KR20170129646A - Separator for rechargeable battery and rechargeable lithium battery including the same - Google Patents
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Abstract
Description
이차 전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.To a separator for a secondary battery and a lithium secondary battery including the same.
전기 화학 전지용 분리막은 전지 내에서 양극과 음극을 격리하면서 이온 전도도를 지속적으로 유지시켜 주어 전지의 충전과 방전이 가능하게 하는 중간막이다. 그런데 전지가 비이상적인 거동으로 인해 고온의 환경에 노출되면, 분리막은 낮은 온도에서의 용융 특성으로 인해 기계적으로 수축되거나 손상을 입게 된다. 이 경우 양극과 음극이 서로 접촉하여 전지가 발화되는 현상이 일어나기도 한다. 이러한 문제를 극복하기 위해 분리막의 수축을 억제하고 전지의 안정성을 확보할 수 있는 기술이 필요하다. The separation membrane for an electrochemical cell is an interlayer which keeps the ion conductivity while keeping the anode and the cathode isolated from each other in the battery, thereby enabling charging and discharging of the battery. However, when the battery is exposed to a high temperature environment due to non-ideal behavior, the membrane is mechanically contracted or damaged due to its melting characteristics at low temperatures. In this case, the positive electrode and the negative electrode come into contact with each other and the battery may be ignited. In order to overcome this problem, there is a need for a technique capable of suppressing the shrinkage of the separator and ensuring the stability of the battery.
이와 관련하여 열적 저항이 큰 무기입자를 접착성이 있는 유기 바인더와 혼합하여 분리막에 코팅함으로써, 분리막의 열적 저항성을 높이는 방법이 알려져 있다. 그러나 기존의 방법은 목적하는 접착력을 충분히 확보할 수 없고 다양한 크기와 형태를 지닌 분리막에 일괄적으로 적용하기 어렵다. 따라서 내열성이 높으면서 접착력이 우수한 분리막에 대한 개발이 필요하다.In this connection, a method of increasing the thermal resistance of the separator by mixing inorganic particles having a high thermal resistance with an adhesive organic binder and coating the separator on the separator is known. However, the conventional method can not sufficiently secure the desired adhesive strength, and it is difficult to apply it to the separator having various sizes and shapes. Therefore, it is necessary to develop a separation membrane having high heat resistance and excellent adhesion.
높은 내열성 및 강한 접착력을 가진 이차 전지용 분리막을 제공하고, 이를 포함하여, 내열성, 안정성, 수명 특성, 율 특성, 내산화성 등이 향상된 리튬 이차 전지를 제공한다. Disclosed is a separator for a secondary battery having a high heat resistance and a strong adhesion, and a lithium secondary battery having improved heat resistance, stability, life characteristics, rate characteristics, oxidation resistance, and the like.
일 구현예에서는 다공성 기재, 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면에 위치하는 내열층을 포함하고, 상기 내열층은 아크릴계 공중합체, 알칼리 금속 및 필러를 포함하며, 상기 아크릴계 공중합체는 (메타)아크릴레이트 또는 (메타)아크릴산으로부터 유도되는 단위, 시아노기 함유 단위, 및 설포네이트기 함유 단위를 포함하는 이차 전지용 분리막을 제공한다.In one embodiment, the porous substrate includes a porous substrate and a heat resistant layer disposed on at least one side of the porous substrate, wherein the heat resistant layer includes an acrylic copolymer, an alkali metal, and a filler, and the acrylic copolymer is a (meth) A separator for a secondary battery comprising a unit derived from (meth) acrylic acid, a cyano group-containing unit, and a sulfonate group-containing unit.
다른 일 구현예에서는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 상기 이차 전지용 분리막을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In another embodiment, there is provided a lithium secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and a separator for the secondary battery positioned between the positive electrode and the negative electrode.
일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막은 내열성과 접착력이 우수하고, 이를 포함하는 리튬 이차 전지는 내열성, 안정성, 수명 특성, 율 특성 및 내산화성 등이 우수하다. The secondary battery separator according to one embodiment is excellent in heat resistance and adhesion, and the lithium secondary battery including the same has excellent heat resistance, stability, life characteristics, rate characteristics and oxidation resistance.
도 1은 일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막의 단면을 보여주는 도면이다.
도 2는 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 제조예 1-1, 비교 제조예 1 및 비교 제조예 2에 따른 리튬 이차 전지의 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 제조예 1-1, 비교 제조예 1 및 비교 제조예 2에 따른 리튬 이차 전지의 율 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 합성예 1, 비교 합성예 1 및 비교 합성예 2에서 제조한 아크릴계 바인더 및 폴리비닐리덴플루오라이드계 바인더의 내산화성을 나타내는 선형주사전위법 평가 그래프이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a separation membrane for a secondary battery according to one embodiment.
2 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment.
3 is a graph showing lifetime characteristics of a lithium secondary battery according to Production Example 1-1, Comparative Production Example 1 and Comparative Production Example 2. FIG.
4 is a graph showing the rate characteristics of a lithium secondary battery according to Production Example 1-1, Comparative Production Example 1 and Comparative Production Example 2. FIG.
5 is a graph showing the oxidation resistance of the acrylic binder and the polyvinylidene fluoride binder prepared in Synthesis Example 1, Comparative Synthesis Example 1,
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.
이하에서 별도의 정의가 없는 한 "치환"이란, 화합물 중의 수소가 C1 내지 C30의 알킬기, C2 내지 C30의 알키닐기, C6 내지 C30의 아릴기, C7 내지 C30의 알킬아릴기, C1 내지 C30의 알콕시기, C1 내지 C30의 헤테로알킬기, C3 내지 C30의 헤테로알킬아릴기, C3 내지 C30의 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C30의 사이클로알키닐기, C2 내지 C30의 헤테로사이클로알킬기, 할로겐(F, Cl, Br, 또는 I), 히드록시기(-OH), 니트로기(-NO2), 시아노기(-CN), 아미노기(-NRR' 여기서 R과 R'은 서로 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C6 알킬기임), 설포베타인기(-RR’N+(CH2)nSO3-), 카르복시베타인기(-RR’N+(CH2)nCOO- 여기서 R과 R'은 서로 독립적으로 C1 내지 C20 알킬기임), 아지도기(-N3), 아미디노기(-C(=NH)NH2), 히드라지노기(-NHNH2), 히드라조노기(=N(NH2), 알데히드기(-C(=O)H), 카르바모일기(carbamoyl group, -C(O)NH2), 티올기(-SH), 에스테르기(-C(=O)OR, 여기서 R은 C1 내지 C6 알킬기 또는 C6 내지 C12 아릴기임), 카르복실기(-COOH) 또는 그것의 염(-C(=O)OM, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임), 설폰산이기(-SO3H) 또는 그것의 염(-SO3M, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임), 인산기(-PO3H2) 또는 그것의 염(-PO3MH 또는 -PO3M2, 여기서 M은 유기 또는 무기 양이온임) 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환되는 것을 의미한다. "Substituted" as used herein, unless otherwise defined, means that the hydrogen in the compound is a C1 to C30 alkyl group, a C2 to C30 alkynyl group, a C6 to C30 aryl group, a C7 to C30 alkylaryl group, a C1 to C30 alkoxy A C3 to C30 cycloalkenyl group, a C6 to C30 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, a halogen atom, a C1 to C30 heteroalkyl group, a C3 to C30 heteroalkylaryl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, (F, Cl, Br, or I), hydroxyl group (-OH), nitro (-NO 2), cyano (-CN), amino group (-NRR 'where R and R' are independently from each other hydrogen or a C1 to C6 alkyl group), a sulfonyl beta popular (-RR'N + (CH2) n SO3 -), beta carboxy popular (-RR'N + (CH2) n COO - where R and R 'are independently C1 to C20 alkyl groups each (-NH 2 ), an aldehyde group (-C (= NH) NH 2 ), a hydrazino group (-NHNH 2 ), an azido group (-N 3 ), an amidino group = O) H), car Carbamoyl group (carbamoyl group, -C (O) NH 2), thiol (-SH), an ester group (-C (= O) OR, where R is C1 to C6 alkyl group or a C6 to C12 aryl group), carboxyl group ( -COOH) or a salt thereof (-C (= O) OM, wherein M is an organic or inorganic cation), sulfonic acid (-SO 3 H) or a salt thereof (-SO 3 M, (-PO 3 H 2 ) or a salt thereof (-PO 3 MH or -PO 3 M 2 , where M is an organic or inorganic cation), and combinations thereof. do.
이하에서, C1 내지 C3 알킬기는 메틸기, 에틸기, 또는 프로필기를 의미한다. C1 내지 C10 알킬렌기는 예를 들어 C1 내지 C6 알킬렌기, C1 내지 C5 알킬렌기, C1 내지 C3 알킬렌기일 수 있고, 예를 들어 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기일 수 있다. C3 내지 C20 사이클로알킬렌기는 예를 들어 C3 내지 C10 사이클로알킬렌기, 또는 C5 내지 C10 알킬렌기일 수 있고 예컨대 사이클로헥실렌기일 수 있다. C6 내지 C20 아릴렌기는 예를 들어 C6 내지 C10 아릴렌기일 수 있고 예컨대 벤질렌기 또는 페닐렌기일 수 있다. C3 내지 C20 헤테로고리기는 예를 들어 C3 내지 C10 헤테로고리기일 수 있고 예컨대 피리딘기일 수 있다. Hereinafter, The C1 to C3 alkyl group means a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. The C1 to C10 alkylene group may be, for example, a C1 to C6 alkylene group, a C1 to C5 alkylene group, a C1 to C3 alkylene group, and may be, for example, a methylene group, an ethylene group or a propylene group. The C3 to C20 cycloalkylene group may be, for example, a C3 to C10 cycloalkylene group, or a C5 to C10 alkylene group, and may be, for example, a cyclohexylene group. The C6 to C20 arylene group may be, for example, a C6 to C10 arylene group and may be, for example, a benzylene group or a phenylene group. The C3 to C20 heterocyclic group may be, for example, a C3 to C10 heterocyclic group, and may be, for example, a pyridine group.
이하에서 "헤테로" 란 N, O, S, Si 및 P에서 선택되는 헤테로 원자를 1개 이상 포함하는 것을 의미한다. "Hetero" means one or more heteroatoms selected from N, O, S, Si, and P.
이하에서 "이들의 조합"이란, 구성물의 혼합물, 공중합체, 블렌드, 합금, 복합체, 반응 생성물 등을 의미할 수 있다. Hereinafter, the "combination thereof" may mean a mixture, a copolymer, a blend, an alloy, a composite, a reaction product, and the like of the constituent.
또한, 화학식에서 * 표시는 동일하거나 상이한 원자, 그룹, 또는 단위와 연결되는 부분을 의미한다. In the formulas, an asterisk indicates an atom, a group, or a part connected to a unit.
이하에서 "알칼리 금속"은 주기율표 1족에 속하는 원소로, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 또는 프랑슘 등을 의미하며, 양이온 상태 또는 중성 상태로 존재할 수 있다.Hereinafter, the term "alkali metal" refers to an element belonging to
이하 일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막을 설명한다. 도 1은 일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막을 보여주는 도면이다. 도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막(10)은 다공성 기재(20), 그리고 다공성 기재(20)의 일면 또는 양면에 위치하는 내열층(30)을 포함한다.Hereinafter, a separator for a secondary battery according to one embodiment will be described. FIG. 1 is a view showing a separation membrane for a secondary battery according to one embodiment. Referring to FIG. 1, a
다공성 기재(20)는 다수의 기공을 가지며 통상 전기화학소자에 사용되는 기재일 수 있다. 다공성 기재(20)는 비제한적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아릴에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 사이클릭 올레핀 코폴리머, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 유리 섬유, 테프론, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자, 또는 이들 중 2종 이상의 공중합체 또는 혼합물로 형성된 고분자막일 수 있다. The
다공성 기재(20)는 일 예로 폴리올레핀을 포함하는 폴리올레핀계 기재일 수 있고, 상기 폴리올레핀계 기재는 셧 다운 기능이 우수하여 전지의 안전성 향상에 기여할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 기재는 예를 들어 폴리에틸렌 단일막, 폴리프로필렌 단일막, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 이중막, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 삼중막 및 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 삼중막에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 폴리올레핀계 수지는 올레핀 수지 외에 비올레핀 수지를 포함하거나, 올레핀과 비올레핀 모노머의 공중합체를 포함할 수 있다.The
다공성 기재(20)는 약 1 ㎛ 내지 40 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 예컨대 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 5 ㎛ 내지 15 ㎛, 또는 10 ㎛ 내지 15 ㎛의 두께를 가질 수 있다.The
일 구현예에 따른 내열층(30)은 아크릴계 공중합체, 알칼리 금속 및 필러를 포함한다.The heat
내열층(30)은 상기 필러를 포함함으로써 내열성이 개선되어, 온도 상승에 의해 분리막이 급격히 수축되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 상기 필러는 예컨대 무기 필러, 유기 필러, 유무기 복합 필러 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 무기 필러는 내열성을 개선할 수 있는 세라믹 물질일 수 있으며, 예컨대 금속 산화물, 준금속 산화물, 금속 불화물, 금속 수산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 무기 필러는 예를 들어, Al2O3, SiO2, TiO2, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, GaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, SrTiO3, BaTiO3, Mg(OH)2, 베마이트 (boehmite) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 유기 필러는 아크릴 화합물, 이미드 화합물, 아미드 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 유기 필러는 코어쉘 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The heat resistance of the heat
상기 필러는 구형, 판상, 큐빅(cubic)형, 또는 무정형일 수 있다. 상기 필러의 평균 입경은 약 1 nm 내지 2500 nm 일 수 있고, 상기 범위 내에서 100 nm 내지 2000 nm, 또는 200 nm 내지 1000 nm일 수 있으며, 예를 들어 약 300 nm 내지 800 nm 일 수 있다. 상기 필러의 평균 입경은 누적 분포 곡선(cumulative size-distribution curve)에서 부피비로 50%에서의 입자 크기(D50)일 수 있다. 상기 범위의 평균 입경을 가지는 필러를 사용함으로써 내열층(30)에 적절한 강도를 부여하여, 분리막(10)의 내열성, 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 필러는 종류가 상이하거나 크기가 상이한 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. The filler may be spherical, plate-like, cubic, or amorphous. The average particle size of the filler can be from about 1 nm to 2500 nm, and can be from 100 nm to 2000 nm, or from 200 nm to 1000 nm, within the range, for example, from about 300 nm to 800 nm. The average particle size of the filler may be a particle size (D 50 ) at 50% by volume in a cumulative size-distribution curve. By using a filler having an average particle diameter in the above range, appropriate strength is given to the heat
상기 필러는 내열층(30)에 대하여 50 중량% 내지 99 중량%로 포함될 수 있다. 일 구현예에서 상기 필러는 내열층(30)에 대하여 70 중량% 내지 99 중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어 80 중량% 내지 99 중량%, 85 중량% 내지 99 중량%, 90 중량% 내지 99 중량%, 또는 95 중량% 내지 99 중량%로 포함될 수 있다. 상기 필러가 상기 범위로 포함될 경우 일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막(10)은 우수한 내열성, 내구성, 내산화성 및 안정성을 나타낼 수 있다.The filler may be contained in an amount of 50% by weight to 99% by weight with respect to the heat resistant layer (30). In one embodiment, the filler may comprise from 70% to 99% by weight, for example from 80% to 99%, from 85% to 99%, from 90% to 99% By weight, or from 95% by weight to 99% by weight. When the filler is included in the above range, the
상기 알칼리 금속은 양이온 형태로 존재할 수 있으며, 예를 들어 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 또는 세슘일 수 있다. 상기 알칼리 금속은 후술할 아크릴계 공중합체와 결합되어 염의 형태로 존재할 수 있다. 상기 알칼리 금속은 수계 용매에서 상기 아크릴계 공중합체의 합성을 도울 수 있고, 내열층(30)의 접착력을 향상시키며, 분리막(10)의 내열성, 통기도 및 내산화성 등을 개선할 수 있다. The alkali metal may be in the form of a cation, for example, lithium, sodium, potassium, rubidium, or cesium. The alkali metal may be present in the form of a salt in combination with an acrylic copolymer to be described later. The alkali metal can help the synthesis of the acrylic copolymer in the aqueous solvent, improve the adhesion of the heat
상기 알칼리 금속은 상기 알칼리 금속과 상기 아크릴계 공중합체의 총 중량에 대하여 1 중량% 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어 1 중량% 내지 30 중량%, 또는 1 중량% 내지 20 중량%, 또는 10 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. The alkali metal may be contained in an amount of 1 wt% to 40 wt%, for example, 1 wt% to 30 wt%, or 1 wt% to 20 wt% based on the total weight of the alkali metal and the acrylic copolymer, or 10% by weight to 20% by weight.
또한 상기 알칼리 금속은 상기 알칼리 금속 및 상기 아크릴계 공중합체의 총 함량에 대하여 0.1 내지 1.0 mol%로 포함될 수 있다. The alkali metal may be contained in an amount of 0.1 to 1.0 mol% based on the total amount of the alkali metal and the acrylic copolymer.
상기 알칼리 금속이 상기 범위로 포함될 경우 내열층(30)은 뛰어난 접착력을 가질 수 있고, 이를 포함하는 분리막(10)은 우수한 내열성, 통기도 및 내산화성을 나타낼 수 있다. When the alkali metal is included in the above range, the heat
상기 아크릴계 공중합체는 (메타)아크릴레이트 또는 (메타)아크릴산으로부터 유도되는 단위, 시아노기 함유 단위, 및 설포네이트기 함유 단위를 포함한다. 상기 아크릴계 공중합체는 상기 필러를 다공성 기재(20) 위에 고정하는 역할을 하는 동시에, 내열층(30)이 다공성 기재(20) 및 전극에 잘 부착되도록 접착력을 제공할 수 있으며, 분리막(10)의 내열성, 통기도 및 내산화성 향상에 기여할 수 있다. The acrylic copolymer includes a unit derived from (meth) acrylate or (meth) acrylic acid, a cyano group-containing unit, and a sulfonate group-containing unit. The acrylic copolymer serves to fix the filler on the
상기 (메타)아크릴레이트 또는 (메타)아크릴산으로부터 유도되는 단위에서, 상기 (메타)아크릴레이트는 (메타)아크릴산의 짝염기, (메타)아크릴산염, 또는 이들의 유도체일 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 또는 (메타)아크릴산으로부터 유도되는 단위는 예를 들어 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3, 또는 이들의 조합으로 표시될 수 있다. In the unit derived from (meth) acrylate or (meth) acrylic acid, the (meth) acrylate may be a conjugated base of (meth) acrylic acid, a (meth) acrylate or a derivative thereof. The unit derived from (meth) acrylate or (meth) acrylic acid may be represented by, for example, the following
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3][Chemical Formula 1] (2) (3)
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 R1, R2, 및 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이고, 상기 화학식 2에서 M은 알칼리 금속이다. 상기 알칼리 금속은 예를 들어 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 또는 세슘일 수 있다.In the
일 예로 상기 (메타)아크릴레이트 또는 (메타)아크릴산으로부터 유도되는 단위는 화학식 2로 표시되는 단위 및 화학식 3으로 표시되는 단위를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 화학식 2로 표시되는 단위 및 상기 화학식 3으로 표시되는 단위는 10:1 내지 1:2, 또는 10:1 내지 1:1, 또는 5:1 내지 1:1의 몰 비율로 포함될 수 있다. For example, the unit derived from (meth) acrylate or (meth) acrylic acid may include a unit represented by the formula (2) and a unit represented by the formula (3). In this case, May be contained in a molar ratio of from 10: 1 to 1: 2, or from 10: 1 to 1: 1, or from 5: 1 to 1: 1.
상기 (메타)아크릴레이트 또는 (메타)아크릴산으로부터 유도되는 단위는 상기 아크릴계 공중합체에 대하여 10 몰% 내지 70 몰%로 포함될 수 있고, 예를 들어 20 몰% 내지 60 몰%, 또는 30 몰% 내지 60 몰%, 또는 40 몰% 내지 55 몰%로 포함될 수 있다. 상기 단위가 상기 범위로 포함될 경우 상기 아크릴계 공중합체와 이를 포함하는 분리막(10)은 우수한 접착력과 내열성, 통기도 및 내산화성을 나타낼 수 있다.The unit derived from (meth) acrylate or (meth) acrylic acid may be contained in an amount of 10 mol% to 70 mol%, for example, 20 mol% to 60 mol%, or 30
상기 시아노기(cyano group) 함유 단위는 예를 들어 하기 화학식 4로 표시될 수 있다. The cyano group-containing unit may be represented by, for example, the following formula (4).
[화학식 4][Chemical Formula 4]
상기 화학식 4에서, R4는 수소 또는 C1 내지 C3 알킬기이고, L1은 -C(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -O-, 또는 -C(=O)NH-이고, x는 0 내지 2의 정수이고, L2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, y는 0 내지 2의 정수이다.In Formula 4, R 4 is hydrogen or C1 to C3 alkyl group, L 1 is -C (= O) -, -C (= O) O-, -OC (= O) -, -O-, or - C (= O) NH-, x is an integer of 0 to 2, L 2 is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 Or a substituted or unsubstituted C3 to C20 heterocyclic group, and y is an integer of 0 to 2.
상기 시아노기 함유 단위는 예를 들어, (메타)아크릴로나이트릴, 알켄나이트릴, 시아노알킬(메타)아크릴레이트, 또는 2-(비닐옥시)알칸나이트릴로부터 유도된 단위일 수 있다. 여기서 알켄은 C1 내지 C20 알켄, C1 내지 C10 알켄, 또는 C1 내지 C6 알켄일 수 있고, 상기 알킬은 C1 내지 C20 알킬, C1 내지 C10 알킬, 또는 C1 내지 C6 알킬일 수 있고, 또한 상기 알칸은 C1 내지 C20 알칸, C1 내지 C10 알칸, 또는 C1 내지 C6 알칸일 수 있다. The cyano group-containing unit may be, for example, a unit derived from (meth) acrylonitrile, alkenitrile, cyanoalkyl (meth) acrylate, or 2- (vinyloxy) alkanonitrile. Wherein the alkene may be a C1 to C20 alkene, a C1 to C10 alkene, or a C1 to C6 alkene, wherein the alkyl may be a C1 to C20 alkyl, a C1 to C10 alkyl, or a C1 to C6 alkyl, C20 alkane, a C1 to C10 alkane, or a C1 to C6 alkane.
상기 알켄나이트릴은 예를 들어 사이아나이드알릴, 4-펜텐나이트릴, 3-펜텐나이트릴, 2-펜텐나이트릴, 또는 5-헥센나이트릴 등일 수 있다. 상기 시아노알킬(메타)아크릴레이트는 예를 들어 시아노메틸(메타)아크릴레이트, 시아노에틸(메타)아크릴레이트, 시아노프로필(메타)아크릴레이트, 또는 시아노옥틸(메타)아크릴레이트 등일 수 있다. 상기 2-(비닐옥시)알칸나이트릴은 예를 들어 2-(비닐옥시)에탄나이트릴, 또는 2-(비닐옥시)프로판나이트릴 등일 수 있다. The alkenitrile can be, for example, cyanide allyl, 4-pentenenitrile, 3-pentenenitrile, 2-pentenenitrile, or 5-hexenenitrile. Examples of the cyanoalkyl (meth) acrylate include cyanomethyl (meth) acrylate, cyanoethyl (meth) acrylate, cyanopropyl (meth) acrylate, cyanohexyl . The 2- (vinyloxy) alkanitrile may be, for example, 2- (vinyloxy) ethanenitrile, 2- (vinyloxy) propanenitrile or the like.
상기 시아노기 함유 단위는 상기 아크릴계 공중합체에 대하여 30 몰% 내지 85 몰%로 포함될 수 있고, 예를 들어 30 몰% 내지 70 몰%, 30 몰% 내지 60 몰%, 또는 35 몰% 내지 55 몰%로 포함될 수 있다. 상기 시아노기 함유 단위가 상기 범위로 포함될 경우 상기 아크릴계 공중합체 및 이를 포함하는 분리막(10)은 뛰어난 내산화성을 확보할 수 있고 접착력과 내열성 및 통기도를 나타낼 수 있다. The cyano group-containing unit may be contained in an amount of 30 mol% to 85 mol%, for example, 30 mol% to 70 mol%, 30 mol% to 60 mol%, or 35 mol% to 55 mol %. ≪ / RTI > When the cyano group-containing unit is contained in the above range, the acrylic copolymer and the
상기 설포네이트기 (sulfonate group) 함유 단위는 설폰산의 짝염기, 설폰산염, 설폰산, 또는 이들의 유도체를 함유하는 단위일 수 있다. 예를 들어 상기 설포네이트기 함유 단위는 하기 화학식 5, 화학식 6, 화학식 7, 또는 이들의 조합으로 표시될 수 있다. The sulfonate group-containing unit may be a unit containing a conjugated base of a sulfonic acid, a sulfonic acid salt, a sulfonic acid, or a derivative thereof. For example, the sulfonate group-containing unit may be represented by the following formula (5), (6), (7), or a combination thereof.
[화학식 5] [화학식 6] [화학식 7][Chemical Formula 5] [Chemical Formula 6] (7)
상기 화학식 5 내지 화학식 7에서, R5, R6, 및 R7은 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C3 알킬기이고, L3, L5, 및 L7은 각각 독립적으로 -C(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -O-, 또는 -C(=O)NH-이고, L4, L6, 및 L8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, a, b, c, d, e, 및 f는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, 화학식 6에서 M'는 알칼리 금속이다.R 5 , R 6 , and R 7 are each independently hydrogen or a
일 예로, 상기 화학식 5 내지 화학식 7에서 L3, L5, 및 L7은 각각 독립적으로 -C(=O)NH-이고, L4, L6, 및 L8은 각각 독립적으로 C1 내지 C10 알킬렌기이고, a, b, c, d, e, 및 f는 1일 수 있다. For example, L 3, L 5, and L 7 are each independently -C (= O) NH-,
상기 설포네이트기 함유 단위는 화학식 5로 표시되는 단위, 화학식 6으로 표시되는 단위, 및 화학식 7로 표시되는 단위 중에서 어느 하나만 포함할 수도 있고 두 종류 이상을 포함할 수도 있다. 일 예로 상기 설포네이트기 함유 단위는 화학식 6으로 표시되는 단위를 포함할 수 있고, 다른 예로 상기 설포네이트기 함유 단위는 화학식 6으로 표시되는 단위 및 화학식 7로 표시되는 단위를 포함할 수 있다. The sulfonate group-containing unit may include either one of the unit represented by the general formula (5), the unit represented by the general formula (6), and the unit represented by the general formula (7), or two or more kinds thereof. For example, the sulfonate group-containing unit may include a unit represented by the formula (6). In another example, the sulfonate group-containing unit may include a unit represented by the formula (6) and a unit represented by the formula (7).
상기 설포네이트기 함유 단위는 예를 들어, 비닐 설폰산, 알릴 설폰산, 스티렌 설폰산, 아네톨 설폰산, 아크릴아미도알칸 설폰산, 설포알킬 (메타)아크릴레이트, 또는 이들의 염에서 유도된 단위일 수 있다. The sulfonate group-containing units may be, for example, those derived from vinyl sulfonic acid, allylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, anetholsulfonic acid, acrylamidoalkanesulfonic acid, sulfoalkyl (meth) acrylate, Lt; / RTI >
여기서 알칸은 C1 내지 C20 알칸, C1 내지 C10 알칸, 또는 C1 내지 C6 알칸일 수 있고, 상기 알킬은 C1 내지 C20 알킬, C1 내지 C10 알킬, 또는 C1 내지 C6 알킬일 수 있다. 상기 염은 전술한 설폰산과 적절한 이온에 의해 구성되는 염을 의미한다. 상기 이온은 예를 들어 알칼리 금속 이온일 수 있고, 이 경우 상기 염은 설폰산 알칼리 금속염일 수 있다. Wherein the alkane may be a C1 to C20 alkane, a C1 to C10 alkane, or a C1 to C6 alkane, and wherein the alkyl may be C1 to C20 alkyl, C1 to C10 alkyl, or C1 to C6 alkyl. The salt means a salt composed of the aforementioned sulfonic acid and a suitable ion. The ion may be, for example, an alkali metal ion, in which case the salt may be an alkali metal sulfonate.
상기 아크릴아미도알칸 설폰산은 예를 들어 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산일 수 있고, 상기 설포알킬 (메타)아크릴레이트는 예를 들어 2-설포에틸 (메타)아크릴레이트, 3-설포프로필 (메타)아크릴레이트 등일 수 있다.The acrylamidoalkanesulfonic acid may be, for example, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and the sulfoalkyl (meth) acrylate may be, for example, 2-sulfoethyl (meth) Propyl (meth) acrylate, and the like.
상기 설포네이트기 함유 단위는 상기 아크릴계 공중합체에 대하여 0.1 몰% 내지 20 몰%로 포함될 수 있고, 예를 들어 0.1 몰% 내지 10 몰%, 또는 1 몰% 내지 20 몰%, 또는 1 몰% 내지 10 몰%로 포함될 수 있다. 상기 셀포네이트기 함유 단위가 상기 범위로 포함될 경우 상기 아크릴계 공중합체 및 이를 포함하는 분리막(10)은 뛰어난 접착력과 내열성, 통기도 및 내산화성을 나타낼 수 있다. The sulfonate group-containing unit may be contained in an amount of 0.1 mol% to 20 mol%, for example, 0.1 mol% to 10 mol%, or 1 mol% to 20 mol%, or 1
상기 아크릴계 공중합체는 일 예로 아래의 화학식 11로 표시될 수 있다. The acrylic copolymer may be represented by the following general formula (11).
[화학식 11](11)
상기 화학식 11에서, R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이고, R13 및 R14은 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C3 알킬기이고, L1 및 L5는 각각 독립적으로 -C(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -O-, 또는 -C(=O)NH-이고, L2 및 L6 은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, x, y, c, 및 d 는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, M은 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 또는 세슘 등의 알칼리 금속이고, k, l, m 및 n은 각 단위의 몰 비율을 의미한다. R 11 and R 12 are each independently hydrogen or a methyl group, R 13 and R 14 are each independently hydrogen or a
일 예로, 상기 화학식 11에서 k+l+m+n=1일 수 있다. 또한 일 예로, 0.1≤(k+l)≤0.5, 0.4≤m≤0.85 및 0.001≤n≤0.2일 수 있고, 예를 들어 0.1≤k≤0.5 및 0≤l≤0.25일 수 있다. For example, in formula (11), k + 1 + m + n = 1. Also, for example, 0.1? (K + 1)? 0.5, 0.4? M? 0.85, and 0.001? N? 0.2, for example, 0.1? K? 0.5 and 0?
일 예로, 상기 화학식 11에서 x=y=0이고, L5는 -C(=O)NH-이고, L6 은 C1 내지 C10 알킬렌기이고, c=d=1일 수 있다. For example, in Formula 11, x = y = 0, L 5 is -C (= O) NH-, L 6 is a C1 to C10 alkylene group, and c = d = 1.
상기 아크릴계 공중합체에서 알칼리 금속 (M+)이 치환된 정도는 (k+n)에 대하여 0.5 내지 1.0일 수 있고, 예를 들어 0.6 내지 0.9 또는 0.7 내지 0.9일 수 있다. 상기 알칼리 금속의 치환된 정도가 상기 범위를 만족할 경우, 상기 아크릴계 공중합체 및 이를 포함하는 분리막(10)은 우수한 접착력 및 내열성, 내산화성을 나타낼 수 있다. The degree of substitution of the alkali metal (M + ) in the acrylic copolymer may be 0.5 to 1.0 with respect to (k + n), and may be, for example, 0.6 to 0.9 or 0.7 to 0.9. When the degree of substitution of the alkali metal satisfies the above range, the acrylic copolymer and the
상기 아크릴계 공중합체는 전술한 단위들 이외에 다른 단위를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어 상기 아크릴계 공중합체는 알킬(메타)아크릴레이트로부터 유도된 단위, 디엔계로부터 유도된 단위, 스티렌계로부터 유도된 단위, 에스테르기 함유 단위, 카보네이트기 함유 단위, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. The acrylic copolymer may further include other units in addition to the units described above. For example, the acrylic copolymer may further include a unit derived from an alkyl (meth) acrylate, a unit derived from a diene, a unit derived from a styrene, an ester group containing unit, a carbonate group containing unit, or a combination thereof can do.
상기 아크릴계 공중합체는 상기 단위들이 교대로 분포되는 교대 중합체, 임의로 분포되는 랜덤 중합체, 또는 일부 구조 단위가 그래프트 되는 그래프트 중합체 등 다양한 형태일 수 있다.The acrylic copolymer may be in various forms such as an alternating polymer in which the units are alternately distributed, a random polymer randomly distributed, or a graft polymer in which some structural units are grafted.
상기 아크릴계 공중합체의 중량 평균 분자량은 200,000 내지 700,000일 수 있고, 예를 들어 200,000 내지 600,000, 또는 300,000 내지 600,000일 수 있다. 상기 아크릴계 공중합체의 중량 평균 분자량이 상기 범위를 만족할 경우 상기 아크릴계 공중합체 및 이를 포함하는 분리막(10)은 우수한 접착력과 내열성, 통기도 및 내산화성을 발휘할 수 있다. 상기 중량 평균 분자량은 겔투과 크로마토그래피를 사용하여 측정한 폴리스티렌 환산 평균 분자량일 수 있다. The weight average molecular weight of the acrylic copolymer may be 200,000 to 700,000, for example, 200,000 to 600,000, or 300,000 to 600,000. When the weight average molecular weight of the acrylic copolymer satisfies the above range, the acrylic copolymer and the
상기 아크릴계 공중합체의 유리 전이 온도는 200℃ 내지 280℃일 수 있고, 예를 들어 210℃ 내지 270℃, 또는 210℃ 내지 260℃일 수 있다. 상기 아크릴계 공중합체의 유리 전이 온도가 상기 범위를 만족할 경우 상기 아크릴계 공중합체 및 이를 포함하는 분리막(10)은 우수한 접착력과 내열성, 통기도 및 내산화성을 발휘할 수 있다. 상기 유리 전이 온도는 시차 주사 열량 측정법으로 측정된 값일 수 있다. The glass transition temperature of the acrylic copolymer may be 200 ° C to 280 ° C, for example, 210 ° C to 270 ° C, or 210 ° C to 260 ° C. When the glass transition temperature of the acrylic copolymer satisfies the above range, the acrylic copolymer and the
상기 아크릴계 공중합체는 유화중합, 현탁중합, 괴상중합, 용액중합, 또는 벌크중합 등 공지된 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다.The acrylic copolymer may be produced by various known methods such as emulsion polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, solution polymerization, or bulk polymerization.
상기 아크릴계 공중합체는 내열층(30)에 대하여 1 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어 1 중량% 내지 20 중량%, 또는 1 중량% 내지 15 중량%, 또는 1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 아크릴계 공중합체가 내열층(30)에 상기 범위로 포함될 경우, 분리막(10)은 우수한 내열성과 접착력, 통기도 및 내산화성 등을 나타낼 수 있다. The acrylic copolymer may be contained in an amount of 1 to 30 wt%, for example 1 to 20 wt%, or 1 to 15 wt%, or 1 to 10 wt%, based on the heat
한편, 내열층(30)은 상기 아크릴계 공중합체 이외에, 가교 구조를 가지는 가교 바인더를 더 포함할 수 있다. 가교 바인더는 열 및/또는 광에 반응할 수 있는 경화성 작용기를 가지는 모노머, 올리고머 및/또는 폴리머로부터 얻어질 수 있으며, 예컨대 적어도 2개의 경화성 작용기를 가지는 다관능 모노머, 다관능 올리고머 및/또는 다관능 폴리머로부터 얻어질 수 있다. 상기 경화성 작용기는 비닐기, (메타)아크릴레이트기, 에폭시기, 옥세탄기, 에테르기, 시아네이트기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카르복실기, 티올기, 아미노기, 알콕시기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. On the other hand, the heat
상기 가교 바인더는 일 예로, 적어도 2개의 (메타)아크릴레이트 기를 가지는 모노머, 올리고머 및/또는 폴리머를 경화하여 얻을 수 있으며, 예컨대 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 헥사메틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 글리세린 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디글리세린 헥사(메타)아크릴레이트 또는 이들의 조합을 경화하여 얻을 수 있다.The crosslinking binder may be obtained by curing a monomer, an oligomer and / or a polymer having at least two (meth) acrylate groups, and examples thereof include ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) Acrylates such as polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, butanediol di (meth) acrylate, hexamethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (Meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, diglycerin hexa (meth) acrylate, or a combination thereof.
일 예로, 상기 가교 바인더는 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 모노머, 올리고머 및/또는 폴리머를 경화하여 얻을 수 있으며, 예컨대 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 비스페놀 F 디글리시딜 에테르, 헥사하이드로프탈산 글리시딜 에스테르 또는 이들의 조합을 경화하여 얻을 수 있다.For example, the crosslinking binder can be obtained by curing monomers, oligomers and / or polymers having at least two epoxy groups, and examples thereof include bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, hexahydrophthalic acid glycidyl Ester or a combination thereof.
일 예로, 상기 가교 바인더는 적어도 2개의 이소시아네이트 기를 가지는 모노머, 올리고머 및/또는 폴리머를 경화하여 얻을 수 있으며, 예컨대 디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4(2,2,4)-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 페닐렌 디이소시아네이트, 4,4'-디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸디페닐-4,4'-디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트, 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트 또는 이들의 조합을 경화하여 얻을 수 있다.For example, the crosslinking binder may be obtained by curing a monomer, an oligomer and / or a polymer having at least two isocyanate groups, and examples thereof include diphenylmethane diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4 (2 , 2,4) -trimethylhexamethylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenyl-4,4'-diisocyanate, xylene diisocyanate, Naphthalene diisocyanate, 1,4-cyclohexyl diisocyanate, or a combination thereof.
또한 내열층(30)은 상기 아크릴계 공중합체 이외에, 비가교 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 비가교 바인더는 예를 들어 비닐리덴플루오라이드계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스, 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The heat
상기 비닐리덴플루오라이드계 중합체는 구체적으로 비닐리덴플루오라이드 모노머 유래 단위만을 포함하는 호모폴리머, 또는 비닐리덴플루오라이드 유래 단위와 다른 모노머 유래 단위와의 코폴리머일 수 있다. 상기 코폴리머는 구체적으로 비닐리덴플루오라이드 유래 단위와 클로로트리플루오로에틸렌, 트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 에틸렌 테트라플루오라이드 및 에틸렌 모노머에서 유래한 단위 중 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 코폴리머는 비닐리덴플루오라이드 모노머 유래 단위와 헥사플루오로프로필렌 모노머 유래 단위를 포함하는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(PVdF-HFP) 코폴리머일 수 있다. The vinylidene fluoride-based polymer may specifically be a homopolymer containing only vinylidene fluoride monomer-derived units, or a copolymer of vinylidene fluoride-derived units and other monomer-derived units. The copolymer may specifically be a unit derived from vinylidene fluoride and at least one unit derived from chlorotrifluoroethylene, trifluoroethylene, hexafluoropropylene, ethylene tetrafluoride and ethylene monomer, It is not. For example, the copolymer may be a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) copolymer comprising a unit derived from a vinylidene fluoride monomer and a unit derived from a hexafluoropropylene monomer.
일 예로, 상기 비가교 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF) 호모폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(PVdF-HFP) 코폴리머, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 다공성 기재(20)와 내열층(30)의 접착력이 향상되고, 분리막(10)의 안정성과 전해액 함침성이 향상되어 전지의 고율 충방전 특성 등이 향상될 수 있다. As an example, the non-crosslinked binder may comprise a polyvinylidene fluoride (PVdF) homopolymer, a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) copolymer, or a combination thereof. In this case, the adhesion between the
내열층(30)은 약 0.01 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 또는 1 ㎛ 내지 3 ㎛의 두께를 가질 수 있다.The heat
다공성 기재(20)의 두께에 대한 내열층(30)의 두께의 비율은 0.05 내지 0.5일 수 있고, 예를 들어 0.05 내지 0.4, 또는 0.05 내지 0.3, 또는 0.1 내지 0.2일 수 있다. 이 경우 다공성 기재(20)와 내열층(30)을 포함하는 분리막(10)은 우수한 통기도와 내열성 및 접착력 등을 나타낼 수 있다.The ratio of the thickness of the heat-
일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막(10)은 우수한 내열성을 가진다. 구체적으로, 분리막(10)은 고온에서의 수축률이 5% 이하, 또는 4% 이하일 수 있다. 예를 들어, 분리막(10)을 150 ℃에서 60분 동안 방치한 후 측정한 분리막(10)의 종방향 및 횡방향으로의 수축률은 각각 5% 이하, 또는 4% 이하일 수 있다. The
일반적으로 분리막(10)에서 상기 내열층(30)이 두꺼우면 고온에서의 수축률이 낮은 경향이 있다. 그러나 일 구현예에 따른 분리막(10)은 내열층(30)의 두께가 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 또는 1 ㎛ 내지 3 ㎛임에도 불구하고, 5% 이하의 고온 수축률을 구현할 수 있다.Generally, when the heat
또한 일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막(10)은 200 ℃ 이상, 예를 들어 200 ℃ 내지 250 ℃의 고온에서도 파단되거나 형태가 변형되지 않고 안정된 형태를 유지할 수 있다. In addition, the
일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막(10)은 우수한 통기도를 나타낼 수 있고, 예를 들어 200 sec/100cc 미만, 예를 들어 190 sec/100cc 이하, 또는 180 sec/100cc 이하의 통기도 값을 가질 수 있다. 즉, 단위 두께당 40 sec/100cc·1㎛ 미만, 예를 들어 30 sec/100cc·1㎛ 이하, 또는 25 sec/100cc·1㎛ 이하의 통기도 값을 가질 수 있다. 여기서 통기도는 100cc의 공기가 상기 분리막의 단위 두께를 투과하는데 걸리는 시간(초)을 의미한다. 단위 두께당 통기도는 분리막 전체 두께에 대해 통기도를 측정한 후, 두께로 나누어 구할 수 있다. The
일 구현예에 따른 이차 전지용 분리막(10)은 공지된 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어 이차 전지용 분리막(10)은 다공성 기재(20)의 일면 또는 양면에 내열층 형성용 조성물을 도포한 후 건조하여 형성될 수 있다. The
상기 내열층 형성용 조성물은 상기 아크릴계 공중합체, 알칼리 금속, 필러, 및 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매는 상기 아크릴계 공중합체 및 상기 필러를 용해 또는 분산시킬 수 있으면 특별히 한정되지 않다. 일 구현예에서 상기 용매는 물, 알코올, 또는 이들의 조합을 포함하는 수계 용매일 수 있으며, 이 경우 친환경적이라는 장점이 있다.The composition for forming the heat resistant layer may include the acrylic copolymer, the alkali metal, the filler, and the solvent. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the acrylic copolymer and the filler. In one embodiment, the solvent can be water-based daily, including water, alcohol, or a combination thereof, and is advantageous in that it is environmentally friendly.
상기 도포는 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 바 코팅, 다이 코팅, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 잉크젯 인쇄 등에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The application may be performed by, for example, spin coating, dip coating, bar coating, die coating, slit coating, roll coating, inkjet printing, etc., but is not limited thereto.
상기 건조는 예컨대 자연 건조, 온풍, 열풍 또는 저습풍에 의한 건조, 진공 건조, 원적외선, 전자선 등의 조사에 의한 방법으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 건조 공정은 예를 들어 25 내지 120의 온도에서 수행될 수 있다.The drying can be performed by, for example, a method of drying by natural drying, hot air, hot air or low-humidity wind, vacuum drying, far-infrared ray, electron beam, etc., but is not limited thereto. The drying process may be performed at a temperature of, for example, 25 to 120 ° C.
이차 전지용 분리막(10)은 전술한 방법 외에, 라미네이션, 공압출 등의 방법으로 제조될 수도 있다.The
이하 전술한 이차 전지용 분리막(10)을 포함하는 리튬 이차 전지에 대하여 설명한다.Hereinafter, a lithium secondary battery including the above-described
리튬 이차 전지는 사용하는 분리막과 전해액의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지 등으로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조 방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. The lithium secondary battery can be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the type of separation membrane and electrolytic solution used, and can be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, Depending on the size, it can be divided into bulk type and thin type. The structure and the manufacturing method of these cells are well known in the art, and detailed description thereof will be omitted.
여기서는 리튬 이차 전지의 일 예로 각형 리튬 이차 전지를 예시적으로 설명한다. 도 2는 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도이다. 도 2를 참고하면, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지(100)는 양극(40)과 음극(50) 사이에 분리막(10)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(60)와 전극 조립체(60)가 내장되는 케이스(70)를 포함한다. Here, a prismatic lithium secondary battery is exemplarily described as an example of a lithium secondary battery. 2 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment. 2, a lithium
전극 조립체(60)는 예컨대 분리막(10)을 사이에 두고 양극(40)과 음극(50)을 감아 형성한 젤리 롤(jelly roll) 형태일 수 있다.The
양극(40), 음극(50) 및 분리막(10)은 전해액(미도시)에 함침되어 있다.The
양극(40)은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 위에 형성되는 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 상기 양극 활물질층은 양극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 포함할 수 있다.The
상기 양극 집전체로는 알루미늄, 니켈 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.As the positive electrode collector, aluminum, nickel, or the like may be used, but the present invention is not limited thereto.
상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로 코발트, 망간, 니켈, 알루미늄, 철 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물 또는 복합 인산화물 중에서 1종 이상을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물, 리튬 철 인산화물 또는 이들의 조합일 수 있다. As the cathode active material, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. Concretely, at least one of cobalt, manganese, nickel, aluminum, iron or a composite oxide or composite phosphorus of a metal and lithium in combination thereof may be used. For example, the cathode active material may be lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphate or a combination thereof.
상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시킬 뿐 아니라 양극 활물질을 양극 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 구체적인 예로는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드 함유 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The binder not only adheres the positive electrode active materials to each other well but also adheres the positive electrode active material to the positive electrode current collector. Specific examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, diacetylcellulose, polyvinyl chloride , Carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethylene oxide containing polymer, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, Acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하는 것으로, 그 예로 천연흑연, 인조흑연, 카본블랙, 탄소섬유, 금속 분말, 금속 섬유 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 금속 분말과 상기 금속 섬유는 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속일 수 있다.The conductive material imparts conductivity to the electrode. Examples of the conductive material include, but are not limited to, natural graphite, artificial graphite, carbon black, carbon fiber, metal powder, and metal fiber. These may be used alone or in combination of two or more. The metal powder and the metal fiber may be metals such as copper, nickel, aluminum, and silver.
음극(50)은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 위에 형성되는 음극 활물질층을 포함할 수 있다.The
상기 음극 집전체로는 구리, 금, 니켈, 구리 합금 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The negative electrode current collector may be copper, gold, nickel, copper alloy, or the like, but is not limited thereto.
상기 음극 활물질층은 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 포함할 수 있다. 상기 음극 활물질로는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 전이금속 산화물 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The negative electrode active material layer may include a negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive material. Examples of the negative electrode active material include a material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, a lithium metal, an alloy of lithium metal, a material capable of doping and dedoping lithium, a transition metal oxide, Can be used.
상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소계 물질을 들 수 있으며, 그 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상 (plate-shape), 인편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연흑연 또는 인조흑연을 들 수 있다. 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본 또는 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다. 상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다. 상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질로는 Si, SiOx(0<x<2), Si-C 복합체, Si-Y 합금, Sn, SnO2, Sn-C 복합체, Sn-Y 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 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 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 전이금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등을 들 수 있다. Examples of the material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions include carbonaceous materials, and examples thereof include crystalline carbon, amorphous carbon, and combinations thereof. Examples of the crystalline carbon include amorphous, plate-shaped, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite. Examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke and the like. As the lithium metal alloy, a lithium-metal alloy may be selected from the group consisting of lithium, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, An alloy of a selected metal may be used. As the material capable of doping and dedoping lithium, Si, SiO x (0 <x <2), Si-C composite, Si-Y alloy, Sn, SnO 2 , Sn-C composite, Sn- And at least one of them may be mixed with SiO 2 . 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, and combinations thereof. Examples of the transition metal oxide include vanadium oxide, lithium vanadium oxide, and the like.
음극(50)에 사용되는 바인더와 도전재의 종류는 전술한 양극(40)에서 사용되는 바인더와 도전재와 같을 수 있다.The kind of the binder and the conductive material used for the
양극(40)과 음극(50)은 각각의 활물질 및 바인더와 선택적으로 도전재를 용매 중에 혼합하여 각 활물질 조성물을 제조하고, 상기 활물질 조성물을 각각의 집전체에 도포하여 제조할 수 있다. 이때 상기 용매는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. The
상기 전해액은 유기 용매와 리튬염을 포함한다.The electrolytic solution includes an organic solvent and a lithium salt.
상기 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. 상기 유기 용매로는 예컨대 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계 또는 비양성자성 용매를 사용할 수 있다. 상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 1,1-디메틸에틸 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 C2 내지 C20의 직쇄상, 분지상 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향족 고리 또는 에테르 결합을 포함할 수 있음) 등의 니트릴류 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. The organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move. As the organic solvent, for example, a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based or aprotic solvent may be used. Examples of the carbonate solvent include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, methylpropyl carbonate, ethylpropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like. Methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, 1,1-dimethyl ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone mevalonolactone, caprolactone, and the like may be used. Examples of the ether solvent include dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, and tetrahydrofuran. As the ketone solvent, cyclohexanone may be used have. As the alcoholic solvent, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like can be used. As the aprotic solvent, R-CN (R is a C2 to C20 linear, branched or cyclic hydrocarbon group, An amide such as nitrile, dimethylformamide, etc., which may contain a linking aromatic ring or an ether bond, a dioxolane such as 1,3-dioxolane, sulfolane, and the like.
상기 유기 용매는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 2종 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있다.The organic solvents may be used alone or in combination of two or more. When two or more of them are used in combination, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the performance of the desired cell.
상기 리튬염은 유기용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진시키는 물질이다. 상기 리튬염의 예로는, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO3C2F5)2, LiN(CF3SO2)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The lithium salt is dissolved in an organic solvent to act as a source of lithium ions in the battery to enable operation of a basic lithium secondary battery and accelerate the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. For example the
상기 리튬염의 농도는 0.1M 내지 2.0M 범위 내에서 사용할 수 있다. 리튬염의 농도가 상기 범위 내인 경우, 전해액이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해액 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The concentration of the lithium salt can be used within the range of 0.1M to 2.0M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolytic solution has an appropriate conductivity and viscosity, and thus can exhibit excellent electrolytic solution performance, and lithium ions can effectively move.
이하, 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 측면들을 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. Hereinafter, the aspects of the present invention described above will be described in more detail through examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the invention.
합성예Synthetic example : 아크릴계 공중합체의 제조: Preparation of Acrylic Copolymer
합성예Synthetic example 1 One
교반기, 온도계 및 냉각관을 갖춘 3 L의 4구 플라스크 내에, 증류수 (968 g)와 아크릴산 (45.00 g, 0.62 mol), 과황산암모늄 (0.54 g, 2.39 mmol, 단량체 대비 1500 ppm 투입), 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 (5.00 g, 0.02 mol) 및 5N 수산화나트륨 수용액 (아크릴산과 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산의 총량에 대하여 0.8 당량)을 더한 후, 다이어프램 펌프로 내압을 10 mmHg로 감압하고, 질소로 내압을 상압에 되돌리는 조작을 3회 반복한 후, 아크릴로나이트릴 (50.00 g, 0.94 mol)을 첨가한다.(9600 g), acrylic acid (45.00 g, 0.62 mol), ammonium persulfate (0.54 g, 2.39 mmol, 1500 ppm based on the monomer), 2- Acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid (5.00 g, 0.02 mol) and a 5N aqueous sodium hydroxide solution (0.8 equivalents based on the total amount of acrylic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) , The internal pressure was reduced to 10 mmHg and the internal pressure was returned to normal pressure with nitrogen was repeated three times, and then acrylonitrile (50.00 g, 0.94 mol) was added.
반응액의 온도가 65 ℃ 내지 70 ℃ 사이에서 안정되도록 제어하면서 18 시간 동안 반응시키고, 과황산암모늄 (0.23 g, 1.00 mmol, 단량체 대비 630 ppm 투입)을 2차 투입한 후, 온도를 80 ℃로 상승시키고 다시 4 시간 동안 반응시킨다. 실온으로 냉각한 후, 25 % 암모니아 수용액을 이용해서 반응액의 pH를 7 내지 8로 조정한다. After reacting for 18 hours while controlling the temperature of the reaction solution to be stabilized between 65 ° C and 70 ° C, ammonium persulfate (0.23 g, 1.00 mmol, 630 ppm based on the monomer) was added and then the temperature was raised to 80 ° C And reacted again for 4 hours. After cooling to room temperature, the pH of the reaction solution is adjusted to 7 to 8 using 25% aqueous ammonia solution.
이 같은 방법으로 폴리(아크릴산-co-아크릴로나이트릴-co-2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산)나트륨 염을 제조하였다. 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산의 몰 비는 39:59:2이다. 반응액 (반응생성물)을 10 mL 정도 덜어 비휘발 성분을 측정한 결과, 9.0 % (이론치: 10 %)였다.In this manner, poly (acrylic acid-co-acrylonitrile-co-2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid) sodium salt was prepared. The molar ratio of acrylic acid, acrylonitrile, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is 39: 59: 2. About 10 mL of the reaction solution (reaction product) was taken out and the nonvolatile component was measured to be 9.0% (theoretical value: 10%).
합성예Synthetic example 2 2
아크릴산 (40g, 0.56 mol), 아크릴로나이트릴 (50 g, 0.94 mol) 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 (10 g, 0.05 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산의 몰 비는 36:61:3이다. 반응액의 비휘발 성분은 9.0 % (이론치: 10 %)였다.Except that acrylic acid (40 g, 0.56 mol), acrylonitrile (50 g, 0.94 mol) and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (10 g, 0.05 mol) An acrylic copolymer was prepared in the same manner. The molar ratio of acrylic acid, acrylonitrile, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is 36: 61: 3. The non-volatile component of the reaction solution was 9.0% (theoretical value: 10%).
합성예Synthetic example 3 3
아크릴산 (35 g, 0.49 mol), 아크릴로 나이트릴 (50 g, 0.94 mol) 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 (15 g, 0.07 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산의 몰 비는 32:63:5이다. 반응액의 비휘발 성분은 9.0 % (이론치: 10 %)였다.Except that acrylic acid (35 g, 0.49 mol), acrylonitrile (50 g, 0.94 mol) and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (15 g, 0.07 mol) To prepare an acrylic copolymer. The molar ratio of acrylic acid, acrylonitrile, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is 32: 63: 5. The non-volatile component of the reaction solution was 9.0% (theoretical value: 10%).
합성예Synthetic example 4 4
아크릴산 (30 g, 0.42 mol), 아크릴로나이트릴 (50 g, 0.94 mol) 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 (20 g, 0.10 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 및 아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산의 몰 비는 28:65:7이다. 반응액의 비휘발 성분은 9.0 % (이론치: 10 %)였다.The same procedure as described in Preparation Example 1 was repeated except that acrylic acid (30 g, 0.42 mol), acrylonitrile (50 g, 0.94 mol) and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (20 g, To prepare an acrylic copolymer. The molar ratio of acrylic acid, acrylonitrile, and acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is 28: 65: 7. The non-volatile component of the reaction solution was 9.0% (theoretical value: 10%).
합성예Synthetic example 5 5
아크릴산 (32 g, 0.49 mol), 아크릴로나이트릴 (60 g, 1.13 mol) 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 (5 g, 0.02 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산의 몰 비는 30:69:1이다. 반응액의 비휘발 성분은 9.0 % (이론치: 10 %)였다.The same procedure as in Synthesis Example 1 was repeated except for using acrylic acid (32 g, 0.49 mol), acrylonitrile (60 g, 1.13 mol) and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (5 g, To prepare an acrylic copolymer. The molar ratio of acrylic acid, acrylonitrile, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is 30: 69: 1. The non-volatile component of the reaction solution was 9.0% (theoretical value: 10%).
합성예Synthetic example 6 6
아크릴산 (30 g, 0.42 mol), 아크릴로나이트릴 (60 g, 1.13 mol) 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 (10 g, 0.05 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산의 몰 비는 26:71:3이다. 반응액의 비휘발 성분은 9.0 % (이론치: 10 %)였다.The same procedure as in Synthesis Example 1 (1) was repeated except that acrylic acid (30 g, 0.42 mol), acrylonitrile (60 g, 1.13 mol) and 2-acrylamido- To prepare an acrylic copolymer. The molar ratio of acrylic acid, acrylonitrile, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is 26: 71: 3. The non-volatile component of the reaction solution was 9.0% (theoretical value: 10%).
합성예Synthetic example 7 7
아크릴산 (25 g, 0.35 mol), 아크릴로나이트릴 (60 g, 1.13 mol) 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 (15 g, 0.07 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산의 몰 비는 22:73:5이다. 반응액의 비휘발 성분은 9.0 % (이론치: 10 %)였다.The same procedure as described in Preparation Example 1 was repeated except for using acrylic acid (25 g, 0.35 mol), acrylonitrile (60 g, 1.13 mol) and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (15 g, To prepare an acrylic copolymer. The molar ratio of acrylic acid, acrylonitrile, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is 22: 73: 5. The non-volatile component of the reaction solution was 9.0% (theoretical value: 10%).
합성예Synthetic example 8 8
아크릴산 (20 g, 0.28 mol), 아크릴로나이트릴 (60 g, 1.13 mol) 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 (20 g, 0.10 mol)을 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산의 몰 비는 18:75:7이다. 반응액의 비휘발 성분은 9.0 % (이론치: 10 %)였다.Except that acrylic acid (20 g, 0.28 mol), acrylonitrile (60 g, 1.13 mol) and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (20 g, 0.10 mol) To prepare an acrylic copolymer. The molar ratio of acrylic acid, acrylonitrile, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is 18: 75: 7. The non-volatile component of the reaction solution was 9.0% (theoretical value: 10%).
비교 compare 합성예Synthetic example 1 One
아크릴산 (50 g, 0.69 mol) 및 아크릴로나이트릴 (50 g, 0.94 mol)을 사용하고, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 아크릴산 및 아크릴로나이트릴의 몰 비는 42:58이다. 반응액의 비휘발 성분은 9.0 % (이론치: 10 %)였다.Acrylic acid (50 g, 0.69 mol) and acrylonitrile (50 g, 0.94 mol) and that 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid was not used To prepare an acrylic copolymer. The molar ratio of acrylic acid and acrylonitrile is 42:58. The non-volatile component of the reaction solution was 9.0% (theoretical value: 10%).
비교 compare 합성예Synthetic example 2 2
아크릴산 (50 g, 0.69 mol) 및 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 (50 g, 0.24 mol)을 사용하고, 아크릴로나이트릴을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 아크릴산 및 아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산의 몰 비는 74:26이다. 반응액의 비휘발 성분은 9.0 % (이론치: 10 %)였다.Acrylic acid (50 g, 0.69 mol) and 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (50 g, 0.24 mol) were used and acrylonitrile was not used To prepare an acrylic copolymer. The molar ratio of acrylic acid and acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is 74:26. The non-volatile component of the reaction solution was 9.0% (theoretical value: 10%).
비교 compare 합성예Synthetic example 3 3
수산화나트륨 수용액을 사용하지 않은 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 아크릴계 공중합체를 제조하였다. An acrylic copolymer was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1, except that an aqueous solution of sodium hydroxide was not used.
아래 표 1은 합성예 1 내지 8 및 비교 합성예 1 내지 3에서 제조한 아크릴계 공중합체의 각 단량체의 몰비율과 중량 평균 분자량 및 유리 전이 온도를 표시한 것이다.Table 1 below shows the molar ratios, weight average molecular weight and glass transition temperature of each monomer of the acrylic copolymer prepared in Synthesis Examples 1 to 8 and Comparative Synthesis Examples 1 to 3.
(g/mol)Weight average molecular weight
(g / mol)
상기 표 1에서, AA는 아크릴산이고, AN은 아크릴로나이트릴이며, AMPS는 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산이다. 상기 유리 전이 온도는 시차 주사 열량 측정법으로 측정한 값이다. In Table 1, AA is acrylic acid, AN is acrylonitrile, and AMPS is 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. The glass transition temperature is a value measured by differential scanning calorimetry.
실시예Example : 이차 전지용 분리막의 제조: Preparation of separator for secondary battery
실시예Example 1-1 1-1
합성예 1에서 제조한 아크릴계 고분자 (증류수에서 10 중량%) 및 베마이트(Nabaltec社 AOH60, 평균 입경 600nm)를 1:20의 질량비로 물 용매에 투입한 후, 비즈밀을 이용해 25℃에서 30분 동안 밀링하고, 전체 고형분이 20 중량%가 되도록 물을 첨가하여 내열층 형성용 조성물을 제조하였다. 이를 12.5㎛ 두께의 폴리에틸렌 다공성 기재(SK社, 통기도: 113 sec/100cc, 찌름강도: 360kgf)의 단면에 다이코팅 방식으로 3 ㎛의 두께로 코팅한 다음, 70 ℃에서 10분 동안 건조하여 이차 전지용 분리막을 제조하였다. The acrylic polymer (10 wt% in distilled water) and boehmite (AOH60, average particle diameter 600 nm) manufactured in Synthesis Example 1 were added to a water solvent at a mass ratio of 1:20, And water was added thereto so that the total solid content was 20% by weight to prepare a composition for forming a heat resistant layer. This was coated on the cross section of a polyethylene porous substrate having a thickness of 12.5 占 퐉 (SK Corporation, air permeability: 113 sec / 100 cc, puncture strength: 360 kgf) to a thickness of 3 占 퐉 by die coating method and then dried at 70 占 폚 for 10 minutes, A separator was prepared.
실시예Example 1-2 1-2
합성예 1에서 제조한 아크릴계 고분자와 베마이트를 1:40의 질량비로 투입한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer prepared in Synthesis Example 1 and boehmite were added in a weight ratio of 1:40.
실시예Example 1-3 1-3
필러로 베마이트 (Nabaltec社 AOH60, 평균 입경: 600nm) 75중량%와 베마이트 (Nabaltec社 200SM, 평균 입경: 350nm) 25중량%를 혼합한 것을 사용하고, 합성예 1에서 제조한 아크릴계 고분자와 상기 필러를 1:20의 질량비로 투입한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A mixture of 75 wt% of a filler (
실시예Example 1-4 1-4
베마이트 (Nabaltec社 AOH60, 평균 입경: 600nm) 및 상기 베마이트의 1.0 중량%에 해당하는 폴리아크릴계 분산제를 물 용매에 투입하여 25℃에서 30분 동안 밀링하여 25 중량%의 무기 분산액을 먼저 제조한다. 상기 무기 분산액에, 합성예 1의 아크릴계 고분자와 상기 베마이트의 질량비가 1:20이 되도록 합성예 1의 아크릴계 고분자를 첨가하고, 전체 고형분이 20 중량%가 되도록 물을 첨가하여 내열층 형성용 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A polyacrylic dispersant corresponding to boehmite (Nabaltec AOH60, average particle diameter: 600 nm) and 1.0 wt% of the boehmite was added to a water solvent and milled at 25 DEG C for 30 minutes to prepare an inorganic dispersion of 25 wt% first . The acrylic polymer of Synthesis Example 1 was added to the inorganic dispersion solution so that the mass ratio of the acrylic polymer of Synthesis Example 1 to the boehmite ratio was 1:20, and water was added so that the total solid content was 20% by weight, A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1.
실시예Example 2 2
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 합성예 2의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Synthesis Example 2 was used instead of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
실시예Example 3 3
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 합성예 3의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Synthesis Example 3 was used instead of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
실시예Example 4 4
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 합성예 4의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Synthesis Example 4 was used instead of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
실시예Example 5 5
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 합성예 5의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Synthesis Example 5 was used instead of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
실시예Example 6 6
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 합성예 6의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Synthesis Example 6 was used instead of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
실시예Example 7 7
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 합성예 7의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Synthesis Example 7 was used instead of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
실시예Example 8 8
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 합성예 8의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Synthesis Example 8 was used instead of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
비교예Comparative Example 1 One
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 비교 합성예 1의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Comparative Synthesis Example 1 was used instead of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
비교예Comparative Example 2 2
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 비교 합성예 2의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Comparative Synthesis Example 2 was used in place of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
비교예Comparative Example 3 3
합성예 1의 아크릴계 고분자 대신에 비교 합성예 3의 아크릴계 고분자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 이차 전지용 분리막을 제조하였다. A separator for a secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the acrylic polymer of Comparative Synthesis Example 3 was used instead of the acrylic polymer of Synthesis Example 1.
평가예Evaluation example 1: 통기도 1: Airflow
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3의 이차 전지용 분리막에 대하여, 통기도 측정 장치 (아사히세이코社, EG01-55-1MR)를 이용하여 100cc의 공기가 투과하는데 걸리는 시간(초)을 측정하였고, 그 결과를 아래 표 2에 기재하였다. The time (seconds) taken for the air to pass through 100 cc was measured for the secondary battery separating membranes of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 using an air permeability measuring device (Asahi Seiko Co., Ltd., EG01-55-1MR) The results are shown in Table 2 below.
평가예Evaluation example 2: 2: 열수축률Heat shrinkage
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3의 이차 전지용 분리막을 8 ㎝ x 8 ㎝의 크기로 잘라내어 샘플을 준비한다. 상기 샘플의 표면에 5 ㎝ x 5 ㎝ 크기의 사각형을 그린 후 종이 또는 알루미나 가루 사이에 끼우고, 오븐에서 150℃에서 1시간 동안 방치한 후 샘플을 꺼내어 그려 놓았던 사각형의 변의 치수를 측정하여, 횡방향(MD)과 종방향(TD) 각각의 수축률을 계산한다. 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다. The separation membranes for secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 were cut out to a size of 8 cm x 8 cm and samples were prepared. A square having a size of 5 cm x 5 cm was drawn on the surface of the sample, and the sample was sandwiched between paper or alumina powder. The sample was taken out of the oven for one hour at room temperature, The shrinkage ratio of each of the direction (MD) and the longitudinal direction (TD) is calculated. The results are shown in Table 2 below.
평가예Evaluation example 3: 3: 내열파단Thermal break
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3의 이차 전지용 분리막을 5 ㎝ x 5 ㎝의 크기로 잘라내어 샘플을 준비한다. 중앙에 4 ㎝ x 4 ㎝ 크기의 구멍이 뚫린 골판지 위에, 폴리이미드 필름을 이용하여 상기 샘플을 부착한 후, 200 ℃, 230 ℃, 및 250 ℃로 가열한 각각의 오븐에 샘플을 넣는다. 10분 후 오븐에서 샘플을 꺼내어 파단 여부를 확인하여, 그 결과를 아래 표 2에 표시하였다. 파단되면 O로 표시하고 파단되지 않았으면 X로 표시하였다. The separator for secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 was cut into a size of 5 cm x 5 cm to prepare a sample. The sample was placed on a corrugated paperboard having a hole of 4 cm x 4 cm in the center using a polyimide film, and then the sample was placed in each oven heated to 200 ° C, 230 ° C, and 250 ° C. After 10 minutes, samples were taken out of the oven to confirm the breakage, and the results are shown in Table 2 below. When it is broken, it is marked with O. If it is not broken, it is marked with X.
TD : 3MD: 5
TD: 3
TD : 2MD: 3
TD: 2
TD : 2MD: 2
TD: 2
TD : 3MD: 4
TD: 3
TD : 3MD: 4
TD: 3
TD : 3MD: 4
TD: 3
TD : 3MD: 4
TD: 3
TD : 3MD: 4
TD: 3
TD : 3MD: 4
TD: 3
TD : 3MD: 4
TD: 3
TD : 3MD: 4
TD: 3
TD : 7MD: 8
TD: 7
TD : 13MD: 15
TD: 13
TD : 22MD: 25
TD: 22
상기 표 2를 참고하면, 실시예에서 제조한 분리막은 152 sec/100cc 이하의 우수한 통기도를 나타내고, 150 ℃에서 5% 이하의 수축률을 나타내며, 200 ℃ 내지 250 ℃에서도 파단되지 않는 특성을 보여 뛰어난 내열도와 열적 안정성을 구현하고 있음을 확인할 수 있다. 반면 비교예 1의 분리막은 150℃에서 1시간 방치 후의 열 수축률이 현저히 높고 200℃ 이상의 온도에서 파단되는 문제가 발생하여 고온에서의 내열성이 열세하고, 비교예 2 내지 3의 분리막은 통기도가 좋지 못하고 150℃에서 1시간 방치 후의 열 수축률이 현저히 높으며 200℃ 이상의 온도에서 파단되는 문제가 발생하였음을 알 수 있다. Referring to Table 2, the separator prepared in the Example exhibits excellent air permeability of less than 152 sec / 100 cc, exhibits a shrinkage ratio of less than 5% at 150 ° C, and does not break even at 200 ° C to 250 ° C, And the thermal stability is realized. On the other hand, the separator of Comparative Example 1 had a remarkably high heat shrinkage rate after being left at 150 ° C for 1 hour and a problem of breaking at a temperature of 200 ° C or more, so that the heat resistance at high temperature was poor, and the separator of Comparative Examples 2 to 3 had poor air permeability The heat shrinkage rate after leaving at 150 ° C for 1 hour is remarkably high, and it can be seen that a problem of breaking at a temperature of 200 ° C or more has occurred .
제조예 1-1 내지 1-4 및 제조예 2 내지 8, 그리고 비교 제조예 1 내지 3: 리 튬 이차 전지의 제조 Production Examples 1-1 to 1-4 and Production Examples 2 to 8 and Comparative Production Examples 1 to 3 Production of Lithium Secondary Battery
LiCoO2, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 카본블랙을 96:2:2의 중량비로 N-메틸피롤리돈 용매에 첨가하여 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 알루미늄 박막에 도포 및 건조하고 압연하여 양극을 제조하였다. LiCoO 2 , polyvinylidene fluoride and carbon black were added to the N-methylpyrrolidone solvent in a weight ratio of 96: 2: 2 to prepare a slurry. The slurry was applied to an aluminum foil, dried and rolled to produce a positive electrode.
흑연, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 카본블랙을 98:1:1의 중량비로 N-메틸피롤리돈 용매에 첨가하여 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 구리 호일에 도포 및 건조하고 압연하여 음극을 제조하였다. Graphite, polyvinylidene fluoride and carbon black were added to the N-methylpyrrolidone solvent in a weight ratio of 98: 1: 1 to prepare a slurry. The slurry was applied to a copper foil, dried and rolled to produce a negative electrode.
상기 제조된 양극과 음극 사이에, 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 분리막을 개재하여 와인딩 형태의 젤리롤 전극 조립체를 준비하였다. 여기에 에틸렌 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트를 3:5:2의 부피비로 혼합한 용매에 1.15M의 LiPF6를 첨가한 전해액을 주입하고 밀봉하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. A jellyroll electrode assembly in the form of a winding was prepared between the prepared anode and cathode through the separator prepared in the above Examples and Comparative Examples. Then, an electrolyte solution containing 1.15M LiPF 6 was added to a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 3: 5: 2, and the mixture was sealed to prepare a lithium secondary battery.
평가예Evaluation example 4: 전지의 수명 특성 4: Battery life characteristics
실시예 1-1, 비교예 1 및 2에서 제조한 분리막을 적용한, 제조예 1-1, 비교 제조예 1 및 2의 전지에 대하여 사이클 수에 따른 용량 회복률을 평가하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. The capacity recovery rates according to the number of cycles were evaluated for the batteries of Production Example 1-1 and Comparative Production Examples 1 and 2 to which the separator prepared in Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2 were applied. Respectively.
충전(Charge): CC 1.0C to 4.4V, CV to 0.01C Charge: CC 1.0C to 4.4V, CV to 0.01C
방전 (Discharge): CC 1.0C to 2.75VDischarge: CC 1.0C to 2.75V
도 3을 참고하면, 제조예 1-1에서 제조한 전지의 수명 특성이 현저히 우수하다는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the life characteristics of the battery manufactured in Production Example 1-1 are remarkably excellent.
평가예Evaluation example 5: 전지의 율 특성 5: Characteristic of battery
실시예 1-1, 비교예 1 및 2에서 제조한 분리막을 적용한, 제조예 1-1, 비교 제조예 1 및 2의 전지에 대하여 율(C-rate)에 따른 용량 회복률을 평가하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. The capacity recovery rates according to the C-rate were evaluated for the cells of Production Example 1-1 and Comparative Production Examples 1 and 2 to which the separator prepared in Example 1-1 and Comparative Examples 1 and 2 were applied, Is shown in Fig.
충전(Charge): CC 1.0C to 4.4V, CV to 0.01C Charge: CC 1.0C to 4.4V, CV to 0.01C
방전 (Discharge): CC 1.0C, 2.0C, 3.0C to 2.75V Discharge: CC 1.0 C, 2.0 C, 3.0 C to 2.75 V
도 4를 참고하면, 제조예 1-1에서 제조한 전지의 율 특성이 현저히 우수하다는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, it can be seen that the rate characteristics of the battery produced in Production Example 1-1 are remarkably excellent.
평가예Evaluation example 6: 6: 선형주사전위법Linear main dictionary misconduct (Linear Sweep (Linear Sweep VoltammetryVoltammetry , , LSVLSV ) 평가) evaluation
바인더의 내산화성 평가를 위해, 합성예 1, 비교 합성예 1 및 2에서 제조한 아크릴계 바인더, 및 폴리비닐리덴플루오라이드계 바인더 (솔베이, Solef® 5130)을 가지고, 탄소재(SFG6) 90 중량% 및 상기 바인더 10 중량%를 백금(Pt) 전극위에 코팅을 하여 내산화성 측정을 위한 전극을 준비하였다. 1.3M LiPF6를 에틸렌카보네이트/ 에틸메틸카보네이트/ 디케틸카보네이트를 30/50/20의 무게비로 혼합한 용매에 녹인 용액을 전해액으로 사용하여 내산화성 테스트를 진행 하였다. 30 ℃에서 0.005 V/sec의 조건으로 전위를 변화시켜 전류-전위 곡선을 도출하여, 그 결과를 도 5에 나타내었다. For oxidation resistance evaluation of the binder, with the Synthesis Example 1 and Comparative Synthesis Example 1 and the acrylic binder prepared in 2, and a polyvinylidene fluoride binder (Solvay, Solef ® 5130), carbon materials (SFG6) 90% by weight And 10 wt% of the binder were coated on a platinum (Pt) electrode to prepare an electrode for oxidation resistance measurement. The oxidation resistance test was conducted using a solution obtained by dissolving 1.3M LiPF 6 in a solvent mixture of ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate / diketyl carbonate in a weight ratio of 30/50/20. The electric potential was varied at 30 DEG C under the condition of 0.005 V / sec to derive a current-potential curve. The results are shown in Fig.
도 5를 참고하면, 합성예 1의 경우 4.65 V에서 전위가 변하며, 비교 합성예 1은 4.61 V에서, 비교 합성예 2는 4.64 V에서, 그리고 폴리비닐리덴플루오라이드계 바인더는 4.63 V에서 전위가 변화하는 것으로 보인다. 전위가 변화한다는 것은 바인더가 분해된다는 것을 나타내므로, 상기의 결과를 통해 합성예 1의 바인더가 내산화성이 우수하다는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, the dislocation is changed at 4.65 V in Synthesis Example 1, 4.61 V in Comparative Synthesis Example 1, 4.64 V in Comparative Synthesis Example 2, and 4.63 V in polyvinylidene fluoride binder, It seems to be changing. The change in dislocation indicates that the binder is decomposed. Therefore, it can be confirmed from the above results that the binder of Synthesis Example 1 is excellent in oxidation resistance.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.
10: 분리막
20: 다공성 기재
30: 내열층
40: 양극
50: 음극
60: 전극 조립체
70: 케이스10: Membrane
20: Porous substrate
30: Heat resistant layer
40: anode
50: cathode
60: electrode assembly
70: Case
Claims (15)
상기 아크릴계 공중합체는 (메타)아크릴레이트 또는 (메타)아크릴산으로부터 유도되는 단위, 시아노기 함유 단위, 및 설포네이트기 함유 단위를 포함하는 이차 전지용 분리막.And a heat-resistant layer disposed on at least one side of the porous substrate, wherein the heat-resistant layer includes an acrylic copolymer, an alkali metal, and a filler,
The acrylic copolymer includes a unit derived from (meth) acrylate or (meth) acrylic acid, a cyano group-containing unit, and a sulfonate group-containing unit.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서 R1, R2, 및 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이고, 상기 화학식 2에서 M은 알칼리 금속이다.2. The separator for a secondary battery according to claim 1, wherein the units derived from (meth) acrylate or (meth) acrylic acid are represented by the following formulas (1), (2)
[Formula 3] < EMI ID =
In the above Chemical Formulas 1 to 3, R 1 , R 2 , and R 3 are each independently hydrogen or a methyl group, and in Formula 2, M is an alkali metal.
[화학식 4]
상기 화학식 4에서, R4는 수소 또는 C1 내지 C3 알킬기이고, L1은 -C(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -O-, 또는 -C(=O)NH-이고, x는 0 내지 2의 정수이고, L2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, y는 0 내지 2의 정수이다.The separator for a secondary battery according to claim 1, wherein the cyano group-containing unit is represented by the following formula (4)
[Chemical Formula 4]
In Formula 4, R 4 is hydrogen or C1 to C3 alkyl group, L 1 is -C (= O) -, -C (= O) O-, -OC (= O) -, -O-, or - C (= O) NH-, x is an integer of 0 to 2, L 2 is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 Or a substituted or unsubstituted C3 to C20 heterocyclic group, and y is an integer of 0 to 2.
[화학식 5] [화학식 6] [화학식 7]
상기 화학식 5 내지 화학식 7에서, R5, R6, 및 R7은 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C3 알킬기이고, L3, L5, 및 L7은 각각 독립적으로 -C(=O)-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -O-, 또는 -C(=O)NH-이고, L4, L6, 및 L8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로고리기이고, a, b, c, d, e, 및 f는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수이고, 화학식 6에서 M'는 알칼리 금속이다.The separator for a secondary battery according to claim 1, wherein the sulfonate group-containing unit is represented by the following formula (5), (6), (7)
[Chemical Formula 5] < EMI ID =
R 5 , R 6 , and R 7 are each independently hydrogen or a C 1 to C 3 alkyl group; L 3 , L 5 , and L 7 are each independently -C (= O) -, (= O) O-, -OC (= O) -, -O-, or -C (= O) NH-, L 4 , L 6 , and L 8 are each independently substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a substituted or unsubstituted C3 to C20 heterocyclic group, and a, b, c, d , e, and f are each independently an integer of 0 to 2, and M 'in formula (6) is an alkali metal.
상기 (메타)아크릴레이트 또는 (메타)아크릴산으로부터 유도되는 단위는 10 몰% 내지 70 몰%로 포함되고,
상기 시아노기 함유 단위는 30 몰% 내지 85 몰%로 포함되고,
상기 설포네이트기 함유 단위는 0.1 몰% 내지 20 몰%로 포함되는 이차 전지용 분리막. The acrylic copolymer according to claim 1, wherein in the acrylic copolymer,
The unit derived from (meth) acrylate or (meth) acrylic acid is contained in an amount of 10 mol% to 70 mol%
The cyano group-containing unit is contained in an amount of 30 mol% to 85 mol%
And the sulfonate group-containing unit is contained in an amount of 0.1 mol% to 20 mol%.
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US20210408638A1 (en) * | 2018-11-28 | 2021-12-30 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Heat resistant layer composition, lithium secondary battery separator comprising heat resistant layer formed therefrom, and lithium secondary battery comprising same |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140044757A (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-15 | 주식회사 엘지화학 | A separator and electrochemical device containing the same |
JP2015088253A (en) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 日本ゼオン株式会社 | Adhesive agent for lithium ion secondary batteries, lithium ion secondary battery separator, and lithium ion secondary battery |
-
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JP2015088253A (en) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 日本ゼオン株式会社 | Adhesive agent for lithium ion secondary batteries, lithium ion secondary battery separator, and lithium ion secondary battery |
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---|---|---|---|---|
US20210408638A1 (en) * | 2018-11-28 | 2021-12-30 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Heat resistant layer composition, lithium secondary battery separator comprising heat resistant layer formed therefrom, and lithium secondary battery comprising same |
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