KR20170037495A - Composite membrane, preparing method thereof, anode structure including the composite membrane, and lithium secondary battery including the anode structure - Google Patents

Composite membrane, preparing method thereof, anode structure including the composite membrane, and lithium secondary battery including the anode structure Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a composite membrane, a production method thereof, a negative electrode structure comprising the same, and a lithium secondary battery comprising the negative electrode structure. The composite membrane comprises: an organic film having a plurality of through holes; and a plurality of ion conductive inorganic particles disposed in the through holes, wherein a contact angle of the composite membrane or the plurality of ion conductive inorganic particles is 30 to 90 degrees.

Description

복합막, 그 제조방법, 이를 포함한 음극 구조체 및 리튬이차전지 {Composite membrane, preparing method thereof, anode structure including the composite membrane, and lithium secondary battery including the anode structure}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a composite membrane, a method of manufacturing the same, a cathode structure including the same, and a lithium secondary battery including the composite membrane, the preparing method thereof, the anode structure including the composite membrane,

복합막, 그 제조방법, 이를 포함한 음극 구조체 및 상기 음극 구조체를 포함한 리튬이차전지에 관한 것이다.And a lithium secondary battery including the negative electrode structure.

리튬 공기 전지는 리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 음극과 공기 중의 산소를 양극 활물질로 하여 산소의 산화 환원 촉매를 포함하는 양극을 포함하며, 상기 양극과 음극 사이에 리튬 이온 전도성 매체를 구비한다.The lithium air battery includes a cathode including a redox catalyst of oxygen using a cathode capable of intercalating / deintercalating lithium ions and oxygen in the air as a cathode active material, and a lithium ion conductive medium is provided between the anode and the cathode.

리튬 공기 전지의 이론 에너지 밀도는 3000Wh/kg 이상이며, 이는 리튬 이온 전지보다 에너지 밀도가 매우 높다. 아울러, 리튬 공기 전지는 친환경적이며, 리튬 이온 전지보다 안전성이 우수하다. 이러한 리튬 공기 전지의 셀 성능을 향상시키기 위해서는 수분 및 가스를 차단하는 기능이 우수하면서 리튬 이온을 통과하는 기능이 우수한 분리막이 요구된다.The theoretical energy density of lithium air cells is over 3000Wh / kg, which is much higher than that of lithium ion batteries. In addition, lithium air cells are environmentally friendly and have better safety than lithium-ion batteries. In order to improve the cell performance of such a lithium air battery, a separation membrane having an excellent function of shutting off moisture and gas and having an excellent function of passing lithium ions is required.

한 측면은 신규한 복합막 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a novel composite membrane and a method for producing the same.

다른 측면은 상기 복합막을 채용한 음극 구조체를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a negative electrode structure employing the composite membrane.

또 다른 측면은 상술한 음극 구조체를 채용하여 셀 성능이 개선된 리튬이차전지를 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a lithium secondary battery improved in cell performance by employing the above-described cathode structure.

한 측면에 따라On one side

복수개의 관통홀(through hole)을 갖는 유기막 및 상기 관통홀에 배치된이온 전도성 무기물 입자를 포함하며, 상기 복합막 또는 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 접촉각이 30 내지 90°인 복합막이 제공된다.There is provided a composite film comprising an organic film having a plurality of through holes and ion conductive inorganic particles disposed in the through holes, wherein the composite film or the plurality of ion conductive inorganic particles have a contact angle of 30 to 90 °.

다른 측면에 따라 According to other aspects

중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 및 용매를 포함하는 혼합물과 적어도 일 면에 이온 전도성 무기물 입자를 물에 띄우는 제1단계;A first step of watering an ion conductive inorganic particle on at least one surface with a mixture comprising a polymerizable water-insoluble floating compound and a solvent;

상기 결과물을 교반하는 제2단계;A second step of stirring the resultant;

상기 결과물로부터 용매를 제거하는 제3단계; 및A third step of removing the solvent from the resultant product; And

중합반응을 실시하는 제4단계를 포함하여 상술한 복합막을 제조하는 복합막의 제조방법이 제공된다.And a fourth step of carrying out a polymerization reaction to produce a composite membrane as described above.

상기 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 적어도 일면에는 소수성 코팅막이 형성될 수 있다. 그리고 상기 복합막의 표면에 노출되지 않은 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 일 면에는 소수성 코팅막이 형성될 수 있다.A hydrophobic coating film may be formed on at least one surface of the plurality of ion conductive inorganic particles. A hydrophobic coating film may be formed on one surface of the plurality of ion conductive inorganic particles that are not exposed on the surface of the composite membrane.

또 다른 측면에 따라 음극, 전해질 및 상술한 복합막을 포함하는 음극 구조체가 제공된다.According to another aspect, there is provided a cathode structure comprising a cathode, an electrolyte, and a composite membrane as described above.

또 다른 측면에 따라 상술한 음극 구조체를 포함하는 리튬이차전지가 제공된다.According to another aspect, there is provided a lithium secondary battery including the above-described cathode structure.

상기 리튬이차전지는 리튬공기전지이다.The lithium secondary battery is a lithium air battery.

한 측면에 따르면, 기체 및 수분 차단 특성이 우수하고 이온 전도도가 향상될 뿐만 아니라 경량화 및 박막화가 가능한 복합막을 제공한다. 상기 복합막을 이용하면 비용량 및 수명이 개선된 리튬이차전지를 제작할 수 있다.According to one aspect, there is provided a composite membrane which is superior in gas and moisture barrier properties, has improved ionic conductivity, and can be made lighter and thinner. By using the composite membrane, a lithium secondary battery improved in capacity and life can be manufactured.

도 1a는 일구현예에 따른 복합막의 개략적인 사시도이다.
도 1b는 일구현예에 따른 복합막에서 리튬 이온이 이동하는 것과 산소가 차단되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1a에 도시된 복합막의 단면을 나타낸 것이다.
도 3a는 다른 일구현예에 따른 복합막을 채용한 음극 구조체의 구조를 나타낸 것이다.
도 3b는 또 다른 일구현예에 따른 복합막을 채용한 리튬공기전지의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3c는 또 다른 일구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 일구현예에 따른 복합막의 구조를 설명하기 위한 것이다.
도 5는 일구현예에 따른 복합막의 제조과정을 설명하기 위한 것이다.
도 6a 내지도 6c는 접촉각의 정의를 나타낸 것이다.
도 6d는 일구현예에 따른 복합막의 상평형도(phase diagram)이다.
도 7a 내지 도 7c는 실시예 3에 따라 제조된 복합막의 광학 현미경 분석 사진을 나타낸 것이다.
도 8a는 실시예 3에 따라 제조된 복합막을 채용한 리튬대칭셀의 임피던스 특성을 나타낸 것이다.
도 8b는 일구현예에 따른 복합막의 전도도를 나타낸 것이다.
도 8c는 일구현예에 따른 복합막의 온도에 따른 면적 비저항 변화를 나타낸 것이다.
도 8d는 도 8b의 복합막에서 LTAP 입자의 면적 분율(area fraction)(Xp)과 이온 전도성 무기물 입자의 두께(tp)의 정의를 나타낸 것이다.
도 9는 실시예 3의 복합막 및 비교예 1-2의 막을 채용한 산소 투과도 변화를 나타낸 것이다.
도 10은 실시예 4에 따라 제조된 리튬공기전지의 충전-방전 특성을 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 4에 따라 제조된 리튬공기전지의 사이클 특성을 나타낸 것이다.
도 12a 및 12b는 실시예 3에 따라 이소부틸(트리에톡시)실란(IB) 및 (3-메타크릴프로필트리메톡시실란(PM)으로 개질된 소수성 코팅막이 배치된 결정상 리튬-티타늄-알루미늄-인산염(LTAP) 입자에 대한 X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy: XPS) 분석 결과를 나타낸다.
IA is a schematic perspective view of a composite membrane according to one embodiment.
FIG. 1B is a view for explaining the movement of lithium ions and the blocking of oxygen in the composite membrane according to one embodiment. FIG.
Fig. 2 shows a cross section of the composite membrane shown in Fig.
3A shows a structure of a negative electrode structure employing a composite membrane according to another embodiment.
FIG. 3B schematically shows a structure of a lithium air cell employing a composite membrane according to another embodiment.
3C is a schematic view illustrating a structure of a lithium secondary battery according to another embodiment.
Figure 4 is intended to illustrate the structure of a composite membrane according to one embodiment.
5 is intended to illustrate the process of making a composite membrane according to one embodiment.
6A to 6C show definitions of contact angles.
6D is a phase diagram of a composite membrane according to one embodiment.
FIGS. 7A to 7C are optical microscope photographs of composite membranes prepared according to Example 3. FIG.
8A shows impedance characteristics of a lithium symmetric cell employing a composite membrane manufactured according to Example 3. FIG.
Figure 8b shows the conductivity of the composite membrane according to one embodiment.
FIG. 8C shows the change in specific resistance of the composite film according to an embodiment according to temperature.
FIG. 8D shows the definition of the area fraction (Xp) of LTAP particles and the thickness (tp) of ion conductive inorganic particles in the composite membrane of FIG. 8B.
9 shows changes in oxygen permeability using the composite membrane of Example 3 and the membrane of Comparative Example 1-2.
FIG. 10 shows the charge-discharge characteristics of a lithium air cell produced according to Example 4. FIG.
11 shows the cycle characteristics of a lithium air battery manufactured according to Example 4. Fig.
12A and 12B are graphs showing the crystal phase of a lithium-titanium-aluminum-molybdenum composite in which a hydrophobic coating film modified with isobutyl (triethoxy) silane (IB) and (3-methacrylpropyltrimethoxysilane (PM) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of phosphate (LTAP) particles is shown.

이하에서 일구현예에 따른 복합막, 그 제조방법, 이를 채용한 리튬 공기 전지 및 리튬 이차 전지에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a composite membrane according to one embodiment, a method for manufacturing the same, a lithium air battery and a lithium secondary battery employing the composite membrane will be described in detail.

복수개의 관통홀(through hole)을 갖는 유기막 및 상기 관통홀에 배치된 복수개의 이온 전도성 무기물 입자를 포함하며, 상기 복합막 또는 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 접촉각은 30 내지 90°인 복합막이 제공된다.An organic film having a plurality of through holes and a plurality of ion conductive inorganic particles disposed in the through holes, wherein the composite film or the plurality of ion conductive inorganic particles has a contact angle of 30 to 90 ° do.

상기 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 적어도 일 면에는 소수성 코팅막이 형성될 수 있다. 그리고 상기 복합막의 표면에 노출되지 않은 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 일 면에는 소수성 코팅막이 형성될 수 있다.A hydrophobic coating film may be formed on at least one surface of the plurality of ion conductive inorganic particles. A hydrophobic coating film may be formed on one surface of the plurality of ion conductive inorganic particles that are not exposed on the surface of the composite membrane.

일구현예에 의한 복합막에서 소수성 코팅막이 배치된 복수개의 이온 전도성 무기물 입자와 유기막과 공기(또한 물) 계면에서 유기막이 만든 접촉각은 30 내지 90°일 수 있다.In the composite membrane according to an embodiment, the contact angle formed by the plurality of ion conductive inorganic particles having the hydrophobic coating film disposed thereon and the organic film at the interface between the organic film and the air (and water) may be 30 to 90 °.

상기 접촉각은 예를 들어 40 내지 85°범위를 갖는다.The contact angle has a range of, for example, 40 to 85 degrees.

상기 접촉각은 복합막의 세부적인 구조와 밀접한 관련이 있다. 복합막의 세부적인 구조는 예를 들어 유기막내에서 이온 전도성 무기 입자의 배열 관계, 핀홀(pin hole) 유무 등을 말한다. The contact angle is closely related to the detailed structure of the composite membrane. The detailed structure of the composite membrane refers, for example, to the arrangement of ion conductive inorganic particles in the organic film, the presence or absence of pin holes, and the like.

본 명세서에서 “접촉각”은 유기막과, 유기막상에 존재하는 이온 전도성 무기물 입자와 유체(fluid)의 계면장력에 의하여 설명될 수 있다. 여기에서 유기막은 유기막 형성 재료 예를 들어, 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 (또는 중합성 모노머)로 된 층과 동일한 계면장력을 나타낸다. 따라서 유기막과, 유기막상에 존재하는 이온 전도성 무기물 입자와 유체(fluid)의 계면장력은 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 (또는 중합성 모노머)(이하, “모노머”라고 함), 유기막상에 존재하는 이온 전도성 무기물 입자(이하, “입자”라고 함) 및 유체(fluid)의 계면장력(γap, γwp, γmp)과 동일하다. 유체는 공기 또는 물을 나타낸다. 그리고 a, p, w, m은 각각 공기, 입자, 물 및 모노머층을 나타낸다. In the present specification, the " contact angle " can be explained by the interfacial tension between the organic film and the ion conductive inorganic particle and the fluid present on the organic film. Here, the organic film exhibits the same interfacial tension as the organic film forming material, for example, a layer made of a polymerizable water-insoluble floating compound (or polymerizable monomer). Therefore, the interfacial tension between the organic film and the ion conductive inorganic particles and the fluid present on the organic film can be controlled by controlling the interfacial tension between the polymerizable non-aqueous floating compound (or polymerizable monomer) (hereinafter referred to as " monomer "), is the same as the ion conductivity (hereinafter referred to as "particles"), inorganic particles and a fluid (fluid) the interfacial tension (γ ap, γ wp, γ mp) of. The fluid represents air or water. And a, p, w, and m represent air, particle, water, and monomer layers, respectively.

도 6a 및 도 6b는 접촉각을 설명하기 위한 도면이다. 이를 참조하여, 접촉각에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 6A and 6B are views for explaining the contact angle. Referring to this, the contact angle will be described in more detail.

유체/입자 계면의 계면장력은 하기식 1 내지 3의 영 방정식(Young equation)에 의하여 유체/유체 계면장력 및 접촉각으로 설명될 수 있다. The interfacial tension at the fluid / particle interface can be explained by the fluid / fluid interfacial tension and the contact angle by the Young's equation of the following formulas (1) to (3).

[식 1][Formula 1]

γap - γwp = γaw cosθawp γ ap - ? wp =? aw cosθ awp

[식 2][Formula 2]

γap - γmp = γam cosθamp ? ap -? mp =? am cosθ amp

[식 3][Formula 3]

γwp - γmp = γwm cosθwmp γ wp - gamma mp = gamma wm cosθ wmp

도 6a를 참조하여, 입자 (600)가 모노머층 (620)에 분산되면 입자 (600)는 유체인 공기 (630)과 유체인 모노머층 (620)의 계면에서 부착된다. 도 6b에 나타난 바와 같이, 입자 (600)가 물 (610) 표면에 배치되는 모노머층 (620)에 분산되면 입자 (600)는 유체/유체 계면에 부착된다. 도 6c에 의하면, 입자 (600)는 유체/유체 계면인 물 (610)과 공기 (630)의 계면에 부착된다. 그 결과 입자 (600)은 도 6d의 A-E 상(phase)에서 열역학적으로 안정한 구조를 형성한다.6A, when the particles 600 are dispersed in the monomer layer 620, the particles 600 are attached at the interface between the air 630, which is a fluid, and the monomer layer 620, which is a fluid. As shown in FIG. 6B, when the particles 600 are dispersed in the monomer layer 620 disposed on the surface of the water 610, the particles 600 adhere to the fluid / fluid interface. According to Figure 6c, the particles 600 are attached to the interface of the air 630 with the water 610, which is the fluid / fluid interface. As a result, the particles 600 form a thermodynamically stable structure in the A-E phase of FIG. 6D.

도 6d는 LTAP와 같은 이온 전도성 무기물 입자가 일정한 직경을 갖는 구와 유사하다고 가정하여 복합막의 구조를 분류하는 상태도(phase diagram)를 나타낸 것이다.FIG. 6D shows a phase diagram for classifying the structure of a composite membrane, assuming that ion conductive inorganic particles such as LTAP are similar to spheres having a certain diameter.

만약 A-E 상(phase)이 열역학적으로 유리한 구조라면 입자 (600)가 공기 분위기하에서 유체/유체 계면에 부착한 경우 입자의 전체 계면에너지는 하기 식 4 내지 8로 표시된다. 이 때 모노머층의 두께는 입자의 두께에 비하여 작다고 가정하면 A상에서 입자 (600)는 물 (610) 표면에 존재하는 모노머층 (620)에만 부착한다.If the A-E phase is thermodynamically favorable, the total interfacial energy of the particles when the particles 600 adhere to the fluid / fluid interface under an air atmosphere is represented by the following formulas 4 to 8. At this time, assuming that the thickness of the monomer layer is smaller than the thickness of the particles, the particle 600 adheres only to the monomer layer 620 existing on the surface of the water 610 on the surface A 610.

[식 4][Formula 4]

E A = - 4πR2γamcosθamp ΔE A = - 4πR 2 γ am cos θ amp

B상에서 입자 (600)들은 물 (610)에만 부착된다.Particles (600) on B are attached only to water (610).

[식 5][Formula 5]

E B = - pπ2γaw(1 + cosθawp)2 ? E B = - p? 2 ? Aw (1 + cos? Awp ) 2

C상에서 모노머층 (620)의 모노머는 물 (610) 표면에서 젖어들고 입자 (600)들은 모노머/물이 아닌 공기/모노머의 계면에 부착된다.At C, the monomer of the monomer layer 620 is wetted at the surface of the water 610 and the particles 600 are attached to the interface of the air / monomer rather than the monomer / water.

[식 6][Formula 6]

E C = - AS eqR 2γaw(1 + cosθawp)2 ? E C = - AS eq -? R 2 ? Aw (1 + cos? Awp ) 2

D상에서 모노머층 (620)의 모노머가 물 (610)의 표면에 젖어들고 입자 (600)들은 공기/모노머가 아닌 모노머/물의 계면에 부착된다.At D, the monomer of the monomer layer 620 is wetted to the surface of the water 610 and the particles 600 are attached to the interface of the monomer / water, not the air / monomer.

[식 7][Equation 7]

E D = - AS eqR 2γwm(1 + cosθwmp)2 - 4πR 2γawcosθawp △ E D = - AS eq -π R 2 γ wm (1 + cosθ wmp) 2 - 4π R 2 γ aw cosθ awp

E상에서 모노머층 (620)의 모노머는 물 (610)의 표면에 젖어들고 입자 (600)들은 공기/모노머 및 모노머/물의 계면에 모두 부착된다.At E, the monomer of the monomer layer 620 is wetted to the surface of the water 610 and the particles 600 are attached to both the air / monomer and the monomer / water interface.

[식 8][Equation 8]

E E = - 0.5ASeq - 0.5πR 2γam(1 + cosθamp)2 -0.5πR 2γwo(1 + cosθwop) △ E E = - 0.5A S eq - 0.5π R 2 γ am (1 + cosθ amp) 2 -0.5π R 2 γ wo (1 + cosθ wop)

- 0.5πR2γwm(1 + cosθwmp)2 - 2π2γawcosθawp - 0.5πR 2 γ wm (1 + cosθ wmp) 2 - 2π 2 γ aw cosθ awp

[식 9][Equation 9]

E = -ASeq = γm - γmw - γaw ΔE = - A S eq = γ m - γ mw -? aw

상기 식 6 내지 9 중, SeqA 는 평형 스트레딩 계수(equibrium spreading coefficient) 및 물 표면에 웨팅되는 모노머의 면적(area of monomer wetting on water surface)을 각각 나타내고, ASeq는 웨팅에 의하여 얻어지는 계면에너지이고, Seq는 유체/유체 계면의 계면에너지로 표시된다. 그리고 R은 이온전도성 무기물 입자의 반경을 나타낸다. In the formula 6 to 9, S eq, and A denotes an equilibrium host spreading factor (equibrium spreading coefficient) and the area (area of monomer wetting on water surface) of the monomer is wetting the surface of the water, respectively, A S eq, by wetting Is the interfacial energy to be obtained, and S eq is the interfacial energy of the fluid / fluid interface. And R represents the radius of the ion conductive inorganic particle.

상기식 1 내지 3 에서, cosθawp는 하기 식 10과 같다. In the above Equations 1 to 3, cos? Awp is as shown in Equation 10 below.

[식 10][Equation 10]

cosθawp = γamawcosθamp - γmwawcosθmwp cos? awp =? am /? aw cos? amp -? mw /? aw cos? mwp

접촉각 (θawp, θamp, θwmp)는 접촉각 측정장치를 이용하여 측정될 수 있다.The contact angle (θ awp, θ amp, wmp θ) may be measured using a contact angle measuring device.

도 6d의 왼편에는 복합막의 5가지 가능한 구조가 나타나 있다. 도 6d에 나타난 바와 같이, 복합막은 A 내지 E상을 가질 수 있고 이들의 상태도가 오른쪽에 나타나 있다.On the left side of Figure 6d there are five possible structures of the composite membrane. As shown in FIG. 6D, the composite membrane may have A to E phases and their state diagrams are shown on the right.

복합막의 구조가 D상을 갖는 경우에는, 입자 (600) 상부에 모노머층 (620)이 덮여 있다.When the structure of the composite film has the D phase, the monomer layer 620 is covered on the upper part of the particle 600.

일구현예에 따른 복합막은 C상을 갖는다. 이 때 복합막에서 입자 (600)는 모노머층 (620)에 균일하게 분산되어 있고 복합막내에는 핀홀(pinhole) 없이 입자 (600)가 모노머층 (620)에 균일하게 존재하며 복합막은 이중 연속 구조를 형성한다.The composite membrane according to one embodiment has a C phase. In this case, the particles 600 are uniformly dispersed in the monomer layer 620, and the particles 600 are uniformly present in the monomer layer 620 without pinholes in the composite film, and the composite film has a double continuous structure .

복합막의 구조가 E상을 갖는 경우에는 모노머층 (620)와 입자 (600)가 분리되어 있다.When the structure of the composite membrane has an E phase, the monomer layer 620 and the particles 600 are separated.

일구현예에 따른 복합막의 구조는 상술한 바와 같이 공기, 모노머, 물 및 입자 사이의 표면장력에 의하여 주로 결정된다. The structure of the composite membrane according to one embodiment is mainly determined by the surface tension between air, monomer, water and particles as described above.

접촉각은 적절한 범위를 가지면 이온 전도성 무기 입자들이 i)물에서 플로팅되는 것 ii) 모노머층의 상부 및 하부 표면에 돌출하는 것 iii) 모노머들에 의하여 둘러싸여 있는 것과 관련된다. 접촉각 θwp, θmp, θmp는 공기/물/입자, 공기/모노머/입자 및 물/모노머/입자 시스템 각각의 접촉각을 나타낸다.The contact angle has an appropriate range if the ion conductive inorganic particles are i) floated in water ii) protruding on the upper and lower surfaces of the monomer layer iii) surrounded by monomers. The contact angles? Wp,? Mp,? Mp represent the contact angles of air / water / particle, air / monomer / particle and water / monomer / particle system, respectively.

이온 전도성 무기물 입자들은 표면에 소수성 코팅막이 형성되도록 개질되어 물 상부에 플로팅된 모노층에 입자를 공급하는 경우, 입자가 물에 잠수되지 않는다.The ion conductive inorganic particles are modified to form a hydrophobic coating on the surface, so that when the particles are supplied to the monolayer floated on top of the water, the particles do not submerge in water.

이온 전도성 무기물 입자의 표면이 개질된 것은 XPS(X-ray Photonelectronspectroscopy)에 의하여 확인 가능하다.Modification of the surface of the ion conductive inorganic particle can be confirmed by X-ray photonelectronspectroscopy (XPS).

상기 복합막의 총면적(Atotal)에 대한 노출된 이온 전도성 무기 입자의 총면적에 대한 비(Xp=Ap/Atotal)는 0.05 내지 0.5, 예를 들어 0.2 내지 0.4이다. 이러한 비를 가질 때 복합막의 이온 전도 특성이 우수하다.The ratio of the total area of the composite membrane (A total ) to the total area of exposed ion conductive inorganic particles (Xp = Ap / A total ) is 0.05 to 0.5, for example, 0.2 to 0.4. The ionic conductivity of the composite membrane is excellent when it has such a ratio.

이온 전도성 무기물 입자의 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성됨으로써 복합막을 제조하는 과정에서 유기막 형성시 사용되는 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물이 이온 전도성 무기물 입자의 제1면과 제1면과 대면하는 제2면에 존재하지 않게 된다. 그 결과 최종적으로 얻어진 복합막에서 이온 전도성 무기물 입자가 복합막 표면에 노출되는 구조를 가질 수 있다. ]A hydrophobic coating film is formed on at least one surface of the ion conductive inorganic particle to form a polymerizable water-insoluble floating compound used for forming an organic film in the process of producing the composite membrane, the first surface of the ion conductive inorganic particle and the second surface Plane. As a result, the composite membrane obtained finally may have a structure in which the ion conductive inorganic particles are exposed on the surface of the composite membrane. ]

본 명세서에서 용어 “제1면”은 도 2에서 복합막의 상부 표면에 배치되는 이온 전도성 무기물 입자가 노출된 면을 말하며 용어 “제2면”은 복합막 (20)의 하부 표면에 배치되는 이온 전도성 무기물 입자가 노출된 면을 나타낸다.The term " first side " refers to the exposed surface of the ion conductive inorganic particles disposed on the upper surface of the composite membrane in Fig. 2, and the term " Represents the surface on which the inorganic particles are exposed.

상기 복합막의 표면에 노출되지 않은 이온 전도성 무기물 입자의 일 면에는 소수성 코팅막이 형성된다. 복합막의 표면에 노출되지 않은 이온 전도성 무기물 입자의 일 면은 도 2에서 이온 전도성 무기물 입자 (21)의 제3면 또는 제4면을 나타낼 수 있다. 이와 같이 소수성 코팅막이 형성됨에 따라 복합막 제조과정에서 이온 전도성 무기물 입자가 물에서 침전되는 현상을 억제할 수 있고 이온 전도성 무기물 입자가 복합막 내에서 골고루 분산될 수 있고 이온 전도성 무기물 입자와 유기막 사이에 빈 공간 없이 견고한 상태의 복합막을 얻을 수 있다. 또한 소수성 코팅막의 형성으로 소수성 코팅막 상부를 포함한 복합막 전면에 고분자와 같은 유기막 형성재료가 덮이는 것을 억제할 수 있다.A hydrophobic coating film is formed on one surface of the ion conductive inorganic particle not exposed to the surface of the composite membrane. One side of the ion conductive inorganic particle not exposed to the surface of the composite membrane may represent the third or fourth side of the ion conductive inorganic particle 21 in FIG. As the hydrophobic coating layer is formed, it is possible to suppress the precipitation of the ion conductive inorganic particles in water during the composite membrane production process, and the ion conductive inorganic particles can be uniformly dispersed in the composite membrane, It is possible to obtain a composite film in a solid state without void space. Further, the formation of the hydrophobic coating film can suppress the covering of the entire surface of the composite film including the upper portion of the hydrophobic coating film from being covered with the organic film forming material such as a polymer.

상기 소수성 코팅막은 연속적인 코팅막 상태이거나 또는 아일랜드(island)와 같은 불연속 코팅막 상태일 수 있다. 이와 같이 이온 전도성 무기물 입자의 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성되면 물에서의 적절한 부력을 제공한다. The hydrophobic coating film may be a continuous coating film state or a discontinuous coating film state such as an island. The formation of the hydrophobic coating film on at least one side of the ion conductive inorganic particles provides an appropriate buoyancy in water.

이온 전도성 무기물 입자의 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 배치된것은 XPS 분석을 통하여 확인가능하다. 예를 들어 XPS 분석의 Si 2p 및 C 1s 피크의 존재를 통하여 확인할 수 있다.The arrangement of the hydrophobic coating film on at least one side of the ion conductive inorganic particles can be confirmed by XPS analysis. For example, by the presence of the Si 2p and C 1s peaks of the XPS analysis.

상기 소수성 코팅막은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 축합(condensation) 반응 생성물을 포함한다.The hydrophobic coating film includes at least one condensation reaction product selected from the group consisting of compounds represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1 중, R1 내지 R3은 서로 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C3-C20 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로고리기 또는 할로겐 원자이고,In the above formula (1), R 1 to R 3 independently represent a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C2-C20 alkenyl group, Substituted or unsubstituted C6-C20 aryloxy groups, substituted or unsubstituted C6-C20 aryloxy groups, substituted or unsubstituted C2-C20 alkynyl groups, substituted or unsubstituted C6-C20 aryl groups, substituted or unsubstituted C7- Or a substituted or unsubstituted C2-C20 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C2-C20 heteroaryloxy group, a substituted or unsubstituted C3-C20 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2-C20 heterocyclic group Or a halogen atom,

R4는 수소, 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴기이다.R 4 is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group or a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group.

R1 내지 R3은 예를 들어 메틸, 에틸, 부틸, 이소부틸, 옥틸, 메톡시, 에톡시, 옥타데실, 3-메타크릴옥시프로필, 데실, 프로필, 염소 등을 들 수 있다.Examples of R 1 to R 3 include methyl, ethyl, butyl, isobutyl, octyl, methoxy, ethoxy, octadecyl, 3-methacryloxypropyl, decyl, propyl and chlorine.

R4는 예를 들어 메틸, 에틸, 부틸, 프로필, 이소부틸, 옥틸 등을 들 수 있다.R 4 includes, for example, methyl, ethyl, butyl, propyl, isobutyl, octyl and the like.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물로는 이소부틸트리메톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 데실트리메톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, n-옥타데실트리에톡시실란, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란 및 (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다. Examples of the compound represented by Formula 1 include isobutyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, 3- Perfluorooctyltriethoxysilane and (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane from the group consisting of methacryloxypropyltrimethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H- One or more selected.

그리고 상기 소수성 코팅막에서 화학식 1로 표시되는 화합물의 축합 반응 생성물의 함량은 이온 전도성 무기물 입자 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 30 중량부, 예를 들어 0.1 내지 10 중량부, 구체적으로 0.1 내지 5 중량부이다.The content of the condensation reaction product of the compound represented by the formula (I) in the hydrophobic coating film may be 0.1 to 30 parts by weight, for example, 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the ion conductive inorganic particles to be.

상기 복합막의 표면은 연속적인 유기막 내에 이온 전도성 무기물 입자가 불연속적으로 배치된 해도(sea-island) 구조를 포함할 수 있다. The surface of the composite membrane may include a sea-island structure in which ion conductive inorganic particles are disposed discontinuously in a continuous organic film.

상기 복합막의 단면 (cross section)은 유기막과 이온전도성 무기물 입자가 교대로 정렬된 구조(alternately aligned structure)를 포함할 수 있다. The cross section of the composite membrane may include alternately aligned structures of the organic film and the ion conductive inorganic particles.

상기 유기막 내에 매립된 이온 전도성 무기물 입자는 단일층(monolayer)으로 배치될 수 있다. The ion conductive inorganic particles embedded in the organic film may be arranged in a monolayer.

상기 이온 전도성 무기물 입자는 입자간 경계가 없는 단일 입자 상태를 갖는다. 이와 같이 이온 전도성 무기물 입자는 그레인 바운더리(grain boundary)가 관찰되지 않는다. 그리고 상기 유기막은 비다공성 특성을 갖고 있는 치밀한 막이다.일구현예에 따른 복합막에서 유기막은 호모중합체, 블록공중합체 및 랜덤공중합체 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 고분자막일 수 있다.The ion conductive inorganic particle has a single particle state without boundary between particles. Thus, grain boundaries of the ion conductive inorganic particles are not observed. The organic film may be a polymer membrane including at least one selected from homopolymers, block copolymers, and random copolymers. The organic film may be a dense film having non-porous characteristics.

도 1a 및 도 1b 은 일구현예에 따른 복합막의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다. Figures 1A and 1B are perspective views schematically illustrating the structure of a composite membrane according to one embodiment.

이를 참조하여, 복합막 (10)은 복수개의 관통홀 (13)이 배치된고분자막 (12) 및 상기 관통홀 (13)에는 이온 전도성 무기물 입자(11)가 삽입되어 결합된 구조를 갖는다. 고분자막 (12)은 상술한 바와 같이 유기막 중의 하나이다. 이온 전도성 무기물 입자 (11)은 적어도 일 면에서 소수성 코팅막(미도시)이 형성되어 소수성화된 입자일 수 있다. 여기에서 소수성 코팅막은 연속적인 코팅막 상태이거나 또는 아일랜드(island)와 같은 불연속 코팅막 상태일 수 있다. 이와 같이 이온 전도성 무기물 입자의 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성되면 물에서의 적절한 부력을 제공하고 있다. Referring to this, the composite membrane 10 has a structure in which a polymer membrane 12 in which a plurality of through holes 13 are arranged and ion conductive inorganic particles 11 are inserted and bonded to the through holes 13. The polymer film 12 is one of the organic films as described above. The ion conductive inorganic particles 11 may be hydrophobicized particles formed on at least one side of the hydrophobic coating film (not shown). Here, the hydrophobic coating film may be a continuous coating film state or a discontinuous coating film state such as an island. When the hydrophobic coating film is formed on at least one surface of the ion conductive inorganic particles as described above, appropriate buoyancy in water is provided.

이온 전도성 무기물 입자 (11)은 고분자막 (12)을 관통하는 구조를 갖고 있고 The ion conductive inorganic particles 11 have a structure that penetrates the polymer membrane 12

복합막 (10)의 양쪽에 노출되도록 배치된다. 여기에서 관통홀 (13)의 크기는 복합막의 제조과정에서 이온 전도성 무기물 입자 (11)의 크기에 맞게 제어된다.Are exposed on both sides of the composite membrane (10). Here, the size of the through-hole 13 is controlled in accordance with the size of the ion conductive inorganic particles 11 in the process of manufacturing the composite membrane.

상기 이온 전도성 무기물 입자의 접촉각은 30 내지 90°, 예를 들어 30 내지 85°범위이다.The contact angle of the ion conductive inorganic particles is in the range of 30 to 90 degrees, for example, 30 to 85 degrees.

도 1b의 복합막을 리튬공기전지의 수분 또는 산소, 이산화탄소와 같은 기체 투과 방지막으로 이용하는 경우, 이온(예: 리튬 이온)이 이온 전도성 무기물 입자 (11)로 이루어진 이온 전도성 영역을 통과하고, 산소, 이산화탄소와 같은 기체 또는 수분은 고분자막 (12)에 의하여 차단된다. 여기에서 고분자막 (12)은 수분이나 산소, 이산화탄소와 같은 기체를 차단하는 특성을 갖는 고분자를 포함한다.When the composite membrane of FIG. 1B is used as moisture or a gas permeation preventing film such as oxygen or carbon dioxide of a lithium air cell, ions (for example, lithium ions) pass through ion conductive regions made of ion conductive inorganic particles 11, Is blocked by the polymer membrane (12). Here, the polymer membrane 12 includes a polymer having a property of blocking gases such as moisture, oxygen, and carbon dioxide.

상술한 바와 같이 이온 전도성 무기물 입자 (11)은 복합막 (10)의 표면에서 노출되어 있다. 이온 전도성 무기물 입자 (11)의 노출 면적은 복합막 총면적을 기준으로 하여 30 내지 80%, 예를 들어 40 내지 70%이다. 이온 전도성 무기물 입자가 상술한 노출 면적 범위를 가질 때 이온 전도도가 우수한 복합막을 얻을 수 있다.As described above, the ion conductive inorganic particles 11 are exposed from the surface of the composite membrane 10. The exposed area of the ion conductive inorganic particles 11 is 30 to 80%, for example, 40 to 70% based on the total membrane area of the composite membrane. When the ion conductive inorganic particles have the above-described exposed area range, a composite membrane having an excellent ion conductivity can be obtained.

복합막 (10)에서는 이온 전도성 무기물 입자의 두께는 이온 전도성 무기물 입자의 형상에 상관없이 입자의 상부 표면과 하부 표면 사이의 높이 차이를 지칭하며, 이온 전도성 무기물 입자 (11)와 고분자막 (12)이 동일한 두께를 나타낸다. 이와 같이 이온 전도성 무기물 입자와 고분자막이 동일 두께를 갖는 경우에는 복합막을 다른 구성 요소에 대하여 결합하기가 용이하며 결착력이 향상될 수 있다. In the composite membrane 10, the thickness of the ion conductive inorganic material particle refers to the height difference between the upper surface and the lower surface of the particle irrespective of the shape of the ion conductive inorganic material particle, and the ion conductive inorganic material particle 11 and the polymer membrane 12 The same thickness. In the case where the ion conductive inorganic particles and the polymer membrane have the same thickness, the composite membrane can be easily bonded to other components and the binding force can be improved.

다른 일구현예에 의하면 이온 전도성 무기물 입자와 고분자는 동일하지 않은 두께를 갖는 것도 가능하다. 예를 들어 고분자막의 두께는 약 90mm이고, 이온 전도성 무기물 입자의 두께는 약 95mm이다According to another embodiment, the ion conductive inorganic particles and the polymer may have the same thickness. For example, the thickness of the polymer membrane is about 90 mm, and the thickness of the ion conductive inorganic particle is about 95 mm

이온 전도성 무기물 입자 (11)는 이온 전도성 영역을 형성하며, 고분자막 (12)은 비이온 전도성 영역을 형성할 수 있다. 상기 이온 전도성 영역과 비이온 전도성 영역은 각각 막 두께 방향(Y축 방향)으로 접촉되도록 배치되어 이중 연속 구조(bicontinuous structure)를 갖는다. The ion conductive inorganic particles 11 form an ion conductive region, and the polymer electrolyte membrane 12 can form a non-ion conductive region. The ion conductive region and the non-ion conductive region are arranged to contact each other in the film thickness direction (Y axis direction) to have a bicontinuous structure.

용어 “이중 연속 구조(bicontinuous structure)”는 1개 이상의 이온 전도성 영역인 이온 전도성 무기물 입자와 1개 이상의 비이온 전도성 영역인 고분자막이 접촉되어 상호 연결된 형태를 의미한다.The term " bicontinuous structure " means a form in which the ion conductive inorganic particles, which are at least one ion conductive region, and the at least one non-ion conductive region, are in contact with each other.

무기 이온 전도성 무기물 입자 (11)은 도 1a에 나타나 있듯이 입자간 경계가 없는 단일 입자 상태를 갖는다. The inorganic ion conductive inorganic particles 11 have a single particle state without intergranular boundaries as shown in FIG. 1A.

도 2는 도 1a에 도시된 복합막의 단면을 나타낸 것이다.Fig. 2 shows a cross section of the composite membrane shown in Fig.

도 2를 참조하여, 복합막 (20)을 리튬공기전지의 산소 투과 방지막으로 이용하는 경우, 이온(예: 리튬 이온)이 a에 나타난 바와 같이 이온 전도성 무기물 입자 (21)로 이루어진 이온 전도성 영역을 통과하고, b에 나타난 바와 같이 산소와 같은 기체또는 수분은 고분자막 (22)에 의하여 차단된다. 여기에서 고분자막 (22)은 수분 및 산소, 이산화탄소와 같은 가스를 차단하는 특성을 갖는 고분자를 포함한다.2, when the composite membrane 20 is used as an oxygen permeation preventing film of a lithium air cell, ions (for example, lithium ions) pass through an ion conductive region made of the ion conductive inorganic particles 21 as indicated by a And gas or moisture such as oxygen is blocked by the polymer membrane 22 as shown in b. Here, the polymer membrane 22 includes a polymer having a property of blocking gas such as moisture and oxygen and carbon dioxide.

도 4는 일구현예에 따른 복합막 (40)으로서 리튬 이온 수송 채널로서 고분자 매트릭스에 매립된 LTAP 입자 (41)를 함유하는 막의 구조가 개시되어 있다.4 illustrates a structure of a membrane containing LTAP particles 41 embedded in a polymer matrix as a lithium ion transport channel as a composite membrane 40 according to one embodiment.

상기 막은 입자들 사이에 임계(grain boundary)가 없는 매립된 단일 LTAP 입자로부터 파생된 선택적인 리튬이온수송경로를 제공한다. The membrane provides a selective lithium ion transport pathway derived from buried single LTAP particles without a grain boundary between the particles.

상기 LTAP 입자 (41)는 PM과 IB에 의하여 표면개질된 상태이다. 그리고 고분자 매트릭스 (42)는 4T 및 TTT의 반응으로 얻어진 고분자를 함유한다. The LTAP particles 41 are surface-modified by PM and IB. And the polymer matrix 42 contains the polymer obtained by the reaction of 4T and TTT.

복합막 (40)은 불투과성 고분자 매트릭스 (42)를 함유하여 플랙서블하고 LTAP막의 중량에 비하여 10배 중량이 감소되어 경량화된다. 복합막의 면적 비저항은 LTAP의 두께가 증가됨에 따라 감소되고 리튬 이온 수송 채널을 갖는 복합막은 약 60℃에서 저항이 29Ωcm2의 저항을 나타낸다. 이러한 복합막은 산소 및 수분에 대한 차단 특성이 매우 우수하다. The composite membrane 40 contains an impermeable polymeric matrix 42 and is flexible and lighter by weight by a factor of 10 compared to the weight of the LTAP membrane. The area resistivity of the composite membrane decreases as the LTAP thickness increases and the composite membrane with lithium ion transport channels exhibits a resistance of 29? Cm 2 at about 60 ° C. These composite membranes have excellent barrier properties against oxygen and moisture.

일구현예에 따른 복합막은 리튬공기전지의 기체 투과 방지막, 리튬 이차 전지의 음극 보호막 등으로 사용 가능하다.The composite membrane according to one embodiment can be used as a gas permeation preventing film of a lithium air cell, a cathode protecting film of a lithium secondary battery, or the like.

일구현예에 따른 복합막은 의 기체 투과도(gas permeability)가 10-3 내지 1,000 cm3cm/m2 day atm이다. 여기에서 용어 “기체”는 산소, 이산화탄소, 수분 및 습기를 모두 포함하는 의미로 사용된다. 상기 기체 투과도는 예를 들어 산소 투과도 또는 수분 투과도를 말한다.The composite membrane according to one embodiment has a gas permeability of 10 -3 to 1,000 cm 3 / m 2 day atm. The term " gas " is used herein to mean both oxygen, carbon dioxide, moisture and moisture. The gas permeability refers to, for example, oxygen permeability or water permeability.

이온 전도성 무기물 입자는 도 1a, 도 1b 및 도 2에 나타난 형상으로만 한정되는 것은 아니다. The ion conductive inorganic particles are not limited to the shapes shown in Figs. 1A, 1B and 2.

이온 전도성 무기물 입자는 예를 들어 원형(circular shape), 삼각형(triangular shape), 준삼각형(quasi-triangular shape), 반원을 갖는 삼각형 타입(triangular shape with semi-circles), 하나 이상의 라운드 모서리를 갖는 삼각형(triangular shape with one or more rounded corners), 각형(square shape), 사각형(rectangular shape), 반원을 갖는 사각형(rectangular shape with semi-circles), 다각형(polygonal shape)와 같은 수직(vertical) 및 수평(horizontal) 단면적 형태(cross-sectional shapes)을 가질 수 있다. 이온 전도성 무기물 입자는 예를 들어 큐브형, 구형, 원형, 타원형, 로드, 스틱형, 테트라헤드랄형, 피라미드형, 옥타헤드랄형, 실린더형, 다각형 필라형, 다각형 필라 유사형(polygonal pillar-like shape), 원뿔형(conical shape), 원주형(columnar shape), 관형(tubular shape), 나선형(helical shape), 깔대기형(funnel shape), 덴드라이트형(dendritic shape), 막대형 등의 다양한 형상을 갖는 것이 가능하다. The ion conductive inorganic particle may be, for example, a circular shape, a triangular shape, a quasi-triangular shape, a triangular shape with semi-circles, a triangle having at least one rounded corner a rectangular shape with one or more rounded corners, a square shape, a rectangular shape, a rectangular shape with semi-circles, a polygonal shape, horizontal cross-sectional shapes. The ion conductive inorganic particles may be, for example, cubic, spherical, circular, elliptical, rod, stick, tetrahedral, pyramidal, octahedral, cylindrical, polygonal pillar, polygonal pillar- ), A conical shape, a columnar shape, a tubular shape, a helical shape, a funnel shape, a dendritic shape, a rod shape, etc. It is possible.

이온 전도성 무기물 입자의 크기는 이온 전도성 무기물 입자의 형상이 구형인 경우에는 평균 직경을 나타낸다. 이온 전도성 무기물 입자가 다른 형상을 갖는 경우에는 길이가 긴 축의 길이를 나타낸다.The size of the ion conductive inorganic particles indicates the average diameter when the shape of the ion conductive inorganic particles is spherical. When the ion conductive inorganic particles have different shapes, they indicate the length of the long axis.

이온 전도성 무기물 입자 (11), (21)는 이온 전도성 무기물 입자가 고분자막(12, 22)의 전면부터 후면까지 관통하도록 형성된 구조를 갖고 있어 이온 전도성 무기물 입자는 복합막 (10), (20)의 양 표면에 노출되어 있다. 이와 같이 양 표면에 노출된 구조를 가지면 리튬 이온의 이동 경로가 확보되어 복합막의 전도성 개선에 유리하다.The ion conductive inorganic particles 11 and 21 have a structure in which the ion conductive inorganic particles penetrate from the front to the back of the polymer membranes 12 and 22 so that the ion conductive inorganic particles are dispersed in the composite membranes 10 and 20 Both surfaces are exposed. If the structure is exposed on both surfaces as described above, the migration path of lithium ions is secured, which is advantageous for improving the conductivity of the composite film.

종래의 리튬 공기 전지에서는 세라믹 물질막을 이용하여 이온 전도 및 산소 차단 기능을 동시에 수행하였다. 그런데 이러한 세라믹 물질막은 중량이 크고 대면적화하가 어렵고 막의 형상에 제약이 있다. 또한 외부의 충격에 쉽게 부서지는 현상과 같이 기계적 강도가 약할 뿐만 아니라 막의 중량 또는 두께를 낮추는데 한계가 있어 실용화에 걸림돌이 되고 있다.In the conventional lithium air battery, ion conduction and oxygen barrier function were simultaneously performed using a ceramic material film. However, such a ceramic material film is large in weight, difficult to be large in area, and is limited in the shape of the film. In addition, it is not only weak in mechanical strength like a phenomenon that it is easily broken by external impact, but also limits the weight or thickness of the membrane.

일구현예에 따른 복합막은 도 1a, 도 1b 및 도 2에 나타난 바와 같이 이온 전도성 무기물 입자가 복합막 표면에 노출되어 있어 이온이 통과하는 경로가 마련되어 이온 전도성이 매우 우수하다. 그리고 이온 전도성 무기물 입자의 적어도 일면에 소수성 코팅막이 형성되어 있어 복합막내에서 이온 전도성 무기물 입자의 분산성을 향상시킬 수 있고, 이온 전도성 무기물 입자가 최종적으로 얻어진 복합막의 표면에 노출되는 구조를 형성하기가 용이한 이점이 있다. 그리고 종래의 세라믹 물질막과 비교하여 박막화가 가능하여 저항이 감소되고 경량화 및 대면적화가 가능하다. 이 밖에도 복합막은 고분자의 존재로 유연성이 우수하여 원하는 바대로 가공할 수 있어 자유로운 셀 디자인이 가능할 뿐만 아니라 기계적 강도가 우수하다. As shown in FIGS. 1A, 1B, and 2, the composite membrane according to one embodiment is excellent in ion conductivity because the ion conductive inorganic particles are exposed on the surface of the composite membrane to allow passage of ions. The hydrophobic coating film is formed on at least one surface of the ion conductive inorganic particle to improve the dispersibility of the ion conductive inorganic particle in the composite membrane and to form a structure in which the ion conductive inorganic particle is exposed on the surface of the composite membrane finally obtained There is an easy advantage. In addition, compared with the conventional ceramic material film, it is possible to reduce the thickness, thereby reducing the resistance and making it lightweight and large. In addition, the composite membrane has excellent flexibility due to the presence of the polymer, which allows it to be processed as desired, thus allowing free cell design and excellent mechanical strength.

일구현예에 따라 복합막이 수분 또는 습기 및 산소, 이산화탄소와 같은 기체를 차단하는 특성을 갖는 고분자를 포함하는 경우에는 수분 또는 습기 및 기체를 차단하는 능력이 매우 우수하다. 따라서 이러한 복합막은 종래의 세라믹 물질막에 비하여 저비용으로 제조할 수 있고 이러한 복합막을 채용하면 대면적화, 박막화 및 경량화가 가능하고 제조공정이 간편하다. 그리고 이러한 복합막을 이용하면 수명이 개선된 리튬이차전지를 제작할 수 있다.According to one embodiment, when the composite membrane includes moisture or moisture, and a polymer having a property of blocking gases such as oxygen and carbon dioxide, the ability to block moisture, moisture, and gas is excellent. Therefore, such a composite membrane can be manufactured at a lower cost than a conventional ceramic material membrane. By adopting such a composite membrane, it is possible to make it large-sized, thin, lightweight, and easy to manufacture. By using such a composite membrane, a lithium secondary battery having an improved lifetime can be manufactured.

다른 측면에 따라 이온 전도성 영역과 비이온 전도성 영역을 포함하며, 상기 이온 전도성 영역과 비이온 전도성 영역이 막 두께 방향(Y축 방향)으로 접촉되도록 배치되어 이중 연속 구조(bicontinuous structure)를 갖고, 상기 이온 전도성 영역이 적어도 일면에 소수성 코팅막이 배치된 이온 전도성 무기물 입자를 포함하며, 상기 비이온 전도성 영역이 고분자를 포함하는 복합막이 제공된다. 여기에서 이온 전도성 무기물 입자는 그레인 바운더리가 없는 단일 입자 상태를 갖는다.Ion conductive region and a non-ion conductive region are disposed in contact with each other in the film thickness direction (Y-axis direction) to have a bicontinuous structure, the ion conductive region and the non- There is provided a composite film comprising an ion conductive inorganic particle in which an ion conductive region has a hydrophobic coating film disposed on at least one side thereof, and the non-ion conductive region includes a polymer. Here, the ion conductive inorganic particles have a single particle state without a grain boundary.

이온 전도성 무기물 입자는 복합막 표면에 노출되어 있어 이온 전도성을 보유하면서 유연성이 우수하여 기계적 강도가 우수하고 원하는 바대로 가공할 수 있다. The ion conductive inorganic particles are exposed on the surface of the composite membrane and have excellent ion conductivity and excellent flexibility, so that they have excellent mechanical strength and can be processed as desired.

이온 전도성 무기물 입자는 예를 들어 리튬 이온 전도성 무기물 입자를 들 수 있다.The ion conductive inorganic particles include, for example, lithium ion conductive inorganic particles.

상기 적어도 일면에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자의 함량은 복합막 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 90 중량부, 예를 들어 20 내지 80 중량부이다. 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자의 함량이 상기 범위일 때 이온 전도성 및 기계적 강도가 우수한 복합막을 얻을 수 있다.The content of the ion conductive inorganic particles having the hydrophobic coating film formed on at least one surface thereof is 10 to 90 parts by weight, for example, 20 to 80 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total weight of the composite membrane. When the content of the ion conductive inorganic particles in which the hydrophobic coating film is formed is within the above range, a composite membrane having excellent ion conductivity and mechanical strength can be obtained.

상기 이온 전도성 무기물 입자는 유리질(glassy) 활성 금속 이온 전도체, 비정질(amorphous) 활성 금속 이온 전도체, 세라믹 활성 금속 이온 전도체, 및 유리-세라믹(glass-ceramic) 활성 금속 이온 전도체 중에서 선택된 하나 이상 또는 이들의 조합물이다. Wherein the ion conductive inorganic particle is at least one selected from the group consisting of a glassy active metal ion conductor, an amorphous active metal ion conductor, a ceramic active metal ion conductor, and a glass-ceramic active metal ion conductor. It is a combination.

상기 이온 전도성 무기물 입자는 예를 들어 Li1 +x+ yAlxTi2 - xSiyP3 - yO12 (0<x<2, 0≤y<3), BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1 - xLaxZr1 -y TiyO3(PLZT)(O≤x<1, O≤y<1),PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), HfO2, SrTiO3, SnO2, CeO2, Na2O, MgO, NiO, CaO, BaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiO2, SiC, 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3,0<x<2, 0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), Li1 +x+ y(Al, Ga)x(Ti, Ge)2 - xSiyP3 - yO12(O◎x◎1, O≤y≤1), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬게르마늄티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), The ion conductive inorganic particle may be, for example, Li 1 + x + y Al x Ti 2 - x Si y P 3 - y O 12 (0 <x <2, 0≤y <3), BaTiO 3, Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 - x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT) (O≤x <1, O≤y <1), PB (Mg 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), HfO 2, SrTiO 3, SnO 2, CeO 2, Na 2 O, MgO, NiO, CaO, BaO, ZnO, ZrO 2 , y 2 O 3, Al 2 O 3, TiO 2, SiO 2, SiC, lithium phosphate (Li 3 PO 4), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3, 0 <x <2, 0 < y <3), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z ( PO 4) 3, 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), Li 1 + x + y (Al, Ga) x (Ti, Ge) 2 - x Si y P 3 - y O 12 (O ◎ x ◎ 1, O≤y≤1), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium thiophosphate (LixGeyPzSw, 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <

리튬나이트라이드계열 글래스(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz, 0<x<3,0<y<2, 0<z<4), P2S5 계열 글래스(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7), Li2O, LiF, LiOH, Li2CO3, LiAlO2, Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2계 세라믹스, 가넷(Garnet)계 세라믹스 Li3+xLa3M2O12(M = Te, Nb, 또는 Zr)(x는 1 내지 10의 정수이다)중에서 선택된 하나 이상 또는 이들의 조합물을 들 수 있다.(Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z < 4), P 2 S 5 series glasses (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7), Li 2 O, LiF, LiOH, Li 2 CO 3 , LiAlO 2 , Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -P 2 O 5 -TiO 2 -GeO 2 ceramics, Garnet ceramics Li 3 + x La 3 M 2 O 12 (M = Te, Nb, Or Zr) (x is an integer of 1 to 10), or a combination thereof.

가넷계 세라믹스는 예를 들어 Li7La3Zr2O12 등이 있다.Garnet-based ceramics include, for example, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 and the like.

상기 이온 전도성 무기물 입자로서, LTAP(Li1 . 4Ti1 . 6Al0 . 4P3O12), 또는 Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2 계 세라믹스를 사용할 수 있다. As the ion conductive inorganic particles, LTAP (Li 1. 4 Ti 1. 6 Al 0. 4 P 3 O 12), or Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -P 2 O 5 -TiO 2 -GeO 2 Based ceramics can be used.

이온 전도성 무기물 입자는 상술한 바와 같이 입자간 경계가 없어 이러한 이온 전도성 무기물 입자를 함유하는 복합막은 저항이 작은 리튬 전도 경로를 확보할 수 있게 된다. 그 결과 리튬 이온의 전도 및 이동이 매우 용이해져 리튬 이온의 전도도 및 리튬 이온 전달율이 현저하게 향상된다. 그리고 무기물 입자로만 이루어진 막에 비하여 유연성이 우수하고 기계적 강도가 우수하다.As described above, since the ion conductive inorganic particles do not have intergranular boundaries as described above, the composite membrane containing such ion conductive inorganic particles can secure a lithium conductive path with a small resistance. As a result, conduction and migration of lithium ions becomes very easy, and the conductivity and lithium ion transmission rate of lithium ions are remarkably improved. It is superior in flexibility and mechanical strength compared to a membrane made of inorganic particles.

이온 전도성 무기물 입자가 입자간 경계가 없는 단일 입자 상태라는 것은 전자주사현미경(scanning electron microscope: SEM)을 통하여 확인 가능하다.It can be confirmed by scanning electron microscope (SEM) that the ion conductive inorganic particle is a single particle state without boundary between particles.

상기 이온 전도성 무기물 입자의 평균 입경은 1 내지 300㎛, 예를 들어 1 내지 200㎛, 구체적으로 1 내지 150㎛이다. 이온 전도성 무기물 입자의 평균 입경이 상기 범위일 때 복합막 제조시 연마 등을 통하여 그레인 바운더리가 없는 단일입자 상태의 이온 전도성 무기물 입자를 함유하는 복합막을 용이하게 얻을 수 있다.The average particle diameter of the ion conductive inorganic particles is 1 to 300 탆, for example, 1 to 200 탆, specifically 1 to 150 탆. When the average particle diameter of the ion conductive inorganic particles is within the above range, a composite film containing ion conductive inorganic particles in a single particle state free from grain boundaries can be easily obtained through polishing or the like during the production of a composite film.

이온 전도성 무기물 입자는 균일한 크기를 갖고 복합막내에서 균일한 크기를 유지한다. 예를 들어 이온 전도성 무기물 입자의 D50이 110 내지 130 ㎛이고, D90이 180 내지 200 ㎛이다. D10이 60 내지 80 ㎛이다. 여기에서 용어 D50, D10 및 D90은 각각 적산 분포 곡선(cumulative distribution curve)에서 50 체적%, 10 체적% 및 90 체적%를 각각 나타내는 입자 사이즈(입경)을 말한다.The ion conductive inorganic particles have a uniform size and maintain a uniform size in the composite membrane. For example, the ion conductive inorganic particle has a D50 of 110 to 130 mu m and a D90 of 180 to 200 mu m. D10 is 60 to 80 mu m. Here, the terms D50, D10 and D90 refer to particle sizes (particle diameters) respectively representing 50 vol%, 10 vol% and 90 vol% in the cumulative distribution curve.

복합막을 구성하는 고분자는 복합막의 용도에 따라 다양하게 선택될 수 있다.The polymer constituting the composite membrane may be variously selected depending on the use of the composite membrane.

고분자가 산소 및 수분 중에서 선택된 하나 이상을 차단하는 배리어 특성을 갖는 고분자라면 복합막은 예를 들어 음극 부식성 가스(anode corrosive gases)를 차단하는 특성을 갖는다. 상기 음극 부식성 가스로는 수증기, 이산화탄소, 산소 등을 들 수 있다. 따라서 이러한 복합막은 산소 투과 방지막(oxygen barrier membrane), 수분 차단막(moisture blocking membrane) 또는 이산화탄소 투과 방지막(carbon dioxide barrier membrane) 기능을 수행할 수 있다.If the polymer has a barrier property to block at least one selected from oxygen and moisture, the composite membrane has a property of blocking anode corrosive gases, for example. Examples of the negative-electrode corrosive gas include water vapor, carbon dioxide, oxygen, and the like. Accordingly, the composite membrane can function as an oxygen barrier membrane, a moisture blocking membrane, or a carbon dioxide barrier membrane.

기체 및 수분 또는 습기를 차단하는 배리어 특성을 갖는 고분자로는 예를 들어 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물의 중합 반응으로 얻어진 고분자를 들 수 있다. Examples of the polymer having a barrier property for blocking gases and water or moisture include a polymer obtained by a polymerization reaction of a polymerizable water-insoluble floating compound.

상기 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물은 물에 뜨는 특성을 갖고 있고 비휘발 및 비수용 특성을 보유하는 중합성 유기 모노머이며, 중합 가능한 작용기를 2개 이상 갖고 있는 물질이다. 여기에서 중합은 공중합 및 가교를 모두 포함한다. 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물은 예를 들어 i)다관능성 아크릴계 모노머와 다관능성 비닐계 모노머 중에서 선택된 하나 이상의 다관능성 모노머 또는 ii)다관능성 아크릴계 모노머와 다관능성 비닐계 모노머 중에서 선택된 하나 이상의 다관능성 모노머와 3개 또는 4개의 티올기를 갖는 폴리티올의 혼합물을 들 수 있다.The polymerizable water-insoluble floating compound is a polymerizable organic monomer having a floating property in water and possessing non-volatile and water-insoluble properties, and is a substance having two or more polymerizable functional groups. The polymerization here includes both copolymerization and crosslinking. The polymerizable water-insoluble floating compound includes, for example, at least one polyfunctional monomer selected from i) a polyfunctional acrylic monomer and a polyfunctional vinyl monomer, or ii) at least one polyfunctional monomer selected from polyfunctional acrylic monomers and polyfunctional vinyl monomers And mixtures of polythiols having three or four thiol groups.

상술한 플로팅 화합물은 소수성 화합물을 의미한다.The above-mentioned floating compound means a hydrophobic compound.

상기 다관능성 아크릴계 모노머는 디우레탄 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디우레탄 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate), 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(neopentyl glycol diacrylate), 3’-아크릴옥시-2’, 2’-디메틸프로필 3-아크릴옥시-2,2-디메틸프로피오네이트(3'-acryloxy-2',2'-dimethylpropyl 3-acryloxy-2,2-dimethylpropionate) 및 비스페놀 A 아크릴레이트(bisphenol A diacrylate) 중에서 선택된 하나 이상이다. The polyfunctional acrylic monomer may be selected from the group consisting of diurethane dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, diurethane diacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, 3'-acryloxy-2 ', 2'-dimethylpropyl 3-acryloxy-2,2-dimethylpropionate (3'- And bisphenol A acrylate.

다관능성 비닐계 모노머의 예는 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione), 3-메타크릴프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.Examples of multifunctional vinyl-based monomers include 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione (1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine -2,4,6-trione), 3-methacrylpropyltrimethoxysilane, and the like.

상기 폴리티올은 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트), 트리메틸올프로판 트리스(3-메르캅토프로피오네이트){Trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate)}, 4-메르캅토메틸-3,6-디티아-1,8-옥탄디티올 (4-mercaptomethyl-3,6-dithia-1,8-octanedithiol) 및 펜타에리트리톨 테트라키스(2-메르캅토아세테이트)(Pentaerythritol Tetrakis(2-mercaptoacetate)), 트리메틸올프로판 트리스(2-메르캅토아세테이트) 중에서 선택된 하나 이상이다.The polythiol may be selected from the group consisting of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate), 4-mercaptomethyl- 4-mercaptomethyl-3,6-dithia-1,8-octanedithiol and pentaerythritol tetrakis (2-mercaptoacetate) ), Trimethylolpropane tris (2-mercaptoacetate).

상기 유기막은 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트) 및 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온의 중합 생성물을 포함한다.The organic film includes a polymerization product of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) and 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione .

중합가능한 비수용성 플로팅 화합물은 물에 대한 용해도가 0.0001 내지 0.025 g/l 이다. 상기 중합 가능한 비수용성 플로팅 화합물이 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)인 경우 이 화합물의 물에 대한 용해도는 약 0.00369 g/l이고, 중합 가능한 비수용성 플로팅 화합물이 TTT인 경우는 물에 대한 용해도가 0.001g/l, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트인 경우 물에 대한 용해도가 약 0.0201 g/l이다.The polymerizable water-insoluble floating compound has a solubility in water of 0.0001 to 0.025 g / l. When the polymerizable water insoluble floating compound is pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), the solubility of the compound in water is about 0.00369 g / l, and when the polymerizable water insoluble floating compound is TTT When the solubility in water is 0.001 g / l, and in the case of trimethylolpropane trimethacrylate, the solubility in water is about 0.0201 g / l.

다른 일구현예에 따르면, 복합막은 리튬 황 이차 전지, 수계 리튬 이온 이차 전지와 같은 리튬이차전지의 음극 보호막으로 사용될 수 있다. 이 밖에도 복합막은 양극 및 음극 전해질을 분리하여 리튬 이온 전지의 성능을 향상시키고 신규 소재의 채용 가능성을 높이는 데 활용 가능하다. According to another embodiment, the composite membrane may be used as a cathode protection layer of a lithium secondary battery such as a lithium sulfur secondary battery or an aqueous lithium ion secondary battery. In addition, composite membranes can be used to improve the performance of lithium ion batteries by separating the anode and cathode electrolytes and to increase the possibility of employing new materials.

복합막이 리튬 황 이차 전지 또는 수계 리튬 이온 이차 전지 보호막으로 사용될 때 고분자는 비이온 전도성 영역을 형성한다. When the composite membrane is used as a lithium sulfur secondary battery or a water-based lithium ion secondary cell protective film, the polymer forms a non-ionic conductive region.

복합막에서 고분자의 함량은 복합막 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 80 중량부, 예를 들어 50 내지 80 중량부이다. 고분자의 함량이 상기 범위일 때 복합막의 성막성이 저하됨이 없이 리튬 이온 전도도, 유연성 및 기체차단성이 우수한 복합막을 얻을 수 있다.The content of the polymer in the composite membrane is 10 to 80 parts by weight, for example, 50 to 80 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total weight of the composite membrane. When the content of the polymer is within the above range, a composite membrane excellent in lithium ion conductivity, flexibility and gas barrier property can be obtained without deteriorating the film formability of the composite film.

상기 고분자는 중량평균분자량이 1만 내지 30만이다. 중량평균분자량은 겔투과크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography: GPC)를 이용하여 측정한 것이다. 고분자의 중량평균분자량이 상기 범위일 때 성막성이 저하됨이 없이 이온전도도와 수분 및 기체차단 특성이 우수한 복합막을 제조할 수 있다. The polymer has a weight average molecular weight of 10,000 to 300,000. The weight average molecular weight is measured by Gel Permeation Chromatography (GPC). When the weight average molecular weight of the polymer is within the above range, it is possible to produce a composite membrane having excellent ionic conductivity, moisture and gas barrier properties without lowering the film-forming property.

상기 복합막은 이온 전도성 무기물 입자가 고밀도로 함유되어 있어 복합막의 저항은 매우 작다. Since the composite membrane contains ion conductive inorganic particles at a high density, the resistance of the composite membrane is very small.

일구현예에 따른 복합막은 중량이 5 내지 20 mg/cm2, 예를 들어 11 내지 16 mg/cm2 범위를 갖는다. 이러한 복합막을 이용하면 박막화 및 경량화된 전지를 제작할 수 있다.Composite membranes according to one embodiment have a weight ranging from 5 to 20 mg / cm 2 , such as 11 to 16 mg / cm 2 . By using such a composite membrane, a thinned and lightweight battery can be produced.

상기 복합막의 두께는 10 내지 200㎛, 예를 들어 70 내지 100㎛이다. 이러한 두께 범위를 갖는 경우 복합막의 이온 전도도 및 수분과 기체차단 특성이 우수하다. The thickness of the composite membrane is 10 to 200 占 퐉, for example, 70 to 100 占 퐉. With such a thickness range, the ionic conductivity and moisture and gas barrier properties of the composite membrane are excellent.

상기 복합막은 다공성 기재를 더 포함할 수 있다. The composite membrane may further comprise a porous substrate.

다공성 기재는 기계적 특성 및 내열성이 우수하고 내부에 기공을 갖고 있는 것이라면 모두 다 사용가능하다. The porous substrate is excellent in mechanical properties and heat resistance and can be used as long as it has pores therein.

다공성 기재의 예로는 내화학성이 우수하고 소수성을 갖는 올레핀계 고분자; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. Examples of the porous substrate include olefin-based polymers having excellent chemical resistance and hydrophobicity; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used.

상기 올레핀계 고분자의 구체적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 그 조합물이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다. Specific examples of the olefin polymer include polyethylene / polypropylene two-layer separator, polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, polypropylene / polyethylene / polypropylene three-layer separator Or the like can be used.

다공성 기재는 구체적으로 폴리에틸렌막, 폴리프로필렌막 또는 그 조합물이 사용될 수 있다. 다공성 기재의 기공 직경은 예를 들어 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 예를 들어 5 ~ 35㎛이다. 이러한 다공성 기재는 리튬염과 유기용매를 함유하는 전해액을 함유할 수 있다. The porous substrate may specifically be a polyethylene film, a polypropylene film or a combination thereof. The pore diameter of the porous substrate is, for example, 0.01 to 10 mu m and the thickness is, for example, 5 to 35 mu m. Such a porous substrate may contain an electrolytic solution containing a lithium salt and an organic solvent.

상기 리튬염의 함량은 0.01 내지 5M, 예를 들어 0.2 내지 2M 농도가 되도록 사용한다. 리튬염의 함량이 상기 범위인 경우, 복합막이 우수한 전도도를 갖는다. The content of the lithium salt is used in a concentration of 0.01 to 5M, for example, 0.2 to 2M. When the content of the lithium salt is in the above range, the composite film has excellent conductivity.

리튬염은 용매에 용해하여 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로서 작용할 수 있다. 리튬염으로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiF, LiBr, LiCl, LiOH, LiI 및 LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이토 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. The lithium salt may dissolve in a solvent and act as a source of lithium ions in the cell. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2y + 1 SO 2) ( where, x and y are natural numbers), LiF, LiBr, LiCl, LiOH, LiI , and LiB (C 2 O 4 ) 2 (lithium bis (oxalato) borate (LiBOB)) may be used.

상기 리튬염 이외에 다른 금속염을 추가로 포함할 수 있으며, 예를 들면 AlCl3, MgCl2, NaCl, KCl, NaBr, KBr, CaCl2 등이 있다.Other metal salts other than the lithium salt may be further included, for example, AlCl 3 , MgCl 2 , NaCl, KCl, NaBr, KBr, and CaCl 2 .

상기 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 용액은 물에 플로팅한 다음, 덮개로 약 90%를 차단한 후 1시간 동안에 걸쳐 용매가 천천히 증발하도록 한다. 이러한 속도로 건조할 때 목적하는 접촉각을 갖는 복합막을 제조할 수 있다.The polymerizable water-insoluble floating compound solution is floated in water, followed by about 90% blocking with a cover, allowing the solvent to slowly evaporate over 1 hour. When dried at this rate, a composite membrane having the desired contact angle can be produced.

이온 전도성 입자는 스프레드(spread)하기 이전에 25 내지 100℃, 예를 들어 약 60℃에서 2 시간 이하, 예를 들어 약 30분 동안 건조하는 과정을 실시한다. 건조과정을 거친 후 이온 전도성 무기 입자에 포함되는 수분 함량은 100ppm 이하, 예를 들어 0.00001 내지 100ppm 범위로 제어한다. 이와 같이 수분 함량이 제어된 이온 전도성 무기물 입자를 사용할 때 목적하는 접촉각을 갖는 복합막을 얻을 수 있다. The ion conductive particles are dried at a temperature of 25 to 100 DEG C, for example, about 60 DEG C for 2 hours or less, for example, about 30 minutes before spreading. The moisture content of the ion conductive inorganic particles after the drying process is controlled to be not more than 100 ppm, for example, in the range of 0.00001 to 100 ppm. As described above, when the ion conductive inorganic particles having controlled moisture content are used, a composite membrane having a desired contact angle can be obtained.

이하, 일구현예에 따른 복합막의 제조방법을 살펴 보기로 한다.Hereinafter, a method for producing a composite membrane according to one embodiment will be described.

먼저 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물(non-aqueous floating compound) 및 용매를 포함하는 혼합물과 적어도 일면에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 물에 띄우는 제1단계를 실시한다. 이온 전도성 무기물 입자는 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성되어 소수화된 입자일 수 있다. First, a first step is carried out in which a mixture containing a polymerizable non-aqueous floating compound and a solvent and an ion conductive inorganic particle having a hydrophobic coating film formed on at least one surface thereof are floated. The ion conductive inorganic particle may be a hydrophobic particle formed by forming a hydrophobic coating film on at least one surface.

이온 전도성 무기물 입자는 물에 띄우는 단계를 실시하기 이전에, 이온 전도성 무기물 입자를 건조하여 수분 함량을 100 ppm 이하로 제어한다. 이러한 수분 함량을 갖는 이온 전도성 무기물 입자를 이용하면 목적하는 접촉각을 갖는 복합막을 제조할 수 있다.The ion conductive inorganic particles are dried to control the moisture content to 100 ppm or less before the flooding step is carried out. By using the ion conductive inorganic particles having such a water content, a composite membrane having a desired contact angle can be produced.

이온 전도성 무기물 입자의 수분 함량을 100 ppm 이하로 제어하기 위한 건조 단계는 진공 조건하에서 100℃ 이하, 예를 들어 30 내지 60℃에서 실시한다. 건조 시간은 건조하기 위한 온도에 따라 달라지지만 예를 들어 10 시간 이하, 예를 들어 0.5 내지 5시간 범위에서 실시한다.The drying step for controlling the moisture content of the ion conductive inorganic particles to 100 ppm or less is carried out under vacuum at 100 캜 or lower, for example, at 30 to 60 캜. The drying time depends on the temperature for drying, but is carried out, for example, in the range of 10 hours or less, for example, 0.5 to 5 hours.

상기 용매로는 중합 가능한 비수용성 플로팅 화합물을 용해 및/또는 분산(spread)할 수 있는 것이라면 사용할 수 있다. 이러한 용매로는 메탄올, 에탄올, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 메틸에틸케톤, 아세토니트릴, 아세톤, 포름아미드, 디메틸 포름아미드, 테트라히드로퓨란, N-메틸-2-피롤리디논, 디메틸술폭사이드, 1,3-디옥소란, 설포란, 디메틸 설포란, 아세틸아세테이트, 벤젠, 톨루엔, 1,2-디클로로에탄 및 헥산으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. The solvent may be any solvent capable of dissolving and / or dispersing a polymerizable water-insoluble floating compound. Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, chloroform, methylene chloride, methyl ethyl ketone, acetonitrile, acetone, formamide, dimethylformamide, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidinone, At least one selected from dioxolane, sulfolane, dimethylsulfolane, acetyl acetate, benzene, toluene, 1,2-dichloroethane and hexane can be used.

상기 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물의 함량은 이온 전도성 무기물 입자 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 1000 중량부, 예를 들어 150 내지 900 중량부이다. 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물의 함량이 상기 범위일 때 수분 및 기체 차단 특성 저하 없이 이온 전도도가 우수한 복합막을 제조할 수 있다.The content of the polymerizable water-insoluble floating compound is 10 to 1000 parts by weight, for example, 150 to 900 parts by weight, based on 100 parts by weight of the ion conductive inorganic particles. When the content of the polymerizable water-insoluble floating compound is within the above range, a composite membrane having excellent ionic conductivity without deteriorating water and gas barrier properties can be produced.

상기 결과물을 교반하는 제2단계를 거친 다음, 얻어진 결과물로부터 용매를 제거하는 제3단계를 실시한다. 이어서 제3단계에 따라 얻어진 결과물에 열 또는 광을 가하여 중합반응을 실시하는 제4단계를 실시한다. A second step of stirring the resultant, and a third step of removing the solvent from the resultant product. Then, a fourth step of applying heat or light to the resultant product obtained in the third step to carry out the polymerization reaction is carried out.

제1단계에서 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물과 이온 전도성 무기물 입자를 물에 플로팅시키는 순서를 다양하게 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제1단계는 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 및 용매를 포함하는 혼합물을 물에 띄우는 플로팅 캐스팅(floating casting) 단계; 상기 결과물에 적어도 일면에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 제공하여 물에 이온 전도성 무기물 입자를 띄우는 플로팅 캐스팅 단계;를 포함한다.In the first step, the order of floating the polymerizable water-insoluble floating compound and the ion conductive inorganic particles in water can be varied in various ways. For example, the first step is a floating casting step in which a mixture comprising a polymerizable water-insoluble floating compound and a solvent is floated; And a floating casting step of floating the ion conductive inorganic particles in water by providing an ion conductive inorganic particle having a hydrophobic coating film on at least one surface thereof.

예를 들어, 제1단계는 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 및 용매를 포함하는 모노머 혼합물과 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 동시에 물에 띄우는 플로팅 캐스팅(floating casting) 단계를 포함한다.For example, the first step includes a floating casting step in which a mixture of a monomer containing a polymerizable water-insoluble floating compound and a solvent and an ion conductive inorganic particle having a hydrophobic coating film formed on at least one side thereof are simultaneously exposed to water.

예를 들어, 제1단계는 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 물에 띄우는 플로팅 단계; 상기 결과물에 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 및 용매를 포함하는 모노머 혼합물을 물에 띄우는 플로팅 캐스팅 단계;를 포함할 수 있다. For example, the first step is a step of flooding an ion conductive inorganic particle having a hydrophobic coating film formed on at least one side thereof in water; And a floating casting step of immersing the resultant in water by mixing a monomer mixture containing a polymerizable non-aqueous floating compound and a solvent.

일구현예에 의하면, 제1단계는 a-1)중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 및 용매를 포함하는 혼합물 중 일부를 물에 띄우는 플로팅 캐스팅 단계; a-2)상기 결과물에 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 제공하여 물에 이온 전도성 무기물 입자를 띄우는 플로팅 캐스팅 단계; a-3)상기 결과물에 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물및 용매를 포함하는 혼합물의 나머지를 물에 띄우는 플로팅 단계를 포함한다. 이와 같이 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물의 일부를 물 표면에 제1플로팅 캐스팅하고 나서 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 제공한다. 그 후 나머지의 중합 가능한 비수용성 플로팅 화합물을 물 표면에 제2플로팅 캐스팅을 실시한다. 이러한 단계를 거치면 중합 가능한 비수용성 플로팅 화합물과 이온 전도성 무기물 입자가 골고루 분산될 수 있고 중합 가능한 비수용성 플로팅 화합물이 모세관력(capillary force)에 의하여 이온 전도성 무기물 입자 사이의 공간을 모두 채우게 된다. 그 결과 고분자막내의 복수개의 관통홀에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자가 충진된 구조를 갖는 복합막을 얻을 수 있게 된다. 제1플로팅 캐스팅 단계에서 중합 가능한 비수용성 플로팅 화합물의 공급량은 총공급량을 기준으로 하여 30 내지 60% 범위이고 제2플로팅 캐스팅 단계에서 중합 가능한 비수용성 화합물의 공급량은 총공급량을 기준으로 하여 40 내지 70% 범위이다. According to one embodiment, the first step comprises: a-1) floating casting in which a portion of the mixture comprising the polymerizable water-insoluble floating compound and the solvent is floated; a-2) a floating casting step of ion-conducting inorganic particles having a hydrophobic coating film formed on at least one side of the resultant product to float the ion conductive inorganic particles in water; a-3) flooding the remainder of the mixture comprising the water-insoluble floating compound capable of polymerization to the resultant and the solvent in water. A part of the polymerizable water-insoluble floating compound is first cast on a water surface to provide an ion conductive inorganic particle having a hydrophobic coating film formed thereon. The remaining polymerizable water-insoluble floating compound is then subjected to a second floating casting on the water surface. Through these steps, the polymerizable non-aqueous floating compound and the ion conductive inorganic particles can be uniformly dispersed, and the polymerizable non-aqueous floating compound fills the space between the ion conductive inorganic particles by capillary force. As a result, it is possible to obtain a composite membrane having a structure in which ion conductive inorganic particles having a hydrophobic coating film formed on a plurality of through holes in a polymer membrane are filled. The feed amount of the polymerizable water-insoluble floating compound in the first floating casting step is in the range of 30 to 60% based on the total feed amount, and the feed amount of the polymerizable water-insoluble compound in the second floating casting step is in the range of 40 to 70 %.

상술한 제1단계에서 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물(non-aqueous floating compound) 및 용매를 포함하는 혼합물과 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 물에 띄울 때 이들을 동시에 물에 띄울수 있다. 또는 상기 혼합물을 먼저 물에 띄우고 나중에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 물에 띄운다.In the first step, when the mixture containing the polymerizable non-aqueous floating compound and the solvent and the ion conductive inorganic particles formed with the hydrophobic coating film are floated on the water, they can be simultaneously floated on the water. Or the mixture is floated first, and then the ion conductive inorganic particles having the hydrophobic coating film formed thereon are floated in water.

도 5는 일구현예에 따른 복합막 (50)의 제조과정을 설명하기 위한 것이다. 이를 참조하면 물 (53) 상부에 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 (54)를 플로팅한 다음, 이 결과물 상부에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자 (51)을 띄운다. FIG. 5 is intended to explain the manufacturing process of the composite membrane 50 according to one embodiment. Referring to this, the polymerizable non-aqueous floating compound 54 is floated on the water 53, and the ion conductive inorganic particles 51 having the hydrophobic coating film formed thereon are floated on the resultant product.

상술한 결과물을 교반하는 제2단계는 에어 블로잉(air blowing)을 실시하는 단계이다. 에어 블로잉 단계는 공기 또는 질소, 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 공급하는 공정을 말한다. 이와 같이 제1단계에 따라 얻어진 결과물에 에어를 가하는 과정을 거치게 되면, 물 표면에 플로팅 캐스팅된 비수용성 플로팅 화합물과 이온 전도성 무기물 입자가 교반하여 복수개의 관통홀을 갖는 고분자 및 상기 관통홀안에 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 포함하고 상기 이온 전도성 무기물 입자가 표면에 노출된 구조를 갖게 되어 이온 전도도 및 수분과 기체에 대한 차단 특성이 우수한 복합막을 얻을 수 있다. The second step of stirring the resultant product is a step of performing air blowing. The air blowing step refers to a process of supplying an inert gas such as air or nitrogen or argon gas. When the air obtained by the first step is subjected to air application, the non-aqueous floating compound floating on the surface of the water and the ion conductive inorganic particles are stirred to form a polymer having a plurality of through holes, A composite membrane including conductive inorganic particles and having a structure in which the ion conductive inorganic particles are exposed on the surface has excellent ionic conductivity and water and gas barrier properties can be obtained.

상기 결과물로부터 용매를 제거하는 제3단계는 예를 들어 상온(25℃) 내지 60℃ 범위에서 실시될 수 있다. 용매가 제거되면 중합가능한 플로팅 화합물의 박막이 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자를 매립(embedded)하게 된다.The third step of removing the solvent from the resultant may be performed at room temperature (25 ° C) to 60 ° C, for example. When the solvent is removed, a thin film of a polymerizable floating compound is embedded in the ion conductive inorganic particle having the hydrophobic coating film formed thereon.

용매를 제거한 후 열 또는 광을 가하여 중합반응을 실시하는 제4단계를 실시한다. 제4단계를 거치면 중합 가능한 플로팅성 화합물의 중합 반응이 진행된다.The solvent is removed, and then a heat or light is applied to perform a polymerization reaction. After the fourth step, polymerization of the polymerizable flocculent compound proceeds.

상술한 중합반응이 완결되면 물로부터 결과물을 리프팅오프(lifting offe)해낸다. 고분자막(52)내에 소수성 코팅막이 형성되어 표면개질된 이온 전도성 무기물 입자(51)이 매립된 복합막(50)을 제조할 수 있다.When the above-mentioned polymerization reaction is completed, the resultant is lifted off from the water. The composite membrane 50 in which the hydrophobic coating film is formed in the polymer membrane 52 and the surface-modified ion conductive inorganic particles 51 are embedded can be manufactured.

중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 및 용매를 포함하는 혼합물에는 중합개시제를 부가할 수 있다. 이러한 중합 개시제로는 광중합 개시제 또는 열중합 개시제가 사용될 수 있다.A polymerization initiator may be added to the mixture containing the polymerizable water-insoluble floating compound and the solvent. As such a polymerization initiator, a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator may be used.

상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다. 상기 광중합 개시제로는 예를 들어, 2-하이드록시2-메틸-1-페닐-프로판-1-온 (HMPP), 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 한편, 아실포스핀의 구체예로, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드 (2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)를 사용할 수 있다. The photopolymerization initiator can be used without limitation in the constitution as long as it is a compound capable of forming a radical by light such as ultraviolet rays. Examples of the photopolymerization initiator include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (HMPP), benzoin ether, dialkyl acetophenone, At least one member selected from the group consisting of hydroxyl alkylketone, phenyl glyoxylate, benzyl dimethyl ketal, acyl phosphine and alpha-aminoketone, Can be used. On the other hand, as a specific example of the acylphosphine, a commonly used lucyrin TPO, i.e., 2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide can be used .

또한, 상기 열중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate;(NH4)2S2O8) 등이 있으며, 아조(Azo)계 개시제의 예로는 2, 2-아조비스-(2-아미디노프로판)이염산염(2, 2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2, 2-아조비스-(N, N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드(2,2-azobis-(N, N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴 (2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2, 2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride), 4,4-아조비스-(4-시아노발레릭 산)(4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)) 등이 있다. As the thermal polymerization initiator, at least one selected from persulfate-based initiators, azo-based initiators, initiators consisting of hydrogen peroxide and ascorbic acid can be used. Specifically, examples of persulfate-based initiators include sodium persulfate (Na2S2O8), potassium persulfate (K2S2O8), ammonium persulfate (NH4) 2S2O8, and the like. Azo Examples of the initiator include 2, 2-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2-azobis- (N, N-dimethylene) isobutane Azobis- (N, N-dimethylene) isobutyramidine dihydrochloride, 2- (carbamoyl azo) isobutylonitrile, 2, 2-azobis Azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride), 4,4-azobis- ( 4-azobis- (4-cyanovaleric acid), and the like.

상기 중합 개시제는 중합 가능한 플로팅성 화합물 100 중량부를 기준으로 하여 0.005 내지 10.0 중량부로 포함될 수 있다. 중합개시제의 함량이 상기 범위일 때 중합 가능한 플로팅성 화합물의 중합 반응의 반응성이 우수하다. The polymerization initiator may be contained in an amount of 0.005 to 10.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymerizable floating compound. When the content of the polymerization initiator is within the above range, the reactivity of the polymerization reaction of the polymerizable floating compound is excellent.

광은 자외선(UV)일 수 있다. 이와 같이 광을 이용하여 중합반응을 실시하면 리튬 금속 박막의 상부에 복합막을 형성하는 경우 리튬 금속 박막이 열에 의하여 변형되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 리튬 금속 박막과 복합막 사이에는 전해질이 형성될 수 있다.The light may be ultraviolet (UV). When the polymerization reaction is carried out using light as described above, it is possible to prevent the lithium metal thin film from being deformed by heat when the composite film is formed on the lithium metal thin film. An electrolyte may be formed between the lithium metal thin film and the composite film.

광 또는 열을 가하여 중합(가교) 반응을 실시하는 시간은 가변적이지만 예를 들어 1분 내지 30분일 수 있다.The time for carrying out the polymerization (crosslinking) reaction by applying light or heat is variable but can be, for example, from 1 minute to 30 minutes.

열을 가하는 경우 열처리는 중합 가능한 플로팅성 화합물의 종류 등에 따라 달라지며 예를 들어 60 내지 200℃에서 실시될 수 있다. 다른 예를 들면 열처리가 60 내지 100℃에서 실시될 수 있다.When heat is applied, the heat treatment depends on the type of the polymerizable floating compound and the like, and may be carried out, for example, at 60 to 200 ° C. As another example, the heat treatment may be carried out at 60 to 100 캜.

상기 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자는 b-1) 이온 전도성 무기물 입자 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 반응하는 단계와 b-2) 상기 반응 결과물을 세정 및 건조하는 단계를 거쳐 제조된다. The ion conductive inorganic particle having the hydrophobic coating film formed on at least one side thereof is reacted with b-1) ion conductive inorganic particles and a compound represented by the following formula 1 and b-2) washing and drying the reaction product .

[화학식 1] [Chemical Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1 중, R1 내지 R3은 서로 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C3-C20 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로고리기 또는 할로겐 원자이고,In the above formula (1), R 1 to R 3 independently represent a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C2-C20 alkenyl group, Substituted or unsubstituted C6-C20 aryloxy groups, substituted or unsubstituted C6-C20 aryloxy groups, substituted or unsubstituted C2-C20 alkynyl groups, substituted or unsubstituted C6-C20 aryl groups, substituted or unsubstituted C7- Or a substituted or unsubstituted C2-C20 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C2-C20 heteroaryloxy group, a substituted or unsubstituted C3-C20 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2-C20 heterocyclic group Or a halogen atom,

R4는 수소, 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴기이다.R 4 is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group or a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group.

상기 b-1) 단계에서 사용된 이온 전도성 무기물 입자는 분쇄(grinding) 및 체질(sieving) 과정을 거쳐 평균 입경이 1 내지 300㎛, 예를 들어 1 내지 200㎛, 구체적으로 1 내지 100㎛ 범위를 갖는다.The ion conductive inorganic particles used in the step b-1) may be subjected to grinding and sieving to have an average particle size of 1 to 300 μm, for example, 1 to 200 μm, specifically 1 to 100 μm .

이온 전도성 무기물 입자의 크기는 복합막의 이온 전도성에 매우 중요한 인자이다. 따라서 이온 전도성 무기물 입자의 크기를 적절하게 제어하여 균일한 입자 상태를 갖도록 제어한다. 이를 위해서 이온 전도성 무기물 입자를 체질(sieving)을 통하여 원하는 평균 입경을 갖는 이온 전도성 무기물 입자만을 모아서 사용한다.The size of the ion conductive inorganic particles is a very important factor for the ion conductivity of the composite membrane. Therefore, the size of the ion conductive inorganic particles is appropriately controlled so as to have a uniform particle state. For this purpose, only ion conductive inorganic particles having a desired average particle diameter are collected through sieving of ion conductive inorganic particles.

상기 이온 전도성 무기물 입자의 평균 입경은 1 내지 300㎛, 예를 들어 1 내지 200㎛, 구체적으로 1 내지 100㎛이다. 일구현예에 의하면, 상기 이온 전도성 무기물 입자의 평균 입경은 90 내지 200㎛, 예를 들어 90 내지 100㎛이다.The average particle diameter of the ion conductive inorganic particles is 1 to 300 탆, for example, 1 to 200 탆, specifically 1 to 100 탆. According to one embodiment, the average particle diameter of the ion conductive inorganic particles is 90 to 200 占 퐉, for example, 90 to 100 占 퐉.

일구현예에 따르면, 상기 이온 전도성 무기물 입자는 화학식 1의 화합물과 반응하기 이전에 이온 전도성 무기물 입자의 평균 입경을 1 내지 300㎛ 범위가 되도록 분쇄하고 이를 분급하는 과정을 더 거칠 수 있다. According to one embodiment, the ion conductive inorganic particles may be further subjected to a process of pulverizing and classifying the ion conductive inorganic particles so that the average particle diameter of the ion conductive inorganic particles is in the range of 1 to 300 μm before reacting with the compound of formula (1).

분쇄시에는 비즈밀 등을 이용한다. 분쇄 공정에서 비즈(bead)를 사용하는 데, 비즈의 입경은 예를 들어 0.5 내지 2mm이고, 분쇄기의 분당 회전수는 예를 들어 1000 내지 2000 rpm이다. 비즈의 입경 및 분쇄기의 분당 회전수가 상기 범위일 때 LTAP의 미분화를 억제할 수 있다.For milling, beads mill or the like is used. A bead is used in the pulverization process, for example, the particle diameter of the beads is 0.5 to 2 mm, and the number of revolutions per minute of the pulverizer is, for example, 1000 to 2000 rpm. When the particle diameter of the beads and the number of revolutions per minute of the pulverizer are in the above range, the pulverization of LTAP can be suppressed.

상기 비즈의 재질은 비제한적인 예로서, 지르코니아 비즈 또는 알루미나 비즈를 들 수 있다. Examples of the material of the beads include, but not limited to, zirconia beads or alumina beads.

이온 전도성 무기물 입자 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응시 함침법, 스프레이법, 볼밀법 등을 이용하여 수행할 수 있다. The ion conductive inorganic particles and the compound represented by Formula 1 may be carried out by using an impregnation method, a spray method, a ball mill method, or the like.

일구현예에 따르면, 상기 이온 전도성 무기물 입자 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 반응하는 단계는 이온 전도성 무기물 입자, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 용매를 포함하는 조성물을 상온(25℃) 내지 60℃에서 혼합하고 이로부터 용매를 제거하는 함침법을 사용할 수 있다.According to one embodiment, the step of reacting the ion conductive inorganic particles and the compound represented by Formula 1 may include a step of reacting the ion conductive inorganic particles, the compound represented by Formula 1, and the solvent at room temperature (25 ° C) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; C &lt; / RTI &gt; and removing the solvent therefrom.

상기 이온 전도성 무기물 입자 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 반응하는 단계는 예를 들어 20시간 이하, 예를 들어 3 내지 10시간 동안 실시한다.The step of reacting the ion conductive inorganic particles and the compound represented by the formula (1) is carried out, for example, for 20 hours or less, for example, 3 to 10 hours.

다른 일구현예에 의하면, 상기 이온 전도성 무기물 입자와 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 반응은 이온 전도성 무기물 입자 표면에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 용매를 포함하는 조성물을 스프레이법을 이용하여 분사한 후 혼합하는 방법을 사용할 수 있다.According to another embodiment, the reaction between the ion conductive inorganic particle and the compound represented by Formula 1 is performed by spraying a composition containing the compound represented by Formula 1 and a solvent on the surface of the ion conductive inorganic particle using a spraying method Followed by mixing.

상기 함침법 및 스프레이법을 실시할 때, 용매로는 이온 전도성 무기물 입자 및 화학식 1로 표시되는 화합물을 골고루 혼합 또는 분산할 수 있는 것으로서 예를 들어 톨루엔, 메틸렌클로라이드, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸아세테이트, 디에틸에테르 중에서 선택된 하나 이상을 사용할수 있다.When the impregnation method and the spray method are carried out, the solvent may be an organic solvent such as toluene, methylene chloride, methanol, ethanol, propanol, ethyl acetate , And diethyl ether may be used.

상기 반응 결과물을 세정하는 단계는 아세톤 등의 용매를 이용하여 이루어질 수 있다. 그리고 건조하는 단계는 상온(25℃) 내지 85℃에서 이루어질 수 있다.The step of washing the reaction product may be performed using a solvent such as acetone. And the drying step may be performed at room temperature (25 캜) to 85 캜.

상기 과정에 따라 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성된 이온 전도성 무기물 입자가 얻어진다. 이러한 이온 전도성 무기물 입자는 소수성을 갖게 되며, 소수성 코팅막은 연속적이거나 또는 불연속적인 코팅막 상태를 갖고 있고 코팅막 두께는 예를 들어 1 내지 100nm이다. 이와 같이 소수성 코팅막의 두께가 복합막의 총두께에 비하여 상대적으로 매우 얇아 소수성 코팅막이 이온 전도성 무기물 입자 표면에 형성된다고 하더라도 소수성 코팅막의 형성으로 인한 이온 전도도가 저하가 일어나지 않는다.According to the above process, an ion conductive inorganic particle having a hydrophobic coating film formed on at least one surface thereof is obtained. These ion conductive inorganic particles have hydrophobicity, and the hydrophobic coating film has a continuous or discontinuous coating film state, and the coating film thickness is, for example, 1 to 100 nm. Thus, even if the hydrophobic coating film is formed on the surface of the ion conductive inorganic particles, the ion conductivity does not decrease due to the formation of the hydrophobic coating film, because the thickness of the hydrophobic coating film is relatively thin compared to the total thickness of the composite film.

소수성 코팅막의 두께는 1 내지 80nm, 예를 들어 1 내지 50nm, 구체적으로 1 내지 15nm이다. 일구현예에 의하면, 소수성 코팅막의 두께는 1 내지 10nm이다.The thickness of the hydrophobic coating film is 1 to 80 nm, for example, 1 to 50 nm, specifically 1 to 15 nm. According to one embodiment, the thickness of the hydrophobic coating film is 1 to 10 nm.

복합막의 두께는 10 내지 200㎛, 예를 들어 70 내지 100㎛이다.The thickness of the composite film is 10 to 200 占 퐉, for example, 70 to 100 占 퐉.

복합막은 리튬 이온 전도성막으로서 리튬 이온의 흡장 방출이 가능한 음극을 보호하며, 리튬 이온만 선택적으로 투과시켜 다른 물질들이 음극과 반응하는 것을 막는 보호막 역할을 수행할 수 있다. 또한 상기 보호막은 박막화에 의하여 저항이 감소되고 이온 전도도가 향상된다.The composite membrane is a lithium ion conductive film that protects a cathode capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and can selectively serve as a protective film for preventing other substances from reacting with the cathode by selectively transmitting lithium ions. In addition, the protective film has a reduced resistance and improved ionic conductivity due to the thinning of the protective film.

상기 복합막은 리튬 공기 전지의 보호막 또는 산소 투과 방지막, 리튬 황 전지의 보호막, 수계 리튬 이온 전지의 보호막 및 세퍼레이터, 연료전지의 세퍼레이터 등으로 사용 가능하다. The composite membrane may be used as a protective film or an oxygen permeation preventing film of a lithium air cell, a protective film of a lithium sulfur battery, a protective film and a separator of an aqueous lithium ion battery, or a separator of a fuel cell.

또 다른 측면에 따라 음극 및 상술한 복합막을 포함하는 음극 구조체가 제공된다.According to another aspect there is provided a cathode structure comprising a cathode and a composite membrane as described above.

상기 음극 구조체는 음극과 복합막 사이에 전해질을 더 함유할 수 있다.The negative electrode structure may further include an electrolyte between the negative electrode and the composite membrane.

도 3a는 일구현예에 따른 음극 구조체의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.3A schematically illustrates the structure of a cathode structure according to one embodiment.

이를 참조하면, 음극 구조체는 음극 (310)과 복합막 (330) 사이에 전해질 (320)이 배치된 구조를 갖는다. 여기에서 전해질 (320)은 생략될 수 있다.Referring to FIG. 3, the cathode structure has a structure in which an electrolyte 320 is disposed between the cathode 310 and the composite membrane 330. Here, the electrolyte 320 may be omitted.

음극(310)으로는 예를 들어 리튬 금속 박막을 사용할 수 있고 복합막은 리튬 금속 보호막 역할을 수행할 수 있다. 따라서 일구현예에 따른 복합막은 유연성 및 경량성이 우수하고 산소 차단성이 우수하다.As the cathode 310, for example, a lithium metal thin film can be used, and the composite film can serve as a lithium metal protective film. Accordingly, the composite membrane according to one embodiment is excellent in flexibility and light weight and excellent in oxygen barrier property.

상기 전해질로는 수계 전해질 또는 비수계 전해질을 사용할 수 있다. 이러한 전해질은 후술하는 리튬 공기전지 제조시 사용되는 전해질과 동일한 것을 사용할 수 있다.As the electrolyte, an aqueous electrolyte or a non-aqueous electrolyte may be used. These electrolytes may be the same as the electrolytes used in the production of lithium air cells described later.

또 다른 측면에 따라 상술한 복합막을 포함하는 리튬이차전지가 제공된다. According to another aspect, there is provided a lithium secondary battery comprising the composite membrane described above.

상기 리튬이차전지는 예를 들어 리튬공기전지를 들 수 있다. 리튬 공기 전지는 음극, 복합막 및 산소를 양극 활물질로 하는 양극;을 구비한다. The lithium secondary battery is, for example, a lithium air battery. A lithium air battery includes a cathode, a composite membrane, and a cathode having oxygen as a cathode active material.

상기 리튬 공기 전지는 양극과 음극 사이에 존재하는 전해질로서 수계 전해질 또는 비수계 전해질을 사용할 수 있다. The lithium air battery may use an aqueous electrolyte or a non-aqueous electrolyte as an electrolyte existing between the positive electrode and the negative electrode.

전해질로서 비수계 전해질을 사용하는 경우 하기 반응식 1과 같은 반응 메커니즘을 나타낼 수 있다.When a non-aqueous electrolyte is used as the electrolyte, the following reaction mechanism can be shown.

<반응식 1><Reaction Scheme 1>

4Li + O2 → 2Li2O E o =2.91V 4Li + O 2 → 2Li 2 O E o = 2.91V

2Li + O2 → Li2O2 E o =3.10V 2 Li + O 2 Li 2 O 2 E o = 3.10 V

방전시 음극으로부터 유래되는 리튬이 양극으로부터 도입되는 산소와 만나 리튬산화물이 생성되며 산소는 환원된다. 또한, 반대로 충전시 리튬 산화물이 환원되고, 산소가 산화된다.At the time of discharging, lithium derived from the cathode meets with oxygen introduced from the anode to produce lithium oxide, and oxygen is reduced. On the contrary, on charging, lithium oxide is reduced and oxygen is oxidized.

상기 리튬공기전지의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 코인형, 버튼형, 시트형, 적층형, 원통형, 편평형, 뿔형 등을 예시할 수 있다. 또한 전기자동차 등에 이용하는 대형 전지에도 적용할 수 있다.The shape of the lithium air battery is not particularly limited and may be, for example, a coin shape, a button shape, a sheet shape, a laminate shape, a cylindrical shape, a flat shape, a horn shape or the like. It can also be applied to large-sized batteries used in electric vehicles and the like.

도 3b에는 일구현예에 따른 리튬공기전지를 모식적으로 도시한 것이다.FIG. 3B schematically illustrates a lithium air battery according to one embodiment.

리튬 공기 전지 (30)는 산소를 활물질로 하는 양극 (37)과 기재 (32) 상부에 형성된 음극 (33) 사이에 일구현예에 따른 복합막 (35)이 배치된 구조를 갖는다. 상기 음극 (33)과 복합막 (35) 사이에는 전해질 (34)이 배치될 수 있다. 상기 음극 (33), 전해질 (34) 및 복합막 (35)은 보호음극을 구성한다. The lithium air battery 30 has a structure in which a composite membrane 35 according to an embodiment is disposed between an anode 37 made of oxygen as an active material and a cathode 33 formed on the substrate 32. An electrolyte (34) may be disposed between the cathode (33) and the composite membrane (35). The cathode 33, the electrolyte 34 and the composite membrane 35 constitute a protective cathode.

상기 전해질 (34)은 리튬 이온의 전도성이 우수하면서 음극과 조합시 면적당 저항이 작다.The electrolyte (34) is excellent in the conductivity of lithium ion and has a small resistance per unit area when combined with a negative electrode.

음극 (33)과 전해질 (34) 사이 또는 전해질 (34)과 복합막 (35)에는 리튬 이온 전도성 고체 전해질막 또는 세퍼레이터가 더 포함될 수 있다.The lithium ion conductive solid electrolyte membrane or the separator may be further included between the cathode 33 and the electrolyte 34 or between the electrolyte 34 and the composite membrane 35.

상기 양극 (37)은 집전체를 포함하며, 이 집전체 상에는 공기가 양극 (37)에 전달될 수 있는 누름부재 (39)가 배치된다. 도 3b에 나타난 바와 같이 상기 양극 (37)과 음극 (33)을 내장하는 절연수지 재질의 케이스 (31)가 개재된다. 그리고 공기는 공기 주입구 (38a)로 공급되어 공기 배출구 (38b)로 배출된다.The positive electrode 37 includes a current collector on which a pressing member 39 capable of transmitting air to the positive electrode 37 is disposed. As shown in FIG. 3B, a case 31 made of an insulating resin material containing the positive electrode 37 and the negative electrode 33 is interposed. The air is then supplied to the air inlet 38a and discharged to the air outlet 38b.

본 명세서에서 사용되는 용어인 "공기(air)"는 대기 공기로 제한되는 것은 아니며, 산소를 포함하는 가스의 조합, 또는 순수 산소 가스를 포함할 수 있다. As used herein, the term "air" is not meant to be limited to atmospheric air, but may include a combination of gases containing oxygen, or pure oxygen gas.

상기 복합막 (35)와 양극 (37) 사이에는 전해질 (36)이 배치된다. An electrolyte (36) is disposed between the composite membrane (35) and the anode (37).

양극 (37)과 전해질 (36) 사이 또는 전해질 (36)과 복합막 (35) 사이에는 리튬 이온 전도성 고체 전해질막 또는 세퍼레이터가 더 포함될 수 있다.A lithium ion conductive solid electrolyte membrane or separator may be further included between the anode 37 and the electrolyte 36 or between the electrolyte 36 and the composite membrane 35.

복합막 (35)은 음극 (33)의 리튬을 전해질로부터 보호하는 보호막 역할을 수행하도록 음극 (33)의 표면상에 형성된다. The composite film 35 is formed on the surface of the cathode 33 so as to serve as a protective film for protecting lithium of the cathode 33 from the electrolyte.

상기 복합막 (35)은 단층 또는 다층막으로 사용될 수 있다.The composite film 35 may be used as a single layer or a multilayer film.

전해질 (34) 및 (36)으로서 고분자 고체 전해질을 사용할 수 있다. 이와 같은 고분자 고체 전해질은 리튬염이 도핑된 폴리 에틸렌옥사이드로서, 상기 리튬염으로서는 LiBF4, LiPF6, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiC(SO2CF3)3, LiN(SO2F)2, LiC4F9SO3, LiAlCl4 등을 예시할 수 있다.As the electrolytes (34) and (36), a polymer solid electrolyte can be used. LiBF 4 , LiPF 6 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 are used as the lithium salt. (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiN (SO 2 F) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 and LiAlCl 4 .

다른 일구현예에 의하면, 전해질 (34) 및 (36)은 용매 및 리튬염을 포함하는 액체 전해질일 수 있다.According to another embodiment, the electrolytes 34 and 36 may be liquid electrolytes comprising a solvent and a lithium salt.

상기 용매로는 비양자성 용매 및 물 중에서 선택된 하나 이상을 사용한다. As the solvent, at least one selected from an aprotic solvent and water is used.

상기 비양자성 용매로는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 아민계 또는 포스핀계 용매를 사용할 수 있다. As the aprotic solvent, a carbonate, ester, ether, ketone, amine or phosphine solvent may be used.

상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있다.Examples of the carbonate solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC) EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC).

에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 터트부틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. Examples of the ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalono Mevalonolactone, caprolactone, and the like may be used.

에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있고, 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. As the ethereal solvent, dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran and the like can be used. As the ketone solvent, cyclohexanone and the like can be used.

또한 아민계 용매로는 트리에틸아민, 트리페닐아민 등이 사용될 수 있다. 포스핀계 용매로는 트리에틸포스핀 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 비양성자성 용매라면 모두 가능하다.As the amine-based solvent, triethylamine, triphenylamine and the like can be used. As the phosphine-based solvent, triethylphosphine or the like may be used, but not always limited thereto, and any aprotic solvent that can be used in the technical field is possible.

또한, 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 탄소수 2 내지 30의 직쇄상, 분지상, 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합, 방향환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있음) 등의 니트릴류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류 설포란(sulfolane)류 등도 사용될 수 있다.Examples of the aprotic solvent include nitriles such as R-CN (R is a linear, branched, or cyclic hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms and may include a double bond, an aromatic ring, or an ether bond) Amides such as dimethylformamide, dioxolanes such as 1,3-dioxolane, and sulfolanes.

상기 비양성자성 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 이는 당업자에게 자명하다.The non-protonic solvents may be used singly or in a mixture of one or more, and the mixing ratio of one or more of them may be appropriately adjusted depending on the performance of the battery, which is obvious to a person skilled in the art.

또한, 상기 전해질 (34) 및 (36)은 이온성 액체를 포함할 수 있다.In addition, the electrolytes 34 and 36 may comprise an ionic liquid.

이온성 액체로는 직쇄상, 분지상 치환된 암모늄, 이미다졸륨, 피롤리디늄, 피페리디늄 양이온과 PF6 -, BF4 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (C2F5SO2)2N-, (FSO2)2N-, (CN)2N- 등의 음이온으로 구성된 화합물을 사용할 수 있다.The ionic liquid is a straight, branched, substituted ammonium, imidazolium, pyrrolidinium pyridinium, piperidinium cations and PF 6 -, BF 4 -, CF 3 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N - , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , (CN) 2 N - and the like.

상기 전해질 (34) 및 (36)은 일부 또는 모두가 양극 또는 음극에 함침될 수 있다.Some or all of the electrolytes (34) and (36) may be impregnated into the anode or cathode.

또 다른 일구현예에 의하면, 전해질 (34) 및 (36)로서 리튬 이온 전도성 고체 전해질막을 사용할 수 있다.According to another embodiment, as the electrolytes 34 and 36, a lithium ion conductive solid electrolyte membrane can be used.

상기 리튬 이온 전도성 고체 전해질막은 리튬 이온 전도성 글래스, 리튬 이온 전도성 결정(세라믹 또는 글래스-세라믹) 또는 이들의 혼합물을 함유하는 무기 물질을 예시할 수 있다. 화학적 안정성을 고려할 때, 상기 리튬 이온 전도성 고체 전해질막은 산화물을 포함한다.The lithium ion conductive solid electrolyte film may be an inorganic material containing lithium ion conductive glass, lithium ion conductive crystal (ceramic or glass-ceramic), or a mixture thereof. In consideration of chemical stability, the lithium ion conductive solid electrolyte membrane contains an oxide.

상기 리튬 이온 전도성 고체 전해질막이 리튬 이온 전도성 결정을 다량 포함하는 경우 높은 이온 전도도가 얻어지므로, 예를 들어 리튬 이온 전도성 결정을 고체 전해질막 전체 중량에 대하여 예를 들어, 50중량% 이상, 55중량% 이상, 또는 60중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다.When the lithium ion conductive solid electrolyte membrane contains a large amount of lithium ion conductive crystals, a high ion conductivity is obtained. For example, lithium ion conductive crystals may be added to the solid electrolyte membrane in an amount of, for example, 50 wt% or more and 55 wt% By weight or more, or 60% by weight or more.

상기 리튬 이온 전도성 결정으로서는, Li3N, LISICON류, La0 . 55Li0 . 35TiO3 등의 리튬 이온 전도성을 가지는 페로브스카이트(perovskite) 구조를 가지는 결정, NASICON형 구조를 가지는 LiTi2P3O12, 또는 이들 결정을 석출시키는 글래스-세라믹을 사용할 수 있다.Examples of the lithium ion conductive crystals include Li 3 N, LISICON, La 0 . 55 Li 0 . 35 TiO 3 , LiTi 2 P 3 O 12 having a NASICON structure, or a glass-ceramics for precipitating these crystals can be used.

상기 리튬 이온 전도성 결정으로서는 예를 들어, Li1 +x+ y(Al, Ga)x(Ti, Ge)2 -xSiyP3-yO12 (단, O≤x≤1, O≤y≤1이며, 예를 들어 0≤x≤0.4, 0<y≤0.6이고, 또는 0.1≤x≤0.3, 0.1<y≤0.4임)를 들 수 있다. 상기 리튬 이온 전도성 결정이, 높은 이온 전도도를 갖기 위해서는 리튬 이온 전도성 결정은 이온 전도를 방행하지 않은 결정립계(grain boundary)를 갖지 않아야 한다. 예를 들어, 글래스-세라믹은 이온 전도를 방해하는 기공이나 결정립계를 거의 가지고 있지 않기 때문에, 이온 전도성이 높고, 아울러, 우수한 화학적 안정성을 가질 수 있다.The lithium ion conductive crystal as, for example, Li 1 + x + y ( Al, Ga) x (Ti, Ge) 2 -x Si y P 3-y O 12 ( stage, O≤x≤1, O≤y≤ 1, for example, 0? X? 0.4, 0 <y? 0.6, or 0.1? X? 0.3 and 0.1 <y? 0.4). In order for the lithium ion conductive crystal to have a high ion conductivity, the lithium ion conductive crystal should not have grain boundaries that do not conduct ion conduction. For example, since glass-ceramics have few pores or grain boundaries that interfere with ion conduction, they can have high ionic conductivity and excellent chemical stability.

상기 리튬 이온 전도성 글래스-세라믹을 예시하면, 리튬-알루미늄-게르마늄-인산염(LAGP), 리튬-알루미늄-티타늄-인산염(LATP), 리튬-알루미늄-티타늄-실리콘-인산염(LATSP) 등을 예로 들 수 있다.Examples of the lithium ion conductive glass-ceramics include lithium-aluminum-germanium-phosphate (LAGP), lithium-aluminum-titanium-phosphate (LATP), and lithium- aluminum- titanium-silicon- phosphate have.

예를 들어, 모글래스가 Li2O-Al2O3-TiO2-SiO2-P2O5계 조성을 가지며, 상기 모글래스를 열처리하여 결정화하는 경우, 이 때의 주결정상은 Li1 +x+ yAlxTi2 - xSiyP3 - yO12 (0≤x≤2, 0≤y≤3)이 되며, 이때, x 및 y로서는 예를 들어 0≤x≤0.4, 또는 0<y≤0.6, 또는 0.1≤x≤0.3, 0.1<y≤0.4이다.For example, when the mother glass has a composition of Li 2 O-Al 2 O 3 -TiO 2 -SiO 2 -P 2 O 5 and the mother glass is crystallized by heat treatment, the main crystal phase is Li 1 + x + y Al x Ti 2 - x Si y P 3 - y O 12 (0? x? 2, 0? y? 3 ), where x and y are, for example, 0? x? 0.6, or 0.1? X? 0.3, and 0.1 <y? 0.4.

여기서, 이온 전도를 방해하는 구멍이나 결정립계란, 리튬 이온 전도성 결정을 포함하는 무기 물질 전체의 전도도를, 상기 무기 물질 중의 리튬 이온 전도성 결정 그 자체의 전도도에 대해 1/10 이하의 값으로 감소시키는 구멍이나 결정립계 등의 이온 전도성 저해 물질을 칭한다.Here, the pores or grain boundaries that interfere with the ion conduction are meant to mean that the conductivity of the entire inorganic material including the lithium ion conductive crystal is reduced to 1/10 or less of the conductivity of the lithium ion conductive crystal itself in the inorganic material Or an ionic conductivity inhibitor such as a grain boundary system.

한편, 산소를 양극 활물질로 사용하는 양극으로서 도전성 재료가 사용될 수 있다. 상기 도전성 재료는 다공성일 수 있다. 따라서, 양극 활물질으로서 상기 다공성 및 도전성을 갖는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 다공성을 갖는 탄소계 재료를 사용할 수 있다. 이와 같은 탄소계 재료로서는 카본 블랙류, 그래파이트류, 그라펜류, 활성탄류, 탄소섬유류 등을 사용할 수 있다. On the other hand, a conductive material can be used as an anode using oxygen as a cathode active material. The conductive material may be porous. Therefore, any material having the above-described porosity and conductivity can be used as the positive electrode active material without limitation, and for example, a carbon-based material having porosity can be used. Examples of such carbon-based materials include carbon blacks, graphites, graphenes, activated carbons, and carbon fibers.

또한, 상기 양극 활물질로서 금속 섬유, 금속 메쉬 등의 금속성 도전성 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 양극 활물질로서 구리, 은, 니켈, 알루미늄 등의 금속성 분말을 사용할 수 있다. 폴리페닐렌 유도체 등의 유기 도전성 재료를 사용할 수 있다. 상기 도전성 재료들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.As the cathode active material, a metal conductive material such as a metal fiber or a metal mesh may be used. Further, as the cathode active material, a metallic powder such as copper, silver, nickel, or aluminum may be used. And organic conductive materials such as polyphenylene derivatives can be used. The conductive materials may be used alone or in combination.

상기 양극에는 산소의 산화/환원을 위한 촉매가 첨가될 수 있으며, 이와 같은 촉매로서는 백금, 금, 은, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 오스뮴과 같은 귀금속계 촉매, 망간산화물, 철산화물, 코발트산화물, 니켈산화물 등과 같은 산화물계 촉매, 또는 코발트 프탈로시아닌과 같은 유기 금속계 촉매를 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 산소의 산화/환원 촉매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.A catalyst for oxidation / reduction of oxygen may be added to the anode. Examples of the catalyst include noble metal catalysts such as platinum, gold, silver, palladium, ruthenium, rhodium and osmium, manganese oxide, iron oxide, cobalt oxide, nickel Oxides and the like, or organometallic catalysts such as cobalt phthalocyanine may be used. However, the present invention is not limited thereto, and any catalyst that can be used as an oxidation / reduction catalyst for oxygen in the related art can be used.

또한, 상기 촉매는 담체에 담지될 수 있다. 상기 담체는 산화물, 제올라이트, 점토계 광물, 카본 등일 수 있다. 상기 산화물은 알루미나, 실리카, 산화지르코늄, 이산화티탄 등의 산화물을 하나 이상 포함할 수 있다. Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Tm, Yb, Sb, Bi, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo 및 W로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 산화물일 수 있다. 상기 카본은 케첸블랙, 아세틸렌 블랙, 태널 블랙, 램프 블랙 등의 카본 블랙류, 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연 등의 흑연류, 활성탄류, 탄소 섬유류 등일 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 담체로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.In addition, the catalyst may be supported on a carrier. The carrier may be an oxide, zeolite, clay minerals, carbon, or the like. The oxide may include one or more oxides such as alumina, silica, zirconium oxide, and titanium dioxide. Or an oxide comprising at least one metal selected from Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Tm, Yb, Sb, Bi, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, . The carbon may be carbon black such as Ketjen black, acetylene black, tan black, lamp black, graphite such as natural graphite, artificial graphite and expanded graphite, activated carbon, carbon fiber and the like, Anything that can be used as a carrier in the field is possible.

상기 양극은 바인더를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 바인더는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 스티렌-부타디엔 고무, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 불화비닐리덴-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 불화비니리덴-펜타플루오로 프로필렌 공중합체, 프로필렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 불화비닐리덴-퍼플루오로메틸비닐에테르-테트라플루오로 에틸렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합제 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.The anode may further include a binder. The binder may include a thermoplastic resin or a thermosetting resin. For example, it is possible to use polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene-butadiene rubber, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, vinylidene fluoride- Vinylidene fluoride copolymer, fluoroethylene copolymer, fluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, Ethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene- Acrylic acid copolymer and the like can be used singly or in combination, but they are not limited to these, Anything that can be used as a binder in the technical field is possible.

상기 양극은 예를 들어 상기 산소 산화/환원 촉매, 도전성 재료 및 바인더를 혼합한 후 적당한 용매를 첨가하여 양극 슬러리를 제조한 후 집전체 표면에 도포 및 건조하거나, 선택적으로 전극밀도의 향상을 위하여 집전체에 압축성형하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 양극은 선택적으로 리튬산화물을 포함할 수 있다. 또한, 선택적으로 상기 산소 산화/환원 촉매는 생략될 수 있다.For example, the anode may be prepared by mixing the oxygen oxidation / reduction catalyst, the conductive material and the binder, and then adding a suitable solvent to prepare a cathode slurry. The anode slurry is coated on the surface of the current collector, dried, And then compression-molding the entire body. In addition, the anode may optionally comprise lithium oxide. Alternatively, the oxygen oxidation / reduction catalyst may be optionally omitted.

집전체로서는 산소의 확산을 신속하게 하기 위하여 망상 또는 메시모양 등의 다공체를 이용할 수 있으며, 스테인레스강, 니켈, 알루미늄 등의 다공성 금속판을 사용할 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 집전체로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 상기 집전체는 산화를 방지하기 위하여 내산화성의 금속 또는 합금 피막으로 피복될 수 있다.As the current collector, it is possible to use a porous body such as a mesh or mesh in order to accelerate the diffusion of oxygen, and a porous metal plate such as stainless steel, nickel, or aluminum can be used. However, the present invention is not limited thereto. Anything that can be used is possible. The current collector may be coated with an oxidation-resistant metal or alloy coating to prevent oxidation.

상기 리튬 공기 전지에서 음극으로서 리튬을 포함하는 음극은 Li 금속, Li 금속 기반의 합금 또는 Li을 흡장, 방출할 수 있는 물질 함유 전극이 가능하나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술 분야에서 음극으로 사용될 수 있는 것으로서 리튬을 포함하거나 리튬을 흡장 방출할 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 상기 음극이 리튬 공기 전지의 용량을 결정한다. The negative electrode comprising lithium as a negative electrode in the lithium air battery may be an electrode containing a substance capable of occluding and releasing Li metal, Li metal-based alloy, or Li, but is not limited thereto and may be used as a negative electrode in the related art And any material capable of containing lithium or capable of intercalating and deintercalating lithium can be used. The cathode determines the capacity of the lithium air battery.

음극은 예를 들어 리튬 금속 박막일 수 있다. 상기 리튬 금속 기반의 합금으로서는 예를 들어 알루미늄, 주석, 마그네슘, 인듐, 칼슘, 티타늄, 바나듐 중에서 선택된 하나 이상과 리튬의 합금을 들 수 있다.The cathode may be, for example, a lithium metal thin film. Examples of the lithium metal-based alloy include at least one selected from the group consisting of aluminum, tin, magnesium, indium, calcium, titanium, and vanadium, and an alloy of lithium.

또한 상기 양극과 음극 사이에는 세퍼레이터를 배치하는 것도 가능하다. 이와 같은 세퍼레이터로서 리튬 공기 전지의 사용 범위에 견딜 수 있는 조성이라면 한정되지 않으며, 예를 들어 폴리프로필렌 소재의 부직포나 폴리페닐렌 설파이드 소재의 부직포 등의 고분자 부직포, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지의 다공성 필름을 예시할 수 있으며, 이들을 2종 이상 병용하는 것도 가능하다.It is also possible to dispose a separator between the positive electrode and the negative electrode. The separator is not limited as long as it can withstand the range of use of the lithium air battery. For example, a polymer nonwoven fabric such as a nonwoven fabric of polypropylene material or a nonwoven fabric of polyphenylene sulfide material, an olefin resin such as polyethylene or polypropylene And a combination of two or more of them may be used.

일구현예에 따른 리튬 공기전지는 상술한 복합막을 채용하여 비용량 및 수명 특성이 개선된다.The lithium air battery according to one embodiment improves the non-capacity and life characteristics by adopting the composite membrane described above.

일구현예에 따른 리튬이차 전지는 예를 들어 리튬 황 이차 전지, 또는 리튬 이온 이차 전지를 들 수 있다.The lithium secondary battery according to one embodiment includes, for example, a lithium sulfur secondary battery or a lithium ion secondary battery.

일구현예에 따른 복합막을 리튬 금속 보호막으로 채용한 리튬 이차 전지는 도 3c에 도시한 바와 같다. A lithium secondary battery employing a composite membrane according to one embodiment as a lithium metal protective film is as shown in FIG. 3C.

이를 참조하면, 상기 리튬이차전지 (61)는 양극 (63), 음극 (62) 및 세퍼레이타 (64)를 포함한다. 상술한 양극 (63), 음극 (62) 및 세퍼레이터 (64)가 와인딩되거나 접혀서 전지 케이스 (65)에 수용된다. 이어서, 상기 전지 케이스 (65)에 유기전해액이 주입되고 캡(cap) 어셈블리 (66)로 밀봉되어 리튬 이차 전지 (61)가 완성된다.The lithium secondary battery 61 includes an anode 63, a cathode 62, and a separator 64. The anode 63, the cathode 62 and the separator 64 described above are wound or folded and housed in the battery case 65. Then, the organic electrolyte is injected into the battery case 65 and the cap assembly 66 is sealed to complete the lithium secondary battery 61.

상기 전지 케이스는 도 3c에 나타난 바와 같이 원통형일 수 있고, 또는 각형, 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬 이차 전지는 박막형 전지일 수 있다. The battery case may be cylindrical as shown in FIG. 3C, or it may be square, thin film, or the like. For example, the lithium secondary battery may be a thin film battery.

상기 양극 (63) 및 음극 (62) 사이에 세퍼레이터 (64)가 배치되어 전지 구조체가 형성되고, 이 전지 구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 유기 전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 파우치 타입의 리튬 이온 폴리머 전지가 완성된다.A battery structure is formed by disposing a separator 64 between the anode 63 and the cathode 62. The cell structure is laminated in a bi-cell structure, then impregnated with the organic electrolyte, and the obtained result is received in the pouch When sealed, a pouch-type lithium ion polymer battery is completed.

상기 복합막안에 함유된 고분자로는 리튬 음극을 보호할 수 있는 고분자라면 모두 다 사용 가능하다. As the polymer contained in the composite membrane, any polymer that can protect the lithium anode can be used.

리튬 황 이차전지에서 음극의 음극 활물질로서 상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질인탄소 물질, 상기 리튬 이온과 반응하여 리튬 함유 화합물을 가역적으로 형성할 수 있는 물질 또는 리튬 합금을 사용한다. As a negative electrode active material for a negative electrode in a lithium sulfur secondary battery, a carbon material, which is a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions, a material capable of reacting with lithium ions to reversibly form a lithium- Lithium alloy is used.

탄소 물질은 리튬 황 이차전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있다. 탄소 물질의 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 또한, 상기 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질의 대표적인 예로는 산화 주석(SnO2), 티타늄 나이트레이트, 실리콘(Si) 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 리튬 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다. Any carbonaceous anode active material commonly used in lithium sulfur secondary batteries can be used as the carbonaceous material. Representative examples of the carbon material include crystalline carbon, amorphous carbon, or a combination thereof. Typical examples of the material capable of reacting with the lithium ion to form a lithium-containing compound reversibly include tin oxide (SnO 2 ), titanium nitrate, silicon (Si), and the like, but are not limited thereto. As the lithium alloy, an alloy of lithium and a metal selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al and Sn can be used.

리튬 황 이차 전지에서는 양극의 양극 활물질로는 황 원소(elemental sulfur, S8),황 원소 함유 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용하며, 황 원소 함유 화합물로는 Li2Sn(n≥1), 캐솔라이트(catholyte)에 용해된 Li2Sn(n≥1), 유기 황 화합물, 및 탄소-황 폴리머((C2Sx)n: x= 2.5 내지 50, n≥2) 중에서 선택된 하나 이상을 사용한다.In the lithium sulfur secondary battery, elemental sulfur (S 8 ), a sulfur element-containing compound, or a mixture thereof is used as the cathode active material of the anode, and Li 2 S n (n≥1) At least one selected from Li 2 S n ( n ? 1), an organic sulfur compound, and a carbon-sulfur polymer ((C 2 S x ) n : x = 2.5 to 50, n? 2) dissolved in a catholyte use.

리튬 이온 이차전지에서 양극의 양극 활물질로서 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 상기 양극 활물질로서 리튬코발트산화물, 리튬니켈코발트망간산화물, 리튬니켈코발트알루미늄산화물, 리튬철인산화물, 및 리튬망간산화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 이용 가능한 모든 양극 활물질이 사용될 수 있다.A compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium (a lithium intercalation compound) can be used as a positive electrode active material of a positive electrode in a lithium ion secondary battery. The positive electrode active material may include at least one selected from the group consisting of lithium cobalt oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphate, and lithium manganese oxide. However, May be used.

상기 양극 활물질은 LiCoO2의 리튬 코발트 산화물; 화학식LiNiO2의 리튬 니켈 산화물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, 또는LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 화학식 Li2CuO2의 리튬동 산화물; 화학식 LiFe3O4의 리튬 철 산화물; 화학식 LiV3O8의 리튬 바나듐 산화물; 화학식 Cu2V2O7의 동 바나듐 산화물; 화학식 V2O5의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi 1- xMxO2(여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)의 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn 2-x MxO2(여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M= Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식 LiMn2O4의 Li 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 리튬 망간 산화물; 디설파이드 화합물; 화학식 Fe2(MoO4)3의 철 몰리브덴 산화물 중에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.Wherein the cathode active material is lithium cobalt oxide of LiCoO 2 ; Lithium nickel oxide LiNiO 2 of the formula; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , or LiMnO 2 ; Lithium copper oxide of the formula Li 2 CuO 2 ; Lithium iron oxide of the formula LiFe 3 O 4 ; Lithium vanadium oxide of the formula LiV3O8; Copper vanadium oxides of the formula Cu 2 V 2 O 7 ; A vanadium oxide of the formula V 2 O 5 ; Formula LiNi 1- x M x O 2 (where, the M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, x = 0.01 ~ 0.3 Im), lithium nickel oxide; Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese oxide in which a part of Li of the formula LiMn 2 O 4 is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; And an iron molybdenum oxide of the formula Fe 2 (MoO 4 ) 3 .

음극 활물질로서 탄소계 재료, 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘계 합금, 실리콘-탄소계 재료 복합체, 주석, 주석계 합금, 주석-탄소 복합체, 금속 산화물 또는 그 조합을 사용할 수도 있다.As the negative electrode active material, a carbon-based material, silicon, silicon oxide, a silicon-based alloy, a silicon-carbon-based material composite, tin, a tin alloy, a tin-carbon composite material, a metal oxide or a combination thereof may be used.

상기 탄소계 재료는 탄소, 흑연 또는 카본나노튜브를 포함한다.The carbon-based material includes carbon, graphite or carbon nanotubes.

리튬 이온 이차전지의 음극에서 음극 활물질로는 Si, SiOx(0 <x <2, 예를 들어 0.5 내지 1.5), Sn, SnO2, 또는 실리콘 함유 금속 합금 및 이들이 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 실리콘 함유 금속 합금을 형성할 수 있는 금속으로는 Al, Sn, Ag, Fe, Bi, Mg, Zn, in, Ge, Pb 및 Ti 중에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material in the negative electrode of the lithium ion secondary battery include those selected from the group consisting of Si, SiO x (0 <x <2, for example, 0.5 to 1.5), Sn, SnO 2 , Can be used. At least one of Al, Sn, Ag, Fe, Bi, Mg, Zn, in, Ge, Pb and Ti may be used as the metal capable of forming the silicon-containing metal alloy.

상기 음극 활물질은 리튬과 합금 가능한 금속/준금속, 이들의 합금 또는 이의 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬과 합금 가능한 금속/준금속, 이들의 합금 또는 이의 산화물은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, SbSi-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소 내지 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님), MnOx(0 < x ≤ 2) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬과 합금가능한 금속/준금속의 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다.The negative electrode active material may include a metal / metalloid alloy that is alloyable with lithium, an alloy thereof, or an oxide thereof. For example, the lithium-alloyable metal / quasi-metal, the alloy thereof, or the oxide thereof may be at least one selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, SbSi-Y alloy (Y is an alkali metal, (Wherein Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element to a Group 16 element, a transition metal, a rare earth element, or an element selected from the group consisting of transition metals, rare earth elements or combinations thereof, Or a combination thereof, but not Sn), MnOx (0 < x? 2), and the like. The element Y may be at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Tl, Ge, P, As, Se, Te, Po, or a combination thereof. For example, the oxide of the metal / metalloid capable of alloying with lithium may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, SnO 2 , SiO x (0 <x <2) and the like.

예를 들어, 상기 음극 활물질은 원소 주기율표의 13족 원소, 14족 원소 및 15족 원소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다.For example, the negative electrode active material may include one or more elements selected from the group consisting of Group 13 elements, Group 14 elements, and Group 15 elements of the Periodic Table of the Elements.

예를 들어, 상기 음극 활물질은 Si, Ge 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다. For example, the negative electrode active material may include at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, and Sn.

상기 음극 활물질은 상술한 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 함유 금속 합금 중에서 선택된 하나와 탄소계 재료의 혼합물 또는 상술한 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 함유 금속 합금 중에서 선택된 하나와 탄소계 재료의 복합체일 수 있다. The negative electrode active material may be a composite of a carbon-based material and a selected one of silicon, silicon oxide, and silicon-containing metal alloy, or a composite of a carbon-based material and one selected from silicon, silicon oxide, and silicon-containing metal alloy.

예를 들어, 상기 음극 활물질의 형태는 단순한 입자 형태일 수 있으며, 나노크기의 형태를 가지는 나노구조체일 수 있다. 예를 들어, 상기 음극 활물질은 나노입자, 나노와이어, 나노로드, 나노튜브, 나노벨트 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.For example, the shape of the negative electrode active material may be a simple particle shape or a nanostructure having a nano-sized shape. For example, the anode active material may have various shapes such as nanoparticles, nanowires, nano-rods, nanotubes, and nanobelt.

양극과 음극에 존재하는 세퍼레이터로는 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이타, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이타, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이타 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다.As the separator present in the positive electrode and the negative electrode, a mixed multilayer film such as a polyethylene / polypropylene two-layer separator, a polyethylene / polypropylene / polyethylene three-layer separator, a polypropylene / polyethylene / polypropylene three- have.

리튬 이차 전지에서 사용되는 전해액은 유기 용매와 리튬염을 포함한다. The electrolyte used in the lithium secondary battery includes an organic solvent and a lithium salt.

상기 유기 용매로는 벤젠, 플루오로벤젠, 톨루엔, 디메틸포름아마이드, 디메틸아세테이트, 트리플루오로톨루엔, 크실렌, 사이클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 사이클로헥사논, 에탄올, 이소프로필 알콜, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 디메톡시에탄, 1,3-디옥솔란, 디글라임, 테트라글라임, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤 및 설포란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용매를 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent include benzene, fluorobenzene, toluene, dimethylformamide, dimethylacetate, trifluorotoluene, xylene, cyclohexane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, cyclohexanone, ethanol, isopropyl alcohol , Dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethoxyethane, 1,3-dioxolane, diglyme, tetra At least one solvent selected from the group consisting of glyme, ethylene carbonate, propylene carbonate,? -Butyrolactone and sulfolane can be used.

상기 리튬염으로는 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6), 리튬 테트라플루오로보레이트(LiBF4), 리튬 헥사플루오로아제네이트(LiAsF6), 리튬 퍼클로레이트(LiClO4), 리튬 트리플루오로메탄설포네이트(LiSO3CF3), 리튬 비스(트리플루오로메틸)술폰이미드 lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (LiN(SO2CF3)2), 리튬 비스(퍼플루오로에틸술포닐)이미드(LiN(SO2C2F5)2)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 리튬염을 사용할 수 있다.Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroazenate (LiAsF 6 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium trifluoromethane sulfonate (LiSO 3 CF 3), lithium-bis (trifluoromethyl) sulfone imide lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3) 2), lithium bis (perfluoroethyl sulfonyl) imide (LiN ( SO 2 C 2 F 5 ) 2 ) may be used.

상기 전해액에서, 상기 리튬염의 농도는 예를 들어 0.01 내지 5M, 예를 들어 0.1 내지 2.0M로 사용한다.In the electrolyte solution, the concentration of the lithium salt is, for example, 0.01 to 5 M, for example, 0.1 to 2.0 M.

상술한 리튬 황 이차전지, 리튬 이온 이차 전지와 같은 리튬 이차전지는 리튬 음극을 보호하여 리튬 음극과 전해액의 부반응이 억제될 뿐만 아니라 리튬 이온 전도성이 개선됨으로써 전도도 및 수명 특성이 개선된다.The lithium secondary battery such as the lithium-sulfur secondary battery and the lithium ion secondary battery described above protects the lithium anode, thereby suppressing the side reaction between the lithium anode and the electrolyte, as well as improving the lithium ion conductivity, thereby improving the conductivity and lifetime.

본 명세서에 기재된 화학식들에서 사용되는 치환기의 정의에 대하여 살펴 보면 다음과 같다.The definitions of substituents used in the formulas described herein are as follows.

화학식에서 사용되는 용어 “알킬”은 완전 포화된 분지형 또는 비분지형 (또는 직쇄 또는 선형) 탄화수소를 말한다. The term &quot; alkyl &quot; used in the formulas refers to fully saturated branched or unbranched (or linear or linear) hydrocarbons.

상기 “알킬”의 비제한적인 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, n-헥실, 3-메틸헥실, 2,2-디메틸펜틸, 2,3-디메틸펜틸, n-헵틸 등을 들 수 있다. Non-limiting examples of the "alkyl" include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, , 2,2-dimethylpentyl, 2,3-dimethylpentyl, n-heptyl and the like.

상기 “알킬”중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 할로겐 원자로 치환된 C1-C20의 알킬기(예: CF3, CHF2, CH2F, CCl3 등), C1-C20의 알콕시, C2-C20의 알콕시알킬, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존ㄱ;, 카르복실기나 그의 염, 술포닐기, 설파모일(sulfamoyl)기, 술폰산기나 그의 염, 인산기나 그의 염, 또는 C1-C20의 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20의 헤테로알킬기, C6-C20의 아릴기, C6-C20의 아릴알킬기, C6-C20의 헤테로아릴기, C7-C20의 헤테로아릴알킬기, C6-C20의 헤테로아릴옥시기, C7-C20의 헤테로아릴옥시알킬기 또는 C7-C20의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.The "alkyl" at least one hydrogen atom of which is a halogen atom, a halogen atom, an alkyl group of the optionally substituted C1-C20: (for example CF 3, CHF 2, CH 2 F, CCl 3, etc.), an alkoxy of C1-C20, C2-C20 A carboxyl group or a salt thereof, a sulfonyl group, a sulfamoyl group, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid group or a salt thereof, a phosphoric acid group or a salt thereof, C20 alkyl group, a C2-C20 alkenyl group, a C2-C20 alkynyl group, a C1-C20 heteroalkyl group, a C6-C20 aryl group, a C6-C20 arylalkyl group, a C6-C20 heteroaryl group, C20 heteroarylalkyl groups, C6-C20 heteroaryloxy groups, C7-C20 heteroaryloxyalkyl groups or C7-C20 heteroarylalkyl groups.

용어 “할로겐 원자”는 불소, 브롬, 염소, 요오드 등을 포함한다. The term &quot; halogen atom &quot; includes fluorine, bromine, chlorine, iodine and the like.

용어 “할로겐 원자로 치환된 C1-C20 알킬기”는 하나 이상의 할로그룹(halo group)이 치환된 C1-C20 알킬기를 말하며, 비제한적인 예로서, 모노할로알킬, 디할로알킬 또는 퍼할로알킬을 함유한 폴리할로알킬을 들 수 있다.The term "C1-C20 alkyl group substituted by a halogen atom" refers to a C1-C20 alkyl group substituted by at least one halo group, and includes, but is not limited to, a monohaloalkyl, dihaloalkyl or perhaloalkyl Or a polyhaloalkyl.

모노할로알킬은 알킬기내에 하나의 요오드, 브롬, 염소 또는 불소를 갖는 경우이고, 디할로알킬 및 폴리할로알킬은 두개 이상의 동일하거나 또는 상이한 할로 원자를 갖는 알킬기를 나타낸다.Monohaloalkyl refers to the case of having one iodine, bromine, chlorine or fluorine in the alkyl group, and dihaloalkyl and polyhaloalkyl represent alkyl groups having two or more same or different halo atoms.

화학식에서 사용되는 용어“알콕시”는 알킬-O-를 나타내며, 상기 알킬은 상술한 바와 같다. 상기 알콕시의 비제한적인 예로서 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 2-프로폭시, 부톡시, 터트-부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시 등이 있다. 상기 알콕시기중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환가능하다.The term &quot; alkoxy &quot; used in the formula represents alkyl-O-, and the alkyl is as described above. Non-limiting examples of the alkoxy include methoxy, ethoxy, propoxy, 2-propoxy, butoxy, tert-butoxy, pentyloxy, hexyloxy and the like. At least one hydrogen atom in the alkoxy group may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above.

화학식에서 사용되는 용어“알케닐”기는 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소를 말한다. 알케닐기의 비제한적인예로는 비닐, 알릴, 부테닐, 프로피닐(propynyl), 이소부테닐 등을 들 수 있고, 상기 알케닐중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환될 수 있다.The term &quot; alkenyl &quot; group used in the formulas refers to branched or unbranched hydrocarbons having at least one carbon-carbon double bond. Non-limiting examples of the alkenyl group include vinyl, allyl, butenyl, propynyl, isobutenyl, etc., and at least one hydrogen atom of the alkenyl may be substituted with the same substituent as the alkyl group .

화학식에서 사용되는 용어 “알키닐”기는 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소를 말한다. 상기 “알키닐”의 비제한적인 예로는 에티닐, 부티닐, 이소부티닐, 프로피닐 등을 들 수 있다. The term &quot; alkynyl &quot; group used in the formulas refers to branched or unbranched hydrocarbons having at least one carbon-carbon triple bond. Non-limiting examples of the "alkynyl" include ethynyl, butynyl, isobutynyl, propynyl, and the like.

상기 “알키닐”중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환될 수 있다.At least one hydrogen atom of the above-mentioned &quot; alkynyl &quot; may be substituted with the same substituent as in the above-mentioned alkyl group.

화학식에서 사용되는 용어 “아릴”기는 단독 또는 조합하여 사용되어, 하나 이상의 고리를 포함하는 방향족 탄화수소기를 의미한다.The term &quot; aryl &quot; group used in the formulas, alone or in combination, means an aromatic hydrocarbon group containing at least one ring.

상기 용어 “아릴”은 방향족 고리가 하나 이상의 사이클로알킬고리에 융합된 그룹도 포함한다. The term &quot; aryl &quot; also includes groups wherein an aromatic ring is fused to one or more cycloalkyl rings.

상기 “아릴”의 비제한적인 예로서, 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등이 있다. Non-limiting examples of the "aryl" include phenyl, naphthyl, tetrahydronaphthyl, and the like.

또한 상기 “아릴”기중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.Also, at least one hydrogen atom in the above &quot; aryl &quot; group may be substituted with the same substituent as the above-mentioned alkyl group.

용어 “아릴알킬”은 아릴로 치환된 알킬을 의미한다. 아릴알킬의 예로서 벤질 또는 페닐-CH2CH2-을 들 수 있다.The term &quot; arylalkyl &quot; means alkyl substituted with aryl. As examples of aryl alkyl benzyl or phenyl, -CH 2 CH 2 - it may be mentioned.

화학식에서 사용되는 용어 “아릴옥시”는 -O-아릴을 의미하며, 아릴옥시기의 예로서 페녹시 등이 있다. 상기 “아릴옥시”기중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. The term &quot; aryloxy &quot; used in the formula means -O-aryl, and examples of the aryloxy group include phenoxy and the like. At least one hydrogen atom in the above-mentioned &quot; aryloxy &quot; group may be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

화학식에서 사용되는 용어 “헤테로아릴”기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 탄소인 모노사이클릭(monocyclic) 또는 바이사이클릭(bicyclic) 유기 그룹을 의미한다. 상기 헤테로아릴기는 예를 들어 1-5개의 헤테로원자를 포함할 수 있고, 5-10 고리 멤버(ring member)를 포함할 수 있다. 상기 S 또는 N은 산화되어 여러가지 산화 상태를 가질 수 있다.The term &quot; heteroaryl &quot; group used in the formulas means a monocyclic or bicyclic organic group containing one or more heteroatoms selected from N, O, P or S and the remaining ring atoms being carbon . The heteroaryl group may contain, for example, from 1 to 5 hetero atoms, and may include 5-10 ring members. The S or N may be oxidized to have various oxidation states.

상기 “헤테로아릴”중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. At least one hydrogen atom of the above-mentioned &quot; heteroaryl &quot; can be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

용어 “헤테로아릴알킬”은 헤테로아릴로 치환된 알킬을 의미한다. The term &quot; heteroarylalkyl &quot; means alkyl substituted by heteroaryl.

용어 “헤테로아릴옥시”는 -O-헤테로아릴 모이어티를 의미한다. 상기 헤테로아릴옥시중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.The term &quot; heteroaryloxy &quot; means an-O-heteroaryl moiety. At least one hydrogen atom of the heteroaryloxy may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above.

화학식에서 사용되는 “탄소고리”기는 포화 또는 부분적으로 불포화된 비방향족(non-aromatic) 모노사이클릭, 바이사이클릭 또는 트리사이클릭 탄화수소기를 말한다.The &quot; carbon ring &quot; group used in the formula refers to a saturated or partially unsaturated non-aromatic monocyclic, bicyclic or tricyclic hydrocarbon group.

상기 모노사이클릭 탄화수소의 예로서, 사이클로펜틸, 사이클로펜테닐, 사이클로헥실, 사이클로헥세닐 등이 있고, 바이사이클릭 탄화수소의 예로서, bornyl, decahydronaphthyl, bicyclo[2.1.1]hexyl, bicyclo[2.2.1]heptyl, bicyclo[2.2.1]heptenyl, 또는 bicyclo[2.2.2]octyl이 있다.Examples of the monocyclic hydrocarbons include cyclopentyl, cyclopentenyl, cyclohexyl, cyclohexenyl, and the like. Examples of bicyclic hydrocarbons include bornyl, decahydronaphthyl, bicyclo [2.1.1] hexyl, bicyclo [2.2. 1] heptyl, bicyclo [2.2.1] heptenyl, or bicyclo [2.2.2] octyl.

상기 트리사이클릭 탄화수소의 예로서, 아다만틸(adamantly) 등이 있다. Examples of the tricyclic hydrocarbons include adamantly and the like.

상기 “탄소고리”중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. At least one hydrogen atom of the above-mentioned &quot; carbon ring &quot; may be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

화학식에서 사용되는 “헤테로고리”기는 질소, 황, 인, 산소 등과 같은 헤테로원자를 함유하고 있는 5 내지 10 원자로 이루어진 고리기를 지칭하며, 구체적인 예로서 피리딜 등이 있고, 이러한 헤테로고리기중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지로 치환가능하다.The &quot; heterocyclic &quot; group used in the formula refers to a cyclic group having 5 to 10 atoms containing hetero atoms such as nitrogen, sulfur, phosphorus, oxygen, etc. and specific examples thereof include pyridyl and the like. The atom is substitutable as in the case of the above-mentioned alkyl group.

용어 “술포닐”은 R”-SO2-를 의미하며, R”은 수소, 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아릴-알킬, 헤테로아릴-알킬, 알콕시, 아릴옥시, 사이클로알킬기 또는 헤테로고리기이다.The term &quot; sulfonyl &quot; means R &quot; -SO 2 -, wherein R "is hydrogen, alkyl, aryl, heteroaryl, aryl-alkyl, heteroaryl-alkyl, alkoxy, aryloxy, cycloalkyl or heterocyclic group.

용어 “설파모일”기는 H2NS(O2)-, 알킬-NHS(O2)-, (알킬)2NS(O2)-, 아릴- NHS(O2)-, 알킬-(아릴)-NS(O2)-, (아릴)2NS(O)2, 헤테로아릴-NHS(O2)-, (아릴-알킬)- NHS(O2)-, 또는 (헤테로아릴-알킬)-NHS(O2)-를 포함한다.The term "sulfamoyl" group H 2 NS (O 2) - , alkyl, -NHS (O 2) -, (alkyl) 2 NS (O 2) - , aryl-NHS (O 2) -, alkyl (aryl) - NS (O 2) -, (aryl) 2 NS (O) 2, heteroaryl, -NHS (O 2) -, (aryl-alkyl) - NHS (O 2) - , or (heteroaryl-alkyl) -NHS ( O 2 ) -.

상기 설파모일중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지로 치환가능하다.At least one hydrogen atom of the sulfamoyl group is substitutable as in the case of the alkyl group described above.

상기 용어 “아미노기”는 질소원자가 적어도 하나의 탄소 또는 헤테로원자에 공유결합된 경우를 나타낸다. 아미노기는 예를 들어 -NH2 및 치환된 모이어티(substituted moieties)를 포함한다. 그리고 질소 원자가 적어도 하나의 부가적인 알킬기에 결합된 “알킬아미노”, 질소가 적어도 하나 또는 둘 이상이 독립적으로 선택된 아릴기에 결합된 “아릴아미노”및 “디아릴아미노”를 포함한다.The term &quot; amino group &quot; refers to the case where the nitrogen atom is covalently bonded to at least one carbon or heteroatom. The amino group includes, for example, -NH 2 and substituted moieties. Alkylamino &quot; wherein the nitrogen atom is bonded to at least one additional alkyl group, &quot; arylamino &quot; and &quot; diarylamino &quot; in which at least one nitrogen or two or more are bonded to an independently selected aryl group.

이하, 하기 실시예를 들어 보다 상세히 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1:  One: 복합막의Composite membrane 제조 Produce

리튬-티타늄-알루미늄-인산염(LTAP: Li1.4Ti1.6Al0.4P3O12)막(Ohara glass) (Ohara corporation)를 분쇄하고 이를 기공 직경이 약 63㎛ 및 53㎛ 망체로 체질(sieving)을 실시하여 약 58 ㎛의 크기(평균입경)를 갖는 LTAP 입자를 얻었다.Lithium-titanium-aluminum-phosphate (LTAP: Li 1.4 Ti 1.6 Al 0.4 P 3 O 12 ) membrane (Ohara corporation) was pulverized and sieved with pore diameters of about 63 μm and 53 μm To obtain LTAP particles having a size (average particle size) of about 58 탆.

바이알에 상기 LTAP 입자 200mg, 톨루엔 20ml 및 이소부틸(트리에톡시)실란(IB) 50mg을 부가하였고 이를 25℃에서 약 7시간 동안 교반하였다. To the vial was added 200 mg of the LTAP particles, 20 ml of toluene and 50 mg of isobutyl (triethoxy) silane (IB), and the mixture was stirred at 25 ° C for about 7 hours.

상기 반응 결과물을 여과한 다음 여과하여 얻어진 생성물을 아세톤으로 세정하고 60℃에서 약 2시간 동안 진공 건조하였다. 이어서 진공건조된 결과물에 대한 53㎛ 및 63㎛ 망체로 체질(sieving)을 실시하여 약 58 ㎛의 크기(평균입경)를 갖는 IB의 축합 반응 생성물로 된 소수성 코팅막이 형성된 LTAP(IB-LTAP) 입자를 얻었다.The reaction product was filtered, filtered, washed with acetone, and vacuum-dried at 60 DEG C for about 2 hours. The resultant vacuum-dried product was subjected to sieving with 53 μm and 63 μm mesh sieves to obtain LTAP (IB-LTAP) particles having a hydrophobic coating film of a condensation reaction product of IB having a size (average particle diameter) of about 58 μm .

이와 별도로, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate: 4T) 160mg 및 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione: TTT) 240mg을 에탄올과 클로로포름의 혼합용매(1:1 혼합부피비) 6.6ml에 용해하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물에 광개시제인 하기 화학식으로 표시되는 Irgacure 369(BASF) 30mg을 부가하고 교반을 실시하여 고분자막 형성용 조성물을 얻었다. Separately, 160 mg of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate: 4T) and 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4 , 240 mg of 1,3,5-triazine-2,4,6-trione (TTT) was dissolved in 6.6 ml of a mixed solvent of ethanol and chloroform (1: 1 mixed volume ratio) And 30 mg of Irgacure 369 (BASF) represented by the following formula, which is a photoinitiator, was added to this mixture, followed by stirring to obtain a composition for forming a polymer membrane.

Figure pat00003
Figure pat00003

Irgacure 369(BASF)Irgacure 369 (BASF)

상기 과정에 따라 얻은 고분자막 형성용 조성물을 물이 채워진 패트리 디쉬(petri dish)(Ф=3.2cm)의 물 표면에 적가하였다. The composition for forming a polymer membrane obtained as described above was dropped on a water surface of a petri dish (? = 3.2 cm) filled with water.

페트리 접시 뚜껑을 10 분의 1 만 열고 1시간 동안에 걸쳐 천천히 에탄올과 클로포름을 증발시키고 남아있는 모노머 혼합물의 표면을 평탄하게 하였다. The petri dish lid was opened only one tenth and the ethanol and chloroform were slowly evaporated over 1 hour and the surface of the remaining monomer mixture was allowed to flatten.

IB-LTAP 입자를 60℃에서 약 30분 동안 건조하고 그 때 포함되는 수분 함량을 100ppm이하로 제어하였다. 이렇게 수분 함량이 제어된 IB-LTAP 입자 10mg을 상기 평탄화된 결과물 상에 스프레드(spread) 하였다.The IB-LTAP particles were dried at 60 DEG C for about 30 minutes, and the moisture content contained therein was controlled to 100 ppm or less. 10 mg of IB-LTAP particles with moisture content controlled therein were spread on the planarized resultant.

물 표면에 저압 수은 램프(0.08 W/cm2)을 이용하여 UV를 약 15분 동안 조사하여 TTT와 4T의 중합을 실시하여 복합막을 얻었다. 핀셋을 이용하여 물 표면으로부터 복합막을 분리해냈다. 여기에서 복합막은 복수개의 관통홀을 갖는 고분자막 및 상기 관통홀에 형성된 LTAP 입자를 포함하되 상기 LTAP 입자 표면에 IB의 축합 반응 생성물로 된 소수성 코팅막이 형성된 구조를 갖는다. 여기에서 소수성 코팅막의 두께는 약 10nm 이하이었고, IB의 축합 반응 생성물의 함량은 LTAP 입자 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 중량부였고, 상기 소수성 코팅막이 형성된 LTAP 입자의 함량은 복합막 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 43 중량부였다. 상기 복합막의 평균두께는 70㎛이었다.The surface of the water was irradiated with UV for about 15 minutes using a low pressure mercury lamp (0.08 W / cm 2 ), and TTT and 4T polymerization were carried out to obtain a composite membrane. The tweezers were used to separate the composite membrane from the water surface. Wherein the composite membrane has a polymer membrane having a plurality of through holes and a LTAP particle formed on the through hole, wherein a hydrophobic coating film composed of a condensation reaction product of IB is formed on the LTAP particle surface. The content of the condensation reaction product of IB was about 0.01 parts by weight based on 100 parts by weight of the LTAP particles. The content of the LTAP particles having the hydrophobic coating layer formed was 100 parts by weight of the total weight of the composite membrane Based on 43 parts by weight. The average thickness of the composite membrane was 70 mu m.

실시예Example 2:  2: 복합막의Composite membrane 제조 Produce

실시예 1에 따라 얻은 IB-LTAP 입자 200mg, 톨루엔 20 mg 및 (3-메타크릴프로필트리메톡시실란(PM) 50mg을 약 30분동안 교반하여 반응 혼합물을 얻었다. 상기 반응 혼합물의 여과를 실시한 후 여과하여 얻어진 생성물을 아세톤으로 세정하였다. 200 mg of the IB-LTAP particles obtained in Example 1, 20 mg of toluene and 50 mg of 3-methacrylpropyltrimethoxysilane (PM) were stirred for about 30 minutes to obtain a reaction mixture. After the reaction mixture was filtered The product obtained by filtration was washed with acetone.

상기 세정하여 얻어진 결과물을 60℃에서 약 2시간 동안 진공 건조한 다음, 얻어진 결과물에 대한 기공 직경이 약 53㎛, 63㎛ 체질(sieving)을 실시하여 IB로 개질된 IB-LTAP(IB-LTAP) 입자를 얻었다.IB-LTAP (IB-LTAP) particles modified by IB were subjected to vacuum drying at 60 ° C for about 2 hours, and then subjected to a sieving with a pore diameter of about 53 탆 and 63 탆 for the obtained product. .

이와 별도로, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptoppropionate: 4T) 160mg 및 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione: TTT) 240mg을 에탄올과 클로로포름의 혼합용매(1:1 혼합부피비) 6.6ml에 용해하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물에 광개시제인 하기 화학식으로 표시되는 Irgacure 369(BASF) 30mg을 부가하고 교반을 실시하여 고분자막 형성용 조성물을 얻었다. Separately, 160 mg of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate: 4T) and 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4 , 240 mg of 1,3,5-triazine-2,4,6-trione (TTT) was dissolved in 6.6 ml of a mixed solvent of ethanol and chloroform (1: 1 mixed volume ratio) And 30 mg of Irgacure 369 (BASF) represented by the following formula, which is a photoinitiator, was added to this mixture, followed by stirring to obtain a composition for forming a polymer membrane.

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Irgacure 369(BASF)Irgacure 369 (BASF)

상기 과정에 따라 얻은 고분자막 형성용 조성물을 물이 채워진 패트리 디쉬(petri dish)(Ф=3.2cm)의 물 표면에 적가하였다. The composition for forming a polymer membrane obtained as described above was dropped on a water surface of a petri dish (? = 3.2 cm) filled with water.

페트리 접시 뚜껑을 10 분의 1 만 열고 1시간 동안에 걸쳐 천천히 에탄올과 클로포름을 증발시키고 남아있는 모노머 혼합물의 표면을 평탄하게 하였다. The petri dish lid was opened only one tenth and the ethanol and chloroform were slowly evaporated over 1 hour and the surface of the remaining monomer mixture was allowed to flatten.

PM-IB-LTAP 입자를 60℃에서 약 30분 동안 건조하고 그 때 포함되는 수분 함량을 100ppm이하로 제어하였다. 이렇게 수분함량이 제어된 PM-IB-LTAP 입자 10mg을 평탄화된 결과물 상에 스프레드(spread)하였다.PM-IB-LTAP particles were dried at 60 DEG C for about 30 minutes, and the water content contained therein was controlled to be 100 ppm or less. 10 mg of PM-IB-LTAP particles with controlled moisture content were spread on the planarized product.

물 표면에 저압 수은 램프(0.08 W/cm2)을 이용하여 UV를 약 15분 동안 조사하여 TTT 및 4T의 광중합을 실시하여 복합막을 얻었다. 핀셋을 이용하여 물 표면으로부터 복합막을 분리해냈다. 상기 TTT 및 4T의 광중합시 PM도 광중합 반응에 참여하였다. The surface of the water was irradiated with a low pressure mercury lamp (0.08 W / cm 2 ) for about 15 minutes to photopolymerize TTT and 4T to obtain a composite membrane. The tweezers were used to separate the composite membrane from the water surface. The photopolymerization of TTT and 4T also involved photopolymerization of PM.

상기 과정에 따라 제조된 복합막은 복수개의 관통홀을 갖는 고분자막 및 상기 관통홀에 형성된 LTAP 입자를 포함하되 상기 LTAP 입자 표면에 IB 및 PM의 축합 반응 생성물로 된 소수성 코팅막이 형성된 구조를 가졌다. 여기에서 소수성 코팅막의 두께는 약 10nm 이하이었고, IB 및 PM의 축합 반응 생성물의 함량은 LTAP 입자 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 중량부였고, 상기 소수성 코팅막이 형성된 LTAP 입자의 함량은 복합막 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 43 중량부였다. 상기 복합막의 평균두께는 70㎛이었다.The composite membrane prepared according to the above process had a structure in which a polymer membrane having a plurality of through holes and LTAP particles formed in the through holes were formed, and a hydrophobic coating film composed of a condensation reaction product of IB and PM was formed on the LTAP particle surface. The content of the condensation reaction product of IB and PM was about 0.01 part by weight based on 100 parts by weight of the LTAP particles, and the content of the LTAP particles formed with the hydrophobic coating layer was about 100 parts by weight Was 43 parts by weight based on parts by weight. The average thickness of the composite membrane was 70 mu m.

실시예Example 3:  3: 복합막의Composite membrane 제조 Produce

결정상 리튬-티타늄-알루미늄-인산염(LTAP: Li1 . 4Ti1 . 6Al0 . 4P3O12)을 갖는 Li2O, Al2O3, SiO2, P2O5, TiO2 및 GeO2로 구성된 리튬 이온 전도성-세라믹판(Ohara glass)(Ohara corporation)(두께: 약 260㎛, 3.05mg/cm3, 88 mg/cm2)를 분쇄하고 이를 기공 직경이 약 53-63㎛, 75-90㎛, 100-125㎛ 망체로, 체질(sieving)을 실시하여 약 58, 83, 113 ㎛의 크기(평균입경)를 각각 갖는 LTAP 입자를 얻었다.Crystal phases of lithium-titanium-aluminum-phosphate (... LTAP: Li 1 4 Ti 1 6 Al 0 4 P 3 O 12) to which Li 2 O, Al 2 O3, SiO 2, P 2 O 5, TiO 2 and GeO the lithium ion conductivity comprised of two ceramic plates (Ohara glass) (Ohara corporation) ( thickness: about 260㎛, 3.05mg / cm 3, 88 mg / cm 2) and the crushing them pore diameter 53-63㎛, 75 the -90 占 퐉 and 100-125 占 퐉 mesh were sieved to obtain LTAP particles each having a size (average particle size) of about 58, 83, and 113 占 퐉, respectively.

바이알에 상기 LTAP 입자 200mg, 톨루엔 20ml 및 이소부틸(트리에톡시)실란(IB) 50mg을 부가하였고 이를 25℃에서 약 7시간 동안 교반하였다. To the vial was added 200 mg of the LTAP particles, 20 ml of toluene and 50 mg of isobutyl (triethoxy) silane (IB), and the mixture was stirred at 25 ° C for about 7 hours.

상기 반응 결과물을 여과한 다음 여과하여 얻어진 생성물을 아세톤으로 세정하고 60℃에서 약 2시간 동안 진공 건조하였다. 이어서 진공건조된 결과물에 대한 기공 직경이 약 75-90㎛ 망체로 체질(sieving)을 실시하여 약 58, 83, 113㎛의 크기(평균입경)를 각각 갖는 IB의 축합 반응 생성물로 된 소수성 코팅막이 형성된 LTAP(IB-LTAP) 입자를 얻었다.The reaction product was filtered, filtered, washed with acetone, and vacuum-dried at 60 DEG C for about 2 hours. Subsequently, a vacuum-dried product was subjected to sieving with a pore diameter of about 75-90 μm to obtain a hydrophobic coating film of a condensation reaction product of IB having sizes (average particle size) of about 58, 83, and 113 μm, respectively To form LTAP (IB-LTAP) particles formed.

상기 LTAP 입자(IB-LTAP 입자) 200mg, 톨루엔 20 mg 및 (3-메타크릴프로필트리메톡시실란(PM) 50mg을 약 30분동안 교반하였다. 상기 반응 혼합물의 여과를 실시한 후 여과하여 얻어진 생성물을 아세톤으로 세정하였다. 200 mg of the LTAP particles (IB-LTAP particles), 20 mg of toluene and 50 mg of 3-methacrylpropyltrimethoxysilane (PM) were stirred for about 30 minutes. After filtration of the reaction mixture, And washed with acetone.

상기 세정하여 얻어진 결과물을 60℃에서 약 2시간 동안 진공 건조한 다음, 얻어진 결과물에 대한 기공 직경이 약 53-63㎛, 75-90㎛, 100-125㎛ 체로 체질(sieving)을 실시하여 PM으로 개질된 IB-LTAP(PM-IB-LTAP) 입자를 얻었다. The resultant product was vacuum dried at 60 DEG C for about 2 hours and sieved with a pore diameter of about 53 to 63 mu m, 75 to 90 mu m, and 100 to 125 mu m for the obtained product, IB-LTAP (PM-IB-LTAP) particles.

PM-IB-LTAP 입자의 표면에는 소수성 IB 및 극성 PM에 의하여 개질된 소수성 코팅막이 형성되며, 핀홀없이 PM-IB-LTAP 입자의 균일한 층을 형성하였다.On the surface of the PM-IB-LTAP particles, a hydrophobic coating film modified by hydrophobic IB and polar PM was formed and a uniform layer of PM-IB-LTAP particles was formed without pinholes.

이와 별도로, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptoppropionate: 4T) 500mg 및 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione: TTT) 330mg을 에탄올과 클로로포름의 혼합용매(1:1 혼합부피비) 6.6ml에 용해하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물에 광개시제인 Irgacure 369(BASF) 30mg을 부가하고 교반을 실시하여 고분자막 형성용 조성물을 얻었다.Separately, 500 mg of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate: 4T) and 500 mg of 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4 , 330 mg of 1,3,5-triazine-2,4,6-trione (TTT) was dissolved in 6.6 ml of a mixed solvent of ethanol and chloroform (1: 1 mixed volume ratio) And 30 mg of Irgacure 369 (BASF) as a photoinitiator was added to this mixture, followed by stirring to obtain a composition for forming a polymer membrane.

상기 과정에 따라 얻은 고분자막 형성용 조성물 0.46ml를 물이 채워진 패트리 디쉬(petri dish)(Ф=3.2cm)의 물 표면에 적가하였다. 모노머 용액은 물에 띄워서 뚜껑으로 90%를 가린 다음에 1시간 걸어 천천히 에탄올과 클로포름을 증발시키고 남아있는 모노머 혼합물의 표면을 평탄하게 하였다. 0.46 ml of the composition for forming a polymer membrane obtained by the above procedure was added dropwise to the water surface of a petri dish (? = 3.2 cm) filled with water. The monomer solution was floated in water, covered with a lid of 90%, and then slowly evaporated for 1 hour to evaporate the ethanol and the chloroform to flatten the surface of the remaining monomer mixture.

이온 전도성 입자 PM-IB-LTAP를 60℃에서 30분 동안 건조하였다. 그 때 포함되는 수분 함량은 100ppm 이하로 제어되었다. 이렇게 수분 함량이 제어된 PM-IB-LTAP 입자 10mg을 평탄화된 결과물 상에 스프레드(spread)하였다.The ion conductive particle PM-IB-LTAP was dried at 60 占 폚 for 30 minutes. The water content at that time was controlled to be 100 ppm or less. 10 mg of PM-IB-LTAP particles with controlled moisture content were spread on the planarized product.

물 표면에 UV 가교제(Crosslinker) CL-100(254nm, 10mW/cm2)을 이용하여 UV를 약 15분 동안 조사하여 TTT 및 4T의 광중합을 실시하여 복합막을 얻었다. 핀셋을 이용하여 물 표면으로부터 복합막을 분리해냈다. 상기 TTT 및 4T의 광중합시 PM도 광중합 반응에 참여하였다.UV light was irradiated onto the water surface using a UV cross-linker CL-100 (254 nm, 10 mW / cm 2 ) for about 15 minutes to photopolymerize TTT and 4T to obtain a composite membrane. The tweezers were used to separate the composite membrane from the water surface. The photopolymerization of TTT and 4T also involved photopolymerization of PM.

상기 과정에 따라 얻은 복합막은 복수개의 관통홀을 갖는 고분자막 및 상기 관통홀에 형성된 LTAP 입자를 포함하되 상기 LTAP 입자 표면에 IB 및 PM의 축합 반응 생성물로 된 소수성 코팅막이 형성된 구조를 갖는다. 여기에서 소수성 코팅막의 두께는 약 10nm 이하이었고, IB 및 PM의 축합 반응 생성물의 함량은 LTAP 입자 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 중량부였고, 상기 소수성 코팅막이 형성된 LTAP 입자의 함량은 복합막 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 43 중량부였다. 상기 복합막의 평균 두께는 각각 60㎛이었다.The composite membrane obtained by the above process has a structure in which a polymer membrane having a plurality of through holes and LTAP particles formed in the through holes are formed, and a hydrophobic coating film composed of a condensation reaction product of IB and PM is formed on the LTAP particle surface. The content of the condensation reaction product of IB and PM was about 0.01 part by weight based on 100 parts by weight of the LTAP particles, and the content of the LTAP particles formed with the hydrophobic coating layer was about 100 parts by weight Was 43 parts by weight based on parts by weight. The average thickness of the composite membrane was 60 占 퐉, respectively.

비교예Comparative Example 1:  One: LTAP막의LTAP membrane 제조 Produce

두께가 약 260㎛인 LTAP막(Ohara glass)을 이용하였다.A LTAP film (Ohara glass) having a thickness of about 260 μm was used.

비교예Comparative Example 2:  2: TTTTTT -- 4T막의4T membrane 제조 Produce

펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptoppropionate: 4T)) 500mg 및 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione: TTT) 330mg을 에탄올과 클로로포름의 혼합용매(1:1 혼합부피비) 6.6ml에 용해하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물에 광개시제인 Irgacure 369(BASF) 30mg을 부가하고 교반을 실시하여 고분자막 형성용 조성물을 얻었다. 500 mg of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate: 4T) and 500 mg of 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6 330 mg of 1,3,5-triazine-1,3,5-triazine-2,4,6-trione (TTT) was dissolved in 6.6 ml of a mixed solvent of ethanol and chloroform (1: 1 mixed volume ratio) A mixture was obtained. 30 mg of Irgacure 369 (BASF) as a photoinitiator was added to this mixture, followed by stirring to obtain a composition for forming a polymer membrane.

상기 과정에 따라 얻은 고분자막 형성용 조성물을 패트리 디쉬(petri dish)(Ф=3.2cm)에 캐스팅하고 여기에 UV 가교제(Crosslinker) CL-100(254nm, 10mW/cm2)을 이용하여 UV를 약 15분 동안 조사하여 TTT 및 4T의 광중합을 실시하여 TTT-4T막을 얻었다The composition for forming a polymer membrane obtained above was cast in a Petri dish (Ф = 3.2 cm), UV was irradiated with UV light using a UV cross-linker CL-100 (254 nm, 10 mW / cm 2 ) Min for photopolymerization of TTT and 4T to obtain a TTT-4T film

실시예Example 4:  4: 리튬공기전지의Lithium Air Battery 제조 Produce

먼저 다중벽 카본나노튜브(XinNano사), 이온성 액체인 1M의 리튬 비스(트리플루오로술포닐이미드)(LiTFSI)를 함유하는 DEME-TFSI(N,N-diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide)와 폴리비닐리덴플루오라이드를 5:25:1 중량비로 혼합하여 쉬트 형태의 캐소드를 제조하였다. 쉬트 형태의 캐소드를 절단하여 캐소드를 직경 8mm의 디스크 형태로 얻었다. First, a DEME-TFSI (N, N-diethyl-N-methyl-N-methyl-N, N-diethylaminoethyl) diphenylmethane diisocyanate (DMEM) containing multi- walled carbon nanotubes (XinNano) and 1M lithium bis (trifluorosulfonylimide) (2-methoxyethyl) ammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide) and polyvinylidene fluoride in a weight ratio of 5: 25: 1 to prepare a sheet-like cathode. The sheet-form cathode was cut to obtain a cathode in the form of a disk having a diameter of 8 mm.

약 15mm 직경의 리튬 금속(두께: 500㎛) 디스크를 애노드로 사용하였다.A disc of lithium metal (thickness: 500 mu m) having a diameter of about 15 mm was used as an anode.

폴리에틸렌옥사이드 2g, 실리카겔 0.31g 및 LiTFSI 0.26g을 아세토니트릴 50ml에 용해하고 이를 7시간동안 혼합하여 고분자 용액을 얻었다. 이 고분자 용액을 테프론 디쉬에 캐스팅하고 이를 건조하여 두께가 약 190㎛의 고분자 전해질 필름을 얻었다.2 g of polyethylene oxide, 0.31 g of silica gel and 0.26 g of LiTFSI were dissolved in 50 ml of acetonitrile and mixed for 7 hours to obtain a polymer solution. This polymer solution was cast in a Teflon dish and dried to obtain a polymer electrolyte film having a thickness of about 190 탆.

상기 고분자 필름을 펀칭하여 약 15mm 직경의 고분자 전해질 디스크를 얻었다. 구리 박막, 리튬 금속 디스크, 고분자 전해질 디스크, 실시예 3의 복합막, 캐소드 및 가스확산층 35BA(SGL group) 을 조립하여 리튬공기전지를 제조하였다. The polymer film was punched to obtain a polymer electrolyte disk having a diameter of about 15 mm. A copper thin film, a lithium metal disk, a polymer electrolyte disk, a composite membrane of Example 3, a cathode, and a gas diffusion layer 35BA (SGL group) were assembled to prepare a lithium air battery.

실시예Example 5-6:  5-6: 리튬공기전지의Lithium Air Battery 제조 Produce

실시예 3의 복합막 대신 실시예 1 및 2의 복합막을 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬공기전지를 제조하였다.A lithium air cell was produced in the same manner as in Example 4, except that the composite membrane of Examples 1 and 2 was used instead of the composite membrane of Example 3, respectively.

실시예Example 7:  7: 복합막의Composite membrane 제조 Produce

고분자막 형성용 조성물 제조시 TTT 대신 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 복합막을 제조하였다. A composite membrane was prepared in the same manner as in Example 3, except that trimethylolpropane triacrylate was used instead of TTT in the preparation of the composition for forming a polymer membrane.

실시예Example 8:  8: 리튬공기전지의Lithium Air Battery 제조 Produce

실시예 3의 복합막 대신 실시예 7의 복합막을 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬공기전지를 제조하였다.A lithium air cell was produced in the same manner as in Example 4 except that the composite membrane of Example 7 was used in place of the composite membrane of Example 3, respectively.

실시예Example 9:  9: 복합막의Composite membrane 제조 Produce

결정상 리튬-티타늄-알루미늄-인산염(LTAP: Li1 . 4Ti1 . 6Al0 . 4P3O12)을 갖는 Li2O, Al2O3, SiO2, P2O5, TiO2 및 GeO2로 구성된 리튬 이온 전도성-세라믹판(Ohara glass)(Ohara corporation)(두께: 약 260㎛, 3.05mg/cm3, 88 mg/cm2)를 분쇄하고 이를 기공 직경이 약 75 내지 90㎛ 망체로, 체질(sieving)을 실시하여 약 83㎛의 크기(평균입경)를 각각 갖는 LTAP 입자를 얻었다.Crystal phases of lithium-titanium-aluminum-phosphate (... LTAP: Li 1 4 Ti 1 6 Al 0 4 P 3 O 12) to which Li 2 O, Al 2 O3, SiO 2, P 2 O 5, TiO 2 and GeO the lithium ion conductivity comprised of two ceramic plates (Ohara glass) (Ohara corporation) ( thickness: about 260㎛, 3.05mg / cm 3, 88 mg / cm 2) and grinding the body this pore diameter of about 75 to the network 90㎛ , And sieving was performed to obtain LTAP particles each having a size (average particle diameter) of about 83 탆.

바이알에 상기 LTAP 입자 200mg, 톨루엔 20ml 및 (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl) trimethoxysilane: SH) 50mg을 부가하였고 이를 25℃에서 약 7시간 동안 교반하였다. 200 mg of the LTAP particles, 20 ml of toluene and 50 mg of (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (SH) were added to the vial and the mixture was stirred at 25 ° C for about 7 hours.

상기 반응 결과물을 여과한 다음 여과하여 얻어진 생성물을 아세톤으로 세정하고 60℃에서 약 2시간 동안 진공 건조하였다. 이어서 진공건조된 결과물에 대한 기공 직경이 약 100-125㎛ 망체로 체질(sieving)을 실시하여 약 113㎛의 크기(평균입경)를 갖는 SH의 축합 반응 생성물로 된 소수성 코팅막이 형성된 LTAP(SH-LTAP) 입자를 얻었다.The reaction product was filtered, filtered, washed with acetone, and vacuum-dried at 60 DEG C for about 2 hours. Subsequently, the pore diameter of the resultant vacuum-dried product was sieved to about 100-125 μm to form a hydrophobic coating film of a condensation reaction product of SH having a size (average particle size) of about 113 μm. The LTAP (SH- LTAP) particles were obtained.

상기 LTAP 입자(SH-LTAP 입자) 200mg, 톨루엔 20 mg 및 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxy silane: PFO) 50mg을 약 30분동안 교반하였다. 상기 반응 혼합물의 여과를 실시한 후 여과하여 얻어진 생성물을 아세톤으로 세정하였다. 50 mg of 1H-1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxy silane (PFO) was dissolved in 200 mg of the above LTAP particles (SH-LTAP particles), 20 mg of toluene and 50 mg of 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxy silane Lt; / RTI &gt; The reaction mixture was filtered, filtered and washed with acetone.

상기 세정하여 얻어진 결과물을 60℃에서 약 2시간 동안 진공 건조한 다음, 얻어진 결과물에 대한 기공 직경이 약 100-125㎛ 체로 체질(sieving)을 실시하여 PFO로 개질된 SH-LTAP(PFO-SH-LTAP) 입자를 얻었다. The resultant product was vacuum-dried at 60 ° C. for about 2 hours and sieved with a pore diameter of about 100-125 μm to obtain PFO-modified SH-LTAP (PFO-SH-LTAP ) Particles.

PFO-SH-LTAP 입자의 표면에는 PFO 및 SH에 의하여 개질된 소수성 코팅막이 형성되며, 핀홀없이 PFO-SH-LTAP 입자의 균일한 층을 형성하였다.On the surface of the PFO-SH-LTAP particles, PFO and SH modified hydrophobic coatings were formed, forming a uniform layer of PFO-SH-LTAP particles without pinholes.

이와 별도로, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptoppropionate: 4T) 500mg 및 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione: TTT) 330mg을 에탄올과 클로로포름의 혼합용매(1:1 혼합부피비) 6.6ml에 용해하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물에 광개시제인 Irgacure 369(BASF) 30mg을 부가하고 교반을 실시하여 고분자막 형성용 조성물을 얻었다.Separately, 500 mg of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate: 4T) and 500 mg of 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4 , 330 mg of 1,3,5-triazine-2,4,6-trione (TTT) was dissolved in 6.6 ml of a mixed solvent of ethanol and chloroform (1: 1 mixed volume ratio) And 30 mg of Irgacure 369 (BASF) as a photoinitiator was added to this mixture, followed by stirring to obtain a composition for forming a polymer membrane.

상기 과정에 따라 얻은 고분자막 형성용 조성물 0.46ml를 물이 채워진 패트리 디쉬(petri dish)(Ф=3.2cm)의 물 표면에 적가하였다. 모노머 용액은 물에 띄워서 뚜껑으로 90%를 가린 다음에 1시간 걸어 천천히 에탄올과 클로포름을 증발시키고 남아있는 모노머 혼합물의 표면을 평탄하게 하였다. 0.46 ml of the composition for forming a polymer membrane obtained by the above procedure was added dropwise to the water surface of a petri dish (? = 3.2 cm) filled with water. The monomer solution was floated in water, covered with a lid of 90%, and then slowly evaporated for 1 hour to evaporate the ethanol and the chloroform to flatten the surface of the remaining monomer mixture.

이온 전도성 입자 PM-IB-LTAP를 60℃에서 30분 동안 건조하였다. 그 때 포함되는 수분 함량은 100ppm 이하로 제어되었다. 이렇게 수분 함량이 제어된 PM-IB-LTAP 입자 10mg을 평탄화된 결과물 상에 스프레드(spread)하였다.The ion conductive particle PM-IB-LTAP was dried at 60 占 폚 for 30 minutes. The water content at that time was controlled to be 100 ppm or less. 10 mg of PM-IB-LTAP particles with controlled moisture content were spread on the planarized product.

물 표면에 UV Crosslinker CL-100(254nm, 10mW/cm2)을 이용하여 UV를 약 15분 동안 조사하여 TTT 및 4T의 광중합을 실시하여 복합막을 얻었다. 핀셋을 이용하여 물 표면으로부터 복합막을 분리해냈다. 상기 TTT 및 4T의 광중합시 PM도 광중합 반응에 참여하였다.The water surface was irradiated with UV Crosslinker CL-100 (254 nm, 10 mW / cm 2 ) for about 15 minutes to photopolymerize TTT and 4T to obtain a composite membrane. The tweezers were used to separate the composite membrane from the water surface. The photopolymerization of TTT and 4T also involved photopolymerization of PM.

상기 과정에 따라 얻은 복합막은 복수개의 관통홀을 갖는 고분자막 및 상기 관통홀에 형성된 LTAP 입자를 포함하되 상기 LTAP 입자 표면에 PFO 및 SH의 축합 반응 생성물로 된 소수성 코팅막이 형성된 구조를 갖는다. 여기에서 소수성 코팅막의 두께는 약 10nm 이하이었고, PFO 및 SH의 축합 반응 생성물의 함량은 LTAP 입자 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 중량부였고, 상기 소수성 코팅막이 형성된 LTAP 입자의 함량은 복합막 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 43 중량부였다. 상기 복합막의 평균 두께는 70㎛이었다.The composite membrane obtained according to the above process has a structure in which a polymer membrane having a plurality of through holes and LTAP particles formed in the through holes are formed, and a hydrophobic coating film composed of a condensation reaction product of PFO and SH is formed on the LTAP particle surface. The content of the condensation reaction product of PFO and SH was about 0.01 parts by weight based on 100 parts by weight of the LTAP particles, and the content of the LTAP particles formed with the hydrophobic coating layer was about 100 parts by weight Was 43 parts by weight based on parts by weight. The average thickness of the composite membrane was 70 mu m.

실시예Example 10:  10: 복합막의Composite membrane 제조 Produce

PFO 대신 트리메톡시(3,3,3-트리플루오로프로필)실란(Trimethoxy(3,3,3-trifluoropropyl)silane:TF)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 9와 동일한 방법에 따라 실시하여 복합막을 제조하였다.Except that trimethoxy (3,3,3-trifluoropropyl) silane (TF) was used instead of PFO in place of PFO To prepare a composite membrane.

실시예Example 11:  11: 복합막의Composite membrane 제조 Produce

(3-메르캅토프로필)트리메톡시실란(3-mercaptopropyl) trimethoxysilane: SH) 대신 PM을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 9와 동일한 방법에 따라 실시하여 복합막을 얻었다.Except that PM was used in place of (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (SH) in Example 9 to obtain a composite membrane.

실시예Example 12:  12: 복합막의Composite membrane 제조 Produce

PFO 대신 트리메톡시(3,3,3-트리플루오로프로필)실란(Trimethoxy(3,3,3-trifluoropropyl)silane:TF)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일한 방법에 따라 실시하여 복합막을 제조하였다.Except that trimethoxy (3,3,3-trifluoropropyl) silane (TF) was used instead of PFO in place of PFO To prepare a composite membrane.

비교예Comparative Example 3:  3: 리튬공기전지의Lithium Air Battery 제조 Produce

실시예 3의 복합막 대신 비교예 1의 LTAP막을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬공기전지를 제조하였다.A lithium air cell was produced in the same manner as in Example 4 except that the LTAP membrane of Comparative Example 1 was used instead of the composite membrane of Example 3.

비교예Comparative Example 4 4

LTAP 입자 200mg, 톨루엔 20 mg 및 (3-메타크릴프로필트리메톡시실란(PM) 50mg을 약 15분동안 교반하였다. 상기 반응 혼합물의 여과를 실시한 후 여과하여 얻어진 생성물을 아세톤으로 세정하였다. 200 mg of LTAP particles, 20 mg of toluene and 50 mg of 3-methacrylpropyltrimethoxysilane (PM) were stirred for about 15 minutes. After filtration of the reaction mixture, the resulting product was filtered and washed with acetone.

상기 세정하여 얻어진 결과물을 60℃에서 약 2시간 동안 진공 건조한 다음, 얻어진 결과물에 대한 63㎛ 체질(sieving)을 실시하여 PM 소수성 코팅막이 형성되어 PM으로 개질된 PM-LTAP 입자를 얻었다.The resultant product was vacuum dried at 60 ° C for about 2 hours, and then subjected to 63 μm sieving to obtain a PM hydrophobic coating film to obtain PM-LTAP particles modified with PM.

이와 별도로, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptoppropionate: 4T) 160mg 및 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione: TTT) 240mg을 에탄올과 클로로포름의 혼합용매(1:1 혼합부피비) 6.6ml에 용해하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물에 광개시제인 하기 화학식으로 표시되는 Irgacure 369(BASF) 30mg을 부가하고 교반을 실시하여 고분자막 형성용 조성물을 얻었다. Separately, 160 mg of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate: 4T) and 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4 , 240 mg of 1,3,5-triazine-2,4,6-trione (TTT) was dissolved in 6.6 ml of a mixed solvent of ethanol and chloroform (1: 1 mixed volume ratio) And 30 mg of Irgacure 369 (BASF) represented by the following formula, which is a photoinitiator, was added to this mixture, followed by stirring to obtain a composition for forming a polymer membrane.

Figure pat00005
Figure pat00005

Irgacure 369(BASF)Irgacure 369 (BASF)

상기 과정에 따라 얻은 고분자막 형성용 조성물을 물이 채워진 패트리 디쉬(petri dish)(Ф=3.2cm)의 물 표면에 적가하였다. The composition for forming a polymer membrane obtained as described above was dropped on a water surface of a petri dish (? = 3.2 cm) filled with water.

페트리 접시 뚜껑을 10 분의 1 만 열고 1시간 동안에 걸쳐 천천히 에탄올과 클로포름을 증발시키고 남아있는 모노머 혼합물의 표면을 평탄하게 하였다. The petri dish lid was opened only one tenth and the ethanol and chloroform were slowly evaporated over 1 hour and the surface of the remaining monomer mixture was allowed to flatten.

PM-LTAP 입자를 60℃에서 약 30분 동안 건조하고 그 때 포함되는 수분 함량을 100ppm이하로 제어하였다. 이렇게 수분함량이 제어된 PM-IB-LTAP 입자 10mg을 평탄화된 결과물 상에 스프레드(spread)하였다.The PM-LTAP particles were dried at 60 DEG C for about 30 minutes and the water content contained therein was controlled to be 100 ppm or less. 10 mg of PM-IB-LTAP particles with controlled moisture content were spread on the planarized product.

물 표면에 저압 수은 램프(0.08 W/cm2)을 이용하여 UV를 약 15분 동안 조사하여 TTT 및 4T의 광중합을 실시하여 복합막을 얻었다. 핀셋을 이용하여 물 표면으로부터 복합막을 분리해냈다. 상기 TTT 및 4T의 광중합시 PM도 광중합 반응에 참여하였다. The surface of the water was irradiated with a low pressure mercury lamp (0.08 W / cm 2 ) for about 15 minutes to photopolymerize TTT and 4T to obtain a composite membrane. The tweezers were used to separate the composite membrane from the water surface. The photopolymerization of TTT and 4T also involved photopolymerization of PM.

상기 과정에 따라 제조된 복합막은 복수개의 관통홀을 갖는 고분자막 및 상기 관통홀에 형성된 LTAP 입자를 포함하되 상기 LTAP 입자 표면에 PM의 축합 반응 생성물로 된 소수성 코팅막이 형성된 구조를 가졌다. 여기에서 소수성 코팅막의 두께는 약 10nm 이하이었고, PM의 축합 반응 생성물의 함량은 LTAP 입자 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 중량부였고, 상기 소수성 코팅막이 형성된 LTAP 입자의 함량은 복합막 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 43 중량부였다. 상기 복합막의 평균두께는 70㎛이었다.The composite membrane manufactured according to the above process had a structure in which a polymer membrane having a plurality of through holes and LTAP particles formed in the through holes were formed, and a hydrophobic coating film composed of PM condensation reaction product was formed on the surface of the LTAP particles. The content of the condensation reaction product of PM was about 0.01 parts by weight based on 100 parts by weight of the LTAP particles. The content of the LTAP particles formed with the hydrophobic coating layer was 100 parts by weight of the total weight of the composite membrane. The hydrophobic coating layer had a thickness of about 10 nm or less, Based on 43 parts by weight. The average thickness of the composite membrane was 70 mu m.

비교예Comparative Example 5-7 5-7

PM 대신 PFO(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxy silane), n-도데실트리에톡시실란(n-decyltriethoxysilane: D) 및 (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란(3-mercaptopropyl) trimethoxysilane: SH)를 각각 사용한 것을 제외하고는, 비교예 5와 동일한 방법에 따라 실시하여 복합막을 제조하였다.PFO (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxy silane), n-decyltriethoxysilane (D) and (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane trimethoxysilane SH), respectively, were used in place of the polyimide precursor, to prepare a composite membrane.

비교예Comparative Example 8:  8: LTAP막LTAP membrane

두께가 약 260㎛ 대신 70㎛인 LTAP막(Ohara glass)을 이용하였다.An LTAP film (Ohara glass) having a thickness of 70 mu m instead of about 260 mu m was used.

평가예Evaluation example 1:  One: 접촉각Contact angle

상기 실시예 1 내지 3, 9 내지 12에 따라 제조된 복합막 및 비교예 1-8의 LTAP막에 대한 접촉각을 측정하였다. 접촉각은 접촉각 측정기인 drop shape analyzer DSA100S(Kruss사)을 이용하여 측정하였고, 접촉각의 측정 방법은 다음과 같다.The contact angles of the composite membrane prepared according to Examples 1 to 3, 9 to 12 and the LTAP membrane of Comparative Example 1-8 were measured. The contact angle was measured using a drop shape analyzer DSA100S (Kruss), which is a contact angle measuring instrument, and the contact angle was measured as follows.

먼저 비교예 1의 LATP막에 대한 접촉각을 막의 표면에 작은 물방울을 떨어뜨린 후 물방울과 LTAP막이 이루는 각도를 조사하여 평가하였다.First, the contact angle of the LATP membrane of Comparative Example 1 was measured by dropping droplets of water on the surface of the membrane, and then measuring the angle between the water droplet and the LTAP membrane.

실시예 3에 따라 제조된 복합막에 대한 접촉각은 하기 방법에 따라 측정하였다.The contact angle for the composite membrane prepared according to Example 3 was measured according to the following method.

실시예 3에 따라 얻은 PM-IB-LTAP 입자를 물이 채워진 패트리 디쉬(petri dish)(Ф=3.2cm)의 물 표면에 적가하여 PM-IB-LTAP 입자의 접촉각 a/w/p(θawp)을 측정하였다. 여기에서 a, w 및 p는 각각 공기, 물 및 입자를 나타낸다. The contact angle a / w / p (? Awp) of the PM-IB-LTAP particles was determined by adding the PM-IB-LTAP particles obtained in Example 3 to the water surface of a petri dish (? = 3.2 cm) Were measured. Where a, w and p denote air, water and particles, respectively.

이와 별도로, 모노머인 4T 500mg 및 TTT 330mg을 에탄올과 클로로포름의 혼합용매(1:1 혼합부피비) 6.6ml에 용해하여 혼합물을 얻었다. 이 혼합물에 광개시제인 Irgacure 369(BASF) 30mg을 부가하고 교반을 실시하여 고분자막 형성용 조성물을 얻었다. Separately, 500 mg of monomer 4T and 330 mg of TTT were dissolved in 6.6 ml of a mixed solvent of ethanol and chloroform (1: 1 mixed volume ratio) to obtain a mixture. 30 mg of Irgacure 369 (BASF) as a photoinitiator was added to this mixture, followed by stirring to obtain a composition for forming a polymer membrane.

상기 과정에 따라 얻은 고분자막 형성용 조성물 0.46ml을 물이 채워진 패트리 디쉬(petri dish)(Ф=3.2cm)의 물 표면에 적가하였다. 0.46 ml of the composition for forming a polymer membrane obtained by the above procedure was added dropwise to the water surface of a petri dish (Ф = 3.2 cm) filled with water.

상술한 적가가 끝난 후 30분 경과된 후, PM-IB-LTAP 입자의 접촉각 a/m/p(θamp) 및 접촉각 w/m/p (θwmp)를 측정하였다. a, m, p 및 w는 각각 공기(air), 모노머(monomer), 입자(particle) 및 물(water)의 약어이다.The contact angle a / m / p (? Amp) of the PM-IB-LTAP particles and the contact angle w / m / p (? Wmp) were measured 30 minutes after the dropping. a, m, p, and w are abbreviations of air, monomer, particle, and water, respectively.

실시예 1 및 2에 따라 복합막에서 접촉각 a/w/p(θawp), 접촉각 a/m/p(θamp) 및 접촉각 w/m/p (θwmp)는 실시예 3에 따라 얻은 LTAP 입자(IB-LTAP 입자) 대신 실시예 1에 따라 얻은 IB-LTAP 입자 및 실시예 2에 따라 얻은 PM-IB-LTAP 입자를 입자를 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 3에 대한 방법과 동일하게 실시하여 측정하였다.The contact angle a / w / p (? Awp), the contact angle a / m / p (? Amp) and the contact angle w / m / p (? Wmp) in the composite membrane according to Examples 1 and 2 were the LTAP particles IB LTAP particles obtained in Example 2 and PM-IB-LTAP particles obtained in Example 2 were used instead of the particles of the IB-LTAP particles obtained in Example 1 and the particles of the PM-IB-LTAP particles obtained in Example 2, respectively .

상기 접촉각 a/w/p(θawp), 접촉각 a/m/p(θamp) 및 접촉각 w/m/p (θwmp) 의 측정 결과는 하기 표 1과 같다. The measurement results of the contact angle a / w / p (? Awp), the contact angle a / m / p (? Amp) and the contact angle w / m / p (? Wmp) are shown in Table 1 below.

구분division 복합막의 조성Composition of composite membrane Θawp(°)Θawp (°) Θamp(°)Θamp (°) Θwmp(°)Θ wmp (°) 실시예 1
두께: 약 70㎛)
Example 1
Thickness: about 70 mu m)
IB-LTAP/ TTT+4TIB-LTAP / TTT + 4T -- 58.2(62.1)58.2 (62.1) 75.4(81.2)75.4 (81.2)
실시예 2
두께: 약 70㎛)
Example 2
Thickness: about 70 mu m)
PM-IB-LTAP/ TTT+4TPM-IB-LTAP / TTT + 4T -- 43.643.6 80.380.3
실시예 3
(두께: 약 30㎛)
Example 3
(Thickness: about 30 mu m)
PM-IB-LTAP/ TTT+4TPM-IB-LTAP / TTT + 4T 66.266.2 43.643.6 80.380.3
실시예 9(두께: 약 70㎛)Example 9 (thickness: about 70 mu m) PFO-SH-LTAP/ TTT+4TPFO-SH-LTAP / TTT + 4T -- 32.7(36.9)32.7 (36.9) 64.0(65.1)64.0 (65.1) 실시예 10
(두께: 약 70㎛)
Example 10
(Thickness: about 70 mu m)
TF-SH-LTAP/ TTT+4TTF-SH-LTAP / TTT + 4T -- 33.1(40.5)33.1 (40.5) 82.9(87.9)82.9 (87.9)
실시예 11
(두께: 약 70㎛)
Example 11
(Thickness: about 70 mu m)
PFO-PM-LTAP/ TTT+4TPFO-PM-LTAP / TTT + 4T -- 34.434.4 72.572.5
실시예 12
(두께: 약 70㎛)
Example 12
(Thickness: about 70 mu m)
TF-PM-LTAP/ TTT+4TTF-PM-LTAP / TTT + 4T -- 31.831.8 72.672.6
비교예 1
(두께: 약 260㎛)
Comparative Example 1
(Thickness: about 260 탆)
LTAPLTAP 42.842.8 41.341.3 110.0110.0
비교예 4
(두께: 약 70㎛)
Comparative Example 4
(Thickness: about 70 mu m)
PM-LTAP/TTT+4TPM-LTAP / TTT + 4T -- 28.728.7 92.392.3
비교예 5
(두께: 약 70㎛)
Comparative Example 5
(Thickness: about 70 mu m)
PFO-LTAP/TTT+4TPFO-LTAP / TTT + 4T -- 65.365.3 95.695.6
비교예 6
(두께: 약 70㎛)
Comparative Example 6
(Thickness: about 70 mu m)
D-LTAP/TTT+4TD-LTAP / TTT + 4T -- 24.824.8 62.162.1
비교예 7
(두께: 약 70㎛)
Comparative Example 7
(Thickness: about 70 mu m)
SH-LTAP/TTT+4TSH-LTAP / TTT + 4T -- 29.729.7 112.6112.6
비교예 8
(두께: 약 70㎛)
Comparative Example 8
(Thickness: about 70 mu m)
LTAPLTAP 42.842.8 41.341.3 110.0110.0

상기 표 1에서 실시예 1, 9 및 10에서 Θamp 및 Θwmp의 수치 중 괄호안에 기재된 수치는 복합막 상태로 측정한 접촉각을 나타낸다. In Examples 1, 9, and 10 in Table 1, numerical values in parentheses of numerical values of Θamp and Θwmp indicate contact angles measured in a composite film state.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3 및 9-12에 따라 제조된 복합막은 접촉각 a/w/p(θawp), 접촉각 a/m/p(θamp) 및 접촉각 w/m/p (θwmp)이 모두 30 내지 90°인 범위라는 것을 알 수 있었다. 이러한 복합막은 유기막내에 핀 홀 형성 없이 입자가 균일하게 분산된 구조를 나타냈다.As shown in Table 1, the composite membranes prepared according to Examples 1 to 3 and 9-12 had a contact angle a / w / p (? Awp), a contact angle a / m / p (? Amp) &amp;thetas; wmp) are all in the range of 30 to 90 DEG. This composite membrane showed a structure in which the particles were uniformly dispersed in the organic film without pinhole formation.

이에 비하여, 비교예 1에 따라 제조된 복합막은 θwmp가 90 °를 초과한다는 것을 알 수 있었다. 그리고 비교예 3 내지 8에 따라 제조된 복합막은 Θamp 및 Θwmp 중 하나 이상이 30 내지 90° 범위를 벗어나는 결과를 나타냈다. On the other hand, it was found that the composite membrane produced according to Comparative Example 1 had? Wmp exceeding 90 degrees. And the composite membranes prepared according to Comparative Examples 3 to 8 had a result that at least one of? Amp and? Wmp was out of the range of 30 to 90 degrees.

평가예Evaluation example 2: 광학 현미경 분석 2: Optical microscope analysis

실시예 3에 따라 제조된 복합막(두께: 약 69㎛)에 대한 광학 현미경 분석을 실시하였다. 광학 현미경으로는 Nikon사의 Eclipse LV100D을 이용하였다.Optical microscope analysis of the composite membrane (thickness: about 69 mu m) prepared according to Example 3 was performed. For the optical microscope, Nikon's Eclipse LV100D was used.

실시예 3에 따라 제조된 복합막의 광학 현미경 분석 사진을 도 7a 내지 도 7c에 나타내었다. 도 7a, 도 7b, 도 7c는 각각 복합막의 단면도(cross section view), 상면도(top view) 및 저면도(bottom view)를 각각 나타낸 것이다.Optical microscope photographs of the composite membrane prepared according to Example 3 are shown in Figs. 7a to 7c. FIGS. 7A, 7B and 7C respectively show a cross section view, a top view and a bottom view of the composite membrane, respectively.

이를 참조하면, 실시예 3에 따라 제조된 복합막은 고분자와 LTAP 입자가 골고루 분산된 상태로 존재한다는 것을 알 수 있었다. 그리고 고분자막내에 매립된 LTAP 입자가 단일층(monolayer)으로 배치된 구조라는 것을 알 수 있었다.Referring to this, it can be seen that the composite membrane prepared according to Example 3 exists in a state where the polymer and the LTAP particles are uniformly dispersed. It was also found that the LTAP particles embedded in the polymer membrane were arranged in a monolayer structure.

평가예Evaluation example 3: 저항 및 임피던스 측정 3: Resistance and impedance measurement

실시예 3에 따라 제조된 복합막을 하기 표 2에 나타난 tp 및 Xp 범위가 되도록 제조하고 이 복합막 상부에 백금(platinum)을 스퍼터링(Sputtering)하여 구조체를 제조하였다. 이 구조체에 대한 임피던스를 측정하였다.The composite membrane prepared according to Example 3 was prepared to have the tp and Xp ranges shown in Table 2 below, and a structure was prepared by sputtering platinum on the composite membrane. The impedance for this structure was measured.

구 분division t p (㎛) t p (탆) XpXp 복합막 AComposite membrane A 260260 1.01.0 복합막 BComposite membrane B 6969 0.30.3 복합막 CComposite membrane C 6464 0.320.32 복합막 DComposite membrane D 4545 0.360.36

상기 표 2에서 tp 는 LTAP 입자의 두께를 나타내고 Xp는 복합막에서 LTAP 입자의 면적 분율(area fraction)을 나타낸다. Xp는 도 8d에 나타난 바와 같이 하기식 11에 나타난 바와 같이 복합막의 총면적 Atotal에 대한 노출된 LTAP 입자의 총면적 Ap에 대한 비(Xp=Ap/Atotal)를 나타난다.In Table 2, tp represents the thickness of the LTAP particles and Xp represents the area fraction of the LTAP particles in the composite membrane. Xp represents the ratio (Xp = Ap / A total ) of the total area A total of the composite membrane to the total area Ap of the exposed LTAP particles as shown in the following Equation 11, as shown in FIG. 8d.

[식 11][Equation 11]

Xp=Ap/Atotal Xp = Ap / A total

식 11 중, Ap 는 노출된 입자의 총면적이고 Atotal는 복합막의 총면적이다.In Equation 11, Ap is the total area of the exposed particles and A total is the total area of the composite membrane.

임피던스 측정기기는 Bio Logic사의 임피던스 분석기 VMP3를 이용하였다. 그리고 구조체의 임피던스는 약 20, 40, 60, 80, 100℃로 각각 유지하였고, 온도에 따른 임피던스 분석 결과를 도 8a에 나타내었다. 도 8a에서 Z은 real impedance(Ωcm2)를 나타내고, Z"은 imaginary impedance(Ωcm2)를 나타낸다.The impedance measuring instrument was an impedance analyzer VMP3 from Bio Logic. The impedance of the structure was maintained at about 20, 40, 60, 80, and 100 ° C, respectively, and the results of the impedance analysis according to the temperature are shown in FIG. In FIG. 8A, Z represents the real impedance (? Cm 2 ) and Z "represents the imaginary impedance (? Cm 2 ).

상기 임피던스는 1Hz에서 100MHz까지 진동수 범위frequency range) 에서 약 5mV의 교류 전압을 인가하는 조건에서 평가하여 실수부와 허수부의 임피던스의 함수로서 프로파일을 나타낸 것이다.The impedance is a profile as a function of the impedance of the real and imaginary parts evaluated under the condition of applying an AC voltage of about 5 mV in a frequency range from 1 Hz to 100 MHz.

이를 참조하여, 실시예 3의 복합막을 채용한 구조체는 약 60℃에서 3.9×10-4 Scm- 1으로 임피던스 특성이 우수함을 알 수 있었고 특히 60℃ 이하에서 우수한 이온 전도체 특성을 나타내었다.With reference to, the embodiment of the composite a structure employing a film 3 is from about 60 ℃ 3.9 × 10 -4 Scm - was found to have excellent impedance characteristics in the ion conductor 1 exhibited excellent properties in especially below 60 ℃.

또한 상기 실시예 3에 따라 제조된 복합막 A 내지 D에서 상부에 노출된 PM-IB-LTAP 입자의 전체 총면적(Ap)을 변화시키면서 온도에 따라 면적 비저항 특성을 평가하였다. 면적 비저항 특성은 임피던스 특성으로부터 계산되었다. Also, the area resistivity was evaluated according to the temperature while varying the total area (Ap) of the PM-IB-LTAP particles exposed on the upper part of the composite membranes A to D prepared according to Example 3 above. The area specific resistivity was calculated from the impedance characteristics.

도 8b는 복합막 A 내지 D에서 이온 전도성 무기 입자인 LTAP 입자에서 점유면적에 따른 전도도 변화를 나타내고, 도 8c는 온도 변화에 따른 면적 비저항을 나타낸것이다.FIG. 8B shows the change in the conductivity according to the occupied area of the LTAP particles as the ion conductive inorganic particles in the composite membranes A to D, and FIG. 8C shows the area specific resistance according to the temperature change.

LTAP 입자의 전도도는 하기 식 12에 나타난 바와 같다.The conductivity of the LTAP particles is as shown in Equation 12 below.

[식 12][Equation 12]

σp = tp/ApRσ p = t p / A p R

식 12중 R은 면적 비저항(area specific resistance)을 나타낸다. 그리고 tp 및 Ap는 각각 노출된 PM-IB-LTAP 입자의 두께 및 부분 면적을 나타내며, tp/Ap는 형상 파라미터(shape parameter)이다.In formula 12, R represents an area specific resistance. And t p and A p denote the thickness and the partial area of the exposed PM-IB-LTAP particle, respectively, and t p / A p is a shape parameter.

상기 면적 비저항 평과 결과를 도 8c에 나타내었다.The area resistivity evaluation result is shown in Fig. 8C.

도 8b를 참조하여, 이온 전도성 무기 입자의 두께, 점유면적과 전도도의 상관관계를 알 수 있었다. Referring to FIG. 8B, the correlation between the thickness, the occupied area and the conductivity of the ion conductive inorganic particles was found.

도 8c을 참조하여, 복합막 D는 복합막 A 내지 C와 비교하여 LTAP 입자의 두께가 가장 작다. 이 복합막 D의 면적 비저항은 약 29 Ωcm2으로서 LTAP 극판(Xp=1, tp=200㎛)의 면적비저항(66 Ωcm2)에 비하여 작다는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 일구현예에 따른 복합막의 채널 구조는 면적 비저항 및 면적중량을 매우 감소시킨다는 것을 알 수 있었다.Referring to Fig. 8C, the composite membrane D has the smallest thickness of the LTAP particles as compared with the composite membranes A to C. The area specific resistance of the composite film D was found to be about 29? Cm 2 , which was smaller than the area specific resistance (66? Cm 2) of the LTAP electrode plate (Xp = 1, tp = 200 占 퐉). From this it can be seen that the channel structure of the composite membrane according to one embodiment significantly reduces the area specific resistance and area weight.

평가예Evaluation example 4: 산소 투과도 분석 4: Oxygen permeability analysis

1)실시예 1-2 및 비교예 1-81) Examples 1-2 and Comparative Examples 1-8

실시예 1 및 2에 따라 제조된 복합막 및 비교예 1 내지 8에 따라 제조된 LTAP막의 산소 투과도를 하기 방법에 따라 평가하였다.The oxygen permeabilities of the composite membrane prepared according to Examples 1 and 2 and the LTAP membrane prepared according to Comparative Examples 1 to 8 were evaluated according to the following methods.

산소 투과도 측정장치(Oxygen Transmission Rate Tester)로서 MOCON사의 OX-TRAN 2/21 ML을 이용하였고, 시료 디스크를 면적이 약 1 cm2로 하여 산소 투과 실험을 실시하였다. OX-TRAN 2/21 ML of MOCON was used as an Oxygen Transmission Rate Tester, and an oxygen permeation experiment was performed with a sample disc having an area of about 1 cm 2 .

상기 산소 투과도에 대한 평가 결과는 하기 표 3과 같다.The evaluation results of the oxygen permeability are shown in Table 3 below.

구분division 산소 투과도(oxygen permeability)(cm3cm/m2 day atm)Oxygen permeability (cm 3 cm / m 2 day atm) 실시예 1Example 1 0.520.52 실시예 2Example 2 0.310.31 비교예 1Comparative Example 1 0.210.21 비교예 2Comparative Example 2 0.700.70 비교예 4Comparative Example 4 Measurement unavailable (>100000)Measurement unavailable (> 100000) 비교예 5Comparative Example 5 Measurement unavailable (>100000)Measurement unavailable (> 100000) 비교예 6Comparative Example 6 Measurement unavailable (>100000)Measurement unavailable (> 100000) 비교예 7Comparative Example 7 Measurement unavailable (>100000)Measurement unavailable (> 100000) 비교예 8Comparative Example 8 Measurement unavailable (>100000)Measurement unavailable (> 100000)

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1-2에 따라 제조된 복합막은 산소를 차단하는 특성이 매우 우수한 것으로 나타났다. As shown in Table 3, the composite membrane prepared according to Example 1-2 exhibited excellent oxygen blocking properties.

이에 비하여 비교예 1, 2는 산소 투과도가 실시예 1 및 2에 비하여 산소 차단 특성이 떨어졌고, 비교예 3 내지 8의 복합막은 산소 투과도에 대한 측정 한계를 넘어서서 측정이 곤란하였다.On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the oxygen permeability was lower than that in Examples 1 and 2, and the composite membranes of Comparative Examples 3 to 8 exceeded the measurement limit for oxygen permeability.

2) 실시예 2, 3, 비교예 1 및 비교예 22) Examples 2 and 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2

실시예 2, 3에 따라 제조된 복합막, 비교예 1에 따라 제조된 LTAP막 및 비교예 2에 따라 제조된 TTT-4T막의 산소 투과도(oxygen permeability) 및 수분 투과도(moisture permeability)를 하기 방법에 따라 평가하였다.The oxygen permeability and the moisture permeability of the composite membrane prepared according to Examples 2 and 3, the LTAP membrane prepared according to Comparative Example 1 and the TTT-4T membrane prepared according to Comparative Example 2 were measured by the following method Respectively.

산소 및 수분 투과도는 MOCON Aquatran model 1 and MOCON Oxytran 2/21 instrument, respectively (MOCON사)를 이용하여 ASTM (D3985)에 의한 연속적 플로우 테스트 방법을 이용하여 측정하였다. Oxygen and water permeability were measured using a continuous flow test method according to ASTM (D3985) using MOCON Aquatran model 1 and MOCON Oxytran 2/21 instruments, respectively (MOCON).

시료 디스크는 면적이 약 1 cm2로 하고 질소 가스를 플러쉬하여 과량의 기체를 퍼지하여 산소 및 수분 투과 실험을 실시하였고 그 평가 결과는 하기 도 9 및 표 4와 같다.The sample disk was flushed with nitrogen gas at an area of about 1 cm 2 , and the excess gas was purged to conduct oxygen and water permeation test. The evaluation results are shown in FIG. 9 and Table 4 below.

구분division 수분 투과도(cm3cm/m2 day atm)Water permeability (cm 3 cm / m 2 day atm) 산소 투과도 (cm3cm/m2 day atm)Oxygen permeability (cm 3 cm / m 2 day atm) 실시예 2Example 2 237237 0.310.31 실시예 3Example 3 623623 0.410.41 비교예 1Comparative Example 1 0.030.03 0.210.21 비교예 2 Comparative Example 2 810.4810.4 0.700.70

상기 도 9 및 표 4를 참조하여, 실시예 2 및 3에 따라 제조된 복합막은 비교예 2에 따라 제조된 TTT-4T막과 비교하여 산소 투과도 및 수분 투과도가 개선된다는 것을 알 수 있었다. 따라서 실시예 3에 따라 제조된 복합막은 산소 및 수분 차단 특성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 실시예 3에 따라 제조된 복합막의 산소 투과도 및 수분 투과도가 개선되는 것은 TTT-4T 고분자 매트릭스 및 PM-IB-LTAP 입자의 두 성분 사이에 틈(leak)이 존재하지 않고 상기 두 성분에 의하여 블록킹되는 효과가 우수하기 때문이다.9 and Table 4, it was found that the oxygen permeability and the water permeability of the composite membrane prepared according to Examples 2 and 3 were improved as compared with the TTT-4T membrane prepared according to Comparative Example 2. Therefore, it was found that the composite membrane produced according to Example 3 had excellent oxygen and moisture barrier properties. Thus, the oxygen permeability and water permeability of the composite membrane prepared according to Example 3 are improved by the absence of a leak between the two components of the TTT-4T polymer matrix and PM-IB-LTAP particles This is because the blocking effect is excellent.

평가예Evaluation example 5:  5: 리튬공기전지의Lithium Air Battery 충방전Charging and discharging 특성 및 사이클 특성 Characteristics and Cycle Characteristics

실시예 4에 따라 제조된 리튬공기전지는 온도가 약 60℃, 산소 분위기하에서 유지되는 챔버내에 배치되었다. 셀은 산소 1기압으로 0.24mA/cm2의 CC 모드 (constant current mode)로 방전, 4.3V CV 모드 (constant voltage mode)로 충전시켰다.The lithium air cell produced according to Example 4 was placed in a chamber where the temperature was maintained at about 60 DEG C under an oxygen atmosphere. The cell was charged with a constant current mode of 0.24 mA / cm &lt; 2 &gt; at 1 atm of oxygen and charged in a constant voltage mode of 4.3V.

상기 리튬공기전지의 충전-방전 용량은 약 200mAh/gcarbon으로 고정되었다.The charge-discharge capacity of the lithium air battery was fixed at about 200 mAh / g carbon .

리튬공기전지의 충전-방전 특성을 도 10에 나타내었고 사이클 특성은 도 11에 나타내었다.The charge-discharge characteristics of the lithium air battery are shown in FIG. 10, and the cycle characteristics are shown in FIG.

도 10을 참조하여, 리튬공기전지의 충방전특성은 약 2.6v에서 방전 평탄 구간(discharge plateau)이 나타났다.Referring to FIG. 10, the charge / discharge characteristics of the lithium air battery showed a discharge plateau at about 2.6V.

도 11을 참조하여, 리튬공기전지는 약 93회 사이클후 방전용량이 감소된다는 것을 알 수 있었다. 이러한 방전용량 감소노는 리튬공기전지에서 일어나는 캐소드 열화에서 기인된 것이다.Referring to FIG. 11, it can be seen that the lithium ion air cell has a reduced discharge capacity after about 93 cycles. This discharge capacity reduction furnace is caused by cathode deterioration occurring in the lithium air cell.

평가예Evaluation example 6:  6: XPSXPS 분석 analysis

실시예 3에 따라 제조된 PM-IB-LTAP 입자를 XPS를 이용하여 분석을 실시하였다. XPS의 Si 2p 및 C 1s에 대한 분석 결과를 도 12a 및 12b에 나타내었다.PM-IB-LTAP particles prepared according to Example 3 were analyzed using XPS. The analysis results of Si 2p and C 1s of XPS are shown in FIGS. 12a and 12b.

이를 참조하면, C1S 피크가 284.7 eV 및 288.6 eV에서 나타나고 이 피크는 IB 및 PM에 해당하는 C-H 및 C=O에서 기인된 것이다. 이러한 결과로부터 실시예 3에서 따라 얻어진 LTAP 입자는 IB-PM으로 개질된 소수성 코팅막을 갖는다는 것을 알 수 있었다.Referring to this, C1S peaks appear at 284.7 eV and 288.6 eV, which are due to C-H and C = O corresponding to IB and PM. From these results, it was found that the LTAP particles obtained according to Example 3 had a hydrophobic coating film modified with IB-PM.

상기에서 일구현예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the appended claims. will be.

10, 22: 복합막 11, 21: 이온 전도성 무기물 입자
12, 22: 고분자막 13: 관통홀
10, 22: composite membrane 11, 21: ion conductive inorganic particle
12, 22: Polymer membrane 13: Through hole

Claims (34)

복수개의 관통홀(through hole)을 갖는 유기막 및 상기 관통홀에 배치된 복수개의 이온 전도성 무기물 입자를 포함하는 복합막이며,
상기 복합막 또는 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 접촉각이 30 내지 90°인 복합막.
A composite film comprising an organic film having a plurality of through holes and a plurality of ion conductive inorganic particles disposed in the through holes,
Wherein the composite membrane or the plurality of ion conductive inorganic particles have a contact angle of 30 to 90 DEG.
제1항에 있어서,
상기 복합막 또는 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 접촉각이 40 내지 85°인 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the composite membrane or the plurality of ion conductive inorganic particles have a contact angle of 40 to 85 占.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 적어도 일 면에는 소수성 코팅막이 배치된복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the hydrophobic coating film is disposed on at least one surface of the plurality of ion conductive inorganic particles.
제3항에 있어서,
상기 복합막의 표면에 노출되지 않은 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 일 면에는 소수성 코팅막이 배치된복합막.
The method of claim 3,
Wherein the hydrophobic coating film is disposed on one surface of the plurality of ion conductive inorganic particles not exposed on the surface of the composite membrane.
제1항에 있어서,
상기 복합막의 표면이, 연속적인 유기막 내에 이온 전도성 무기물 입자가 불연속적으로 배치된 해도(sea-island) 구조를 포함하거나 또는
상기 복합막의 단면 (cross section)이, 유기막과 이온전도성 무기물 입자가 교대로 정렬된 구조(alternately aligned structure)를 포함하는 복합막.
The method according to claim 1,
The surface of the composite membrane includes a sea-island structure in which ion conductive inorganic particles are discontinuously disposed in a continuous organic film, or
Wherein the cross section of the composite membrane comprises an alternately aligned structure of an organic film and an ion conductive inorganic material particle.
제1항에 있어서,
상기 유기막 내에 매립된 복수개의 이온 전도성 무기물 입자가 단일층(monolayer)으로 배치되는 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of ion conductive inorganic particles embedded in the organic film are arranged in a monolayer.
제1항에 있어서,
상기 유기막이 호모중합체, 블록공중합체 및 랜덤공중합체 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 고분자막인 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the organic film is a polymer membrane including at least one selected from a homopolymer, a block copolymer and a random copolymer.
제3항에 있어서,
상기 소수성 코팅막은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 축합(condensation) 반응 생성물을 포함하는 복합막:
[화학식 1]
Figure pat00006

상기 화학식 1 중, R1 내지 R3은 서로 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C3-C20 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로고리기 또는 할로겐 원자이고,
R4는 수소, 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴기이다.
The method of claim 3,
Wherein the hydrophobic coating film comprises at least one condensation reaction product selected from a compound represented by the following formula (1): &lt; EMI ID =
[Chemical Formula 1]
Figure pat00006

In the above formula (1), R 1 to R 3 independently represent a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C2-C20 alkenyl group, Substituted or unsubstituted C6-C20 aryloxy groups, substituted or unsubstituted C6-C20 aryloxy groups, substituted or unsubstituted C2-C20 alkynyl groups, substituted or unsubstituted C6-C20 aryl groups, substituted or unsubstituted C7- Or a substituted or unsubstituted C2-C20 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C2-C20 heteroaryloxy group, a substituted or unsubstituted C3-C20 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2-C20 heterocyclic group Or a halogen atom,
R 4 is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group or a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group.
제8항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 이소부틸트리메톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 데실트리메톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, n-옥타데실트리에톡시실란, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란 및 (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 복합막.
9. The method of claim 8,
Wherein the compound represented by Formula 1 is selected from the group consisting of isobutyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, 3- Perfluorooctyltriethoxysilane, and (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane. The silane coupling agent is selected from the group consisting of n-octyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, At least one composite membrane.
제8항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 축합 반응 생성물의 함량은 복수개의 이온 전도성 무기물 입자 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 30 중량부인 복합막.
9. The method of claim 8,
Wherein the content of the at least one condensation reaction product selected from the compounds represented by the formula (1) is 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the plurality of ion conductive inorganic particles.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 이온 전도성 무기물 입자가 입자간 경계가 없는 단일 입자인 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of ion conductive inorganic particles are a single particle having no intergranular boundary.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 함량은 복합막 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 90 중량부인 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the content of the plurality of ion conductive inorganic particles is from 10 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the composite membrane.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 이온 전도성 무기물 입자는 유리질(glassy) 활성 금속 이온 전도체, 비정질(amorphous) 활성 금속 이온 전도체, 세라믹 활성 금속 이온 전도체, 및 유리-세라믹(glass-ceramic) 활성 금속 이온 전도체 중에서 선택된 하나 이상 또는 이들의 조합물인 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of ion conductive inorganic particles are at least one selected from a glassy active metal ion conductor, an amorphous active metal ion conductor, a ceramic active metal ion conductor, and a glass-ceramic active metal ion conductor, A composite membrane which is a combination of these.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 이온 전도성 무기물 입자는 Li1 +x+ yAlxTi2 - xSiyP3 - yO12 (0<x<2, 0≤y<3), BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1 - xLaxZr1 - yTiyO3(PLZT)(O≤x<1, O≤y<1),Pb(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), HfO2, SrTiO3, SnO2, CeO2, Na2O, MgO, NiO, CaO, BaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiO2, SiC, 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3,0<x<2,0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), Li1 +x+ y(Al, Ga)x(Ti, Ge)2 - xSiyP3 - yO12(O≤x≤1, O≤y≤1), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬게르마늄티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬나이트라이드계열 글래스(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz, 0<x<3,0<y<2, 0<z<4), P2S5 계열 글래스(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7), Li2O, LiF, LiOH, Li2CO3, LiAlO2, Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2계 세라믹스, 가넷(Garnet)계 세라믹스 Li3 + xLa3M2O12(M = Te, Nb, 또는 Zr)(x는 1 내지 10의 정수)중에서 선택된 하나 이상 또는 이들의 조합물인 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of ion conductive inorganic particles are Li 1 + x + y Al x Ti 2 - x Si y P 3 - y O 12 (0 <x <2, 0≤y <3), BaTiO 3, Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 - x La x Zr 1 - y Ti y O 3 (PLZT) (O≤x <1, O≤y <1), Pb (Mg 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), HfO 2, SrTiO 3, SnO 2, CeO 2, Na 2 O, MgO, NiO, CaO, BaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3, Al 2 O 3, TiO 2, SiO 2, SiC, lithium phosphate (Li 3 PO 4), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3, 0 <x <2,0 <y < 3), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z ( PO 4) 3, 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), Li 1 + x + y (Al, Ga) x (Ti, Ge) 2 - x Si y P 3 - y O 12 (O≤x≤1, O≤y≤1), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium thiophosphate (LixGeyPzSw, 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z < (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z , 0 <x < P 2 S 5 series glasses (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7), Li 2 O, LiF, LiOH, Li 2 CO 3 , LiAlO 2 , Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 -P 2 O 5 -TiO 2 -GeO 2 ceramics, Garnet ceramics Li 3 + x La 3 M 2 O 12 (M = Te, Nb, or Zr) (x is an integer from 1 to 10), or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 유기막은 수분 배리어 및 기체 배리어 특성을 갖는 고분자를 함유하는 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the organic film contains a polymer having moisture barrier and gas barrier properties.
제1항에 있어서,
상기 유기막은 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물(polymerizable non-aqueous floating compound)의 중합 생성물 또는 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물과 3개 또는 4개의 티올기를 갖는 폴리티올의 중합 생성물을 포함하는 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the organic film comprises a polymerization product of a polymerizable non-aqueous floating compound or a polymerization product of a polymerizable non-aqueous floating compound and a polythiol having three or four thiol groups.
제1항에 있어서,
상기 유기막은 i)다관능성 아크릴계 모노머 및 다관능성 비닐계 모노머 중에서 선택된 하나 이상의 다관능성 모노머의 중합 생성물 또는
ii)다관능성 아크릴계 모노머 및 다관능성 비닐계 모노머 중에서 선택된 하나 이상의 다관능성 모노머와 3개 또는 4개의 티올기를 갖는 폴리티올의 중합 생성물을 포함하는 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the organic film comprises i) a polymerized product of at least one polyfunctional monomer selected from polyfunctional acrylic monomers and polyfunctional vinyl monomers, or
ii) a composite membrane comprising a polymerization product of a polythiol having three or four thiol groups and at least one polyfunctional monomer selected from polyfunctional acrylic monomers and polyfunctional vinyl monomers.
제17항에 있어서,
상기 다관능성 모노머가 디우레탄 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디우레탄 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate), 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(neopentyl glycol diacrylate), 3'-아크릴옥시-2',2'-디메틸프로필 3-아크릴옥시-2,2-디메틸프로피오네이트 (3'-acryloxy-2',2'-dimethylpropyl 3-acryloxy-2,2-dimethylpropionate), 비스페놀 A 아크릴레이트(bisphenol A diacrylate) 및 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(1,3,5,-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione) 중에서 선택된 하나 이상이고,
상기 폴리티올이 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트){Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate)}, 트리메틸올프로판 트리스(3-메르캅토프로피오네이트){Trimethylolpropane tris(3-mercaptopropionate)}, 4-메르캅토메틸-3,6-디티아-1,8-옥탄디티올(4-mercaptomethyl-3,6-dithia-1,8-octanedithiol) 및 펜타에리트리톨 테트라키스(2-메르캅토아세테이트)(Pentaerythritol Tetrakis(2-mercaptoacetate)), 트리메틸올프로판 트리스(2-메르캅토아세테이트) 중에서 선택된 하나 이상인 복합막.
18. The method of claim 17,
Wherein the polyfunctional monomer is selected from the group consisting of diurethane dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, diurethane diacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, 3 Acryloxy-2 ', 2'-dimethylpropyl 3-acryloxy-2,2-dimethylpropionate), 3'-acryloxy- Bisphenol A acrylate and 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione (1,3,5-triallyl-1,3, 5-triazine-2,4,6-trione)
3-mercaptopropionate}, trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate)}, trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate) , 4-mercaptomethyl-3,6-dithia-1,8-octanedithiol and pentaerythritol tetrakis (2-mercaptoacetate ) (Pentaerythritol Tetrakis (2-mercaptoacetate)), trimethylolpropane tris (2-mercaptoacetate).
제1항에 있어서,
상기 유기막은 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트) 및 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온의 중합 생성물을 포함하는 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the organic film comprises a polymerization product of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) and 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-trione Composite membrane.
제1항에 있어서,
상기 이온 전도성 무기물 입자의 평균 입경이 1 내지 300㎛인 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the ion conductive inorganic particles have an average particle diameter of 1 to 300 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 복합막의 기체 투과도(gas permeability)가 10-3 내지 1,000 cm3cm/m2 day atm이고,
상기 복합막에서 복수개의 이온 전도성 무기물 입자의 노출면적이 복합막 총면적을 기준으로 하여 30 내지 80%인 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein the composite membrane has a gas permeability of 10 -3 to 1,000 cm 3 / m 2 day atm,
Wherein the composite membrane has an exposed area of a plurality of ion conductive inorganic particles in an amount of 30 to 80% based on the total membrane area of the composite membrane.
제3항에 있어서,
상기 소수성 코팅막의 두께가 1 내지 100nm인 복합막.
The method of claim 3,
Wherein the hydrophobic coating film has a thickness of 1 to 100 nm.
제1항에 있어서,
상기 복합막의 총면적(Atotal)에 대한 노출된 복수개의 이온 전도성 무기 입자의 총면적에 대한 비(Xp=Ap/Atotal)는 0.05 내지 0.5인 복합막.
The method according to claim 1,
Wherein a ratio (Xp = Ap / A total ) of the total surface area (A total ) of the composite membrane to a total surface area of a plurality of exposed ion conductive inorganic particles is 0.05 to 0.5.
중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 및 용매를 포함하는 혼합물과 적어도 일 면에 이온 전도성 무기물 입자를 물에 띄우는 제1단계;
상기 결과물을 교반하는 제2단계;
상기 결과물로부터 용매를 제거하는 제3단계; 및
중합반응을 실시하는 제4단계를 포함하여 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 복합막을 제조하는 복합막의 제조방법.
A first step of watering an ion conductive inorganic particle on at least one surface with a mixture comprising a polymerizable water-insoluble floating compound and a solvent;
A second step of stirring the resultant;
A third step of removing the solvent from the resultant product; And
A method for producing a composite membrane according to any one of claims 1 to 23, comprising the fourth step of carrying out a polymerization reaction.
제24항에 있어서, 상기 제1단계에서 이온 전도성 무기물 입자의 수분 함량이 100 ppm 이하로 제어되는 복합막의 제조방법. 25. The method of claim 24, wherein the moisture content of the ion conductive inorganic material particles is controlled to 100 ppm or less in the first step. 제24항에 있어서,
상기 제2단계가 에어 블로잉(air blowing)을 실시하는 복합막의 제조방법.
25. The method of claim 24,
Wherein the second step is performed by air blowing.
제24항에 있어서,
상기 제1단계에서 이온 전도성 무기물 입자는 적어도 일 면에는 소수성 코팅막이 형성되며,
상기 제1단계가
a-1)중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 및 용매를 포함하는 혼합물 중 일부를 물에 띄우는 제1플로팅 캐스팅(floating casting) 단계;
a-2)상기 결과물에, 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 배치된이온 전도성 무기물 입자를 제공하여 물에 상기 이온 전도성 무기물 입자를 띄우는 제2플로팅 캐스팅 단계; 및
a-3)상기 결과물에, 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물 및 용매를 포함하는 혼합물의 나머지를 물에 띄우는 제3플로팅 캐스팅 단계;를 포함하는 복합막의 제조방법.
25. The method of claim 24,
In the first step, a hydrophobic coating film is formed on at least one side of the ion conductive inorganic particle,
The first step
a) a first floating casting step in which a part of the mixture comprising the polymerizable water-insoluble floating compound and the solvent is floated;
a-2) a second floating casting step of providing an ion conductive inorganic particle having a hydrophobic coating film on at least one side thereof, and floating the ion conductive inorganic particle in water; And
a-3) a third floating casting step of adding to the resultant the remainder of the mixture comprising the polymerizable water-insoluble floating compound and the solvent.
제24항에 있어서,
상기 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물이,
i)다관능성 아크릴계 모노머와 다관능성 비닐계 모노머 중에서 선택된 하나 이상의 다관능성 모노머 또는
ii) 다관능성 아크릴계 모노머와 다관능성 비닐계 모노머 중에서 선택된 하나 이상의 다관능성 모노머와 3개 또는 4개의 티올기를 갖는 폴리티올의 혼합물인 복합막의 제조방법.
25. The method of claim 24,
Wherein the polymerizable water-insoluble floating compound is a water-
i) at least one polyfunctional monomer selected from a polyfunctional acrylic monomer and a polyfunctional vinyl monomer or
ii) a process for producing a composite membrane which is a mixture of a polyfunctional acrylic monomer and a polyfunctional monomer selected from polyfunctional monomers and polythiol having 3 or 4 thiol groups.
제24항에 있어서,
상기 제1단계에서 이온 전도성 무기물 입자는 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 형성되며,
상기 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 배치된이온 전도성 무기물 입자는
b-1) 이온 전도성 무기물 입자 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 반응하여 반응 생성물을 얻는 단계; 및
b-2)상기 반응 생성물을 세정 및 건조하는 단계를 거쳐 제조되는 복합막의 제조방법.
[화학식 1]
Figure pat00007

상기 화학식 1 중, R1 내지 R3은 서로 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C3-C20 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로고리기 또는 할로겐 원자이고,
R4는 수소, 치환된 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴기이다.
25. The method of claim 24,
In the first step, the ion conductive inorganic particle has a hydrophobic coating film formed on at least one surface thereof,
The ion conductive inorganic particle having the hydrophobic coating film disposed on at least one surface thereof
b-1) reacting ion conductive inorganic particles and a compound represented by the following formula (1) to obtain a reaction product; And
b-2) washing and drying the reaction product.
[Chemical Formula 1]
Figure pat00007

In the above formula (1), R 1 to R 3 independently represent a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C2-C20 alkenyl group, Substituted or unsubstituted C6-C20 aryloxy groups, substituted or unsubstituted C6-C20 aryloxy groups, substituted or unsubstituted C2-C20 alkynyl groups, substituted or unsubstituted C6-C20 aryl groups, substituted or unsubstituted C7- Or a substituted or unsubstituted C2-C20 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C2-C20 heteroaryloxy group, a substituted or unsubstituted C3-C20 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2-C20 heterocyclic group Or a halogen atom,
R 4 is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group or a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group.
제24항에 있어서,
상기 용매를 제거하는 제3단계는 25 내지 60℃에서 실시되는 복합막의 제조방법.
25. The method of claim 24,
And the third step of removing the solvent is carried out at 25 to 60 占 폚.
제24항에 있어서,
상기 중합가능한 비수용성 플로팅 화합물의 함량은 적어도 일 면에 소수성 코팅막이 배치된이온 전도성 무기물 입자 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 1000 중량부인 복합막의 제조방법.
25. The method of claim 24,
Wherein the content of the polymerizable water-insoluble floating compound is 10 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the ion conductive inorganic particles having the hydrophobic coating film disposed on at least one surface thereof.
음극 및 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 복합막을 포함하는 음극 구조체.A negative electrode structure comprising a negative electrode and a composite membrane according to any one of claims 1 to 23. 제32항의 음극 구조체를 포함하는 리튬이차전지.32. A lithium secondary battery comprising the cathode structure of claim 32. 제33항에 있어서, 상기 리튬이차전지가 리튬공기전지인 리튬이차전지.The lithium secondary battery of claim 33, wherein the lithium secondary battery is a lithium air battery.
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