KR20160130782A - 필름이 부착된 고체 전해질막 및 그 제조 방법 - Google Patents

필름이 부착된 고체 전해질막 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160130782A
KR20160130782A KR1020167026386A KR20167026386A KR20160130782A KR 20160130782 A KR20160130782 A KR 20160130782A KR 1020167026386 A KR1020167026386 A KR 1020167026386A KR 20167026386 A KR20167026386 A KR 20167026386A KR 20160130782 A KR20160130782 A KR 20160130782A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
solid electrolyte
electrolyte membrane
degrees
contact angle
Prior art date
Application number
KR1020167026386A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102277064B1 (ko
Inventor
다까시 모리오까
쯔요시 무또우
Original Assignee
린텍 가부시키가이샤
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 린텍 가부시키가이샤 filed Critical 린텍 가부시키가이샤
Publication of KR20160130782A publication Critical patent/KR20160130782A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102277064B1 publication Critical patent/KR102277064B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/24485Error correction using other sensors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/10Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances sulfides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • 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
    • 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
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0088Composites
    • H01M2300/0094Composites in the form of layered products, e.g. coatings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • 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
    • 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
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

필름이 부착된 고체 전해질막(1)은 아세토니트릴에 대한 접촉각이 35도 이상 75도 이하이고, 또한 클로로포름에 대한 접촉각이 15도 이상 40도 이하인 면을 갖는 필름(11)과, 필름(11)의 상기 면에 접하는 고체 전해질막(12)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 필름이 부착된 고체 전해질막의 제조 방법은, 아세토니트릴에 대한 접촉각이 35도 이상 75도 이하이고, 또한 클로로포름에 대한 접촉각이 15도 이상 40도 이하인 필름의 면에, 고체 전해질막 형성용 조성물을 도포하는 공정과, 도포된 상기 고체 전해질막 형성용 조성물을 경화시켜 고체 전해질막을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

필름이 부착된 고체 전해질막 및 그 제조 방법{SOLID ELECTROLYTE MEMBRANE WITH FILM AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 필름이 부착된 고체 전해질막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이차 전지는, 에너지 밀도가 높고, 고전압을 갖는다고 하는 특징으로부터, 휴대 기기의 전원으로서 널리 사용되고 있다. 최근, 휴대 기기의 소형화, 경량화 및 고성능화에 수반하여, 이차 전지의 고성능화 및 안전성 향상의 요청이 높아지고 있다. 또한, 이차 전지는, 전기 자동차 및 가정용 축전 시스템 등, 대형 사이즈로의 용도로도 확장을 나타내고 있다.
그 중에서도, 고체 전해질을 사용한 이차 전지는, 안전성이 높고 장수명이기 때문에, 개발이 진행되고 있다. 종래, 고체 전해질의 제조 방법에 관해, 예를 들어 특허문헌 1에는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에, 고분자 고체 전해질을 코팅하여 고분자 고체 전해질의 막을 얻는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 전극 상에 직접 전해질 용액을 도포하고, 가열 및 건조하는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 몰드 상에 전해질 용액을 캐스트하여 건조한 후, 가열 및 가압함으로써, 고체 전해질인 필름을 얻는 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2001-319692호 공보 일본 특허 공개 제2012-104263호 공보 일본 특허 공개 평10-204172호 공보
그러나, 종래의 방법에서는, PET 필름 상에서 전해질 용액의 씨씽(cissing) 이 발생하여, 고체 전해질막의 형태, 두께 및 폭 등의 형상이 변동되어 불균일하게 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 필름 또는 몰드 등으로부터 고체 전해질막을 용이하게 박리할 수 없어, 고체 전해질막을 손상시켜 버린다고 하는 문제도 있다.
본 발명의 목적은, 고체 전해질막의 형상의 변동이 억제되고, 또한, 필름의 박리성이 양호한 필름이 부착된 고체 전해질막 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막은, 아세토니트릴에 대한 접촉각이 35도 이상 75도 이하이고, 또한 클로로포름에 대한 접촉각이 15도 이상 40도 이하인 면을 갖는 필름과, 상기 필름의 상기 면에 접하는 고체 전해질막을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막에 있어서, 상기 고체 전해질막이, 질량 평균 분자량 1만 이상의 고분자 화합물과, 금속염을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막에 있어서, 상기 금속염이 리튬염인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막의 제조 방법은, 아세토니트릴에 대한 접촉각이 35도 이상 75도 이하이고, 또한 클로로포름에 대한 접촉각이 15도 이상 40도 이하인 필름의 면에, 고체 전해질막 형성용 조성물을 도포하는 공정과, 도포된 상기 고체 전해질막 형성용 조성물을 경화시켜 고체 전해질막을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명의 일 형태에 의하면, 고체 전해질막의 형상의 변동이 억제되고, 필름의 박리성이 양호한 필름이 부착된 고체 전해질막을 제공할 수 있다.
또한, 고체 전해질막이, 질량 평균 분자량 1만 이상의 고분자 화합물과, 금속염을 포함하는 필름이 부착된 고체 전해질막인 경우, 기계적 강도 및 유연성도 우수하다.
또한, 금속염이 리튬염인 필름이 부착된 고체 전해질막의 경우, 에너지 밀도가 높고, 도전성이 우수한 고체 전해질막을 제공할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명 일 형태에 의하면, 고체 전해질막의 형상의 변동이 억제되고, 필름의 박리성이 양호한 필름이 부착된 고체 전해질막을 제조하기 위한 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 필름이 부착된 고체 전해질막의 제조 방법을 설명하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
[필름이 부착된 고체 전해질막]
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막(1)의 단면도이다.
필름이 부착된 고체 전해질막(1)은 필름(11)과, 필름(11)의 한쪽 면 A에 형성된 고체 전해질막(12)을 갖는다.
본 실시 형태에 있어서, 필름(11)은 고체 전해질막(12)과 접하는 면 A에 있어서의, 아세토니트릴에 대한 접촉각이 35도 이상 75도 이하, 또한 클로로포름에 대한 접촉각이 15도 이상 40도 이하이다. 면 A에 있어서의 아세토니트릴에 대한 접촉각은, 바람직하게는 55도 이상 65도 이하인 것이 바람직하다. 면 A에 있어서의 클로로포름에 대한 접촉각은 17도 이상 37도 이하인 것이 바람직하다.
필름(11)의 면 A의 접촉각이 상기 접촉각의 범위 외이면(상한값을 초과하면), 상층의 고체 전해질막(12)과의 사이에 씨씽이 발생하여, 고체 전해질막(12)의 형상(예를 들어, 두께 및 폭 등)이 변동되어 버린다.
또한, 필름(11)의 면 A의 접촉각이 상기 접촉각의 범위 외이면(하한값을 하회하면), 사용 시에, 고체 전해질막(12)으로부터 필름(11)을 용이하게 박리할 수 없어, 고체 전해질막(12)이 변형되어 버린다.
또한, 접촉각은, 필름(11)의 고체 전해질막과 접하는 면 A에 대하여, 상기 용매(아세토니트릴 또는 클로로포름) 2μ리터를 적하하고, 23±5℃의 온도에서 자동 접촉각계를 사용하여, θ/2법에 의해 정적 접촉각을 산출함으로써 얻어진다.
필름(11)의 면 A의 접촉각을 상기 범위로 제어하는 수단으로서는, 산화법 등에 의한 표면 처리, 또는 박리 처리를 실시할 수 있다. 상기 산화법으로서는, 예를 들어 코로나 방전 처리, 플라즈마 방전 처리, 크롬 산화 처리(습식), 화염 처리, 열풍 처리, 오존 처리 및 자외선 조사 처리 등을 들 수 있다. 이들 표면 처리법은, 필름의 종류에 따라서 적절히 선택되지만, 일반적으로 코로나 방전 처리법이 습윤 장력을 향상시키는 효과 및 조작성의 면에서 바람직하게 사용된다.
필름(11)으로서는, 면 A의 접촉각이 상기 범위로 제어되어 있으면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 종래 공지의 기재 중으로부터 임의의 필름을 적절히 선택하여 그대로 사용할 수 있다.
기재의 재질로서는, 예를 들어 합성 수지 필름, 종이재, 부직포, 목재 및 금속박 등을 들 수 있다. 합성 수지 필름의 재질로서는, 예를 들어 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트 등), 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리메틸펜텐 등), 폴리카르보네이트, 폴리아세트산비닐, 폴리염화비닐, 아크릴, 아크릴로니트릴ㆍ부타디엔ㆍ스티렌, 폴리이미드, 폴리우레탄, 및 폴리스티렌 등을 들 수 있다. 종이재로서는, 예를 들어 상질지, 함침지, 글라신지 및 코트지 등을 들 수 있다.
기재는 단층이어도 되고, 동종 또는 이종의 2층 이상의 다층이어도 된다. 기재로서는 합성 수지 필름인 것이 바람직하고, 합성 수지 필름의 재질로서는, 폴리에스테르 필름이 바람직하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 보다 바람직하고, 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 더욱 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은, 가공 시 및 사용 시 등에 있어서, 먼지 등이 발생하기 어렵기 때문에, 예를 들어 먼지 등에 의한 도공 불량 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
필름(11)의 두께는 용도에 따라서 적절히 설계할 수 있다. 필름(11)의 두께는, 통상 10㎛ 이상 300㎛ 이하이면 되고, 바람직하게는 15㎛ 이상 200㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상 125㎛ 이하이다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태로서, 상기 기재의 한쪽 면에, 박리제를 도포하여 박리제층을 형성한 필름을, 필름(11)으로서 사용해도 된다. 또한, 필름(11)이 박리제층을 갖는 경우, 박리제층의 표면이 상기 범위의 접촉각을 갖고, 고체 전해질막(12)은 박리제층의 당해 표면 상에 형성된다.
필름(11)의 박리제층에 사용되는 박리제로서는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 실리콘 수지계 박리제 외에, 알키드 수지계 박리제, 장쇄 알킬기 함유 화합물계 박리제, 아크릴계 박리제, 폴리에틸렌 등의 올레핀계 박리제 및 이소프렌계 수지 등의 고무계 박리제 등을 들 수 있다.
실리콘 수지계 박리제로서는, 용제형의 박리제 및 무용제형의 박리제가 있다. 용제형 실리콘 수지는, 용제 희석하여 도공액으로 하기 때문에, 고분자량이며 고점도의 폴리머부터 저점도의 저분자량 폴리머(올리고머)까지, 폭넓게 사용할 수 있다. 그 때문에, 용제형 실리콘 수지는, 무용제형 실리콘 수지와 비교하여, 박리성의 제어가 용이하여, 요구되는 성능(품질)에 맞추어 설계하기 쉽다. 또한, 실리콘 수지계 박리제로서는, 부가 반응형, 축합 반응형, 자외선 경화형 및 전자선 경화형 등의 박리제가 있다. 부가 반응형 실리콘 수지는, 반응성이 높고 생산성이 우수하며, 축합 반응형 실리콘 수지와 비교하면, 제조 후의 박리력의 변화가 작은 것 및 경화 수축이 없는 것 등의 장점이 있다. 그 때문에, 박리제층을 구성하는 박리제로서, 부가 반응형 실리콘 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
부가 반응형 실리콘 수지로서는, 특별히 제한은 없고, 다양한 실리콘 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 종래의 열경화 부가 반응형 실리콘 수지계 박리제로서 관용되고 있는 실리콘 수지를 사용할 수 있다. 이 부가 반응형 실리콘 수지로서는, 예를 들어 분자 중에 관능기로서, 비닐기 등의 알케닐기 및 히드로실릴기 등의 구전자성기 등을 갖는 실리콘 수지를, 열경화가 용이한 부가 반응형 실리콘 수지로서 들 수 있다. 이와 같은 관능기를 갖는 폴리디메틸실록산 또는 폴리디메틸실록산의 메틸기의 일부 또는 전부를 페닐기 등의 방향족 관능기로 치환한 실리콘 수지 등을, 부가 반응형 실리콘 수지로서 사용할 수 있다.
이 실리콘 수지계 박리제에는, 필요에 따라서, 그 밖의 첨가제를 첨가해도 된다. 그 밖의 첨가제로서는, 예를 들어 실리카, 실리콘 레진, 대전 방지제, 염료 및 안료 등을 들 수 있다.
도공한 실리콘 수지계 박리제의 도막을 경화시키는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도공기의 오븐에서 가열 처리하는 방법, 및 가열 처리한 후에 자외선 조사를 병용하는 방법 등을 들 수 있다. 예를 들어, 후자의 방법이면, 기재의 열수축에 의한 주름의 발생 방지, 실리콘의 경화성 및 기재에의 박리제의 밀착성의 점에서 바람직하다.
또한, 도막의 경화에 자외선 조사를 병용하는 경우에는, 박리제에 광중합 개시제를 첨가하는 것이 바람직하다. 광중합 개시제로서는 특별히 제한은 없고, 자외선 또는 전자선의 조사에 의해 라디칼을 발생하는 광중합 개시제로 관용되고 있는 광중합 개시제 중에서, 임의의 광중합 개시제를 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 이 광중합 개시제로서는, 예를 들어 벤조인류, 알킬페논류, 벤조페논류, 아세토페논류, α-히드록시케톤류, α-아미노케톤류, α-디케톤, α-디케톤디알킬아세탈류, 안트라퀴논류, 티오크산톤류, 아실포스핀옥시드류, 티타노센류, 트리아진류, 비스이미다졸류 및 옥심에스테르류 등을 들 수 있다.
알키드 수지계 박리제로서는, 예를 들어 가교 구조를 갖는 알키드계 수지가 사용된다. 가교 구조를 갖는 알키드계 수지층의 형성은, 예를 들어 알키드계 수지, 가교제 및 원하면 경화 촉매를 포함하는 열경화성 수지 조성물을 포함하는 층을 가열 경화시키는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 알키드계 수지는, 예를 들어 장쇄 알킬 변성 알키드 수지 및 실리콘 변성 알키드 수지 등의 변성물이어도 된다.
장쇄 알킬기 함유 화합물계 박리제로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올계 중합체에 탄소수 8∼30의 장쇄 알킬 이소시아네이트를 반응시켜 얻어진 폴리비닐카르바메이트 및 폴리에틸렌이민에 탄소수 8∼30의 장쇄 알킬이소시아네이트를 반응시켜 얻어진 알킬 요소 유도체 등이 사용된다.
아크릴계 박리제로서는, 예를 들어 가교 구조를 갖는 아크릴계 수지가 사용된다. 아크릴계 수지는, 예를 들어 장쇄 알킬 변성 아크릴 수지 및 실리콘 변성 아크릴 수지 등의 변성물이어도 된다.
올레핀 수지계 박리제로서는, 예를 들어 결정성 올레핀계 수지가 사용된다. 이 결정성 올레핀계 수지로서는, 예를 들어 폴리에틸렌 및 결정성 폴리프로필렌계 수지 등이 적합하다. 폴리에틸렌으로서는, 예를 들어 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌 등을 들 수 있다. 결정성 폴리프로필렌계 수지로서는, 예를 들어 이소택틱 구조 또는 신디오택틱 구조를 갖는 프로필렌 단독 중합체 및 프로필렌-α-올레핀 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 결정성 올레핀계 수지는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
고무계 박리제로서는, 예를 들어 천연 고무계 수지 및 합성 고무계 수지 등이 사용된다. 합성 고무계 수지로서는, 예를 들어 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 메틸메타크릴레이트-부타디엔 고무 및 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 등이 사용된다.
이들 박리제 중에서도, 아세토니트릴 및 클로로포름에 대한 접촉각을, 상기 범위로 제어하기 쉽다고 하는 관점에서, 실리콘 수지계 박리제가 바람직하다.
박리제층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.03㎛ 이상 0.5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
필름(11)의 형상은 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어, 정방형 및 장방형 등의 직사각형 형상, 삼각형, 오각형 및 육각형 등의 다각형 형상, 원 형상, 타원 형상, 부정 형상, 및 장척의 롤 형상 등, 최종 제품의 용도에 따라 다양하게 선택되면 된다. 본 실시 형태에 있어서는, 장척 형상의 필름(11)에 고체 전해질막(12)이 적층된 형태가 예시된다.
본 실시 형태에 있어서, 고체 전해질막(12)은 고분자 화합물과 금속염을 포함하는 고분자 고체 전해질막이다. 고체 전해질막(12)은 고분자 화합물과, 금속염을 포함하고, 용매를 포함하지 않는 고체상(용매 비함유 고체 전해질막)이어도, 고분자 화합물과, 금속염과, 또한 용매를 포함하는 겔상(고분자 겔 전해질막)이어도 된다. 고체 전해질막(12)이 고분자 겔 전해질막인 경우, 고분자 겔 전해질막 중의 용매의 함유량은, 통상 고체 전해질막(12) 전체의 30질량% 이상 99질량% 이하이다.
고체 전해질막(12)이 용매 비함유 고체 전해질막인 경우, 고체 전해질막(12) 중의 고분자 화합물의 함유량은, 고체 전해질막(12) 전체의 5질량% 이상 99질량% 이하인 것이 바람직하고, 10질량% 이상 95질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
고체 전해질막(12)이 고분자 겔 전해질막인 경우, 고체 전해질막(12) 중의 고분자 화합물의 함유량은, 고체 전해질막(12) 전체의 0.5질량% 이상 65질량% 이하인 것이 바람직하다.
고체 전해질막(12)에 함유되는 고분자 화합물은, 질량 평균 분자량이 1만 이상인 것이 바람직하고, 질량 평균 분자량이 1만 이상 100만 이하인 것이 보다 바람직하고, 질량 평균 분자량이 2만 이상 50만 이하인 것이 더욱 바람직하다.
질량 평균 분자량 1만 이상의 고분자 화합물로서, 구체적으로는, 폴리에틸렌옥시드, 폴리에틸렌카르보네이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리불화비닐리덴, 폴리메타크릴산메틸, 폴리헥사플루오로프로필렌 및 폴리에틸렌옥시드 등의 이온 전도성 폴리머가 예시된다.
고분자 화합물의 질량 평균 분자량이 1만 이상이면, 고체 전해질막(12)의 형상 안정성이 우수하다. 그 때문에, 필름이 부착된 고체 전해질막(1)은 기계적 강도가 양호하고, 유연성도 우수하다.
상기 금속염으로서는, 비수전해질 이차 전지의 종류 및 활물질의 종류 등에 따라서 공지의 금속염을 이용할 수 있다. 예를 들어, 리튬염 및 나트륨염 등의 알칼리 금속염, 및 마그네슘염 및 칼슘염 등의 알칼리 토금속염을 들 수 있다. 이들 중에서도, 에너지 밀도가 높기 때문에, 리튬염이 보다 바람직하다.
고체 전해질 중에서 금속염은, 알칼리 금속 등의 양이온 및 당해 양이온의 상대 이온으로서 존재할 수 있다. 금속염이 리튬염이면, 리튬 이온이 고분자 화합물을 통해 수송된다.
리튬염으로서는, 예를 들어 LiClO4, LiBF4, LiI, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3COO, LiNO3, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, LiCl, LiBr, LiB(C2H5)4, LiCH3SO3, LiC4F9SO3, Li(CF3SO2)2N, Li(C2F5SO2)N 및 Li[(CO2)2]2B 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 고체 전해질막(12) 중의 금속염의 농도는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 고체 전해질막(12) 중의 고분자 화합물의 질량 Mp에 대한, 금속염의 질량 Ms의 비(Ms/Mp)의 값은, 0.01 이상 10 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이상 7 이하가 보다 바람직하다.
고체 전해질막(12)의 두께는, 바람직하게는 1㎛ 이상 300㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 10㎛ 이상 100㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 20㎛ 이상 70㎛ 이하이다.
고체 전해질막(12)의 두께가 상기 범위 내이면, 단락하는 일도 없고, 또한 저항을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 필름이 부착된 고체 전해질막(1)은 고체 전해질막(12)을 덮는 보호 시트(15)를 갖고 있어도 된다(도 3 참조). 보호 시트(15)의 재질 등은 특별히 한정되지 않지만, 고체 전해질막(12)으로부터 용이하게 박리할 수 있는 재질인 것이 바람직하다. 또한, 보호 시트(15)는 표면에 박리제층을 갖고 있어도 된다. 이 경우, 보호 시트(15)의 표면에 박리제층을 형성해 두고, 당해 박리제층이 접하도록 고체 전해질막(12)을 덮어도 된다. 또한, 보호 시트(15)로서, 필름(11)과 마찬가지의 기재를 사용할 수도 있다. 또한, 박리제층을 구성하는 박리제는, 전술한 박리제층을 구성하는 박리제와 마찬가지이어도 된다.
[제조 방법]
다음에, 본 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 2에는, 본 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막의 제조 방법을 설명하는 개략도가 도시되어 있다.
본 실시 형태에서는, 제조 장치(100)를 사용하여, 필름이 부착된 고체 전해질막(1)을 제조한다.
제조 장치(100)는, 필름(11)을 조출하는 제1 공급 수단(20)과, 고체 전해질막 형성용 조성물을 도포하는 도공 수단(30)과, 도포된 고체 전해질막 형성용 조성물을 경화시키는 건조 수단(40)과, 보호 시트(15)를 조출하는 제2 공급 수단(60)과, 필름이 부착된 고체 전해질막(1)에 보호 시트(15)를 접합하는 접합부(70)와, 보호 시트(15)가 접합된 필름이 부착된 고체 전해질막(1)을 권취하는 권취 수단(80)을 구비한다.
제1 공급 수단(20)은 구동 기기로서의 회동 모터(21)와, 회동 모터(21)에 의해 회전 가능하게 설치된 지지 롤러(22)를 구비한다. 지지 롤러(22)는 롤 형상으로 권회한 장척 형상의 필름(11)을 지지한다. 지지 롤러(22)로부터 조출된 필름(11)은, 도중, 가이드 롤러에 의해 반송 방향을 안내받으면서, 도공 수단(30)에 공급된다.
(도포 공정)
도공 수단(30)은, 본 실시 형태에서는, 아세토니트릴에 대한 접촉각이 35도 이상 75도 이하이고, 또한 클로로포름에 대한 접촉각이 15도 이상 40도 이하인 필름(11)의 면 A에, 고체 전해질막 형성용 조성물을 도포하여 도막을 형성한다.
도공 수단(30)으로서는, 예를 들어 그라비아 코터, 나이프 코터, 롤 코터, 다이 코터, 딥 코터, 바 코터, 콤마 코터 및 립 코터 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 고체 전해질막 형성용 조성물은, 고분자 화합물, 금속염 및 용매를 포함한다. 또한, 고체 전해질막 형성용 조성물은, 원하면 다른 성분을 더 포함하고 있어도 된다.
이 조성물은, 고분자 화합물로서, 전술한 질량 평균 분자량 1만 이상의 고분자 화합물을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 조성물은, 금속염으로서, 리튬염을 포함하고 있는 것이 바람직하다.
고분자 화합물의 함유량은, 조성물 전체의 5질량% 이상 98질량% 이하인 것이 바람직하고, 10질량% 이상 94질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
금속염의 함유량은, 조성물 전체의 1질량% 이상 94질량% 이하인 것이 바람직하고, 5질량% 이상 89질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
용매의 함유량은, 통상 조성물 전체의 99질량% 이하, 바람직하게는 94질량% 이하, 보다 바람직하게는 85질량% 이하이다.
용매로서는, 상기 고분자 화합물을 용해하고, 상기 금속염을 균일하게 분산할 수 있는 용매이면 된다. 통상, 비수전해질 이차 전지 전극용 슬러리에 사용되고 있는 용매를 이용할 수 있다. 그 중에서도, 저점도이며 이온 이동도가 높거나, 고유전율이며 유효 캐리어 농도를 높일 수 있거나, 또는 그 양쪽이기 때문에 우수한 이온 전도성을 발현할 수 있는 용매가 바람직하다.
본 실시 형태의 고체 전해질막 형성용 조성물에 포함되는 용매로서, 예를 들어 에틸렌카르보네이트, 프로필렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트, 부틸렌카르보네이트, 메틸에틸카르보네이트 등의 알킬카르보네이트류, γ-부티로락톤, 포름산메틸 등의 에스테르류, 1,2-디메톡시에탄, 테트라히드로푸란 등의 에테르류, 술포란, 디메틸술폭시드, 아세토니트릴, 클로로포름 등을 들 수 있다. 이들 용매는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.
고체 전해질막 형성용 조성물을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 고분자 화합물과 금속염을 포함하는 조성물인 경우에는, 모노머를 중합시켜 고분자 화합물을 얻고 나서 금속염을 함유시켜도 되고, 금속염의 존재 하에서 모노머를 중합시켜 고분자 화합물을 형성시켜도 된다.
(고체 전해질막 형성 공정)
건조 수단(40)은 도공 수단(30)에 의해 형성된 도막을 경화시킨다. 건조 수단(40)에 의해 도막에 포함되는 용매를 제거하고, 도막을 경화시킴으로써, 필름이 부착된 고체 전해질막(1)이 얻어진다.
건조 수단(40)은 서로 다른 온도로 설정할 수 있는 복수의 건조 존을 갖고 있어도 된다.
건조 수단(40)으로서는, 예를 들어 열풍 순환식 건조 장치 및 원적외선식 건조 장치 등을 들 수 있다.
건조 조건(건조 시간 및 건조 온도 등)은 적절히 설정하면 된다.
(보호 시트 접합 공정)
제2 공급 수단(60)은 구동 기기로서의 회동 모터(61)와, 회동 모터(61)에 의해 회전 가능하게 설치된 지지 롤러(62)를 구비한다. 지지 롤러(62)는 롤 형상으로 권회한 장척 형상의 보호 시트(15)를 지지한다. 지지 롤러(62)로부터 조출된 보호 시트(15)는 접합부(70)에 공급된다.
접합부(70)는 필름이 부착된 고체 전해질막(1)이 감겨진 제1 접합 롤러(71)와, 보호 시트(15)가 감겨진 제2 접합 롤러(72)를 구비한다. 필름이 부착된 고체 전해질막(1)과 보호 시트(15)는, 제1 접합 롤러(71) 및 제2 접합 롤러(72) 사이를 통과함으로써 접합되어, 보호 시트(15)가 접합된 필름이 부착된 고체 전해질막(1)으로 된다. 보호 시트(15)가 접합된 필름이 부착된 고체 전해질막(1)은 제1 접합 롤러(71) 및 제2 접합 롤러(72)에 의해, 권취 수단(80)이 배치된 하류측으로 안내된다.
(권취 공정)
권취 수단(80)은 구동 기기로서의 회동 모터(81)와, 회동 모터(81)에 의해 회전 가능하게 설치된 지지 롤러(82)를 구비한다. 지지 롤러(82)는 보호 시트(15)가 접합된 필름이 부착된 고체 전해질막(1)을 롤 형상으로 권회하여 지지한다.
롤 형상으로 권회된 필름이 부착된 고체 전해질막(1)은 소정 형상 및 소정 치수로 재단되어, 예를 들어 보호 시트(15)가 접합된 필름이 부착된 고체 전해질막(1)으로서 이용할 수 있다.
상기 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막(1)에서는, 고체 전해질막(12)이 접하는 필름(11)의 면 A의 접촉각이 전술한 소정 범위 내이기 때문에, 필름(11)과 고체 전해질막(12) 사이에서 씨씽이 억제된다. 그 결과, 상기 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막(1)에 의하면, 고체 전해질막(12)의 형상의 변동을 억제하고, 또한 필름(11)을 용이하게 박리할 수 있다. 또한, 필름(11)을 용이하게 박리할 수 있으므로, 고체 전해질막(12)의 범용성이 높다. 예를 들어, 필름(11)을 박리한 고체 전해질막(12)을 전극에 접합하는 사용 방법도 가능해지는 등, 고체 전해질막(12)의 사용 형태가 확대된다.
특히, 씨씽의 문제는, 전해질 용액 중의 금속염의 농도가 높고, 바인더로 되는 화합물 농도가 낮은 경우에 현저하다. 그러나, 상기 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막(1)에 의하면, 고체 전해질막(12) 중의 금속염의 농도가 높고, 바인더로 되는 고분자 화합물 농도가 낮은 경우라도, 씨씽을 억제하여, 고체 전해질막(12)의 형상의 변동을 억제할 수 있다.
고체 전해질막(12)에 포함되는 금속염이 리튬염이면, 고체 전해질막(12)은 점착성을 갖는 경우가 있다. 상기 실시 형태에서는, 고체 전해질막(12)에 필름(11)이 부착되어 있기 때문에, 고체 전해질막(12)을 단독으로 취급하는 형태에 비해, 핸들링성이 우수하다. 또한, 고체 전해질막(12)이 점착성을 갖는 경우에는, 보호 시트(15)로 고체 전해질막(12)이 덮여 있는 것이 바람직하다. 고체 전해질막(12)이 노출되어 있지 않기 때문에, 핸들링성이 더욱 우수하다. 고체 전해질막(12)을 사용할 때는, 필름(11) 및 보호 시트(15)를 순차적으로 박리하면 된다.
상기 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막의 제조 방법에서는, 전술한 소정 범위 내의 접촉각인 면 A에, 고체 전해질막 형성용 조성물을 도포하여 도막을 형성한다. 그 때문에, 면 A 상에 있어서의 조성물의 씨씽이 억제되고, 도막을 건조시켜 얻은 고체 전해질막(12)의 씨씽도 억제된다. 그리고, 제조된 필름이 부착된 고체 전해질막(1)에 의하면, 고체 전해질막(12)으로부터 필름(11)을 용이하게 박리할 수 있다.
상기 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막의 제조 방법에 의하면, 필름(11)의 면 A의 접촉각이 전술한 소정 범위 내이기 때문에, 장척 형상의 필름(11)을 연속적으로 공급하면서, 고체 전해질막 형성용 조성물의 도포, 및 도막의 건조 및 경화를 행해도, 씨씽이 억제된다. 그 때문에, 상기 실시 형태에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막의 제조 방법에 의하면, 소위 Roll to Roll에 의한 제조가 가능하기 때문에, 생산 효율을 현저히 향상시킬 수 있다. 종래, 몰드 상에서 성막하고 있었기 때문에, 고체 전해질막의 생산 효율이 낮다고 하는 문제도 있었다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형 및 개량 등은 본 발명에 포함된다.
상기 실시 형태에서는, Roll to Roll로 제조하는 형태를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 닥터 블레이드 등의 도공 수단을 사용하여 필름에 고체 전해질막 형성용 조성물을 도포한 후, 오븐 내에서 건조시킴으로써, 필름이 부착된 고체 전해질막을 제조해도 된다.
상기 실시 형태에서는, 필름(11)의 한쪽 면 A에 고체 전해질막이 형성되어 있는 형태를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않는다.
예를 들어, 면 A와는 반대측의 제2 면에 고체 전해질막이 더 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 당해 제2 면도, 아세토니트릴에 대한 접촉각이 35도 이상 75도 이하이고, 또한 클로로포름에 대한 접촉각이 15도 이상 40도 이하인 것이 바람직하다.
또한, 예를 들어 필름의 한쪽 면 A 전체가 상기 범위의 접촉각을 갖고 있지 않아도 된다. 필름의 한쪽 면 A 중 적어도 고체 전해질막이 형성되는 영역이 상기 범위의 접촉각이면 된다.
도공 수단(30)에 의해 도포하는 조성물은, 상기 실시 형태에서 설명한 구성에 한정되지 않는다. 도공 수단(30)에 의해 도포하는 조성물은, 고분자 화합물과, 금속염을 포함하고, 용매를 포함하지 않는 조성물(용매 비함유 조성물)이어도 된다.
또한 예를 들어, 도공 수단(30)에 의해 도포하는 조성물은, 모노머와 중합 개시제와 금속염과 용매를 포함하는 구성이어도 된다. 이와 같은 구성에 의한 조성물이면, 모노머를 UV 조사에 의해 중합시킬 수 있다. 이와 같이, 모노머를 UV 조사에 의해 중합시키는 형태인 경우, 건조 수단(40)의 하류측에 UV 조사 수단을 배치시켜 두는 것이 바람직하다. UV 조사 조건(파장, 강도 및 조사 시간 등)은 적절히 설정하면 된다. 고체 전해질막 형성 공정에서는, 도포하는 조성물의 구성에 따라서, 건조 수단(40) 및 UV 조사 수단을 적절히 조합하여, 도막을 경화시키면 된다.
모노머와 중합 개시제와 금속염과 용매를 포함하는 조성물을 사용하여 고체 전해질막(12)을 형성하는 경우, 고체 전해질막(12)은 모노머 중합 후의 폴리머의 질량 평균 분자량이 1만 이상 100만 이하로 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
중합 후의 질량 평균 분자량이 1만 이상 100만 이하이면, 필름이 부착된 고체 전해질막(1)은 가공성 및 성형성이 우수하다.
이와 같은 모노머로서는, 예를 들어 아크릴산2-(2-에톡시에톡시)에틸, 2-시아노에틸아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜메타크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜아크릴레이트 및 이들 혼합물 등을 들 수 있다.
또한 이 경우, 자외선 가교 반응의 가교 보조제로서, 예를 들어 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 올리고에틸렌글리콜디아크릴레이트, 올리고에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜디아크릴레이트, 프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 올리고프로릴렌글리콜디아크릴레이트, 올리고프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,4-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,3-글리세롤디메타크릴레이트, 1,1,1-트리메틸올프로판디메타크릴레이트, 1,1,1-트리메틸올에탄디아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리메타크릴레이트, 1,2,6-헥산트리아크릴레이트, 소르비톨펜타메타크릴레이트, 메틸렌비스아크릴아미드, 메틸렌비스메타크릴아미드디비닐벤젠, 비닐메타크릴레이트, 비닐크로토네이트, 비닐아크릴레이트, 비닐아세틸렌, 트리비닐벤젠, 트리알릴시아닐술피드, 디비닐에테르, 디비닐술포에테르, 디알릴프탈레이트, 글리세롤트리비닐에테르, 알릴메타크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 디알릴말레이트, 디알릴푸마레이트, 디알릴이타코네이트, 메틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 에틸렌글리콜아크릴레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 말레이미드, 페닐말레이미드, p-퀴논디옥심, 무수 말레산 및 이타콘산 등을 임의로 사용할 수 있다.
또한, 중합 개시제, 금속염 및 용매는, 상술과 마찬가지의 광중합 개시제, 금속염 및 용매가 예시된다.
또한, 예를 들어 도공 수단에 의해 도막을 형성할 수 있는 것이면, 도포하는 조성물은, 모노머와 중합 개시제와 금속염을 포함하고, 용매를 포함하지 않는 조성물이어도 된다.
[실시예]
이하에, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 전혀 한정되지 않는다.
(실시예 1)
질량 평균 분자량 110,000인 폴리에틸렌옥시드(PEO)[메세 가가꾸 고교 가부시키가이샤 「알콕스 L-11(상품명)」] 100질량부와, 리튬비스트리플루오로메탄술포닐이미드(LiTFSI) 10질량부와, 아세토니트릴 500질량부를 배합하고, 잘 교반함으로써, 고체 전해질막 형성용 조성물을 제조하였다. 얻어진 조성물을, 린텍 가부시끼가이샤제 「PLS31T161(상품명)」[두께 31㎛의 기재(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름)의 한쪽 면 상에 실리콘 수지계 박리제층을 갖는 필름]의 박리제층측에, 다이 코터에 의해 도포하고, 상류측의 제1 건조 존은 80℃, 하류측의 제2 건조 존은 120℃로 되도록 온도 구배를 설정한 드라이어 내에서 10분간 건조시켜, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 알콕스는 등록 상표이다.
[씨씽]
얻어진 필름이 부착된 고체 전해질막에 대하여, 씨씽의 유무를 육안으로 관찰하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 평가는 다음에 나타내는 기준에 기초하여 행하였다.
A : 도포 폭에 대하여 얻어진 고체 전해질막의 폭의 변동률이 10% 이내.
B : 도포 폭에 대하여 얻어진 고체 전해질막의 폭의 변동률이 10% 초과 또는 씨씽에 의한 무도포 부분이 발생.
[박리성]
얻어진 필름이 부착된 고체 전해질막을, 노점 -60℃ 이하로 제어된 아르곤 분위기 하로 이동시킨 후에, 필름으로부터 고체 전해질막을 박리하여, 박리성의 평가를 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 평가는 다음에 나타내는 기준에 기초하여 행하였다.
C : 용이하게 필름으로부터 박리할 수 있었다.
D : 용이하게 박리할 수 없고, 고체 전해질막이 변형되었다.
(실시예 2)
질량 평균 분자량 120,000인 폴리에틸렌카르보네이트(PEC)[EMPOWER MATERIALS사제 「QPAC-25(상품명)」] 100질량부와, LiTFSI 400질량부와, 클로로포름 500질량부를 배합하고, 잘 교반함으로써, 고체 전해질막 형성용 조성물을 제조하였다. 그 후, 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가도, 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다. QPAC는 등록 상표이다.
(실시예 3)
사용한 필름을, 린텍 가부시끼가이샤제 「NF SP-PET3801(상품명)」[두께 38㎛의 기재(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름)의 한쪽 면 상에 실리콘 수지계 박리제층을 갖는 필름]로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가도 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(실시예 4)
사용한 필름을, 린텍 가부시끼가이샤제 「NF SP-PET3801(상품명)」로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가는 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(실시예 5)
사용한 필름을, 린텍 가부시끼가이샤제 「NF SP-PET381031C(상품명)」 [두께 38㎛의 기재(폴리에틸렌테레프탈레이트 필름)의 한쪽 면 상에 실리콘 수지계 박리제층을 갖는 필름]로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가도 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(실시예 6)
사용한 필름을, 린텍 가부시끼가이샤제 「NF SP-PET381031C(상품명)」로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가는 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(실시예 7)
사용한 필름을, 두께 100㎛의 나프론 시트(애즈원사제)로 변경하고, 당해 필름의 표면에 코로나 처리기(가스가 덴끼 가부시끼가이샤 제조 「CORONA STATION」)로 방전량 20Wㆍmin/㎡의 처리를 실시한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가도 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(실시예 8)
사용한 필름을, 두께 100㎛의 나프론 시트(애즈원사제)로 변경하고, 당해 필름의 표면에 코로나 처리기(가스가 덴끼 가부시끼가이샤 제조 「CORONA STATION」)로 방전량 20Wㆍmin/㎡의 처리를 실시한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가는 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(비교예 1)
사용한 필름을, 미쯔비시 주시사제 「PET38 T-100(상품명)」으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가도 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(비교예 2)
사용한 필름을, 미쯔비시 주시사제 「PET38 T-100(상품명)」으로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가는 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(비교예 3)
사용한 필름을, 두께 100㎛의 나프론 시트(애즈원사제)로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가도 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다. 나프론은 등록 상표이다.
(비교예 4)
사용한 필름을, 두께 100㎛의 나프론 시트(애즈원사제)로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가는 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(비교예 5)
사용한 필름을, 린텍 가부시끼가이샤제 「PET38 AL-5(상품명)」로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가도 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(비교예 6)
사용한 필름을, 린텍 가부시끼가이샤제 「PET38 AL-5(상품명)」로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가는 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(비교예 7)
사용한 필름을, 린텍 가부시끼가이샤제 「NF SP-PET3801(상품명)」로 변경하고, 당해 필름의 실리콘 수지계 박리제층의 표면에 코로나 처리기(가스가 덴끼 가부시끼가이샤 제조 「CORONA STATION」)로 방전량 20Wㆍmin/㎡의 처리를 실시한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가도 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
(비교예 8)
사용한 필름을, 린텍 가부시끼가이샤제 「NF SP-PET3801(상품명)」로 변경하고, 당해 필름의 실리콘 수지계 박리제층의 표면에 코로나 처리기(가스가 덴끼 가부시끼가이샤 제조 「CORONA STATION」)로 방전량 20Wㆍmin/㎡의 처리를 실시한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 필름이 부착된 고체 전해질막을 얻었다. 각 평가는 실시예 1과 마찬가지로 하여 행하였다.
또한, 실시예 1∼8 및 비교예 1∼8에서 사용한 필름에 대하여, 고체 전해질막과 접하는 면의 아세토니트릴 및 클로로포름 각각에 대한 접촉각을, 자동 접촉각계 DSA100S(KRUUS사제)를 사용하여 측정하였다. 측정은, 23℃, 50%RH의 분위기 하에서 행하고, 아세토니트릴 또는 클로로포름 2μ리터를 적하하고, θ/2법에 의해 정적 접촉각을 산출하였다. 접촉각의 단위는 도이다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼실시예 8에서는, 필름과 고체 전해질막 사이의 씨씽에 의한, 고체 전해질막의 형상의 변동이 억제되어, 고체 전해질막의 폭의 변동률이 10% 이내로 양호하였다. 또한, 사용을 상정한 필름으로부터의 고체 전해질막의 박리에서는, 용이하게 박리할 수 있었다.
한편, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 5, 비교예 6, 비교예 7 및 비교예 8에서는, 씨씽에 의한 고체 전해질막의 형상의 변동은 없었지만, 박리성이 나빴다. 또한, 비교예 3 및 비교예 4에서는, 박리성은 양호하였지만, 씨씽에 의한 고체 전해질막의 형상의 변동이 보였다.
본 발명에 따른 필름이 부착된 고체 전해질막은, 필름을 박리하여 고체 전해질막으로서 이용할 수 있다.
1 : 필름이 부착된 고체 전해질막
11 : 필름
12 : 고체 전해질막

Claims (4)

  1. 아세토니트릴에 대한 접촉각이 35도 이상 75도 이하이고, 또한 클로로포름에 대한 접촉각이 15도 이상 40도 이하인 면을 갖는 필름과,
    상기 필름의 상기 면에 접하는 고체 전해질막을 구비하는 필름이 부착된 고체 전해질막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고체 전해질막이, 질량 평균 분자량 1만 이상의 고분자 화합물과, 금속염을 포함하는 필름이 부착된 고체 전해질막.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속염이 리튬염인 필름이 부착된 고체 전해질막.
  4. 아세토니트릴에 대한 접촉각이 35도 이상 75도 이하이고, 또한 클로로포름에 대한 접촉각이 15도 이상 40도 이하인 필름의 면에, 고체 전해질막 형성용 조성물을 도포하는 공정과,
    도포된 상기 고체 전해질막 형성용 조성물을 경화시켜 고체 전해질막을 형성하는 공정을 갖는 필름이 부착된 고체 전해질막의 제조 방법.
KR1020167026386A 2014-03-06 2015-02-27 필름이 부착된 고체 전해질막 및 그 제조 방법 KR102277064B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014044223 2014-03-06
JPJP-P-2014-044223 2014-03-06
PCT/JP2015/055787 WO2015133388A1 (ja) 2014-03-06 2015-02-27 フィルム付き固体電解質膜およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160130782A true KR20160130782A (ko) 2016-11-14
KR102277064B1 KR102277064B1 (ko) 2021-07-13

Family

ID=54055196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167026386A KR102277064B1 (ko) 2014-03-06 2015-02-27 필름이 부착된 고체 전해질막 및 그 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10122045B2 (ko)
JP (1) JP6557214B2 (ko)
KR (1) KR102277064B1 (ko)
CN (1) CN106063018B (ko)
TW (1) TWI647100B (ko)
WO (1) WO2015133388A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190066339A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 한국에너지기술연구원 전해질막 및 이를 포함하는 전기변색 모듈의 제조방법과 그에 의한 전기변색 모듈
WO2023234707A1 (ko) * 2022-05-31 2023-12-07 주식회사 엘지에너지솔루션 고분자 고체 전해질 적층체 및 이의 제조방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10971708B2 (en) 2018-04-23 2021-04-06 International Business Machines Corporation Release layer for preparation of ion conducting membranes
JPWO2020017439A1 (ja) * 2018-07-19 2021-08-02 昭和電工マテリアルズ株式会社 電解質シートの製造方法及び二次電池の製造方法
US20220093958A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-24 International Business Machines Corporation Ion-conducting membrane for batteries
US20230035720A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 Solid Energies Inc. Large-dimension, flexible, ultrathin high-conductivity polymer-based composite solid-state electrolyte membrane
WO2024080808A1 (ko) * 2022-10-14 2024-04-18 주식회사 엘지에너지솔루션 고분자 고체 전해질의 제조방법
WO2024080805A1 (ko) * 2022-10-14 2024-04-18 주식회사 엘지에너지솔루션 복합 고체 전해질 및 이의 제조방법
WO2024080807A1 (ko) * 2022-10-14 2024-04-18 주식회사 엘지에너지솔루션 복합 고체 전해질의 제조방법 및 이로부터 제조된 복합 고체 전해질

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10204172A (ja) 1996-11-22 1998-08-04 Daiso Co Ltd 架橋高分子固体電解質及びその用途
JP2000195333A (ja) * 1998-12-24 2000-07-14 Asahi Chem Ind Co Ltd 補強された固体電解質膜
JP2001319692A (ja) 2000-05-08 2001-11-16 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 固体型リチウムポリマー電池
JP2012104263A (ja) 2010-11-08 2012-05-31 Central Res Inst Of Electric Power Ind 非水電解質二次電池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004296409A (ja) * 2003-03-28 2004-10-21 Sumitomo Chem Co Ltd 高分子電解質複合膜の製造方法
WO2004088678A1 (ja) 2003-03-28 2004-10-14 Sumitomo Chemical Company, Limited 高分子電解質膜の連続的製造方法およびその製造装置
WO2005059060A1 (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Worcester Polytechnic Institute Films with photoresponsive wettability
JP2008078128A (ja) * 2006-08-25 2008-04-03 Sumitomo Chemical Co Ltd 高分子電解質膜、その積層体、及びそれらの製造方法
EP2360762A1 (en) 2006-08-25 2011-08-24 Sumitomo Chemical Co., Ltd. Polymer electrolyte membrane, laminate thereof, and there production methods
JP2009026533A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Toyota Motor Corp 燃料電池用電解質膜、及びその製造方法
JP5554503B2 (ja) 2008-03-18 2014-07-23 リンテック株式会社 再剥離性工程フィルム
KR101494244B1 (ko) 2010-03-31 2015-02-17 린텍 가부시키가이샤 다이싱 시트용 기재 필름 및 다이싱 시트
JP2012129484A (ja) 2010-12-16 2012-07-05 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 複合固体電解質膜及びその製造方法、並びに複合固体電解質膜を含むリチウムイオンキャパシタ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10204172A (ja) 1996-11-22 1998-08-04 Daiso Co Ltd 架橋高分子固体電解質及びその用途
JP2000195333A (ja) * 1998-12-24 2000-07-14 Asahi Chem Ind Co Ltd 補強された固体電解質膜
JP2001319692A (ja) 2000-05-08 2001-11-16 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 固体型リチウムポリマー電池
JP2012104263A (ja) 2010-11-08 2012-05-31 Central Res Inst Of Electric Power Ind 非水電解質二次電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190066339A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 한국에너지기술연구원 전해질막 및 이를 포함하는 전기변색 모듈의 제조방법과 그에 의한 전기변색 모듈
WO2023234707A1 (ko) * 2022-05-31 2023-12-07 주식회사 엘지에너지솔루션 고분자 고체 전해질 적층체 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US10122045B2 (en) 2018-11-06
WO2015133388A1 (ja) 2015-09-11
TW201542362A (zh) 2015-11-16
CN106063018B (zh) 2018-09-28
JP6557214B2 (ja) 2019-08-07
TWI647100B (zh) 2019-01-11
CN106063018A (zh) 2016-10-26
JPWO2015133388A1 (ja) 2017-04-06
KR102277064B1 (ko) 2021-07-13
US20170069933A1 (en) 2017-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160130782A (ko) 필름이 부착된 고체 전해질막 및 그 제조 방법
US10811651B2 (en) Polymer-bound ceramic particle battery separator coating
US10818900B2 (en) UV or EB cured polymer-bonded ceramic particle lithium secondary battery separators, method for the production thereof
CN104470719B (zh) 脱模用双轴取向聚酯膜
US20140050887A1 (en) Releasing film for ceramic green sheet production processes
KR102444716B1 (ko) 화학선 및 전자 빔 조사 경화성 수성 전극 결합제 및 그를 포함하는 전극
KR101876402B1 (ko) 이차 전지용 전극판의 제조방법과 그의 제조방법에 사용되는 전극판의 제조장치
CN109314209B (zh) 非水系二次电池功能层用组合物、非水系二次电池用功能层以及非水系二次电池
CN102386054A (zh) 半导体装置用薄膜以及半导体装置
CN103081068A (zh) 半导体装置用薄膜以及半导体装置
WO2020130723A1 (ko) 전기화학소자용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자
TW201412922A (zh) 模製底部塡充過程所用之遮蔽膠帶的黏著劑組成物及利用該黏著劑組成物的遮蔽膠帶
Du et al. High–Speed electron beam curing of thick electrode for high energy density Li-ion batteries
CN114364534B (zh) 燃料电池用层叠体
CN103377977A (zh) 基板的切割方法
JP2006100201A (ja) 電極板の製造方法
JP2015221558A (ja) 耐熱性微多孔フィルム、非水電解液二次電池用セパレータ、非水電解液二次電池、及び耐熱性微多孔フィルムの製造方法
KR20230164355A (ko) 전극 제조장치 및 이를 이용한 전극 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant