KR20190063692A - Chitosan-catechol based porous membrane, method for preparing the same and a lithium-sulfur battery including the same - Google Patents

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Abstract

A chitosan-catechol-based porous separator capable of improving the durability characteristics of a battery by applying a porous film containing a chitosan-catechol-based compound as a separator of a lithium-sulfur battery, a manufacturing method thereof, and a lithium-sulfur battery having the same. The chitosan-catechol-based porous separator comprises a chitosan-catechol-based polymer compound and pores formed therein and on the surface.

Description

키토산-카테콜계 다공성 분리막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬-황 전지{Chitosan-catechol based porous membrane, method for preparing the same and a lithium-sulfur battery including the same}Chitosan-catechol-based porous membrane, a method for producing the same, and a lithium-sulfur battery including the same -

본 발명은 다공성 분리막 및 이를 포함하는 리튬-황 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 리튬-황 전지의 분리막으로서 키토산-카테콜계 화합물을 포함하는 다공성 필름을 적용함으로써 전지의 수명특성을 개선시킬 수 있는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬-황 전지에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous separator and a lithium-sulfur battery including the same, and more particularly, to a porous separator which can improve the lifetime characteristics of a battery by applying a porous film containing a chitosan- The present invention relates to a porous separator for chitosan-catechol, a method for producing the same, and a lithium-sulfur battery including the same.

응용 분야가 전기 자동차나 에너지 저장 장치 등으로 확대되고 있는 이차전지 중 리튬-황 전지는, 상대적으로 높은 에너지 저장 밀도의 구현이 가능한 점 등 차세대 이차전지 기술로 각광을 받고 있다. 이와 같은 리튬-황 전지는 S-S 결합(Sulfur-Sulfur Bond)을 가지는 황 계열의 물질을 양극 활물질로 사용하고, 리튬 금속을 음극 활물질로 사용한 전지를 의미한다. 특히, 양극 활물질의 주재료로 사용되는 황의 경우, 자원이 매우 풍부하고, 독성이 없으며, 또한 낮은 원자당 무게를 가지고 있는 장점이 있다.Lithium-sulfur batteries among the rechargeable batteries whose application fields are expanded to electric vehicles and energy storage devices are attracting attention as the next generation secondary battery technology such that a relatively high energy storage density can be realized. Such a lithium-sulfur battery means a battery using a sulfur-based material having S-S bond (Sulfur-Sulfur Bond) as a cathode active material and using lithium metal as an anode active material. In particular, the sulfur used as the main material of the cathode active material is very rich in resources, is not toxic, and has a low atomic weight.

리튬-황 전지는, 방전 시 음극 활물질인 리튬이 전자를 방출하면서 이온화되어 산화되며, 양극 활물질인 황 계열 물질은 상기의 방출된 전자를 수용하여 환원된다(리튬의 산화반응은 리튬 금속이 전자를 내어놓고 리튬 양이온 형태로 변환되는 과정이며, 황의 환원반응은 S-S 결합이 2개의 전자를 받아들여 황 음이온 형태로 변환되는 과정이다). 이때, 리튬의 산화반응에 의해 생성된 리튬 양이온은 전해질을 통해 양극으로 전달되고, 황의 환원반응에 의해 생성된 황 음이온과 결합하여 염을 형성하게 된다. 보다 구체적으로, 방전되기 이전의 황은 환형의 S8 구조로서, 환원반응에 의해 리튬 폴리설파이드(Lithium polysulfide)로 변환되며, 리튬 폴리설파이드가 완전히 환원되는 경우에는 리튬 설파이드(Li2S)가 생성된다.In the lithium-sulfur battery, lithium, which is a negative electrode active material, is ionized and oxidized while discharging electrons, and the sulfur-based material, which is a positive electrode active material, receives and reduces the released electrons (lithium- And the reduction reaction of sulfur is a process in which the SS bond is converted into a sulfur anion form by accepting two electrons). At this time, the lithium cation generated by the oxidation reaction of lithium is transferred to the anode through the electrolyte, and forms a salt by binding with the sulfur anion generated by the reduction reaction of sulfur. More specifically, sulfur before the discharge is a cyclic S 8 structure, which is converted to lithium polysulfide by a reduction reaction, and lithium sulfide (Li 2 S) is produced when the lithium polysulfide is completely reduced .

앞서 살펴본 바와 같이, 리튬-황(Li-S) 이차전지는 다양한 장점을 보유하고 있어 많은 각광을 받고 있다. 하지만, 중간 생성물인 리튬 폴리설파이드가 전해액으로 용출되어 음극으로까지 확산될 경우(리튬 폴리설파이드의 셔틀 반응), 전지의 수명이 저하되는 등 전지의 퇴화가 가속화되는 문제가 발생한다. 이에, 리튬 폴리설파이드의 용출을 최소화하기 위하여, 양극 복합체의 morphology를 변형시키는 등의 연구가 많이 진행되었다. 즉, Carbon fiber, porous carbon, graphene, CNT등의 다양한 탄소 구조에 황 입자를 채워 넣거나 복합체를 형성하여 리튬 폴리설파이드의 용출을 억제시키고, 이를 통해 전지의 수명을 향상시키려는 연구가 다양하게 진행되고 있다. 하지만, 상기의 방법들은 제법이 복잡하거나 근본적으로 리튬 폴리설파이드의 용출 문제를 해결하지 못하고 있어, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 방안을 지속적으로 모색하는 중이다.As described above, the lithium-sulfur (Li-S) secondary battery has many advantages and has attracted much attention. However, when the intermediate product, lithium polysulfide, is eluted as an electrolyte and diffused to the cathode (shuttle reaction of lithium polysulfide), there is a problem that battery degradation is accelerated such that the lifetime of the battery is lowered. Therefore, in order to minimize the elution of lithium polysulfide, a lot of studies have been conducted such as the modification of the morphology of the positive electrode composite. That is, various studies have been made to improve the lifetime of the battery by suppressing the dissolution of lithium polysulfide by filling sulfur compounds into a variety of carbon structures such as carbon fiber, porous carbon, graphene, and CNT, or forming a complex . However, the above methods are complicated or fundamentally difficult to solve the problem of dissolving lithium polysulfide. Therefore, there is a continuing search for solutions to such problems.

따라서, 본 발명의 목적은, 리튬-황 전지의 분리막으로서 키토산-카테콜계 화합물을 포함하는 다공성 필름을 적용하여, 전지의 수명특성을 개선시킬 수 있는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬-황 전지를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a chitosan-catechol-based porous separator which can improve the lifetime characteristics of a battery by applying a porous film containing chitosan-catechol-based compound as a separator of a lithium-sulfur battery, And a lithium-sulfur battery including the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 키토산-카테콜계 고분자 화합물을 포함하며, 내부 및 표면에 기공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 키토산-카테콜계 다공성 분리막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a chitosan-catechol-based porous separator comprising a chitosan-catechol-based polymer compound and pores formed therein and on the surface thereof.

또한, 본 발명은, a) 키토산과 카테콜계 화합물을 반응시켜 키토산-카테콜계 고분자 화합물을 제조하는 단계; b) 상기 제조된 키토산-카테콜계 고분자 화합물을 용매에 용해시켜 키토산-카테콜계 고분자 용액을 제조하는 단계; c) 상기 제조된 키토산-카테콜계 고분자 용액을 산화시켜 하이드로겔화 하는 단계; 및 d) 상기 키토산-카테콜계 하이드로겔을 동결 건조시키는 단계;를 포함하는 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a chitosan-catechol-based polymer, comprising the steps of: a) reacting chitosan and a catechol compound to prepare a chitosan-catechol polymer; b) dissolving the prepared chitosan-catechol-based polymer in a solvent to prepare a chitosan-catechol-based polymer solution; c) oxidizing and hydrogeling the prepared chitosan-catechol polymer solution; And d) lyophilizing the chitosan-catechol-based hydrogel. The present invention also provides a method for preparing a chitosan-catechol porous separator.

또한, 본 발명은, 양극; 음극; 상기 양극과 음극의 사이에 개재되는 상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막; 및 전해질;을 포함하는 리튬-황 전지를 제공한다.The present invention also provides a positive electrode comprising: a positive electrode; cathode; The chitosan-catechol porous separator interposed between the anode and the cathode; And an electrolyte.

본 발명에 따른 키토산-카테콜계 다공성 분리막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬-황 전지는, 리튬-황 전지의 분리막으로서 키토산-카테콜계 화합물을 포함하는 다공성 필름을 적용하여, 리튬 폴리설파이드의 음극 확산을 억제시키고, 이에 따라, 전지의 수명특성을 개선시킬 수 있다.The chitosan-catechol-based porous separator according to the present invention, the method for producing the same, and the lithium-sulfur battery including the same can be manufactured by applying a porous film containing a chitosan-catechol compound as a separation membrane of a lithium- It is possible to suppress the diffusion, thereby improving the lifetime characteristics of the battery.

도 1은 기공이 형성되지 않은 키토산-카테콜 필름(CHI-C film)막과 통상적인 폴리프로필렌 분리막의 흡착능을 보여주는 SEM 이미지이다.
도 2는 기공이 형성되지 않은 키토산-카테콜 필름(CHI-C patch)막과 통상적인 폴리프로필렌 분리막의 흡착능을 보여주는 XPS 그래프이다.
도 3은 리튬-황 전지의 분리막으로 적용한 기공이 형성되지 않은 키토산-카테콜 필름 표면막의 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 키토산-카테콜계 고분자 화합물의 화학 구조식이다.
도 5는 본 발명에 따른 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 SEM 이미지이다.
FIG. 1 is an SEM image showing the adsorption capacity of a chitosan-catechol film (CHI-C film) and a conventional polypropylene separation membrane, both of which are not pores.
Fig. 2 is an XPS graph showing the adsorption capacity of a chitosan-catechol film (CHI-C patch) membrane in which pores are not formed and a conventional polypropylene separation membrane.
3 is an SEM image of a surface membrane of a chitosan-catechol film to which pores are not applied as a separation membrane of a lithium-sulfur battery.
4 is a chemical structural formula of a chitosan-catechol-based polymer compound according to an embodiment of the present invention.
5 is an SEM image of the porous separator of chitosan-catechol system according to the present invention.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 키토산-카테콜계 다공성 분리막은, 바람직하게는 리튬-황 전지용으로서, 키토산-카테콜계 고분자 화합물을 포함하며, 내부 및 표면에 기공이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The chitosan-catechol porous separator according to the present invention is preferably for a lithium-sulfur battery, and comprises a chitosan-catechol-based polymer compound and is characterized by having pores formed therein and on its surface.

본 출원인은, 리튬 폴리설파이드의 용출을 억제시키고, 이를 통해 전지의 수명을 향상시키고자 다양한 연구를 거듭한 끝에, 아민기가 함유된 키토산-카테콜계 화합물이 우수한 리튬 폴리설파이드 흡착능을 가진다는 결론에 이르게 되었다. 도 1은 기공이 형성되지 않은 키토산-카테콜 필름(CHI-C film)막과 통상적인 폴리프로필렌 분리막의 흡착능을 보여주는 SEM 이미지이고, 도 2는 기공이 형성되지 않은 키토산-카테콜 필름(CHI-C patch)막과 통상적인 폴리프로필렌 분리막의 흡착능을 보여주는 XPS 그래프로서, 도 1 및 2의 (a)는 탄소에 대한 흡착능을, 도 1 및 2의 (b)는 질소에 대한 흡착능을, 도 1 및 2의 (c)는 황(설파이드)에 대한 흡착능을 나타낸다.The applicant of the present application concluded that the chitosan-catechol compound containing an amine group has excellent lithium polysulfide adsorption ability after inhibiting the elution of lithium polysulfide and thereby improving the lifetime of the battery . FIG. 1 is an SEM image showing the adsorption capability of a chitosan-catecholate film (CHI-C film) having no pores and a conventional polypropylene separation membrane, and FIG. 2 is a SEM image showing a chitosan- 1 (a) and 2 (b) show adsorptivity against carbon, FIGS. 1 and 2 (b) show adsorption capacity against nitrogen, and FIG. 1 And 2 (c) show the adsorption capacity for sulfur (sulfide).

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 키토산-카테콜계 화합물의 폴리설파이드 흡착능은 매우 우수한 것으로 확인되었다. 하지만, 본 출원인은, 키토산-카테콜계 화합물을 리튬-황 전지의 분리막으로 적용하는 경우, 키토산-카테콜계 분리막에 기공이 부재하여 이온 투과가 원활하지 않다는 것을 확인하였다. 도 3은 리튬-황 전지의 분리막으로 적용한 기공이 형성되지 않은 키토산-카테콜 필름 표면막의 SEM 이미지로서, 도 3을 통해서는 상기 키토산-카테콜계 분리막에 기공이 형성되지 않았음을 확인할 수 있다.As shown in Figs. 1 and 2, the polysulfide adsorption ability of the chitosan-catechol compound was confirmed to be excellent. However, when the chitosan-catechol-based compound is applied as a separation membrane of a lithium-sulfur battery, the present applicant has confirmed that ion permeation is not smooth due to the absence of pores in the chitosan-catechol separation membrane. FIG. 3 is an SEM image of a surface membrane of a chitosan-catechol film without pores applied as a separation membrane of a lithium-sulfur battery. FIG. 3 shows that pores are not formed in the separation membrane of the chitosan-catechol system.

본 출원인은, 이상의 결과를 토대로, 키토산-카테콜계 화합물이 우수한 리튬 폴리설파이드 흡착능을 가지고는 있지만, 키토산-카테콜계 화합물을 리튬-황 전지의 분리막으로 적용하는 경우에는, 기공의 부재로 인하여 이온 투과가 원활하지 않을 뿐만 아니라, 높은 저항에 의해 전지가 정상적으로 구동되지 않는 것을 확인하였다. 이에 본 출원인은, 키토산-카테콜계 필름막에 기공을 형성시킴으로써, 폴리설파이드 흡착능은 유지하되, 이온 투과성은 높이고 전지가 받는 저항은 감소시키는 본 발명 고유의 리튬-황 전지용 키토산-카테콜계 다공성 분리막을 완성한 것이다.On the basis of the above-mentioned results, the present inventors have found that although the chitosan-catechol compound has excellent lithium polysulfide adsorbing ability, when the chitosan-catechol compound is used as a separation membrane of a lithium-sulfur battery, And it was confirmed that the battery was not normally driven by the high resistance. The Applicant has thus completed a chitosan-catechol-based porous separator for lithium-sulfur batteries inherent to the present invention which maintains the polysulfide adsorbing ability by forming pores in the chitosan-catechol-based film membrane, but increases the ion permeability and reduces the resistance of the battery will be.

즉, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 키토산-카테콜계 고분자 화합물의 화학 구조식으로서, 상기 키토산-카테콜계 고분자 화합물은 (리튬)폴리설파이드를 흡착하는 다수의 아민기가 고분자체에 분포되어 있으며, 상기 아민기와 아미드 결합을 형성하여 존재하는 둘 이상의 히드록시기(-OH)를 함유하는 다수의 페놀기를 포함한다.That is, FIG. 4 is a chemical structural formula of a chitosan-catechol-based polymer compound according to an embodiment of the present invention. In the chitosan-catechol-based polymer compound, a large number of amine groups adsorbing (lithium) , And a plurality of phenol groups containing at least two hydroxyl groups (-OH) present by forming an amide bond with the amine group.

상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막에 포함되는 아민기 함유 키토산-카테콜계 고분자 화합물로는, 도 4에 도시된 화합물 등 통상의 키토산-카테콜계 화합물을 예시할 수 있다. 그밖에, 상기 키토산-카테콜계 고분자 화합물의 중량평균분자량(Mw)은 1,000,000(1 MDa) 내지 2,500,000(2.5 MDa), 바람직하게는 1,700,000(1.7 MDa) 내지 2,200,000(2.2 MDa), 더욱 바람직하게는 약 2,000,000(2 MDa)일 수 있다.Examples of the amine group-containing chitosan-catechol-based polymer compound contained in the above-mentioned chitosan-catechol porous separator include conventional chitosan-catechol compounds such as the compounds shown in FIG. In addition, the weight average molecular weight (Mw) of the chitosan-catechol-based polymer compound may be 1,000,000 (1 MDa) to 2,500,000 (2.5 MDa), preferably 1,700,000 (1.7 MDa) to 2,200,000 (2.2 MDa) (2 MDa).

도 5는 본 발명에 따른 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 SEM 이미지이다. 도 5에 도시된 바와 같은, 키토산-카테콜계 다공성 분리막에 형성된 기공의 공극률은 40 내지 90 %, 바람직하게는 60 내지 80 %로서, 상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막에 형성된 기공의 공극률이 40 % 미만이면 리튬이온 전달이 정상적으로 이루어지지 않아 저항성분으로 작용하여 문제가 발생할 수 있고, 90 %를 초과하는 경우에는 기계적 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.5 is an SEM image of the porous separator of chitosan-catechol system according to the present invention. As shown in FIG. 5, the porosity of the pores formed in the chitosan-catechol porous separator is 40 to 90%, preferably 60 to 80%, and the porosity of the pores formed in the chitosan-catechol porous separator is less than 40% , The lithium ion transfer is not normally performed and acts as a resistance component, which may cause a problem. If it exceeds 90%, the mechanical strength may be lowered.

또한, 상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막에 형성된 기공의 크기는 10 ㎚ 내지 5 ㎛, 바람직하게는 50 ㎚ 내지 5 ㎛로서, 상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막에 형성된 기공의 크기가 10 ㎚ 미만이면 리튬 이온 투과가 불가능한 문제가 발생할 수 있고, 5 ㎛를 초과하는 경우에는 전극 간 접촉에 의한 전지 단락 및 안전성 문제가 발생할 수 있다.The size of the pores formed in the chitosan-catechol porous separator is 10 nm to 5 탆, preferably 50 nm to 5 탆, and when the size of the pores formed in the chitosan-catechol porous separator is less than 10 nm, A problem of non-permeability may occur, and if it exceeds 5 탆, a short circuit of the battery due to the contact between the electrodes and a safety problem may occur.

한편, 상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 크기 및 두께에는 특별한 제한이 없으며, 상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막이 적용되는 리튬-황 전지의 형태 및 크기 등에 따라 가변될 수 있다.The size and thickness of the chitosan-catechol porous separator are not particularly limited, and may vary depending on the shape and size of the lithium-sulfur battery to which the chitosan-catechol porous separator is applied.

다음으로, 본 발명에 따른 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 제조방법에 대하여 설명한다. 상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 제조방법은, a) 키토산과 카테콜계 화합물을 반응시켜 키토산-카테콜계 고분자 화합물을 제조하는 단계, b) 상기 제조된 키토산-카테콜계 고분자 화합물을 용매에 용해시켜 키토산-카테콜계 고분자 용액을 제조하는 단계, c) 상기 제조된 키토산-카테콜계 고분자 용액을 산화시켜 하이드로겔화 하는 단계 및 d) 상기 키토산-카테콜계 하이드로겔을 동결 건조(freeze-dry)시키는 단계를 포함한다.Next, a method for producing the porous separator of chitosan-catechol system according to the present invention will be described. The method for preparing a chitosan-catechol-based porous separation membrane comprises the steps of: a) reacting a chitosan-based compound with a chitosan-based compound to prepare a chitosan-catechol-based polymer, b) dissolving the prepared chitosan- - preparing a catechol-based polymer solution, c) oxidizing and hydrogeling the prepared chitosan-catechol-based polymer solution, and d) freeze-drying the chitosan-catechol-based hydrogel do.

상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막(또는, 키토산-카테콜계 다공성 필름)의 제조방법에 있어서, 상기 반응은 0 내지 100 ℃, 바람직하게는 20 내지 30 ℃의 온도 하에서 수행될 수 있다. 이와 같은 키토산과 카테콜계 화합물의 반응이 수행되면, 카테콜이 키토산의 일부 아민기에 반응하여 아미드 결합으로 구조를 형성하는 키토산-카테콜계 고분자 화합물이 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 키토산-카테콜계 고분자 화합물은, 키토산의 일부 아민기와, 카테콜기를 함유하는 반응 물질의 카르복시기와의 탈수 결합에 의해 아미드 결합 구조를 형성하여 카테콜기를 고분자체에 도입한 복합 화합물이다. In the method for producing the chitosan-catechol porous separator (or chitosan-catechol porous film), the reaction may be carried out at a temperature of 0 to 100 ° C, preferably 20 to 30 ° C. When the reaction between the chitosan and the catechol compound is performed, the chitosan-catechol polymer compound in which the catechol reacts with some amine groups of the chitosan to form a structure with an amide bond can be prepared. More specifically, the chitosan-catechol-based high-molecular compound is a complex compound in which an amide bond structure is formed by dehydration-bonding of an amine group of chitosan and a carboxyl group of a catechol-containing reactant, to be.

상기 카테콜은 키토산 내 아민기 중의 1 내지 20 %에 결합된 구조일 수 있으나, 이는 반응물 조성비를 조절함으로써 달라질 수 있다. 상기 키토산과 카테콜계 화합물의 반응 혼합비는, 키토산 고분자 상에 존재하는 아민기와 반응을 수행하고자 하는 카테콜계 화합물의 몰 비율로서 1 : 1 내지 1 : 10일 수 있고, 이 때의 몰 비는 도입하고자 하는 카테콜 작용기의 치환율에 따라 조정될 수 있다. 그밖에, 상기 키토산의 분자량은 1,000,000(1 MDa) 내지 2,500,000(2.5 MDa)가 적당하나, 제조하고자 하는 키토산-카테콜계 고분자의 물성에 맞게 조절 가능하다. 한편, 상기 카테콜계 화합물로는 하이드록시카페인산 등을 예시할 수 있다.The catechol may be in a structure bound to 1 to 20% of the amine groups in the chitosan, but this can be varied by controlling the reactant composition ratio. The molar ratio of the chitosan compound to the catechol compound may be 1: 1 to 1:10, and the mole ratio of the chitosan compound to the catechol compound may be in the range of Lt; RTI ID = 0.0 > substitution < / RTI > of the catechol functionality. In addition, the molecular weight of the chitosan is suitably 1,000,000 (1 MDa) to 2,500,000 (2.5 MDa), but it can be adjusted to suit the physical properties of the chitosan-catechol polymer to be produced. On the other hand, examples of the catechol compound include hydroxycapphosphoric acid and the like.

상기 a) 단계를 통해 제조된 키토산-카테콜계 고분자 화합물은 증류수 등의 용매에 용해되는데, 이 때, 상기 키토산-카테콜계 고분자 화합물은 질량비로서 1 내지 5 wt%, 바람직하게는 2 내지 3 wt%의 농도로 용매에 용해될 수 있다. 이를 통해 제조된 키토산-카테콜계 고분자 용액은 산화에 의해 용액 상에서 카테콜 작용기 간 가교 결합이 이루어져 하이드로겔화 된다. 상기 산화 방법으로는 산화제에 의한 산화, 높은 pH 영역대에서의 산화(즉, pH 조절에 의한 산화) 및 적외선에 의한 라디칼 형성 반응에 의한 산화 방식 등을 예시할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 산화제로는 NaIO4 및 (NH4)2S2O8 등을 예시할 수 있으나, 당업계에 알려진 통상의 것을 제한 없이 사용할 수 있고, 산화제의 사용 함량은, 사용된 키토산-카테콜 고분자 내 카테콜의 몰수 대비 1 내지 2 배의 몰수일 수 있다. pH 에 의한 산화는 키토산-카테콜계 고분자 용액을 pH 8.0 내지 10.0으로 조절하여 수행할 수 있으며, 적외선에 의한 라디칼 형성 반응에 의한 산화는, 적외선을 키토산-카테콜계 용액에 노출시키고, 이어서, 상온에 노출시켜 수행될 수 있다.The chitosan-catechol-based polymer produced through step a) is dissolved in a solvent such as distilled water. The mass ratio of the chitosan-catechol-based polymer compound is 1 to 5 wt%, preferably 2 to 3 wt% ≪ / RTI > in a solvent. The resulting chitosan-catechol polymer solution is hydrogelized by cross-linking catechol functional groups in solution by oxidation. Examples of the oxidation method include, but are not limited to, oxidation by an oxidizing agent, oxidation in a high pH region (i.e., oxidation by pH adjustment), and oxidation by a radical formation reaction by infrared rays. Examples of the oxidizing agent include NaIO 4 and (NH 4 ) 2 S 2 O 8. However, conventional oxidizing agents can be used without limitation, and the oxidizing agent is used in an amount of not more than May be 1 to 2 times the number of moles of the catechol. The oxidation by the pH can be carried out by adjusting the pH of the chitosan-catechol polymer solution to 8.0 to 10.0. The oxidation by the radical formation reaction by infrared rays is carried out by exposing the infrared ray to the chitosan-catechol solution, Lt; / RTI >

그밖에, 상기 동결 건조 단계는 상기 산화에 의해 형성된 키토산-카테콜계 하이드로겔로부터 수분을 제거하여 기공을 가지는 건조된 필름(또는, 분리막) 형태로 형성시키기 위하여 수행되는 공정으로서, 섭씨 -40 ℃ 이하에서 5 Torr 미만의 진공상태로 72 내지 120 시간 동안 유지시킴으로써 이루어질 수 있다.In addition, the freeze-drying step is performed to remove moisture from the chitosan-catechol hydrogel formed by the oxidation to form a dried film (or a membrane) having pores, Lt; RTI ID = 0.0 > 5 Torr < / RTI > for 72 to 120 hours.

이와 같이 제조된 키토산-카테콜계 다공성 분리막을 양극과 음극의 사이에 개재시키고 전해질을 공급함으로써 리튬-황 전지 등의 전기화학소자가 제조될 수 있으며, 양극과 음극의 설치, 그리고 전해질 공급 등은, 이 분야에 공지된 통상의 방법에 의하여 수행될 수 있다.An electrochemical device such as a lithium-sulfur battery can be manufactured by interposing the porous separator made of chitosan-catechol thus prepared between an anode and a cathode and supplying an electrolyte, and the installation of an anode and a cathode, Can be carried out by conventional methods known in the art.

마지막으로, 본 발명에 따른 리튬-황 전지에 대하여 간략하게 설명하면, 상기 리튬-황 전지는, 양극, 음극, 상기 양극과 음극의 사이에 개재되는 본 발명에 따른 키토산-카테콜계 다공성 분리막 및 전해질을 포함한다.Finally, the lithium-sulfur battery according to the present invention will be briefly described. The lithium-sulfur battery includes a positive electrode, a negative electrode, a chitosan-catechol porous separator according to the present invention sandwiched between the positive and negative electrodes, .

이와 같이, 본 발명에 따른 키토산-카테콜계 다공성 분리막을 리튬-황 전지에 적용하게 되면, 통상의 분리막을 사용하는 경우와 달리, 양극으로부터 발생하여 전해액으로 용출된 리튬 폴리설파이드가 음극으로 확산되는 것을 차단함으로써(다공성 분리막의 폴리설파이드 흡착에 기인), 리튬-황 전지의 수명특성이 향상되는 것이다. 상기 양극, 음극 및 전해질은 이 분야에 공지된 통상의 것으로서, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 하고, 상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막에 대한 설명은 전술한 바로 대체한다.When the chitosan-catechol porous separator according to the present invention is applied to a lithium-sulfur battery, lithium polysulfide, which is generated from an anode and eluted as an electrolyte, diffuses into a cathode, unlike the case of using a conventional separator (Due to the adsorption of polysulfide on the porous separator), the life characteristics of the lithium-sulfur battery are improved. The positive electrode, the negative electrode and the electrolyte are conventional ones well known in the art, and a detailed description thereof will be described later, and the description of the chitosan-catechol porous separator will be replaced with the above description.

이하, 본 발명에 따른 리튬-황 전지에 적용되는 양극, 음극 및 전해질에 대한 설명을 하도록 한다.Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte applied to the lithium-sulfur battery according to the present invention will be described.

양극anode

본 발명에 사용되는 양극에 관하여 설명하면, 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 양극 조성물을 제조한 후, 이를 소정의 용매(분산매)에 희석하여 제조된 슬러리를 양극 집전체 상에 직접 코팅 및 건조함으로써 양극층을 형성할 수 있다. 또는, 상기 슬러리를 별도의 지지체 상에 캐스팅한 후, 상기 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션하여 양극층을 제조할 수 있다. 이외에도, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 기술자들에게 널리 알려진 방법을 사용하여 다양한 방식으로 양극을 제조할 수 있다.The positive electrode used in the present invention is prepared by preparing a positive electrode composition comprising a positive electrode active material, a conductive material and a binder, diluting the positive electrode composition with a predetermined solvent (dispersion medium), coating the slurry directly on the positive electrode collector, The anode layer can be formed by drying. Alternatively, the slurry may be cast on a separate support, and then the film may be peeled off from the support to laminate the cathode current collector on the anode current collector to produce a cathode layer. In addition, the anode can be fabricated in a variety of ways using methods well known to those skilled in the art.

상기 도전재(Conducting material)는 양극 집전체로부터 전자가 양극 활물질까지 이동하는 경로의 역할을 하여 전자 전도성을 부여할 뿐만 아니라, 전해질과 양극 활물질을 전기적으로 연결시켜 주어 전해질 내 리튬 이온(Li+)이 황까지 이동하여 반응하게 하는 경로의 역할을 동시에 하게 된다. 따라서, 도전재의 양이 충분하지 않거나 역할을 제대로 수행하지 못하게 되면 전극 내 황 중 반응하지 못하는 부분이 증가하게 되고, 결국은 용량 감소를 일으키게 된다. 또한, 고율 방전 특성과 충방전 사이클 수명에도 악영향을 미치게 되므로, 적절한 도전재의 첨가가 필요하다. 상기 도전재의 함량은 양극 조성물 총 중량을 기준으로 0.01 내지 30 중량% 범위 내에서 적절히 첨가하는 것이 바람직하다.The conductive material serves as a path through which electrons move from the positive electrode collector to the positive electrode active material, thereby not only imparting electron conductivity, but also electrically connecting the electrolyte and the positive electrode active material to form lithium ions (Li +) in the electrolyte. Sulfur, and react to the reaction. Therefore, if the amount of the conductive material is insufficient or fails to perform its role properly, the portion of the sulfur in the electrode that does not react increases and eventually causes a reduction in capacity. In addition, since high-rate discharge characteristics and charge-discharge cycle life are adversely affected, it is necessary to add an appropriate conductive material. The conductive material is preferably added in an amount of 0.01 to 30% by weight based on the total weight of the cathode composition.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대, 그라파이트; 덴카 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙 및 서머 블랙 등의 카본 블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄 및 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연 및 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 시판 중인 도전재의 구체적인 예로는, 아세틸렌 블랙 계열인 쉐브론 케미칼 컴퍼니(Chevron Chemical Company)나 덴카 블랙(Denka Singapore Private Limited), 걸프 오일 컴퍼니(Gulf Oil Company) 제품, 케첸 블랙(Ketjenblack), EC 계열 아르막 컴퍼니(Armak Company) 제품, 불칸(Vulcan) XC-72 캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품 및 슈퍼-피(Super-P; Timcal 사 제품) 등이 사용될 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include graphite; Carbon black such as denka black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used. Concrete examples of commercially available conductive materials include acetylene black series such as Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company, Ketjenblack, Armak Company products, Vulcan XC-72 Cabot Company products and Super-P (Timcal) products can be used.

상기 바인더는 양극 활물질을 집전체에 잘 부착시키기 위한 것으로서, 용매에 잘 용해되어야 하며, 양극 활물질과 도전재와의 도전 네크워크를 잘 구성해주어야 할 뿐만 아니라, 전해액의 함침성도 적당히 가져야 한다. 상기 바인더는 당해 업계에서 공지된 모든 바인더들일 수 있고, 구체적으로는, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVdF) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)을 포함하는 불소 수지계 바인더; 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부티디엔 고무, 스티렌-이소프렌 고무를 포함하는 고무계 바인더; 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈를 포함하는 셀룰로오스계 바인더; 폴리 알코올계 바인더; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌를 포함하는 폴리 올레핀계 바인더; 폴리 이미드계 바인더, 폴리 에스테르계 바인더, 실란계 바인더;로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 혼합물이거나 공중합체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The binder is used to adhere the positive electrode active material well to the current collector. The binder should be well dissolved in a solvent, and it should not only constitute a conductive network between the positive electrode active material and the conductive material, but also have adequate electrolyte impregnation properties. The binder may be any binder known in the art and specifically includes a fluororesin binder including polyvinylidene fluoride (PVdF) or polytetrafluoroethylene (PTFE); Rubber-based binders including styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, and styrene-isoprene rubber; Cellulosic binders including carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, and regenerated cellulose; Polyalcohol-based binders; Polyolefin binders including polyethylene and polypropylene; Polyamide-based binder, polyester-based binder, and silane-based binder.

상기 바인더의 함량은 양극 조성물 총 중량을 기준으로 0.5 내지 30 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 바인더 수지의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는, 양극의 물리적 성질이 저하되어 양극 활물질과 도전재가 탈락할 수 있고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 양극에서 활물질과 도전재의 비율이 상대적으로 감소되어 전지 용량이 감소될 수 있으며, 저항 요소로 작용하여 효율이 저하될 수 있다.The content of the binder may be 0.5 to 30% by weight based on the total weight of the cathode composition, but is not limited thereto. If the content of the binder resin is less than 0.5% by weight, the physical properties of the positive electrode may deteriorate and the positive electrode active material and the conductive material may fall off. When the amount of the binder resin is more than 30% by weight, the ratio of the active material and the conductive material is relatively decreased The battery capacity may be reduced, and the efficiency may be lowered by acting as a resistance element.

음극cathode

음극으로는 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 것을 모두 사용할 수 있으며, 예를 들어, 리튬 금속, 리튬 합금 등의 금속재와, 저결정 탄소, 고결정성 탄소 등의 탄소재를 예시할 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(Soft carbon) 및 경화탄소(Hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시 흑연(Kish graphite), 열분해 탄소(Pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유(Mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(Meso-carbon microbeads), 액정피치(Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스(Petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성 탄소가 대표적이다. 이 외에, 실리콘이 포함된 얼로이 계열이나 Li4Ti5O12 등의 산화물도 잘 알려진 음극이다.As the negative electrode, any material capable of intercalating and deintercalating lithium ions can be used. Examples of the negative electrode include a metallic material such as lithium metal and lithium alloy, and carbon materials such as low crystalline carbon and highly crystalline carbon. Examples of low crystalline carbon are soft carbon and hard carbon. Examples of highly crystalline carbon include natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch carbon fiber High-temperature sintered carbon such as mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes. Alloys containing silicon and oxides such as Li 4 Ti 5 O 12 are also well known cathodes.

이때, 음극은 결착제를 포함할 수 있으며, 결착제로는 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidenefluoride, PVDF), 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 등, 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다.The negative electrode may include a binder. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyacrylonitrile Various kinds of binder polymers such as polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate and styrene-butadiene rubber (SBR) may be used.

상기 음극은 상기 음극 활물질 및 바인더를 포함하는 음극 활성층의 지지를 위한 음극 집전체를 선택적으로 더 포함할 수도 있다. 상기 음극 집전체는 구체적으로 구리, 스테인리스스틸, 티타늄, 은, 팔라듐, 니켈, 이들의 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. 상기 스테인리스스틸은 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면 처리될 수 있으며, 상기 합금으로는 알루미늄-카드뮴 합금이 사용될 수 있다. 그 외에도 소성 탄소, 도전제로 표면 처리된 비전도성 고분자, 또는 전도성 고분자 등이 사용될 수도 있다.The negative electrode may further include a negative electrode collector for supporting the negative electrode active layer including the negative electrode active material and the binder. The negative electrode current collector may be specifically selected from the group consisting of copper, stainless steel, titanium, silver, palladium, nickel, alloys thereof, and combinations thereof. The stainless steel may be surface-treated with carbon, nickel, titanium or silver, and an aluminum-cadmium alloy may be used as the alloy. In addition, fired carbon, a nonconductive polymer surface treated with a conductive agent, or a conductive polymer may be used.

상기 바인더는 음극 활물질의 페이스트화, 활물질간 상호 접착, 활물질과 집전체와의 접착, 활물질 팽창 및 수축에 대한 완충 효과 등의 역할을 한다. 구체적으로 상기 바인더는 앞서 양극의 바인더에서 설명한 바와 동일하다. 또한 상기 음극은 리튬 금속 또는 리튬 합금일 수 있다. 비제한적인 예로, 음극은 리튬 금속의 박막일 수도 있으며, 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과의 합금일 수 있다.The binder acts as a paste for the anode active material, mutual adhesion between the active materials, adhesion between the active material and the current collector, buffering effect on expansion and contraction of the active material, and the like. Specifically, the binder is the same as that described above for the positive electrode binder. The negative electrode may be a lithium metal or a lithium alloy. As a non-limiting example, the cathode may be a thin film of lithium metal, and may be a thin film of one selected from the group consisting of lithium, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Or more.

전해질Electrolyte

본 발명의 리튬-황 전지를 구성하는 전해액은 용매(Solvents) 및 리튬염(Lithium Salt)을 포함하며, 필요에 따라, 첨가제(Additives)를 더 포함할 수 있다. 상기 용매로는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 하는 통상의 비수성 용매를 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 비수성 용매의 예로는, 카보네이트계 용매, 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 알코올계 용매 및 비양자성 용매 등을 들 수 있다.The electrolyte constituting the lithium-sulfur battery of the present invention includes solvents (Solvents) and lithium salts (Lithium Salt), and may further include additives, if necessary. As the solvent, a conventional non-aqueous solvent serving as a medium through which ions involved in an electrochemical reaction of a battery can move can be used without any particular limitation. Examples of the non-aqueous solvent include a carbonate-based solvent, an ester-based solvent, an ether-based solvent, a ketone-based solvent, an alcohol-based solvent and an amphoteric solvent.

보다 구체적인 예를 들면, 상기 카보네이트계 용매로서 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트(DPC), 메틸프로필카보네이트(MPC), 에틸프로필카보네이트(EPC), 메틸에틸카보네이트(MEC), 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC) 및 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 있고, 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 1,1-디메틸에틸 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone) 및 카프로락톤(carprolactone) 등이 있으며, 상기 에테르계 용매로는 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 디부틸 에테르, 디메톡시메탄, 트리메톡시메탄, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디글라임, 트리글라임, 테트라글라임, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란 및 폴리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등이 있다. 또한, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 있고, 상기 알코올계 용매로는 에틸알코올 및 이소프로필알코올 등이 있으며, 상기 비양자성 용매로는 아세토니트릴 등의 니트릴류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란(DOL) 등의 디옥솔란류 및 술포란(sulfolane) 등이 있다. 이상과 같은 비수성 용매는 단독 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 둘 이상 혼합할 경우의 혼합 비율은 목적으로 하는 전지의 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있으며, 1,3-디옥솔란과 디메톡시에탄을 1 : 1의 부피비로 혼합한 용매를 예시할 수 있다.More specifically, examples of the carbonate solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), methyl ethyl carbonate ), Ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC). Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, Propanolate, propionate, ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone, and carprolactone. The ether solvents include di Ethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dimethoxymethane, trimethoxymethane, dimethoxyethane, diethoxyethane, diglyme, triglyme, tetraglyme, tetra 2-methyltetrahydrofuran, and polyethylene glycol dimethyl ether. Examples of the ketone-based solvent include cyclohexanone, and the alcohol-based solvent includes ethyl alcohol and isopropyl alcohol. Examples of the non-protonic solvent include nitriles such as acetonitrile, amides such as dimethylformamide Dioxolanes such as Dole, 1,3-dioxolane (DOL), and sulfolane. The nonaqueous solvent may be used singly or in combination of two or more. When two or more of them are mixed, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the performance of the objective battery, and 1,3-dioxolane and dimethoxyethane In a volume ratio of 1: 1.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the appended claims. Such changes and modifications are intended to be within the scope of the appended claims.

[실시예 1] 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 제조 [Example 1] Production of chitosan-catechol-based porous separator

먼저, 키토산과 하이드록시카페인산(카테콜계 화합물)을 상온에서 (아미드 결합)반응시켜 키토산-카테콜(Chi-C) 고분자 화합물을 제조하였다. 이어서, 상기 제조된 키토산-카테콜 고분자 화합물을 증류수에 용해시킨 후 수용액 상에서 산화시켜 키토산-카테콜 고분자 화합물을 하이드로겔화 하였으며, 마지막으로 섭씨 -40 ℃ 이하에서 동결 건조시켜, 수십 나노미터에서 수 마이크로미터 단위의 기공을 가지는 키토산-카테콜계 다공성 분리막을 제조하였다.First, a chitosan-catechol (Chi-C) polymer compound was prepared by reacting chitosan and hydroxycapphosphoric acid (catechol compound) at room temperature (amide bond). The resulting chitosan-catechol polymer compound was dissolved in distilled water, and then oxidized in an aqueous solution to hydrogel the chitosan-catechol polymer compound. Finally, the chitosan-catechol polymer compound was lyophilized at a temperature below -40 ° C., A chitosan-catechol-based porous separator having pores of a meter unit was prepared.

Claims (11)

키토산-카테콜계 고분자 화합물을 포함하며,
내부 및 표면에 기공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 키토산-카테콜계 다공성 분리막.
Chitosan-catechol-based polymer compound,
Wherein the porous membrane has pores formed therein and on the surface thereof.
청구항 1에 있어서, 상기 기공의 공극률은 40 내지 90 %인 것을 특징으로 하는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막.The chitosan-catechol porous separator according to claim 1, wherein the porosity of the pores is 40 to 90%. 청구항 1에 있어서, 상기 기공의 크기는 10 ㎚ 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막.The chitosan-catechol porous separator according to claim 1, wherein the pore size is 10 nm to 5 탆. 청구항 1에 있어서, 상기 키토산-카테콜계 고분자 화합물의 중량평균분자량(Mw)은 1,000,000(1 MDa) 내지 2,500,000(2.5 MDa)인 것을 특징으로 하는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막.The chitosan-catechol-based porous separator according to claim 1, wherein the weight average molecular weight (Mw) of the chitosan-catechol-based polymer compound is 1,000,000 (1 MDa) to 2,500,000 (2.5 MDa). 청구항 1에 있어서, 상기 키토산-카테콜계 다공성 분리막은 리튬-황 전지용인 것을 특징으로 하는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막.[Claim 2] The chitosan-catechol porous separator according to claim 1, wherein the porous separator for chitosan-catechol is a lithium-sulfur battery. a) 키토산과 카테콜계 화합물을 반응시켜 키토산-카테콜계 고분자 화합물을 제조하는 단계;
b) 상기 제조된 키토산-카테콜계 고분자 화합물을 용매에 용해시켜 키토산-카테콜계 고분자 용액을 제조하는 단계;
c) 상기 제조된 키토산-카테콜계 고분자 용액을 산화시켜 하이드로겔화 하는 단계; 및
d) 상기 키토산-카테콜계 하이드로겔을 동결 건조시키는 단계;를 포함하는 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 제조방법.
a) preparing a chitosan-catechol-based polymer by reacting chitosan with a catechol compound;
b) dissolving the prepared chitosan-catechol-based polymer in a solvent to prepare a chitosan-catechol-based polymer solution;
c) oxidizing and hydrogeling the prepared chitosan-catechol polymer solution; And
d) freeze-drying the chitosan-catechol-based hydrogel.
청구항 6에 있어서, 상기 키토산과 카테콜계 화합물의 반응 혼합비는 몰비로 1 : 1 내지 1 : 10인 것을 특징으로 하는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 제조방법.[Claim 6] The method according to claim 6, wherein the reaction mixture ratio of the chitosan and the catechol compound is 1: 1 to 1:10 by mole ratio. 청구항 6에 있어서, 상기 키토산-카테콜계 고분자 화합물은 질량비로서 1 내지 5 wt%의 농도로 용매에 용해되는 것을 특징으로 하는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 제조방법.[Claim 6] The method according to claim 6, wherein the chitosan-catechol-based polymer compound is dissolved in a solvent in a concentration of 1 to 5 wt% as a mass ratio. 청구항 6에 있어서, 상기 산화는 산화제에 의한 산화, pH 조절에 의한 산화 및 적외선을 이용한 라디칼 형성 반응에 의한 산화로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화 방식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the oxidation is carried out by an oxidation method selected from the group consisting of oxidation by an oxidizing agent, oxidation by pH control, and oxidation by radical formation reaction by infrared rays. (2). 청구항 6에 있어서, 상기 동결 건조는 섭씨 -40 ℃ 이하에서 5 Torr 미만의 진공상태로 72 내지 120 시간 동안 유지시켜 수행되는 것을 특징으로 하는, 키토산-카테콜계 다공성 분리막의 제조방법.[7] The method of claim 6, wherein the lyophilization is performed by maintaining a vacuum of less than 5 Torr at -40 [deg.] C or less for 72 to 120 hours. 양극; 음극; 상기 양극과 음극의 사이에 개재되는 청구항 1의 키토산-카테콜계 다공성 분리막; 및 전해질;을 포함하는 리튬-황 전지.anode; cathode; A chitosan-catechol porous separator interposed between the anode and the cathode; And an electrolyte.
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