KR20190094728A - Multilayer composite separator for secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

Multilayer composite separator for secondary battery and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20190094728A
KR20190094728A KR1020180014208A KR20180014208A KR20190094728A KR 20190094728 A KR20190094728 A KR 20190094728A KR 1020180014208 A KR1020180014208 A KR 1020180014208A KR 20180014208 A KR20180014208 A KR 20180014208A KR 20190094728 A KR20190094728 A KR 20190094728A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
multilayer composite
separator
resin precursor
composite resin
layer
Prior art date
Application number
KR1020180014208A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
함시우
송경수
전용현
원종선
Original Assignee
효성화학 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 효성화학 주식회사 filed Critical 효성화학 주식회사
Priority to KR1020180014208A priority Critical patent/KR20190094728A/en
Publication of KR20190094728A publication Critical patent/KR20190094728A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417Polyolefins
    • H01M2/1686
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/16Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers
    • B29C48/18Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/02Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
    • B29C55/10Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial
    • B29C55/12Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial biaxial
    • B29C55/14Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial biaxial successively
    • H01M2/145
    • H01M2/1653
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H01M50/461Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/755Membranes, diaphragms
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

The invention relates to a multilayer composite separator for a secondary battery and a manufacturing method thereof. In a separator for a secondary battery prepared by laminating a plurality of polyolefin sheets, an inner layer is polyethylene: polypropylene 98: 2 to 90: 10% by weight. A skin layer is polypropylene: polyethylene 98: 2 to 90:10 weight percent. It is possible to improve interlayer adhesion and mechanical property and uniformity.

Description

이차전지용 다층복합분리막 및 그의 제조 방법{Multilayer composite separator for secondary battery and manufacturing method thereof}Multilayer composite separator for secondary battery and manufacturing method

본 발명은 내열성과 기계적 물성 및 품질 안정성을 동시에 충족할 수 있는 다층복합분리막 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표피층과 내부층에 각각 인접하는 층의 수지 성분을 일정량 첨가하여 상용성 및 접촉력을 강화한 다층복합분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multilayer composite membrane and a method for manufacturing the same, which can satisfy heat resistance, mechanical properties, and quality stability at the same time, and more specifically, by adding a certain amount of resin components adjacent to the skin layer and the inner layer, The present invention relates to a multilayer composite separator and a method of manufacturing the same having enhanced contact force.

이차전지는 전기화학 반응을 이용해 충전과 방전을 연속적으로 반복하여 반영구적으로 사용할 수 있는 화학 전지로서 납축 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 및 리튬 이차전지로 구분될 수 있다. 이 중에서, 리튬A secondary battery is a chemical battery that can be used semi-permanently by repeatedly charging and discharging using an electrochemical reaction, and may be classified into a lead acid battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, and a lithium secondary battery. Among these, lithium

이차전지는 다른 전지들에 비하여 높은 전압 및 에너지 밀도 특성이 우수하여 이차전지 시장을 주도하고 있으며, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 이차전지, 및 고체형 전해질을 사용하는 리튬이온 고분자 이차전지로 구분되고 있다. 이러한 리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해질 및 분리막을 구비하는 데, 이들 중 분리막에서 요구되는 특성은 양극과 음극을 분리하여 전기적으로 절연시키면서도 높은 기공도를 바탕으로 리튬 이온의 투과성을 높여서 이온 전도도를 높이는 것이다.Secondary batteries lead the secondary battery market with superior voltage and energy density characteristics compared to other batteries. Lithium ion secondary batteries using liquid electrolytes, and lithium ion polymers using solid electrolytes, depending on the type of electrolyte It is classified as a secondary battery. Such a lithium secondary battery has a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator. Among them, a required characteristic of the separator is to isolate the positive electrode and the negative electrode and electrically insulate, thereby increasing the permeability of lithium ions based on high porosity, thereby improving ion conductivity. To raise.

기존의 리튬이차전지 분리막은 기공이 적고 구조가 균일하지 못해, 고출력 및 고속충전 등이 어려웠다. 특히, 기존의 분리막은 전해액과의 상용성이 약하여 다양한 전해액을 사용할 수 없다는 문제점이 존재한다. 또, 기존의 분리막에 사용한 코팅재는 비용이 많이 들고, 환경오염을 유발할 수 있으며, 인체에 유해하다는 문제점이 존재한다. Conventional lithium secondary battery separators have few pores and do not have a uniform structure, making high power and high speed charging difficult. In particular, there is a problem that the conventional separation membrane is not compatible with the electrolyte solution can not use a variety of electrolyte solutions. In addition, the coating material used in the existing membrane is expensive, can cause environmental pollution, there is a problem that is harmful to the human body.

일반적으로 사용되고 있는 분리막의 고분자 기재로는 기공 형성에 유리하고, 내화학성 및 기계적 물성, 열적 특성이 우수하면서도 비용이 저렴한 폴리올레핀(PO) 필름이 주로 사용되고 있다. 그러나, 이러한 분리막은 통상의 충전 조건 이상으로 과충전되거나 또는 전극 조립체의 양극과 음극이 쇼트되는 경우, 양극에서 리튬염과 용매가 혼합된 전해질이 분해되고, 음극에서는 리튬 금속이 석출되어 전지 특성이 열화되고, 분리막의 제조시 포함되는 연신 공정 및 재료의 물성으로 인하여 약 100℃ 이상의 온도에서 극도의 열수축 거동을 나타냄으로써 양극과 음극의 내부 단락이 발생할 수 있다.As the polymer substrate of the separator, which is generally used, polyolefin (PO) film which is advantageous for pore formation and excellent in chemical resistance, mechanical properties, and thermal properties and inexpensive is mainly used. However, when the separator is overcharged beyond the normal charging conditions or when the positive electrode and the negative electrode of the electrode assembly are shorted, the electrolyte in which the lithium salt and the solvent are mixed is decomposed at the positive electrode, and lithium metal is precipitated at the negative electrode to deteriorate battery characteristics. In addition, due to the physical properties of the stretching process and materials included in the manufacture of the separator exhibits extreme heat shrinkage behavior at a temperature of about 100 ℃ or more may cause internal short circuit of the positive electrode and the negative electrode.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 융점이 서로 다른 고분자 수지층을 적층시켜, 낮은 융점을 갖는 고분자 수지층은 셧다운 기능을 수행하여 전기화학소자의 열폭주 현상을 방지하고, 높은 융점을 갖는 고분자 수지층은 높은 열적 안정성을 나타내어 고온에서의 용융에 의한 단락을 방지함으로써 전기화학소자의 안전성을 개선하고자 하는 연구가 진행되고 있다. In order to solve this problem, the polymer resin layer having different melting points is laminated, and the polymer resin layer having a low melting point performs a shutdown function to prevent thermal runaway of the electrochemical device, and the polymer resin layer having a high melting point Research has been conducted to improve the safety of electrochemical devices by showing high thermal stability and preventing short circuits due to melting at high temperatures.

이러한 연구의 일환으로, 다공성 폴리에틸렌(PE) 수지층과 다공성 폴리프로필렌(PP) 수지층을 각각 형성한 후, PP/PE/PP의 3층 구조로 열 및 압력을 가해 적층시키는 방법이 제안되었으나, 이 경우 다공성 고분자 수지층을 형성한 후, 열 및 압력을 가해 적층하는 단계에서, 미리 형성된 미세 기공이 붕괴되거나 변형되어 기공도나 통기도 특성이 나빠질 우려가 있다. As a part of this research, a method of forming a porous polyethylene (PE) resin layer and a porous polypropylene (PP) resin layer, respectively, and then applying heat and pressure in a three-layer structure of PP / PE / PP is proposed. In this case, after forming the porous polymer resin layer, in the step of laminating by applying heat and pressure, there is a possibility that the pre-formed micropores are collapsed or deformed to deteriorate porosity or air permeability characteristics.

그리고, 폴리에틸렌 전구체와 폴리프로필렌 전구체 각각을 압출하여 두 PP 전구체 사이에 PE 전구체가 끼인 3층 구조의 복합 전구체를 형성한 후, 열 및 압력을 가해 적층시켜 3층의 전구체를 결합하고, 상기 3층의 전구체를 열처리 및 연신함으로써 제조되는 다층 분리막의 제조방법이 제안되었으나, 열적 특성이 다른 2 개의 고분자 수지를 하나의 조건에서 열처리하다 보니, 각각의 고분자 수지에 적합한 최적의 조건에서 열처리를 하지 못하는 문제점과, 적층과정에서 각 수지층 사이에서 공기가 빠져 나오지 못하고 포획됨으로써 균일한 열처리 및 연신이 이루어지지 못하는 문제가 있다.In addition, each of the polyethylene precursor and the polypropylene precursor is extruded to form a composite precursor having a three-layer structure in which the PE precursor is sandwiched between the two PP precursors, and then laminated by applying heat and pressure to bond the three layers of precursors. Although a method of manufacturing a multilayer separator prepared by heat-treating and stretching a precursor of is proposed, two polymer resins having different thermal properties are heat-treated under one condition, and thus, a heat treatment cannot be performed under optimum conditions suitable for each polymer resin. And, there is a problem that the uniform heat treatment and stretching is not achieved by trapping the air does not escape between each resin layer in the lamination process.

한편, PP-PE층의 층간접착력이 낮아 다층복합분리막을 제조하는 공정에서 연신 시 품질 불균일 또는 박리등의 문제가 발생하여 수율이 저하되는 문제가 있으며, 또한 전지제조공정에서도 주행방향의 텐션에 의해 불량을 야기할 소지가 있어 수율 저하 또는 생산속도를 올리지 못하는 문제의 원인이 되고 있다. On the other hand, the low adhesion between layers of PP-PE layer causes problems such as quality unevenness or peeling during stretching in the process of manufacturing multilayer composite separator, and the yield is lowered. In addition, the tension in the driving direction also occurs in the battery manufacturing process. There is a possibility of causing a defect, which is the cause of problems such as a decrease in yield or speed up production.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 표피(Skin)층의 폴리프로필렌(PP)층에는 적정량의 폴리에틸렌(PE)을, 내부(Core)층의 폴리에틸렌층에는 적정량의 폴리프로필렌을 포함하여 층간접착력이 개선되고, 안정적 생산이 가능하며, 우수한 기계적 물성과 균일도가 높은 다층복합분리막을 제공하고자 한다.In order to solve the problem, the present invention includes an appropriate amount of polyethylene (PE) in the polypropylene (PP) layer of the skin layer, and an appropriate amount of polypropylene in the polyethylene layer of the inner layer (core). An improved, stable production is possible, and provides a multilayer composite membrane with excellent mechanical properties and high uniformity.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태는 폴리올레핀 소재의 시트를 다층으로 적층하여 제조된 이차전지용 분리막에 있어서, 내부층은 폴리에틸렌:폴리프로필렌이 98:2 내지 90:10 중량% 범위로 이루어지고, 표피층은 폴리프로필렌:폴리에틸렌이 98:2 내지 90:10 중량%로 이루어진 이차전지용 다층복합분리막을 제공한다.In order to solve the said subject, one Embodiment of this invention is In the separator for secondary batteries manufactured by stacking a sheet of polyolefin material in multiple layers, the inner layer is made of polyethylene: polypropylene in a range of 98: 2 to 90: 10% by weight, and the skin layer is made of polypropylene: polyethylene of 98: 2 to Provided is a multilayer composite separator for secondary batteries composed of 90:10 wt%.

이때, 상기 서로 다른 층의 층간 접착력은 5 내지 20(gf/15mm)일 수 있다. 그리고, 상기 분리막의 Gurley값은 100 내지 300(s/100cc)일 수 있다.At this time, the interlayer adhesion of the different layers may be 5 to 20 (gf / 15mm). In addition, the Gurley value of the separator may be 100 to 300 (s / 100cc).

한편, 상기 각 층에 탈크, 소디움 벤조에이트(Sodium Benzoate), 포스파이트계(Phosphite), 솔비톨계(Sorbitol), N,N'-디사이클로헥실-2,6-나프탈렌 디카르복사마이드(N,N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalene dicarboxamide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기핵제를 추가로 첨가할 수 있다. Meanwhile, talc, sodium benzoate, phosphite, sorbitol, sorbitol, N, N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalene dicarboxamide (N, N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalene dicarboxamide) may be additionally added one or more nucleating agents selected from the group consisting of.

본 발명의 다른 일 실시형태는, 제1 수지 전구체에 2 수지 전구체를 일정량 투입하여 내부층 복합수지 전구체를 제조하는 단계;Another embodiment of the present invention, a step of preparing a predetermined amount of two resin precursor to the first resin precursor to prepare an inner layer composite resin precursor;

제2수지 전구체에 1 수지 전구체를 일정량 투입하여 표피층 복합수지 전구체를 제조하는 단계;Preparing a skin layer composite resin precursor by adding a predetermined amount of one resin precursor to the second resin precursor;

상기 내부층 복합수지 전구체 양측에 표피층 복합수지 전구체를 적층하여3단으로 공압출하여 다층복합수지 시트를 형성하는 압출단계;An extrusion step of forming a multilayer composite resin sheet by laminating the skin layer composite resin precursor on both sides of the inner layer composite resin precursor by co-extrusion in three stages;

상기 공압출된 다층복합수지 시트를 열처리하여 결정화도를 향상시키는 열처리단계;A heat treatment step of heat-treating the coextruded multilayer composite resin sheet to improve crystallinity;

상기 열처리된 다층복합수지 시트를 MD 방향으로 연신하는 제 1 연신단계; 및 A first stretching step of stretching the heat treated multilayer composite resin sheet in an MD direction; And

상기 1차 연신된 다층복합수지 시트를 TD 방향으로 연신하는 제2 연신단계를 포함하는 다층복합분리막의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a multilayer composite separator comprising a second stretching step of stretching the first stretched multilayer composite resin sheet in the TD direction.

이 때, 상기 제1 수지 전구체는 폴리에틸렌을 사용할 수 있다. In this case, polyethylene may be used as the first resin precursor.

그리고, 상기 제2 수지 전구체는 폴리프로필렌을 사용할 수 있다.The second resin precursor may be polypropylene.

또한, 다층복합수지 시트에서 표피층:내부층의 두께 비가 1:3 내지 3:4이고, 내부층 양측에 적층된 두 개의 표피층은 두께가 동일할 수 있다.In addition, in the multilayer composite resin sheet, the thickness ratio of the skin layer to the inner layer may be 1: 3 to 3: 4, and the two skin layers stacked on both sides of the inner layer may have the same thickness.

한편, 내부층 복합수지전구체는 폴리에틸렌:폴리프로필렌이 98:2 내지 90:10 중량% 범위로 이루어지고, 표피층 복합수지전구체는 폴리프로필렌:폴리에틸렌이 98:2 내지 90:10 중량%로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the inner layer composite resin precursor may be made of polyethylene: polypropylene in a range of 98: 2 to 90:10 wt%, and the skin layer composite resin precursor may be made of polypropylene: polyethylene in a range of 98: 2 to 90:10 wt%. .

그리고, 상기 폴리에틸렌은 중량평균분자량이 5만이상 200만 이하인 폴리에틸렌을 채택할 수 있다.The polyethylene may employ polyethylene having a weight average molecular weight of 50,000 or more and 2 million or less.

그리고, 상기 폴리프로필렌의 아이소탁티시티(isotacticity)가 96 %이상인 것을 채택할 수 있다. In addition, it is possible to adopt that the isotacticity of the polypropylene is 96% or more.

한편, 상기 압출단계는, 상기 표피층 복합수지 전구체 및 상기 내부층 복합수지 전구체가 각각 티-다이(T-die)에서 100 내지 500의 드래프트 비(draft ratio)를 채택할 수 있다.On the other hand, the extrusion step, the skin layer composite resin precursor and the inner layer composite resin precursor may adopt a draft ratio of 100 to 500 in the T-die (T-die), respectively.

그리고, 상기 공압출 복합수지 시트를 100 내지 120 ℃에서 열처리하여 결정화도를 향상시킬 수 있다.In addition, the coextrusion composite resin sheet may be heat-treated at 100 to 120 ° C. to improve crystallinity.

그리고, 상기 열처리된 공압출 복합수지 시트를 제 1 연신 공정으로서 80 내지 100℃에서 MD 연신으로 200 내지 400% 연신할 수 있다.In addition, the heat-treated coextruded composite resin sheet may be stretched 200 to 400% by MD stretching at 80 to 100 ° C. as the first stretching process.

또한, 상기 제1연신된 공압출 복합수지 시트를 제 2 연신 공정으로서 120 내지 140 ℃에서 TD 연신으로 200 내지 400 % 연신할 수 있다.In addition, the first stretched coextruded composite resin sheet may be stretched 200 to 400% by TD stretching at 120 to 140 ° C. as a second stretching process.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 표피층에는 내부층의 수지 성분을, 내부층에는 표피층의 수지 성분을 첨가하여 최적의 공정으로 공압출하되, 각 고분자 수지 시트에 적합한 온도와 연신 배율 등의 조건으로 각각 열처리 및 연신하여 미세 기공(micro pore)을 형성한다. According to an embodiment of the present invention, the resin layer of the inner layer is added to the skin layer and the resin component of the skin layer is added to the inner layer, and coextruded in an optimal process, under conditions such as temperature and draw ratio suitable for each polymer resin sheet. Heat treatment and stretching are performed to form micro pores, respectively.

따라서, 본 발명에 의한 다층복합분리막은 각 층간의 상용성을 증가시킴으로써, 층간 접착력이 높고 가공 과정에서도 접착력이 안정적이며, 우수한 기계적 물성과 균일도가 높은 기공분포도를 갖는 다층복합분리막을 제조할 수 있다.Therefore, the multilayer composite separator according to the present invention increases the compatibility between the layers, it is possible to manufacture a multilayer composite separator having high interlayer adhesion and stable adhesion even during processing, excellent mechanical properties and high porosity distribution. .

이러한 다층복합분리막을 구비하는 전기화학소자는 열폭주 현상이 방지되고, 고온에서의 용융에 의한 단락을 방지하여 안전성이 향상된다.The electrochemical device having such a multilayer composite separator prevents thermal runaway and prevents short circuit due to melting at high temperature, thereby improving safety.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 다층복합분리막에 대한 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a multilayer composite separator for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 폴리올레핀 소재의 시트를 다층으로 적층하여 제조된 이차전지용 분리막에 있어서, 내부층은 폴리에틸렌(PE):폴리프로필렌(PP)이 98:2 내지 90:10 중량% 범위로 이루어지고, 표피층은 폴리프로필렌:폴리에틸렌이 98:2 내지 90:10 중량%로 이루어진 이차전지용 다층복합분리막에 관한 것이다. The present invention is a secondary battery separator prepared by laminating a polyolefin sheet in a multi-layer, the inner layer is polyethylene (PE): polypropylene (PP) in the range of 98: 2 to 90: 10% by weight, the skin layer is Polypropylene: Polyethylene relates to a multilayer composite separator for secondary batteries consisting of 98: 2 to 90: 10% by weight.

즉, 상기와 같이 각 층을 PP/PE/PP 구조를 사용함으로써, PE층은 Shutdown 온도를 낮추어주고 PP층이 용융파단온도를 높여줄 수 있는 장점이 있다. 또한 PP, PE 각 층에 타층 구성소재를 혼합함으로써, 층간 접착력이 향상되어 후공정의 공정성을 높일 수 있는 장점이 있다. 상기 범위를 벗어난 혼합비로 구성하게 되면 각 층의 고유물성이 약화될 수 있어서 분리막으로서의 기능이 저하될 수 있으므로 바람직하지 못하다.That is, by using the PP / PE / PP structure for each layer as described above, the PE layer has the advantage of lowering the shutdown temperature and the PP layer can increase the melt fracture temperature. In addition, by mixing the other layer constituent material to each layer of PP, PE, there is an advantage that the adhesion between the layers is improved to increase the processability of the post-process. If the composition ratio is outside the above range, the intrinsic physical properties of each layer may be weakened, and thus the function as the separator may be degraded.

이때, 상기 서로 다른 층의 층간 접착력은 5 내지 20(gf/15mm)인 것이 바람직하다. 이와 같은 접착력이 유지되어야 후공정에서의 박리, 연신 불균일을 방지할 수 있다.At this time, the interlayer adhesion of the different layers is preferably 5 to 20 (gf / 15 mm). Such adhesive force must be maintained to prevent peeling and non-uniformity of stretching in a later step.

그리고, 상기 분리막의 Gurley값은 100 내지 300(s/100cc)인 것이 바람직한데, 100 이하인 경우에도 사용은 가능하지만 투과도가 너무 높아 단락의 위험이 있으므로 바람직하지 못하고, 300을 초과하는 경우에는 투과도가 충분하지 않아 고용량/고효율 전지에 적합하지 않다.In addition, the Gurley value of the separation membrane is preferably 100 to 300 (s / 100cc), although it may be used even if it is 100 or less, but it is not preferable because the permeability is too high and there is a risk of short circuiting. Not enough and not suitable for high capacity / high efficiency batteries.

한편, 상기 각 층에 탈크, 소디움 벤조에이트(Sodium Benzoate), 포스파이트계(Phosphite), 솔비톨계(Sorbitol), N,N'-디사이클로헥실-2,6-나프탈렌 디카르복사마이드(N,N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalene dicarboxamide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기핵제를 추가로 첨가할 수 있다. 이러한 기핵제는 PP의 결정화 속도를 빠르게 하여 결정 구조를 조밀하게 만드는 작용을 하며, 분리막의 강성을 향상시키는 장점이 있다.Meanwhile, talc, sodium benzoate, phosphite, sorbitol, sorbitol, N, N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalene dicarboxamide (N, N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalene dicarboxamide) may be additionally added one or more nucleating agents selected from the group consisting of. Such nucleating agent increases the crystallization rate of PP to make the crystal structure denser, and has the advantage of improving the rigidity of the separator.

본 발명의 다른 일 실시형태는, 제1 수지 전구체에 2 수지 전구체를 일정량 투입하여 내부층 복합수지 전구체를 제조하는 단계;Another embodiment of the present invention, a step of preparing a predetermined amount of two resin precursor to the first resin precursor to prepare an inner layer composite resin precursor;

제2수지 전구체에 1 수지 전구체를 일정량 투입하여 표피층 복합수지 전구체를 제조하는 단계;Preparing a skin layer composite resin precursor by adding a predetermined amount of one resin precursor to the second resin precursor;

상기 내부층 복합수지 전구체 양측에 표피층 복합수지 전구체를 적층하여3단으로 공압출하여 다층복합수지 시트를 형성하는 압출단계;An extrusion step of forming a multilayer composite resin sheet by laminating the skin layer composite resin precursor on both sides of the inner layer composite resin precursor by co-extrusion in three stages;

상기 공압출된 다층복합수지 시트를 열처리하여 결정화도를 향상시키는 열처리단계;A heat treatment step of heat-treating the coextruded multilayer composite resin sheet to improve crystallinity;

상기 열처리된 다층복합수지 시트를 MD 연신하는 제 1 연신단계; 및 A first stretching step of MD stretching the heat-treated multilayer composite resin sheet; And

상기 1차 연신된 다층복합수지 시트를 TD 연신하는 제2 연신단계를 포함하는 다층복합분리막의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a multilayer composite separator comprising a second stretching step of TD stretching the primary stretched multilayer composite resin sheet.

이 때, 상기 제1 수지 전구체는 폴리에틸렌을 채택할 수 있다. In this case, the first resin precursor may be polyethylene.

그리고, 상기 제2 수지 전구체는 폴리프로필렌을 채택할 수 있다. In addition, the second resin precursor may adopt polypropylene.

또한, 상기 다층복합수지 시트에서 표피층:내부층의 두께 비가 1:3 내지 3:4이고, 내부층 양측에 적층된 두 개의 표피층은 두께가 동일하도록 제조할 수 있다. In addition, the thickness ratio of the skin layer: the inner layer in the multilayer composite resin sheet is 1: 3 to 3: 4, and the two skin layers laminated on both sides of the inner layer may be manufactured to have the same thickness.

이와 같이 표피층:내부층:표피층의 두께가 1:3:1 내지 내지 3:4:3의 범위 내로 제작하여야, PE층이 Shutdown 온도를 낮추어주고 PP층이 용융파단온도를 높여줄 수 있는 효과가 나타난다. 한편, PE층 비율이 40% 미만일 경우는 셧다운 특성을 잃게 되고, 60% 초과일 경우에는 용융파단온도가 낮아진다.As such, the thickness of the skin layer: inner layer: skin layer should be within the range of 1: 3: 1 to 3: 4: 3, so that the PE layer lowers the shutdown temperature and the PP layer increases the melt fracture temperature. appear. On the other hand, if the PE layer ratio is less than 40%, the shutdown characteristics are lost, and if it exceeds 60%, the melt breaking temperature is lowered.

한편, 내부층 복합수지전구체는 폴리에틸렌:폴리프로필렌이 98:2 내지 90:10 중량% 범위로 이루어지고, 표피층 복합수지전구체는 폴리프로필렌:폴리에틸렌이 98:2 내지 90:10 중량%로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the inner layer composite resin precursor may be made of polyethylene: polypropylene in a range of 98: 2 to 90:10 wt%, and the skin layer composite resin precursor may be made of polypropylene: polyethylene in a range of 98: 2 to 90:10 wt%. .

그리고, 상기 폴리에틸렌은 중량평균분자량이 5만 이상 200만 이하인 것이 바람직하며, 중량평균분자량이 5만 미만인 경우는 분리막의 물성이 약해지게 되며 중량평균분자량이 200만을 초과하게 되는 경우는 압출혼련성이 나빠져 생산성이 떨어지게 된다.The polyethylene has a weight average molecular weight of 50,000 or more and 2 million or less, and when the weight average molecular weight is less than 50,000, the physical properties of the membrane become weak, and when the weight average molecular weight exceeds 2 million, the extrusion kneading property It will worsen your productivity.

그리고, 상기 폴리프로필렌의 아이소탁티시티(isotacticity)는 96 %이상인 것을 채택하는 것이 좋으며, 96% 이상이면 PP 결정이 균일하게 형성되어 분리막 강성이 향상되고 균일한 기공을 형성할 수 있다. In addition, it is preferable to adopt an isotacticity of the polypropylene that is 96% or more, and when 96% or more, PP crystals are uniformly formed, thereby improving membrane stiffness and forming uniform pores.

한편, 상기 압출단계는, 상기 표피층 복합수지 전구체 및 상기 내부층 복합수지 전구체가 각각 티-다이(T-die)에서 100 내지 500의 드래프트 비(draft ratio)를 채택할 수 있다. On the other hand, the extrusion step, the skin layer composite resin precursor and the inner layer composite resin precursor may adopt a draft ratio of 100 to 500 in the T-die (T-die), respectively.

일반적으로 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 고결정성의 폴리올레핀 고분자의 경우, 특별히 외부로부터 장력(tension) 등의 자극이 작용하지 않는 경우에는 구형의 결정(spherulite) 형태로 형성된다. 그러나, 전술한 바와 같이 압출단계에서 100 내지 500의 높은 드래프트 비로 압출을 하게 되면, 용융된 고분자 사슬(chain)에 큰 장력이 가해져 배향 결정화가 이루어지면서 접힌 사슬(folded chain)형태로 잘 배열된 라멜라(row lamella) 구조의 결정이 생성되게 된다. 이렇게 잘 배열된 라멜라 구조의 결정은 이후 열처리 공정에서 결정이 성장하면서 결정화도가 증가하게 되고, 연신공정에서 상기 결정 라멜라들 사이가 분리되어 기공을 형성하게 된다.In general, in the case of a highly crystalline polyolefin polymer such as polyethylene or polypropylene, a spherulite is formed in the form of spherulite, especially when no stimulus such as tension is applied from the outside. However, as described above, when extruding at a high draft ratio of 100 to 500 in the extrusion step, a large tension is applied to the molten polymer chain, so that orientation crystallization is performed, and lamellas arranged in a folded chain form well. Crystals of the row lamella structure are produced. The crystals of the lamellar structure arranged in such a manner increases the degree of crystallinity as the crystals grow in the subsequent heat treatment, and the pores are separated between the crystal lamellars in the stretching process.

그리고, 상기 열처리단계는, 상기 공압출 복합수지 시트를 100 내지 120 ℃에서, 열처리하여 결정화도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이 상기 압출단계에서 높은 드래프트 비로 압출하여 잘 배열된 라멜라 구조의 결정이 되도록 캐스팅한 공압출 복합수지 시트를 열처리하여 불안정한 형태의 β-크리스탈 또는 γ-크리스탈이 안정한 형태의 α-크리스탈로 전환되며, 결정의 성장(growth)이 진행되면서 크리스탈 퍼펙션(perfection)이 이루어지게 된다. 이렇게 열처리 공정을 통하여 공압출 복합수지 시트의 결정화도를 향상시킴으로써 이후의 연신 공정에서 라멜라와 라멜라 사이가 분리되면서 균일한 기공을 형성하게 된다.In the heat treatment step, the coextrusion composite resin sheet may be heat treated at 100 to 120 ° C. to improve crystallinity. As such, the extruded composite resin sheet extruded at a high draft ratio to obtain a well-arranged lamellar structure is heat-treated to be transformed into an unstable β-crystal or γ-crystal with a stable α-crystal. As the crystal grows, crystal perfection occurs. Thus, the degree of crystallization of the coextruded composite resin sheet is improved through the heat treatment process, thereby forming uniform pores while separating between the lamellae and the lamellae in the subsequent stretching process.

그리고, 상기 제1 연신단계는, 상기 열처리된 공압출 복합수지 시트를 80 내지 100℃에서 기계방향(MD) 연신으로 200 내지 400% 연신할 수 있다.In the first stretching step, the heat-treated coextruded composite resin sheet may be stretched in the machine direction (MD) at 200 to 400% at 80 to 100 ° C.

그리고, 상기 제2 연신단계는, 상기 제1연신된 공압출 복합수지 시트를 120 내지 140℃에서 횡방향(TD) 연신으로 200 내지 400 % 연신할 수 있다.  In the second stretching step, the first stretched coextruded composite resin sheet may be stretched 200 to 400% in a transverse direction (TD) stretching at 120 to 140 ° C.

이와 같이 공압출 복합수지 시트를 기계방향 및 횡방향으로 2단계 연신함으로써, 시트 전체에 미세크기의 균열이 형성될 수 있고, 이러한 미세크기의 균열은 2단계의 연신과정에서 다시 미세기공으로 변형되어 다공성의 분리막을 제조할 수 있게 된다.Thus, by stretching the co-extruded composite resin sheet in two steps in the machine direction and in the transverse direction, micro-sized cracks can be formed in the whole sheet, and the micro-sized cracks are deformed into micropores again in the two-stage stretching process to make porous It is possible to prepare a separator.

이와 같이 최종적으로 제조된 다층 복합 분리막은 층간접착력이 높고 우수한 기계적 물성 및 높은 기공분포도를 가져서 우수한 내구성을 갖게 된다.The finally prepared multilayer composite separator has high interlayer adhesion, excellent mechanical properties, and high pore distribution, resulting in excellent durability.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해서 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific examples will be presented to aid in understanding the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

<실시예 1><Example 1>

내부층에 사용되는 폴리에틸렌층의 원료는 융점 110℃, 용융지수 3g/10분인 폴리에틸렌 수지(한화, LDPE 5318)를 사용하였으며, 그러한 폴리에틸렌층에 융점 160℃, 용융지수 3g/10분인 폴리프로필렌 수지(한화, HU300)를 2wt% 첨가하였다. The polyethylene layer used for the inner layer was a polyethylene resin (Hanhwa, LDPE 5318) with a melting point of 110 ° C. and a melt index of 3 g / 10 min., And a polypropylene resin with a melting point of 160 ° C. and a melt index of 3 g / 10 min. Hanwha, HU300) was added 2wt%.

상기와 같이 준비된 원료를, 직경 30mm, L/D=30인 단축 압출기를 이용하여 내부층(PE)/표피층(PP)로 구성된 3층 공압출 시트를 제작하였다. The three-layer coextrusion sheet which consists of the inner layer (PE) / skin layer (PP) using the single screw extruder of diameter 30mm and L / D = 30 was prepared for the raw material prepared as mentioned above.

내부층과 표피층의 압출기로부터 용융/압출된 수지를 폭 300mm, Lip Gap 0.8mm 의 T-다이(die)를 사용하여 시트로 제작하였다.The resin melted / extruded from the extruder of an inner layer and an outer skin layer was produced into the sheet | seat using the T-die of width 300mm and Lip Gap 0.8mm.

층의 구조는 압출기와 다이 사이의 피드블럭 (3층)을 사용하여 PP/PE/PP(3:4:3)구조로 조정하였으며, 각 층의 두께는 압출기의 토출량을 조절하여 조정하였다.The structure of the layers was adjusted to PP / PE / PP (3: 4: 3) structure using a feed block (three layers) between the extruder and the die, and the thickness of each layer was adjusted by adjusting the discharge amount of the extruder.

PE층 압출기의 실린더 온도 130~140℃, PP층의 압출기의 실린더 온도는 180~190℃, 다이 온도는 190℃로 설정하였다. Cylinder temperature of 130-140 degreeC of the PE layer extruder, the cylinder temperature of the extruder of the PP layer were set to 180-190 degreeC, and die temperature to 190 degreeC.

상기와 같이 용융된 수지를 120℃ 온도의 캐스팅롤을 이용하여 냉각하면서, 캐스팅롤 속도를 조절하여 공압출 시트 전체 두께를 200㎛가 되도록 다층복합분리막을 제작하였다. While cooling the molten resin as described above using a casting roll at a temperature of 120 ° C., a multilayer composite separator was prepared such that the total thickness of the coextruded sheet was 200 μm by adjusting the casting roll speed.

상기에서 제조된 필름을 축차 이축 연신 즉, 먼저 MD방향으로 90℃에서 3배 연신 후 TD방향으로 140℃에서 3배 연신하여 기공을 형성시켰다. 완성된 필름의 두께는 22㎛였으며, 이와 같이 제조된 필름시트의 층간 접착력 및 기체투과도를 측정하였다.The films prepared above were sequentially biaxially stretched, that is, three times stretched at 90 ° C. in the MD direction, and three times stretched at 140 ° C. in the TD direction to form pores. The thickness of the finished film was 22 μm, and the interlayer adhesion and gas permeability of the film sheet thus prepared were measured.

필름의 MD(Machine Direction) 방향으로 15mm 폭으로 시편을 자른 후, 층을 박리하고 각 층을 그립으로 고정하여 T-Peel 형태로 박리시키며 UTM (Universal Testing Machine, 제조사: Instron, 모델: Instron 3343)을 이용하여 층간 접착력을 측정하였다.Cut the specimen to 15mm width in the direction of the machine's MD (Machine Direction), then peel off the layers and fix each layer with a grip to peel it off in the form of T-Peel. The interlaminar adhesion was measured using.

한편, 기체투과도는 JIS P7117에 의거하여, G-B2C(Gurley type densometer, Toyoseki사)를 이용하여 측정하였으며, PP/PE/PP 복합층으로 구성된 22㎛ 두께의 샘플에 대해서 측정하였다.On the other hand, gas permeability was measured using G-B2C (Gurley type densometer, Toyoseki Co., Ltd.) according to JIS P7117, was measured for a sample of 22㎛ thickness composed of PP / PE / PP composite layer.

<실시예 2><Example 2>

표피층(PP)에 PE를 2wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.A multilayer composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 wt% of PE was added to the epidermal layer (PP), and physical properties were evaluated.

<실시예 3><Example 3>

내부층(PE)에 PP를 2wt%, 표피층(PP)에 PE를 2wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.A multilayer composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 wt% of PP was added to the inner layer (PE) and 2 wt% of PE was added to the epidermal layer (PP), and physical properties were evaluated.

<실시예 4><Example 4>

내부층(PE)에 PP를 10wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.Except for adding 10wt% of PP to the inner layer (PE), a multilayer composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 and the physical properties were evaluated.

<실시예 5>Example 5

표피층(PP)에 PE를 10wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.Except that 10wt% PE was added to the epidermal layer (PP), a multilayer composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 and the physical properties were evaluated.

<실시예 6><Example 6>

내부층(PE)에 PP를 10wt%, 표피층(PP)에 PE를 10wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.A multilayer composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 10 wt% of PP was added to the inner layer (PE) and 10 wt% of PE was added to the epidermal layer (PP), and physical properties were evaluated.

<비교예 1>Comparative Example 1

내부층으로는 PE, 표피층으로는 PP를 각각 사용하고, 각 층에 별도로 인접하는 층의 수지성분을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.PE was used as the inner layer and PP was used as the epidermal layer, and a multilayer composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the resin component of the adjacent layer was not added to each layer, and the physical properties were evaluated. It was.

<비교예 2>Comparative Example 2

내부층(PE)에 PP를 1wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.Except for adding 1wt% of PP to the inner layer (PE), a multilayer composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 and the physical properties were evaluated.

<비교예 3>Comparative Example 3

표피층(PP)에 PE를 1wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.Except that 1wt% PE was added to the epidermal layer (PP), a multilayer composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 and physical properties were evaluated.

<비교예 4><Comparative Example 4>

내부층(PE)에 PP를 1wt%, 표피층(PP)에 PE를 1wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.A multilayer composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 wt% of PP was added to the inner layer (PE) and 1 wt% of PE was added to the epidermal layer (PP), and physical properties were evaluated.

<비교예 5>Comparative Example 5

내부층(PE)에 PP를 15wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.Except for adding 15wt% of PP to the inner layer (PE), a multilayer composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 and the physical properties were evaluated.

<비교예 6>Comparative Example 6

표피층(PP)에 PE를 15wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.A multilayer composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that 15 wt% of PE was added to the epidermal layer (PP), and physical property evaluation was performed.

<비교예 7>Comparative Example 7

내부층(PE)에 PP를 15wt% 첨가, 표피층(PP)에 PE를 15wt% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 다층복합분리막을 제조하고 물성평가를 진행하였다.A multilayer composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 15 wt% of PP was added to the inner layer (PE) and 15 wt% of PE was added to the epidermal layer (PP).

상기의 실시예 및 비교예의 실험예 및 물성 테스트 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Experimental examples and physical property test results of the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.

내부층Inner layer 표피층Epidermal layer 접착력 (gf/15mm)Adhesive force (gf / 15mm) Gurley값 (s/100cc)Gurley value (s / 100cc) 실시예1Example 1 PE+PP(2%)PE + PP (2%) PPPP 5.45.4 168168 실시예2Example 2 PEPE PP+PE(2%)PP + PE (2%) 5.45.4 172172 실시예3Example 3 PE+PP(2%)PE + PP (2%) PP+PE(2%)PP + PE (2%) 6.06.0 174174 실시예4Example 4 PE+PP(10%)PE + PP (10%) PPPP 12.312.3 225225 실시예5Example 5 PEPE PP+PE(10%)PP + PE (10%) 13.113.1 217217 실시예6Example 6 PE+PP(10%)PE + PP (10%) PP+PE(10%)PP + PE (10%) 14.214.2 230230 비교예1Comparative Example 1 PEPE PPPP 0.40.4 140140 비교예2Comparative Example 2 PE+PP(1%)PE + PP (1%) PPPP 3.13.1 141141 비교예3Comparative Example 3 PEPE PP+PE(1%)PP + PE (1%) 3.53.5 145145 비교예4Comparative Example 4 PE+PP(1%)PE + PP (1%) PP+PE(1%)PP + PE (1%) 3.73.7 145145 비교예5Comparative Example 5 PE+PP(15%)PE + PP (15%) PPPP 25.025.0 410410 비교예6Comparative Example 6 PEPE PP+PE(15%)PP + PE (15%) 25.725.7 434434 비교예7Comparative Example 7 PE+PP(15%)PE + PP (15%) PP+PE(15%)PP + PE (15%) 26.326.3 440440

위의 표에서 확인할 수 있는 것과 같이, 다층분리막을 구성하는 각 층의 주성분(PE 또는 PP)에 인접하는 층의 성분(PP 또는 PE)을 2% 이상 내지 10% 이하로 첨가하는 경우에는 접착력이 5(gf/15mm) 이상이었으며, Gurley값이 300(s/100cc)이하로서 적정한 물성치를 나타냈다.As can be seen from the above table, when the component (PP or PE) of the layer adjacent to the main component (PE or PP) of each layer constituting the multilayer separator is added in an amount of 2% or more and 10% or less, It was more than 5 (gf / 15mm), and Gurley value was less than 300 (s / 100cc), which showed proper physical properties.

즉, 상기와 같이 적정 범위 내로 각 층의 성분이 구성되어야 내부층과 표피층의 접착력은 5gf/15mm 이상이 되어 연신 등 후공정에서 박리, 연신 불균일 등의 문제 발생하지 않으며, 5 gf/15mm 이하가 되면 후공정에서 층간 박리 및 연신 불균일 등의 문제가 발생하여 품질이 저하되었다.In other words, the components of each layer should be configured within the appropriate range as described above, the adhesion between the inner layer and the skin layer is 5gf / 15mm or more, and does not cause problems such as peeling, stretching unevenness in the post-processing, such as stretching, less than 5 gf / 15mm In this case, problems such as delamination and stretching unevenness occurred in a later step, resulting in deterioration of quality.

그리고, 투과율과 관련된 Gurley값은 실시예 1 내지 6의 경우 300sec/100cc 이하의 값을 나타내었는데, 300sec/100cc을 초과하는 경우 투과율이 부족하여 분리막으로 사용 시 특성 저하되어 품질에 문제가 발생하였다.In addition, the Gurley value related to the transmittance showed a value of 300 sec / 100 cc or less in the case of Examples 1 to 6, but when it exceeds 300 sec / 100 cc, the transmittance was insufficient, resulting in deterioration of characteristics when used as a separator, resulting in a problem in quality.

따라서, 분리막에 사용되는 PP와 PE에 있어서 양 층의 접착력 강화 및 상용성을 위해서는 적당한 범위, 즉 2 내지 10 중량% 범위로 인접층의 성분을 첨가하는 것이 바람직한 것으로 평가되었다.Therefore, it was evaluated that it is desirable to add components of the adjacent layer in an appropriate range, that is, in the range of 2 to 10% by weight, in order to enhance adhesion and compatibility of both layers in the PP and PE used in the separator.

Claims (15)

폴리올레핀 소재의 시트를 다층으로 적층하여 제조된 이차전지용 분리막에 있어서, 내부층은 폴리에틸렌:폴리프로필렌이 98:2 내지 90:10 중량% 범위로 이루어지고, 표피층은 폴리프로필렌:폴리에틸렌이 98:2 내지 90:10 중량%로 이루어진 이차전지용 다층복합분리막.In the separator for secondary batteries manufactured by stacking a sheet of polyolefin material in multiple layers, the inner layer is made of polyethylene: polypropylene in a range of 98: 2 to 90: 10% by weight, and the skin layer is made of polypropylene: polyethylene of 98: 2 to A multilayer composite separator for secondary batteries composed of 90:10 wt%. 제1항에 있어서,
상기 서로 다른 층의 층간 접착력이 5 내지 20(gf/15mm)인 이차전지용 다층복합분리막.
The method of claim 1,
A multilayer composite separator for secondary batteries, wherein the interlayer adhesion of the different layers is 5 to 20 (gf / 15 mm).
제1항에 있어서,
상기 분리막의 Gurley값이 100 내지 300(s/100cc)인 이차전지용 다층복합분리막.
The method of claim 1,
Gurley value of the separator is 100 to 300 (s / 100cc) multilayer composite separator for secondary batteries.
제1항에 있어서,
상기 각 층에 탈크, 소디움 벤조에이트(Sodium Benzoate), 포스파이트계(Phosphite), 솔비톨계(Sorbitol), N,N'-디사이클로헥실-2,6-나프탈렌 디카르복사마이드(N,N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalene dicarboxamide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 기핵제를 추가로 첨가하여 제조되는 이차전지용 다층복합분리막.
The method of claim 1,
Talc, sodium benzoate, sodium benzoate, phosphite, sorbitol, sorbitol, N, N'-dicyclohexyl-2,6-naphthalene dicarboxamide (N, N ') in each layer -Dicyclohexyl-2,6-naphthalene dicarboxamide) Multi-layer composite separator for secondary batteries prepared by adding at least one nucleating agent selected from the group consisting of.
제1 수지 전구체에 2 수지 전구체를 일정량 투입하여 내부층 복합수지 전구체를 제조하는 단계;
제2수지 전구체에 1 수지 전구체를 일정량 투입하여 표피층 복합수지 전구체를 제조하는 단계;
상기 내부층 복합수지 전구체 양측에 표피층 복합수지 전구체를 적층하여3단으로 공압출하여 다층복합수지 시트를 형성하는 압출단계;
상기 공압출된 다층복합수지 시트를 열처리하여 결정화도를 향상시키는 열처리단계;
상기 열처리된 다층복합수지 시트를 MD방향으로 연신하는 제1 연신단계; 및
상기 1차 연신된 다층복합수지 시트를 TD 방향으로 연신하는 제2 연신단계를 포함하는 다층복합분리막의 제조방법.
Preparing an inner layer composite resin precursor by adding a predetermined amount of 2 resin precursor to the first resin precursor;
Preparing a skin layer composite resin precursor by adding a predetermined amount of one resin precursor to the second resin precursor;
An extrusion step of forming a multilayer composite resin sheet by laminating the skin layer composite resin precursor on both sides of the inner layer composite resin precursor by co-extrusion in three stages;
A heat treatment step of heat-treating the coextruded multilayer composite resin sheet to improve crystallinity;
A first stretching step of stretching the heat treated multilayer composite resin sheet in an MD direction; And
And a second stretching step of stretching the first stretched multilayer composite resin sheet in a TD direction.
제5항에 있어서,
상기 제1 수지 전구체는, 폴리에틸렌인 다층 복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 5,
The first resin precursor is a method for producing a multilayer composite separator.
제5항에 있어서,
상기 제2 수지 전구체는, 폴리프로필렌인 다층 복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 5,
The second resin precursor is a polypropylene manufacturing method of a multilayer composite separator.
제5항에 있어서,
다층복합수지 시트에서 표피층:내부층의 두께 비가 1:3 내지 3:4이고, 내부층 양측에 적층된 두 개의 표피층은 두께가 동일한 다층 복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 5,
A method of manufacturing a multilayer composite separator in which the thickness ratio of the skin layer: inner layer in the multilayer composite resin sheet is 1: 3 to 3: 4, and the two skin layers stacked on both sides of the inner layer have the same thickness.
제5항에 있어서,
내부층 복합수지전구체는 폴리에틸렌:폴리프로필렌이 98:2 내지 90:10 중량% 범위로 이루어지고, 표피층 복합수지전구체는 폴리프로필렌:폴리에틸렌이 98:2 내지 90:10 중량%로 이루어진 다층 복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 5,
The inner layer composite resin precursor is composed of polyethylene: polypropylene in the range of 98: 2 to 90:10 wt%, and the outer layer composite resin precursor is made of polypropylene: polyethylene in the range of 98: 2 to 90:10 wt%. Manufacturing method.
제6항에 있어서,
상기 폴리에틸렌은, 중량평균분자량이 5만 이상 200만 이하인 다층복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 6,
The polyethylene is a method of producing a multilayer composite separator having a weight average molecular weight of 50,000 to 2 million.
제6항에 있어서,
상기 폴리프로필렌의 아이소탁티시티(isotacticity)가 96 %이상인 다층 복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 6,
A method for producing a multilayer composite separator having an isotacticity of at least 96% of the polypropylene.
제5항에 있어서,
상기 압출단계는, 상기 표피층 복합수지 전구체 및 상기 내부층 복합수지 전구체가 각각 티-다이(T-die)에서 100 내지 500의 드래프트 비(draft ratio)로 압출되는 다층복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 5,
The extruding step is a method for manufacturing a multilayer composite separator in which the skin layer composite resin precursor and the inner layer composite resin precursor are each extruded at a draft ratio of 100 to 500 in a T-die.
제5항에 있어서,
상기 열처리단계는, 상기 공압출 복합수지 시트를 100 내지 120℃에서 열처리하여 결정화도를 향상시키는 다층복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 5,
In the heat treatment step, the coextruded composite resin sheet is heat-treated at 100 to 120 ℃ to improve the degree of crystallinity manufacturing method of a multilayer composite separator.
제5항에 있어서,
상기 제1 연신단계는, 상기 열처리된 공압출 복합수지 시트를 80 내지 100℃에서 MD 연신으로 200 내지 400% 연신하는 다층복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 5,
In the first stretching step, the heat-treated coextruded composite resin sheet is stretched 200 to 400% by MD stretching at 80 to 100 ℃ manufacturing method of a multilayer composite separator.
제5항에 있어서,
상기 제2 연신단계는, 상기 제1연신된 공압출 복합수지 시트를 120 내지 140 ℃에서 TD 연신으로 200 내지 400% 연신하는 다층복합 분리막의 제조방법.
The method of claim 5,
In the second stretching step, the first stretched co-extruded composite resin sheet is stretched 200 to 400% by TD stretching at 120 to 140 ℃ manufacturing method of a multilayer composite separator.
KR1020180014208A 2018-02-05 2018-02-05 Multilayer composite separator for secondary battery and manufacturing method thereof KR20190094728A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180014208A KR20190094728A (en) 2018-02-05 2018-02-05 Multilayer composite separator for secondary battery and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180014208A KR20190094728A (en) 2018-02-05 2018-02-05 Multilayer composite separator for secondary battery and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190094728A true KR20190094728A (en) 2019-08-14

Family

ID=67622027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180014208A KR20190094728A (en) 2018-02-05 2018-02-05 Multilayer composite separator for secondary battery and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190094728A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230114792A (en) 2022-01-24 2023-08-02 김찬식 Multilayer film for cell pouch of secondary battery and producing method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230114792A (en) 2022-01-24 2023-08-02 김찬식 Multilayer film for cell pouch of secondary battery and producing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11731407B2 (en) Low electrical resistance microporous battery separator membranes, separators, cells, batteries, and related methods
US10680223B2 (en) Laminated separator, polyolefin microporous membrane, and separator for electricity storage device
KR101448087B1 (en) Multi-layer, microporous polyolefin membrane, its production method, battery separator and battery
CN104662706B (en) Thin battery partition board and method
KR101060380B1 (en) Polyolefin Microporous Membrane
KR20170086115A (en) Improved multilayer microporous separators for lithium ion secondary batteries and related methods
WO2013183666A1 (en) Polyolefin resin porous film
JP6000590B2 (en) Laminated microporous film and battery separator
JP5812747B2 (en) Laminated microporous film, method for producing the same, and battery separator
JP2011081994A (en) Separator for high-temperature preservation characteristics storage device
KR20190094728A (en) Multilayer composite separator for secondary battery and manufacturing method thereof
JP5885104B2 (en) Multilayer porous film, separator for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JPH10241659A (en) Manufacture of porous film for battery separator
KR101821355B1 (en) Laminated microporous film and preparation thereof
US20230282933A1 (en) Separator for Power Storage Device, and Power Storage Device
KR102322730B1 (en) Manufacturing method for a multilayered composite separator having strong interlayer adhesion
JP6486621B2 (en) Laminated microporous film, method for producing the same, and battery separator

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant