성 고분자일 수 있으며, 음이온을 전달할 수 있다면 특별히 한정하지 않고 당 기술분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 음이온을 전달할 수 있는 이온 전도성 고분자는 스티렌 (styrene), 비닐벤질클로라이드(VBC, vinylbenzyl chloride), 디비닐벤젠(DVB, divinylbenzene), 트리메틸아민(TMA, trimethylamine) 및 아민 작용기를 가지고 있는 음이온 교환 고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자는 중량평균분자량이 수천에서 수천만일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자의 중량평균분자량은 1,000 g/mol 이상 10,000,000 g/mol 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서는 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행하는 피코팅체의 표면에 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 상기 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하는 건조부 내부에서 건조하면서, 피코팅체의 진행방향의 양측에 나열된 다수의 홀을 건조부 내부에 위치하는 2 이상의 전송롤의 돌기에 맞물리는 단계를 포함하는 것인 강화막의 제조방법을 제공한다.
상기 강화막의 제조방법에서, 피코팅체, 피코팅체 제공부 및 회수부, 코팅 조성물, 건조부 및 전송롤 등에 대한 설명은 상술한 바를 인용할 수 있다.
본 명세서의 강화막의 제조방법은 피코팅체에 도포된 코팅 조성물을 건조한 후 홀이 나열되어 구비된 피코팅체의 양측을 자르는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 강화막의 제조방법으로 제조된 강화막을 제공한다.
상기 강화막을 포함하는 전기화학전지 또는 상기 강화막을 포함하는 화학센서를 제공한다. 구체적으로, 상기 전기화학전지는 연료전지, 금속 이차 전지 또는 플로우 배터리일 수 있다.
상기 강화막; 상기 강화막의 일면에 구비된 공기극; 및 상기 강화막의 타면에 구비된 연료극을 포함하는 연료전지를 제공한다.
상기 연료전지는 인산형 연료전지(PAFC), 알칼리형 연료전지(AFC), 고분자전해질형 연료전지(PEMFC), 직접메탄올 연료전지(DMFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 생물연료전지(biofuel cell, BFC) 및 고체 산화물 연료전지(SOFC)일 수 있다.
상기 강화막을 포함하는 연료전지는 고분자전해질형 연료전지 또는 생물연료전지일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
연료전지에서, 상기 강화막은 전해질막일 수 있으며, 구체적으로 고분자 전해질막일 수 있다.
상기 공기극 및 연료극은 각각 기체확산층 및 촉매층을 포함하며, 공기극의 촉매층과 연료극의 촉매층이 전해질막에 접촉된 형태로서, 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다.
상기 연료극의 촉매층은 연료의 산화 반응이 일어나는 곳으로, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-전이금속 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 촉매가 사용될 수 있다.
상기 공기극의 촉매층은 산화제의 환원 반응이 일어나는 곳으로, 백금 또는 백금-전이금속 합금이 촉매로 사용될 수 있다.
상기 촉매들은 그 자체로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 탄소계 담체에 담지되어 사용될 수 있다.
상기 탄소계 담체로는 탄소계 물질로는 흑연(그라파이트), 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 덴카 블랙, 캐천 블랙, 활성 카본, 중다공성 카본, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노혼, 탄소나노링, 탄소나노와이어, 플러렌(C60) 및 수퍼P블랙(Super P black)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직한 예가 될 수 있다.
촉매층을 도입하는 과정은 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 수행할 수 있는데, 예를 들면 촉매 잉크를 전해질막에 직접적으로 코팅하거나 기체확산층에 코팅하여 촉매층을 형성할 수 있다. 이때 촉매 잉크의 코팅 방법은 특별하게 제한되는 것은 아니지만, 스프레이 코팅, 테이프 캐스팅, 스크린 프린팅, 블레이드 코팅, 다이 코팅 또는 스핀 코팅 방법 등을 사용할 수 있다.
촉매 잉크는 대표적으로 촉매, 폴리머 이오노머(polymer ionomer) 및 용매로 이루어질 수 있다.
상기 폴리머 이오노머로는 나피온 이오노머 또는 술포네이티드 폴리트리플루오로스티렌과 같은 술폰화된 폴리머가 대표적으로 사용될 수 있다.
상기 촉매 잉크에 포함되는 용매로는 물, 부탄올, 이소프로판올(iso propanol), 메탄올, 에탄올, n-프로판올, n-부틸 아세테이트 및 에틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 기체확산층은 전류전도체로서의 역할과 함께 반응 가스와 물의 이동 통로가 되는 것으로, 다공성의 구조를 가진다. 따라서, 상기 기체확산층은 도전성 기재를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 도전성 기재로는 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 재료를 사용할 수 있으나, 예를 들면 탄소 페이퍼(Carbon paper), 탄소 천(Carbon cloth) 또는 탄소 펠트(Carbon felt)가 바람직하게 사용될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
연료전지에 있어서, 전기를 발생시키는 가장 기본적인 단위는 막 전극 접합체(MEA)인데, 이는 전해질막과 이 전해질막의 양면에 형성되는 공기극 및 연료극으로 구성된다. 연료극에서는 수소 또는 메탄올, 부탄과 같은 탄화수소 등의 연료의 산화 반응이 일어나 수소 이온(H+) 및 전자(e-)가 발생하고, 수소 이온은 전해질막을 통해 공기극으로 이동한다. 공기극에서는 전해질막을 통해 전달된 수소 이온과, 산소와 같은 산화제 및 전자가 반응하여 물이 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다.
연료전지용 막 전극 접합체는 전해질막과, 이 전해질막을 사이에 두고 서로 대향하여 위치하는 공기극 및 연료극을 구비할 수 있다.
공기극에는 전해질막으로부터 순차적으로 공기극 촉매층과 공기극 기체확산층이 구비되고, 연료극에는 전해질막으로부터 순차적으로 연료극 촉매층과 연료극 기체확산층이 구비될 수 있다.
상기 연료전지에 공급될 수 있는 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료가 사용될 수 있다. 탄화수소 연료의 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연가스를 들 수 있다.
상기 강화막; 상기 강화막의 일면에 구비된 애노드; 및 상기 강화막의 타면에 구비된 캐소드를 포함하는 금속 이차 전지를 제공한다.
상기 애노드는 전지가 방전될 때 전자를 내보낼 수 있는 금속을 포함하며, 금속, 복합금속 산화물, 금속산화물 및 복합금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 애노드에 포함되는 금속의 종류에 따라 금속 이차 전지의 종류가 정해질 수 있으며, 예를 들면 상기 애노드가 리튬금속을 포함하는 경우 리튬 이차 전지라고 할 수 있으며, 상기 애노드가 아연금속을 포함하는 경우 아연 이차 전지라고 할 수 있고, 상기 애노드가 알루미늄금속을 포함하는 경우 알루미늄 이차 전지라고 할 수 있다.
상기 캐소드는 전지가 방전될 때 전자를 받아들이는 전극을 의미하며, 연료전지의 공기극을 접목하여 캐소드를 공기 또는 산소를 산화제로 사용하는 공기극으로 제조할 수 있다.
상기 금속 이차 전지의 형태는 제한되지 않으며, 예를 들어, 코인형, 평판형, 원통형, 뿔형, 버튼형, 시트형 또는 적층형일 수 있다.
본 명세서는 음극; 양극; 상기 음극과 상기 양극 사이에 배치된 본 명세서에 따라 제조된 강화막; 음극 전해액 또는 양극 전해액을 각각 저장하는 음극 탱크 및 양극 탱크; 상기 음극 탱크 및 양극 탱크와 연결되어 상기 전해액을 음극 또는 양극으로 공급하는 펌프; 상기 펌프로부터 음극 전해액 또는 양극 전해액이 각각 유입되는 음극 유입구 및 양극 유입구; 및 음극 또는 양극으로부터 전해액이 각각 음극 탱크 및 양극 탱크로 배출되는 음극 배출구 및 음극 배출구를 포함하는 것인 플로우 배터리를 제공한다.
상기 음극 전해액 및 양극 전해액은 각각 전해질과 용매를 포함할 수 있다.
상기 전해질 및 용매는 특별히 한정하지 않으나, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 채용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 레독스 플로우 배터리는 양극 전해질로 V(IV)/V(V) 레독스 커플을 사용하고, 음극 전해질로 V(II)/V(III) 레독스 커플을 사용할 수 있다.
본 명세서의 다른 실시상태에 있어서, 상기 레독스 플로우 배터리는 양극 전해질로 할로겐 레독스 커플을 사용하고, 음극 전해질로 V(II)/V(III) 레독스 커플을 사용할 수 있다.
본 명세서의 또 다른 실시상태에 있어서, 상기 레독스 플로우 배터리는 양극 전해질로 할로겐을 레독스 커플을 사용하고, 음극 전해질로 설퍼이드 레독스 커플을 사용할 수 있다.
본 명세서의 또 다른 실시상태에 있어서, 상기 레독스 플로우 배터리는 양극 전해질로 할로겐 레독스 커플을 사용하고, 음극전해질로 아연(Zn) 레독스 커플을 사용할 수 있다.
상기 플로우 배터리는 레독스 플로우 배터리일 수 있다.
상기 레독스 플로우 배터리의 종류는 한정하지 않으나, 바나듐계 레독스 플로우 배터리, 납계 레독스 플로우 배터리, 폴리설퍼이드브로민(PSB) 레독스 플로우 배터리, 아연-브로민(Zn-Br) 레독스 플로우 배터리 등일 수 있다.
상기 플로우 배터리의 형태는 제한되지 않으며, 예를 들어, 코인형, 평판형, 원통형, 뿔형, 버튼형, 시트형 또는 적층형일 수 있다.
본 명세서는 상기 전기화학전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈을 제공한다.
상기 전지 모듈은 구체적으로 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장장치의 전원으로 사용될 수 있다.
본 명세서는 상기 연료 전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
상기 전지 모듈은 상기 연료전지를 포함하는 단위 전지와 상기 단위 전지 사이에 구비된 세퍼레이터를 포함하는 스택; 연료를 스택으로 공급하는 연료 공급부; 및 산화제를 스택으로 공급하는 산화제 공급부를 포함할 수 있다.
본 명세서는 상기 금속 이차 전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
상기 전지 모듈은 상기 금속 이차 전지 사이에 바이폴라(bipolar) 플레이트를 삽입하여 스택킹(stacking)하여 형성될 수 있다.
상기 금속 이차 전지가 금속 공기 이차 전지인 경우, 상기 바이폴라 플레이트는 외부에서 공급되는 공기를 금속 공기 이차 전지 각각에 포함된 캐소드에 공급할 수 있도록 다공성일 수 있다. 예를 들어, 다공성 스테인레스 스틸 또는 다공성 세라믹을 포함할 수 있다.
본 명세서는 상기 플로우 배터리를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.
상기 전지 모듈은 상기 플로우 배터리 사이에 바이폴라(bipolar) 플레이트를 삽입하여 스택킹(stacking)하여 형성될 수 있다.
1: 강화막 제조장치
100: 피코팅체 제공부 200: 피코팅체 회수부
300: 코팅부 400: 건조부
430: 전송롤 450: 전송롤의 돌기
500: 피코팅체 530: 홀
600: 가이드롤
630: 제1 가이드롤 650: 제2 가이드롤
670: 가이드롤의 돌기
700: 커팅부
800: 강화막
830: 다공성 지지체 850: 홀
880: 코팅층

Claims (19)

  1. 피코팅체 제공부;
    피코팅체 회수부;
    상기 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행하는 피코팅체의 표면에 코팅 조성물을 도포하는 코팅부;
    상기 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 건조하는 건조부; 및
    상기 건조부의 내부에 구비되고, 상기 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행할 때 상기 피코팅체의 진행방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀과 맞물리는 돌기를 갖는 2 이상의 전송롤을 포함하는 것인 강화막 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 상기 피코팅체의 진행방향을 변경하는 1 이상의 가이드롤을 더 포함하는 것인 강화막 제조장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 피코팅체 제공부와 코팅부 사이에 위치하여 상기 피코팅체의 홀과 맞물리는 돌기를 갖는 제1 가이드롤; 및
    상기 건조부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여 상기 피코팅체의 홀과 맞물리는 돌기를 갖는 제2 가이드롤을 더 포함하는 것인 강화막 제조장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 피코팅체의 홀의 크기는 1mm 이상 10cm 이하인 것인 강화막 제조장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 피코팅체의 폭을 기준으로 상기 홀의 크기의 백분율은 0.1% 이상 10%이하인 것인 강화막 제조장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 피코팅체의 다수의 홀의 형태는 원형, 타원형 또는 다각형인 것인 강화막 제조장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 돌기의 돌출방향에 수직한 단면의 형태는 상기 홀의 형태와 동일한 것인 강화막 제조장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 건조부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하여, 홀이 나열되어 구비된 상기 피코팅체의 양측을 자르는 커팅부를 더 포함하는 것인 강화막 제조장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 코팅부는 피코팅체의 일면 또는 양면에 동일 또는 상이한 코팅 조성물을 도포하는 2 이상의 코팅부를 포함하는 것인 강화막 제조장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 코팅 조성물은 전도성 고분자 및 용매를 포함하는 것인 강화막 제조장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 피코팅체는 폴리 이미드(Polyimide:PI), 폴리술폰(Psf, polysulfone), 폴리벤즈이미다졸(PBI, polybenzimidazole), 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate:PET), 폴리테트라플루오로 에틸렌(polytetrafluoro ethylene:PTFE), 폴리에틸렌(Polyethylene:PE), 폴리프로필렌(polypropylene:PP), 폴리아릴렌에테르 술폰(Poly(arylene ether sulfone):PAES), 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketone:PEEK) 폴리아라미드(polyaramide), 불소계 에틸렌 프로필렌 (Fluorinated ethylene propylene:FEP), 폴리(에텐-co-테트라플루오로에텐) (poly(ethene-co-tetrafluoroethene)), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE ; polychlorotrifluoroethylene), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF; polyvinylidene fluoride) 및 퍼플루오로알킬계 고분자(Perfluoroalkoxy polymer,PFA) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 강화막 제조장치.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부는 각각 피코팅체 권출부(unwinder) 및 피코팅체 권취부(rewinder)인 것인 강화막 제조장치.
  13. 길이 방향에 평행한 양측에 나열된 다수의 홀을 갖는 다공성 지지체를 포함하는 것인 강화막.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 다공성 지지체의 내부 및 표면에 구비된 코팅층을 더 포함하는 것인 강화막.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 홀의 크기는 1mm 이상 10cm 이하인 것인 강화막.
  16. 청구항 13에 있어서, 상기 피코팅체의 폭을 기준으로 상기 홀의 크기의 백분율은 0.1% 이상 10%이하인 것인 강화막.
  17. 청구항 13에 있어서, 상기 홀의 형태는 원형, 타원형 또는 다각형인 것인 강화막.
  18. 청구항 13에 있어서, 상기 코팅층은 전도성 고분자를 포함하는 것인 강화막.
  19. 피코팅체 제공부에서 상기 피코팅체 회수부로 진행하는 피코팅체의 표면에 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및
    코팅 조성물이 도포된 피코팅체를 상기 피코팅체 제공부와 피코팅체 회수부 사이에 위치하는 건조부 내부에서 건조하면서, 피코팅체의 진행방향의 양측에 나열된 다수의 홀을 건조부 내부에 위치하는 2 이상의 전송롤의 돌기에 맞물리는 단계를 포함하는 것인 강화막의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030045324A (ko) 2001-12-03 2003-06-11 주식회사 엘지화학 메탄올 비투과성 전해질막 및 그 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190019503A (ko) 2017-08-18 2019-02-27 조용균 미세다공 기재의 연속 코팅 방법 및 장치와 그로부터 제조된 코팅 미세다공 기재

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