KR20190133534A - Solid electrolyte composition for secondary battery and solid electrolyte - Google Patents

Solid electrolyte composition for secondary battery and solid electrolyte Download PDF

Info

Publication number
KR20190133534A
KR20190133534A KR1020180058585A KR20180058585A KR20190133534A KR 20190133534 A KR20190133534 A KR 20190133534A KR 1020180058585 A KR1020180058585 A KR 1020180058585A KR 20180058585 A KR20180058585 A KR 20180058585A KR 20190133534 A KR20190133534 A KR 20190133534A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solid electrolyte
secondary battery
crosslinking agent
electrolyte composition
polyethylene oxide
Prior art date
Application number
KR1020180058585A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102510291B1 (en
Inventor
윤정애
권수지
김경오
윤성수
곽종헌
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020180058585A priority Critical patent/KR102510291B1/en
Publication of KR20190133534A publication Critical patent/KR20190133534A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102510291B1 publication Critical patent/KR102510291B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/02Aliphatic polycarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/02Polyalkylene oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

The present invention relates to an electrolyte composition comprising a polycarbonate-based polymer and a solid electrolyte. By applying the electrolyte composition, wherein a polycarbonate-based linear polymer in which polyethylene oxides with the molecular weight above a certain value are introduced and polyethylene oxides are blended, provided is the solid electrolyte made of a flexible film which has excellent ion conductivity and can be free-stand at room temperature.

Description

이차전지용 고체 전해질 조성물 및 이로부터 제조된 고체 전해질 {SOLID ELECTROLYTE COMPOSITION FOR SECONDARY BATTERY AND SOLID ELECTROLYTE}Solid electrolyte composition for secondary batteries and solid electrolyte prepared therefrom {SOLID ELECTROLYTE COMPOSITION FOR SECONDARY BATTERY AND SOLID ELECTROLYTE}

본 발명은 이차전지용 고체 전해질 조성물 및 이로부터 제조된 고체 전해질에 관한 것이다.The present invention relates to a solid electrolyte composition for a secondary battery and a solid electrolyte prepared therefrom.

전기화학소자 중 대표적으로 알려진 이차전지는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 장치를 말한다. 여러 번 충전할 수 있다는 뜻으로 "충전식 전지"(rechargeable battery)라는 명칭도 쓰인다. 흔히 쓰이는 이차전지로는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer)가 있다. 이차전지는 한 번 쓰고 버리는 일차 전지에 비해 경제적인 이점과 환경적인 이점을 모두 제공한다.The secondary battery, which is known as a representative of the electrochemical devices, refers to a device that converts external electrical energy into chemical energy and stores it and generates electricity when needed. The term "rechargeable battery" is also used to mean that it can be charged multiple times. Commonly used secondary batteries include lead storage batteries, nickel cadmium batteries (NiCd), nickel hydrogen storage batteries (NiMH), lithium ion batteries (Li-ion), and lithium ion polymer batteries (Li-ion polymer). Secondary batteries offer both economic and environmental advantages over primary batteries that are used once and discarded.

한편, 무선통신 기술이 점차 발전함에 따라, 휴대용 장치 또는 자동차 부속품 등의 경량화 등이 요구되면서, 이들 장치의 에너지원으로 사용하는 이차전지에 대한 수요가 증가하고 있다. On the other hand, as the wireless communication technology is gradually developed, as the weight reduction of portable devices or automobile accessories and the like is required, the demand for secondary batteries used as energy sources of these devices is increasing.

현재, 이차전지는 자동차의 시동을 돕는 기기, 노트북 및 핸드폰과 같은 휴대용 장치, 무정전 전원 장치 등 낮은 전력을 요구하는 곳에 사용되고 있다. 특히, 환경오염 등을 방지하는 측면에서 하이브리드 자동차, 전기 자동차가 실용화되면서, 이러한 차세대 자동차 배터리에 이차전지를 사용하여 제조 비용과 무게를 감소시키고, 수명은 연장하려는 연구가 대두되고 있다.Currently, secondary batteries are used in places requiring low power, such as devices for helping the vehicle start up, portable devices such as laptops and mobile phones, and uninterruptible power supplies. In particular, as hybrid vehicles and electric vehicles are put to practical use in terms of preventing environmental pollution, researches for reducing manufacturing costs and weights and extending the lifespan by using secondary batteries for such next-generation automobile batteries are emerging.

일반적으로 이차전지는 음극, 양극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 원통형 또는 각형 등의 금속캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착하고, 상기 전극 조립체에 내부에 전해질을 주입시켜 제조한다. In general, a secondary battery is manufactured by mounting an electrode assembly composed of a negative electrode, a positive electrode, and a separator inside a pouch-shaped case of a metal can such as a cylinder or a square or an aluminum laminate sheet, and injecting an electrolyte into the electrode assembly.

하지만, 이차전지의 경우, 원통형, 각형 또는 파우치형 등의 일정한 공간을 가진 케이스가 요구되기 때문에, 다양한 형태의 휴대용 장치를 개발하는데 제약이 있다. 이에, 형태의 변형이 용이한 신규한 형태의 이차전지가 요구된다. 특히 이차전지에 포함되는 전해질로서, 누액의 염려가 없고 이온전도도가 우수한 전해질이 요구된다.However, in the case of the secondary battery, since a case having a certain space such as a cylindrical, square or pouch type is required, there are limitations in developing various types of portable devices. Accordingly, there is a need for a new type of secondary battery that is easily deformed. In particular, as an electrolyte included in a secondary battery, an electrolyte having no fear of leakage and excellent ion conductivity is required.

종래 전기화학소자용 전해질로는 비수계 유기 용매에 염을 용해시킨 액체 상태의 전해질이 주로 사용되어 왔다. 그러나 이러한 액체 상태의 전해질은 전극 물질이 퇴화되고 유기 용매가 휘발 될 가능성이 클 뿐만 아니라, 주변 온도 및 전지 자체의 온도 상승에 의한 연소 등이 발생하고, 누액의 염려가 있어, 안전성이 높은 다양한 형태의 전기화학소자의 구현에 어려움이 따른다. Conventionally, as an electrolyte for an electrochemical device, a liquid electrolyte in which a salt is dissolved in a non-aqueous organic solvent has been mainly used. However, such a liquid electrolyte has a high possibility of deterioration of electrode material and volatilization of an organic solvent, combustion due to an increase in ambient temperature and temperature of the battery itself, leakage of liquid, and various forms of high safety. Difficulties arise in the implementation of electrochemical devices.

이러한 액체 전해질의 문제를 해결하고자 고분자 전해질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 고분자 전해질은 크게 겔형과 고체형으로 구분된다. 겔형 고분자 전해질은 고분자 필름 내에 비점이 높은 액체 전해질을 함침시키고 이를 리튬염과 함께 고정하여 전도도를 나타내는 전해질로써 액체 전해질을 다량 함유하고 있어 순수 액체 전해질과 유사한 이온전도도를 갖지만, 여전히 전기 화학적 안정성의 문제가 남아있다.In order to solve the problem of the liquid electrolyte, research on the polymer electrolyte is being actively conducted. Polymer electrolytes are largely divided into gel and solid forms. Gel-type polymer electrolyte impregnates a high-boiling liquid electrolyte in a polymer film and fixes it with lithium salts to show conductivity, and contains a large amount of liquid electrolyte, which has similar ionic conductivity as pure liquid electrolyte, but still has a problem of electrochemical stability. Remains.

반면에 고체 고분자 전해질의 경우 액체 전해질이 포함되어 있지 않아 누액과 관련한 안정성 문제가 개선되었을 뿐만 아니라 화학적, 전기화학적 안정성이 높다는 장점이 있다. 하지만 상온에서의 이온전도도가 액체 전해질 대비 약 100배 정도 낮아 이를 개선하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다.On the other hand, since the solid polymer electrolyte does not contain a liquid electrolyte, the stability problem related to leakage is improved as well as the chemical and electrochemical stability is high. However, a lot of researches to improve the ion conductivity at room temperature is about 100 times lower than the liquid electrolyte.

현재 고체 고분자 전해질에 가장 많이 사용되고 있는 물질은 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)로, 고체상임에도 불구하고 리튬 이온을 전도시키는 능력을 가지고 있다. 하지만 선형의 PEO 고분자 전해질의 경우 높은 결정성으로 인해 사슬의 유동성이 제한되고, 유전상수(5.0)가 낮아 많은 양의 리튬 이온을 해리시키지 못한다. 또한 상온에서 전도도가 매우 낮아 리튬 이차전지에 적용하기 어려우며, 전기화학적으로 안정한 전압 범위가 4.0 V vs Li+/Li로 고에너지 배터리용 고전압 전지 재료로 충분하지 못하다.Currently, the most widely used material for a solid polymer electrolyte is polyethylene oxide (PEO), which has the ability to conduct lithium ions despite being in a solid phase. However, in the case of the linear PEO polymer electrolyte, the high crystallinity restricts the fluidity of the chain and the low dielectric constant (5.0) does not dissociate a large amount of lithium ions. In addition, the conductivity is very low at room temperature, it is difficult to apply to a lithium secondary battery, the electrochemically stable voltage range of 4.0 V vs Li + / Li is not enough for high-voltage battery material for high energy battery.

이에 폴리에틸렌 옥사이드에 가소제를 첨가하여 고분자 주사슬의 유연성을 증가시키는 방법, 비경질의 고분자 주사슬에 저분자량의 에틸렌 옥사이드 곁가지를 결합하여 결정화도를 낮추는 방법 또는 가교 구조를 갖는 고분자에 분자량이 낮은 폴리에틸렌 옥사이드를 고정화시켜 폴리에틸렌 옥사이드가 가지고 있는 결정성을 낮추어 전도도를 향상시키는 방법 등이 연구되고 있으나 여전히 한계가 있는 실정이다.In this way, a plasticizer is added to polyethylene oxide to increase the flexibility of the polymer main chain, a low molecular weight ethylene oxide side branch is bonded to a non-hard polymer main chain to lower the crystallinity, or a polyethylene having low molecular weight to a polymer having a crosslinked structure. The method of improving the conductivity by reducing the crystallinity of polyethylene oxide by immobilization has been studied, but there are still limitations.

한편 액체 카보네이트계 전해질이 폴리 카보네이트계 물질로 변성되면서 전극에 안정한 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층을 형성하는 것에 착안하여 폴리 카보네이트계 고체 전해질에 대한 관심이 높아지고 있다. 일례로 Poly(carprolactone-co-trimethylene carbonate)나 poly(propylene carbonate), poly(vinylene carbonate), poly(ethylene carbonate) 등이 적용된 고체 전해질은 높은 이온 전도도와 함께 PEO계 전해질에 비해 높은 리튬 이온 전이수(Li+ transference number)를 나타내었다.On the other hand, as the liquid carbonate-based electrolyte is modified into a polycarbonate-based material, attention is focused on forming a stable SEI (Solid Electrolyte Interphase) layer on the electrode. For example, solid electrolytes using poly (carprolactone-co-trimethylene carbonate), poly (propylene carbonate), poly (vinylene carbonate), and poly (ethylene carbonate) have higher ion conductivity and higher lithium ion transition water than PEO-based electrolytes. (Li + transference number).

최근 연구에 따르면 카보네이트 작용기를 포함하는 고분자로서 카보네이트기 사이에 알리파틱(aliphatic) 체인이나 에틸렌옥사이드 체인을 도입하고 고체 전해질로 적용할 수 있음이 알려졌다. 그러나 이러한 연구에서 상온에서 10-5 S/cm 이상의 이온 전도도를 나타내기 위해서는 리튬염을 과량 사용하여야 하는 문제가 있고, 상온에서 실제로는 액체 형태로 적용되는 등 그 한계를 드러내고 있다. 또한 에틸렌옥사이드 체인의 유닛이 짧아 리튬 이온의 효율적인 킬레이션이 어렵고 그에 따라 이온 전도도의 한계도 나타나고 있는 실정이다.According to a recent study, it is known that an aliphatic chain or ethylene oxide chain can be introduced between carbonate groups as a polymer containing carbonate functional groups and applied as a solid electrolyte. However, in these studies, there is a problem in that an excessive amount of lithium salt is used in order to exhibit an ionic conductivity of 10 -5 S / cm or more at room temperature. In addition, the short ethylene oxide chain unit is difficult to efficiently chelate lithium ions and accordingly the limit of the ionic conductivity is appearing.

대한민국 등록특허 제10-1527560호(2015.06.03), "리튬 이차 전지용 고분자 전해질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지"Republic of Korea Patent No. 10-1527560 (2015.06.03), "Polymer electrolyte for lithium secondary battery, a method of manufacturing the same, and a lithium secondary battery comprising the same" 대한민국 등록특허 제10-0531724호(2005.11.22), "올리고머 점성체 함침 다공막형 무용매 고분자 전해질 및 이를 채용한 2차전지"Republic of Korea Patent No. 10-0531724 (Nov. 22, 2005), "Oligomer viscous impregnated porous membrane type solventless polymer electrolyte and secondary battery employing the same"

이에 본 발명자들은 상기 문제를 해결하고자 다각적으로 연구를 수행한 결과, 분자량이 특정 값 이상인 폴리에틸렌 옥사이드가 도입된 폴리카보네이트계 선형 고분자를 제조하고, 이를 폴리에틸렌 옥사이드와 블렌드하여 고체 전해질을 제조하는 경우, 전해질의 이온전도도가 향상되며 상온에서 프리 스탠딩(free standing) 가능한 유연한 필름의 형성이 가능한 적합한 공정성을 확보할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have conducted various studies to solve the above problems, and when the polycarbonate-based linear polymer is prepared by introducing polyethylene oxide having a molecular weight of a specific value or more, and blended with polyethylene oxide to prepare a solid electrolyte, the electrolyte The present invention was completed by confirming that the ion conductivity of the present invention can be improved to ensure a suitable processability capable of forming a flexible film capable of free standing at room temperature.

따라서, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌 옥사이드 함유 폴리 카보네이트계 선형 고분자 및 폴리에틸렌 옥사이드 고분자를 포함하는 이차전지용 고체 전해질 조성물을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid electrolyte composition for a secondary battery including a polyethylene oxide-containing polycarbonate-based linear polymer and a polyethylene oxide polymer.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 가교하여 형성되는 이차전지용 고체 전해질을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a solid electrolyte for a secondary battery formed by crosslinking the composition.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

하기 화학식 1의 구조를 포함하는 폴리카보네이트계 고분자 및 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 이차전지용 고체 전해질 조성물을 제공한다.To provide a solid electrolyte composition for a secondary battery comprising a polycarbonate-based polymer and a polyethylene oxide comprising a structure of the formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 화학식 1에서 n 및 m 은 각각 독립적으로 8≤n≤114 및 2≤m≤500 의 정수이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기이다)(N and m are each independently an integer of 8≤n≤114 and 2≤m≤500, and R 1 and R 2 are each independently hydrogen or independently of the substituted or unsubstituted C1 to C6 Alkyl group)

본 발명의 일 구체예는 상기 폴리카보네이트계 고분자의 중량평균분자량이 1,000 내지 200,000 g/mol 인 것이다.One embodiment of the present invention is that the weight average molecular weight of the polycarbonate-based polymer is 1,000 to 200,000 g / mol.

본 발명의 일 구체예는 상기 폴리에틸렌 옥사이드의 수평균분자량이 20,000 내지 2,000,000 인 것이다.One embodiment of the present invention is that the number average molecular weight of the polyethylene oxide is 20,000 to 2,000,000.

본 발명의 일 구체예는 상기 폴리카보네이트계 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드가 1:99 내지 50:50의 중량비인 것이다.One embodiment of the present invention is that the polycarbonate-based polymer and polyethylene oxide is a weight ratio of 1:99 to 50:50.

본 발명의 일 구체예는 상기 조성물이 가교제를 추가로 포함하는 것이다.One embodiment of the invention is that the composition further comprises a crosslinking agent.

본 발명의 일 구체예는 상기 가교제가 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제 및 비닐계 가교제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이다.In one embodiment of the present invention, the crosslinking agent is any one selected from the group consisting of an isocyanate crosslinking agent, an epoxy crosslinking agent, an aziridine crosslinking agent, and a vinyl-based crosslinking agent.

본 발명의 일 구체예는 상기 가교제가 전체 전해질 조성물 100 중량부 대비 0.1 내지 20 중량부로 포함되는 것이다.One embodiment of the present invention is that the crosslinking agent is included in 0.1 to 20 parts by weight relative to 100 parts by weight of the total electrolyte composition.

또한 본 발명은,In addition, the present invention,

상술한 이차전지용 고체 전해질 조성물을 열 또는 광경화하여 형성되는 이차전지용 고체 전해질을 제공한다.It provides a secondary battery solid electrolyte formed by heat or photocuring the above-mentioned solid electrolyte composition for secondary batteries.

본 발명의 일 구체예는 상기 전해질 조성물 100 중량부 중 10 내지 90 중량부의 리튬염을 포함하는 것이다.One embodiment of the present invention is to include 10 to 90 parts by weight of the lithium salt in 100 parts by weight of the electrolyte composition.

본 발명의 일 구체예는 상기 리튬염이 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiClO3, LiAsF6, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiNO3, LiN(CN)2, LiPF6, Li(CF3)2PF4, Li(CF3)3PF3, Li(CF3)4PF2, Li(CF3)5PF, Li(CF3)6P, LiSO3CF3, LiSO3C4F9, LiSO3(CF2)7CF3, LiN(SO2CF3)2, LiOC(CF3)2CF2CF3, LiCO2CF3, LiCO2CH3, LiSCN, LiB(C2O4)2, LiBF2(C2O4) 및 LiBF4로 이루어지는 군에서 1종 이상 선택되는 것이다.One embodiment of the present invention the lithium salt is LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiClO 3 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiNO 3 , LiN (CN) 2 , LiPF 6 , Li (CF 3 ) 2 PF 4 , Li (CF 3 ) 3 PF 3 , Li (CF 3 ) 4 PF 2 , Li (CF 3 ) 5 PF, Li (CF 3 ) 6 P, LiSO 3 CF 3 , LiSO 3 C 4 F 9, LiSO 3 (CF 2) 7 CF 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiOC (CF 3) 2 CF 2 CF 3, LiCO 2 CF 3, LiCO 2 CH 3, LiSCN, LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ) and one or more selected from the group consisting of LiBF 4 .

본 발명의 일 구체예는 상기 전해질의 두께가 10 내지 1000㎛인 것이다.One embodiment of the present invention is that the thickness of the electrolyte is 10 to 1000㎛.

본 발명에 따른 이차전지용 고체 전해질 조성물은 폴리에틸렌 옥사이드 함유 폴리 카보네이트계 선형 고분자 및 가소화 된 폴리에틸렌 옥사이드계 고분자를 포함하여 리튬 이차전지의 전해질의 이온전도도와 전기화학적 안정성을 향상 시킬 수 있으며, 상온에서 프리 스탠딩(free standing) 가능한 유연한 필름의 형성이 가능한 적합한 공정성을 확보할 수 있다.The solid electrolyte composition for a secondary battery according to the present invention may include a polyethylene oxide-containing polycarbonate-based linear polymer and a plasticized polyethylene oxide-based polymer to improve ion conductivity and electrochemical stability of an electrolyte of a lithium secondary battery. It is possible to secure a suitable processability capable of forming a flexible film capable of standing free.

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

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하여는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, the term 'comprise' or 'having' is used to designate that there exists a feature, a number, a step, an operation, a component, a part, or a combination thereof described in the specification, and one or more other It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of adding or presenting features or numbers, steps, operations, components, components, or combinations thereof.

본 발명은 이차전지용 고체 전해질 조성물 및 이로부터 제조된 고체 전해질에 관한 것으로서, 이온 전도도가 향상되고 상온에서 프리 스탠딩 가능한 물성을 가지는 폴리카보네이트 및 폴리에틸렌 옥사이드를 블렌딩 한 전해질 조성물 및 이를 이용한 고체 전해질에 관한 것이다.The present invention relates to a solid electrolyte composition for a secondary battery and a solid electrolyte prepared therefrom, and to an electrolyte composition blended with polycarbonate and polyethylene oxide having improved ionic conductivity and free standing properties at room temperature, and a solid electrolyte using the same. .

이차전지용 고체 전해질 조성물Solid Electrolyte Composition for Secondary Battery

본 발명은 폴리에틸렌 옥사이드 고분자의 결정성을 억제하여 리튬 이온 전도도를 향상시키고, 카보네이트기의 높은 이온 해리도 및 전압 안정성을 동시에 얻을 수 있는 구조로서 폴리에틸렌 옥사이드 유닛이 카보네이트기 사이에 존재하는 선형 고분자를 제공한다. 또 프리 스탠딩 하면서도 유연한 필름을 형성할 수 있고 추가적인 가소 효과를 나타내는 고분자로 유닛의 분자량이 일정 값 이상을 지닌 폴리에틸렌 옥사이드를 블랜딩 한 전해질 조성물을 제공한다.The present invention provides a linear polymer in which a polyethylene oxide unit is present between carbonate groups as a structure capable of suppressing crystallinity of the polyethylene oxide polymer to improve lithium ion conductivity and simultaneously obtaining high ion dissociation and voltage stability of the carbonate group. do. In addition, the present invention provides an electrolyte composition in which polyethylene oxide having a molecular weight of more than a predetermined value is blended with a polymer that can form a flexible film while standing freely and exhibit an additional plasticizing effect.

본 발명의 일구현에 따른 폴리에틸렌 옥사이드가 도입된 폴리카보네이트계 선형고분자는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.Polycarbonate-based linear polymer in which polyethylene oxide is introduced according to an embodiment of the present invention may be a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서 n 및 m 은 각각 독립적으로 8≤n≤114 및 2≤m≤500 의 정수이며, R1 및 R2는 n 및 m 은 각각 독립적으로 수소 또는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기이다. In Formula 1, n and m are each independently an integer of 8≤n≤114 and 2≤m≤500, and R 1 and R 2 are n and m are each independently hydrogen or independently substituted or unsubstituted C1 To C6 is an alkyl group.

상기 화학식 1의 고분자는 중량평균분자량이 1,000 내지 200,000 g/mol 일 수 있다. The polymer of Formula 1 may have a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000 g / mol.

상기 화학식 1에서 n은 에틸렌옥사이드의 부가몰수로, 만일 n이 8 미만일 경우 리튬염의 효과적인 킬레이팅이 어려워 이온 전도도가 열악할 수 있고, n이 114 를 초과할 경우 폴리에틸렌 옥사이드의 중합 반응성이 현저히 낮아져 폴리카보네이트계 고분자의 제조가 어려울 수 있다. 상기 화학식 1에서 m은 카보네이트의 부가몰수로 n과 m의 조합으로 분자량이 결정될 수 있다. 만일 상기 화학식 1의 중량평균분자량이 1,000 g/mol 이하일 경우 고체 전해질 막이 지나치게 가소되어 끈적이거나 핸들링에 적합하지 못하며, 200,000 g/mol 이상일 경우 폴리에틸렌 옥사이드를 충분히 가소하지 못하여 이온 전도도의 개선이 부족할 수 있으므로 상기 범위내에서 적절히 조절한다.In Formula 1, n is the added mole number of ethylene oxide, and if n is less than 8, effective chelating of lithium salt is difficult, and thus ionic conductivity is poor, and when n is more than 114, the polymerization reactivity of polyethylene oxide is significantly lowered, resulting in poly It may be difficult to prepare a carbonate-based polymer. In Chemical Formula 1, m may be a molecular weight determined by a combination of n and m as the number of addition moles of carbonate. If the weight average molecular weight of the formula (1) is less than 1,000 g / mol, the solid electrolyte membrane is too plasticized to be sticky or unsuitable for handling, if it is more than 200,000 g / mol does not sufficiently plasticize the polyethylene oxide may be insufficient to improve the ionic conductivity It adjusts suitably within the said range.

상기 화학식 1의 폴리에틸렌 옥사이드가 도입된 폴리카보네이트계 선형고분자는 폴리에틸렌 옥사이드와 디알킬카보네이트의 축합중합을 통하여 제조할 수 있다. 디알킬카보네이트는 C1 내지 C6의 알킬기를 지닐 수 있으며 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC) 등이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. The polycarbonate-based linear polymer in which the polyethylene oxide of Formula 1 is introduced may be prepared through condensation polymerization of polyethylene oxide and dialkyl carbonate. The dialkyl carbonate may have an alkyl group of C1 to C6, diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (dimethyl carbonate, DMC), dipropyl carbonate (dipropyl carbonate, DPC) and the like, but is not limited thereto.

상기 축합중합 반응은 촉매 조건 하에 수행하는 것이 바람직하다. 상기 촉매로는 NaH, K2CO3, NaOt-Bu, KtOt-Bu와 같은 무기계 촉매, dimethylaminopyridine(DMAP), 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene(DBU), triethylamine(TEA), 1,3-bis[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]thiourea 와 같은 유기계 촉매를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The condensation polymerization reaction is preferably carried out under catalytic conditions. The catalysts include inorganic catalysts such as NaH, K 2 CO 3 , NaO t -Bu, KtO t -Bu, dimethylaminopyridine (DMAP), 1,8-Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene (DBU), triethylamine Organic catalysts such as (TEA), 1,3-bis [3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl] thiourea may be used, but are not limited thereto.

상기 축합반응은 부산물로 발생하는 알칸올의 효과적인 제거로 촉진될 수 있고, 이를 위해 진공 하에서 가열하여 반응을 진행할 수 있다. 상기 가열은 50 내지 250 ℃에서 진행할 수 있고, 바람직하게는 70 내지 200 ℃에서 진행할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The condensation reaction can be promoted by the effective removal of alkanol generated as a by-product, for this purpose it can be heated under vacuum to proceed with the reaction. The heating may proceed at 50 to 250 ° C, preferably at 70 to 200 ° C, but is not limited thereto.

본 발명에 따른 폴리에틸렌 옥사이드:디알킬카보네이트의 몰 비율은 2:1 내지 1:2의 비율에서 선택할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The molar ratio of polyethylene oxide: dialkylcarbonate according to the present invention may be selected from a ratio of 2: 1 to 1: 2, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 화학식 1의 선형 폴리카보네이트계 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드의 혼합 비율은 1:99 내지 50:50일 수 있다. 상기 범위로 혼합 될 때 고체 전해질 막이 충분한 기계적 강도를 나타내어 핸들링이 용이하면서도 충분한 가소 효과로 높은 이온 전도도를 확보할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mixing ratio of the linear polycarbonate-based polymer of Formula 1 and polyethylene oxide may be 1:99 to 50:50. When mixed in the above range, the solid electrolyte membrane exhibits sufficient mechanical strength, thereby facilitating handling and ensuring high ion conductivity with a sufficient plasticizing effect.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 폴리에틸렌 옥사이드는 수평균분자량 20,000 이상 2,000,000 이하의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 옥사이드의 수평균분자량이 20,000 이하일 경우 경화나 건조 공정 중 필름의 디웨팅(dewetting)이 발생할 확률이 높고, 2,000,000 이상일 경우 상기 폴리카보네이트계 선형 고분자와의 혼용성이 급격히 낮아져 균질한 블렌드 막의 형성이 어려워 질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the polyethylene oxide is preferably selected from the range of 20,000 to 2,000,000 number average molecular weight. If the number average molecular weight of polyethylene oxide is 20,000 or less, there is a high probability of dewetting of the film during the curing or drying process, and if it is 2,000,000 or more, the compatibility with the polycarbonate linear polymer is sharply lowered to form a homogeneous blend film. It can be difficult.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 화학식 1의 선형 폴리카보네이트계 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 이차전지용 고체 전해질 조성물은 고체 전해질막의 기계적 강도나 제조 공정성의 향상을 위하여 가교제를 추가로 포함할 수 있다. 가교제는 전해질막의 가열 건조 공정이나 추가적인 노광 공정을 통하여 전해질 막이 가교 되도록 하여 기계적 강도를 향상하고 필름의 형상을 유지할 수 있도록 한다.In one embodiment of the present invention, the solid electrolyte composition for a secondary battery including the linear polycarbonate-based polymer of Formula 1 and polyethylene oxide may further include a crosslinking agent for improving mechanical strength or manufacturing processability of the solid electrolyte membrane. The crosslinking agent allows the electrolyte membrane to crosslink through a heat drying process or an additional exposure process of the electrolyte membrane, thereby improving mechanical strength and maintaining the shape of the film.

가교제의 종류로는, 특별히 제한되지 않으며, 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제와 같은 열중합 가교제 및 비닐계 가교제와 같은 광중합 가교제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 가교제의 함량은 상기 화학식 1의 선형 폴리카보네이트계 고분자와 상기 가소 효과를 나타내는 고분자의 총 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 가교제의 함량이 0.01 중량부 미만일 경우 경화가 충분히 이루어 지지 않아 기계적 강도의 향상이 부족할 수 있고, 20 중량부 초과일 경우 고체 전해질 막이 너무 단단하여 전극과의 계면 접착이 부족하여 계면 저항이 커지거나 리튬 이온 전도도가 현저히 낮아질 수 있으므로 상기 범위내에서 적절히 조절한다. The kind of the crosslinking agent is not particularly limited, and any one selected from the group consisting of an isocyanate crosslinking agent, an epoxy crosslinking agent, a thermal polymerization crosslinking agent such as an aziridine crosslinking agent and a photopolymerization crosslinking agent such as a vinyl-based crosslinking agent can be used. The content of the crosslinking agent may be 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total polycarbonate-based polymer of Formula 1 and the polymer exhibiting the plasticizing effect, but is not limited thereto. If the content of the crosslinking agent is less than 0.01 part by weight, curing may not be sufficiently performed, and thus, the improvement of mechanical strength may be insufficient. If the content of the crosslinking agent is more than 20 parts by weight, the solid electrolyte membrane may be too hard, resulting in insufficient interfacial adhesion with the electrode, resulting in increased interfacial resistance or lithium. Ionic conductivity can be significantly lowered, so adjust appropriately within this range.

이소시아네이트 가교제의 구체적인 예로는 톨루엔 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소보론 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트 또는 나프탈렌 디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트 화합물이나, 또는 상기 디이소시아네이트 화합물을 폴리올과 반응시킨 화합물을 사용할 수 있으며, 상기에서 폴리올로는, 예를 들면, 트리메틸롤 프로판 등을 사용할 수 있다.Specific examples of the isocyanate crosslinking agent include diisocyanate compounds such as toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isoborone diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate or naphthalene diisocyanate, or the diisocyanate. A compound obtained by reacting a compound with a polyol can be used. As the polyol, for example, trimethylol propane can be used.

또한, 에폭시 가교제의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, N,N,N',N'-테트라글리시딜 에틸렌디아민 및 글리세린 디글리시딜에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으며, 아지리딘 가교제의 구체적인 예로는 N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사미드), N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사미드), 트리에틸렌 멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘) 및 트리-1-아지리디닐포스핀옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specific examples of the epoxy crosslinking agent include ethylene glycol diglycidyl ether, triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, N, N, N ', N'-tetraglycidyl ethylenediamine and glycerin diglycid. And one or more selected from the group consisting of dil ethers, and specific examples of aziridine crosslinking agents include N, N'-toluene-2,4-bis (1-aziridinecarboxamide), N, N'-diphenyl Consisting of methane-4,4'-bis (1-aziridinecarboxamide), triethylene melamine, bisisoprotaloyl-1- (2-methylaziridine) and tri-1-aziridinylphosphine oxide One or more selected from the group, but is not limited thereto.

비닐계 가교제의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 트리(프로필렌글리콜) 디(메타)아크릴레이트, 트리스(2-(메타)아크릴로에틸) 이소시아누레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the vinyl-based crosslinking agent include ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, tri (propylene glycol) di (meth) acrylate, and tris (2- (meth) acryl. Ethyl) isocyanurate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol di (meth) ) Acrylate, dipentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and the like. But it is not limited thereto.

상기 비닐계 가교제는 광중합 개시제의 함께 UV 조사 시 가교 구조를 형성하여 필름의 물리적 강도를 향상시키며 본 발명에 따른 고체 전해질 막이 프리 스탠딩 가능한 필름으로 형성되도록 한다. 상기 광중합 개시제의 예로는 아세토페논계 화합물, 비이미다졸계 화합물 및 트리아진계 화합물, 옥심계 화합물로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 화합물을 사용할 수 있다.The vinyl-based crosslinking agent forms a crosslinked structure upon UV irradiation together with the photopolymerization initiator to improve the physical strength of the film and to form the solid electrolyte membrane according to the present invention as a free standing film. Examples of the photopolymerization initiator may be a compound selected from the group consisting of acetophenone compounds, biimidazole compounds, triazine compounds, and oxime compounds.

상기 광중합 개시제로 사용 가능한 아세토페논계 화합물로는 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)-페닐-(2-히드록시-2-프로필)케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 벤조인메틸 에테르, 벤조인에틸 에테르, 벤조인이소부틸 에테르, 벤조인부틸에테르, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-메틸-(4-메틸티오)페닐-2-몰폴리노-1-프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-(4-브로모-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-몰폴리노페닐)-부탄-1-온 및 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰폴리노프로판-1-온으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이고, 비이미다졸계 화합물로는 2,2-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(3,4,5-트리메톡시페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,3-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐 비이미다졸, 및 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4,5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이고, 트리아진계 화합물로는 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 1,1,1,3,3,3-헥사플로로이소프로필-3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오네이트, 에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 2-에폭시에틸-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 시클로헥실-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 벤질-2-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}아세테이트, 3-{클로로-4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피오닉산, 3-{4-[2,4-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진-6-일]페닐티오}프로피온아미드, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(1-p-디메틸아미노페닐)-1,3,-부타디에닐-s-트리아진, 및 2-트리클로로메틸-4-아미노-6-p-메톡시스티릴-s-트리아진으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것이며, 옥심계 화합물로는 1,2-옥타디온-1-(4-페닐치오)페닐-2-(o-벤조일옥심)(시바-가이기社, CGI 124), 및 에탄온-1-(9-에틸)-6-(2-메틸벤조일-3-일)-1-(o-아세틸옥심)(시바-가이기社, CGI 242), 옥심 OX-03(시바-가이기社), NCI-831(아데카社), PI-102(엘지화학),PBG 304, PBG 305, PBG 3057(트론니社)등이 있다.Acetophenone compounds which can be used as the photopolymerization initiator include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one and 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropane- 1-one, 4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl- (2-hydroxy-2-propyl) ketone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, benzoinmethyl ether, benzoinethyl ether, benzoin Isobutyl ether, benzoin butyl ether, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-methyl- (4-methylthio) phenyl-2-morpholino-1-propan-1-one, 2- Benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butan-1-one, 2- (4-bromo-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl)- Butan-1-one and 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1-one, and the non-imidazole compound is 2,2- Bis (2-chlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetraphenyl biimidazole, 2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetrakis ( 3,4,5-trimethoxy Nil) -1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (2,3-dichlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-tetraphenyl biimidazole, and 2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,4,5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, selected from the group consisting of triazine compounds, and 3- {4- [2,4-bis (Trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenylthio} propionic acid, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl-3- {4- [2,4- Bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenylthio} propionate, ethyl-2- {4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl ] Phenylthio} acetate, 2-epoxyethyl-2- {4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenylthio} acetate, cyclohexyl-2- {4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenylthio} acetate, benzyl-2- {4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazine- 6-yl] phenylthio} acetate, 3- {chloro-4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenyl Thio} propionic acid, 3- {4- [2,4-bis (trichloromethyl) -s-triazin-6-yl] phenylthio} propionamide, 2,4-bis (trichloromethyl) -6 -p-methoxystyryl-s-triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (1-p-dimethylaminophenyl) -1,3, -butadienyl-s-triazine, And 2-trichloromethyl-4-amino-6-p-methoxystyryl-s-triazine, and the oxime compound is 1,2-octadione-1- (4-phenylthio ) Phenyl-2- (o-benzoyloxime) (CGI 124 from Ciba-Geigy Co., Ltd.), and ethanone-1- (9-ethyl) -6- (2-methylbenzoyl-3-yl) -1- ( o-acetyl oxime) (CGI 242, Ciba-Geigi), oxime OX-03 (Ciba-Geigi), NCI-831 (Adeka), PI-102 (LG Chem), PBG 304, PBG 305 , PBG 3057 (Trony).

상기 광중합 개시제의 함량은 상기 고분자와 비닐계 가교제의 총 중량에 대하여, 0.01 내지 5 중량부일 수 있고, 0.1내지 1 중량부일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The content of the photopolymerization initiator may be 0.01 to 5 parts by weight, or 0.1 to 1 part by weight based on the total weight of the polymer and the vinyl-based crosslinking agent, but is not limited thereto.

이차 전지용 고체 전해질의 제조방법Manufacturing Method of Solid Electrolyte for Secondary Battery

본 발명은 상술한 이차전지용 고체 전해질 조성물을 사용하여 형성되는 이차전지용 고체 전해질을 제공한다. 상기 고체 전해질은 전술한 효과를 나타낼 수 있다.The present invention provides a solid electrolyte for a secondary battery formed using the solid electrolyte composition for a secondary battery described above. The solid electrolyte may exhibit the effects described above.

상기 이차전지용 고체 전해질은 상술한 화학식 1의 구조를 포함하는 폴리카보네이트계 고분자 및 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 고분자의 블렌드에 전술한 가교제 및 리튬염을 포함하는 전해질 조성물을 이용하여 제조할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 고체 전해질은 상기 전해질 조성물 100 중량부 중 10 내지 90 중량부의 리튬염을 포함할 수 있다.The secondary battery solid electrolyte may be prepared by using the electrolyte composition including the above-described crosslinking agent and lithium salt in a blend of a polycarbonate-based polymer including the structure of Chemical Formula 1 and a polymer including polyethylene oxide. In one embodiment of the present invention, the solid electrolyte may include 10 to 90 parts by weight of a lithium salt in 100 parts by weight of the electrolyte composition.

본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 전해질은 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiClO3, LiAsF6, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiNO3, LiN(CN)2, LiPF6, Li(CF3)2PF4, Li(CF3)3PF3, Li(CF3)4PF2, Li(CF3)5PF, Li(CF3)6P, LiSO3CF3, LiSO3C4F9, LiSO3(CF2)7CF3, LiN(SO2CF3)2, LiOC(CF3)2CF2CF3, LiCO2CF3, LiCO2CH3, LiSCN, LiB(C2O4)2, LiBF2(C2O4) 및 LiBF4로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 리튬염을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electrolyte is LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiClO 3 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiNO 3 , LiN (CN) 2 , LiPF 6 , Li (CF 3 ) 2 PF 4 , Li (CF 3 ) 3 PF 3 , Li (CF 3 ) 4 PF 2 , Li (CF 3 ) 5 PF, Li (CF 3 ) 6 P, LiSO 3 CF 3 , LiSO 3 C 4 F 9, LiSO 3 (CF 2) 7 CF 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiOC (CF 3) 2 CF 2 CF 3, LiCO 2 CF 3, LiCO 2 CH 3, LiSCN, LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ) and one or more lithium salts selected from the group consisting of LiBF 4 .

본 발명에 따른 고체 전해질은 상술한 고체 전해질 조성물을 열 또는 광경화하여 형성할 수 있다. 이를 위해 상기 전해질 조성물을 용매에 녹여 1 내지 6시간동안 교반하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 용매는 목적하는 성능 등을 고려하여 기술 분야에서 공지된 다양한 용매를 사용할 수 있으며, 예를 들어, N-메틸피롤리돈, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 디메틸술폭시드, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산메 틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로퓨란 유도체, 프로피온산 메틸 또는 프로피온산 에틸 등의 유기용매를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The solid electrolyte according to the present invention may be formed by heat or photocuring the above-described solid electrolyte composition. To this end, the electrolyte composition may include the step of dissolving in a solvent for 1 to 6 hours. The solvent may be used in various solvents known in the art in consideration of the desired performance, for example, N-methylpyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl Carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylo lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, formamide, dimethylformamide, acetonitrile, nitro Methane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxy methane, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, propionic acid An organic solvent such as methyl or ethyl propionate may be used, but is not limited thereto.

이후 상기 용액을 이형 처리된 PET 필름이나 테플론 판에 캐스팅 한 후 열경화하거나 UV 노광을 실시할 수 있다. 상기 도포된 필름을 상압 조건, 50 내지 150 ℃에서 건조를 하고 필요에 따라 50 내지 150 ℃, 상압 내지 진공 하에서 용매의 함량이 1% 미만으로 존재하도록 2차 건조하여 제조할 수 있다. 완전히 건조된 고체 전해질 필름을 지지체에서 분리하면 리튬 이온 전도성을 지니는 프리 스탠딩 막으로 제조될 수 있다.Thereafter, the solution may be cast on a release-treated PET film or a Teflon plate and then thermoset or UV exposure may be performed. The coated film may be prepared by drying at 50 ° C. and 150 ° C. under normal pressure, and then drying the film at a pressure of 50 ° C. to 150 ° C., and then vacuuming it under vacuum to 2%. Separation of the completely dried solid electrolyte film from the support can produce a free standing membrane with lithium ion conductivity.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 고체 전해질의 두께는 10 내지 1000 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 250 ㎛일 수 있다. 만일 전해질의 두께가 상기 범위 미만인 경우 고체 전해질의 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 전기적 쇼트(Electric Short) 및 전해질 물질의 크로스오버(Cross Over)를 저하시키기 어려울 수 있으므로, 우수한 리튬 이온 전도도 특성을 나타낼 수 있도록 상기 범위에서 적절히 조절한다.According to one embodiment of the present invention, the thickness of the solid electrolyte may be 10 to 1000 ㎛, preferably 50 to 250 ㎛. If the thickness of the electrolyte is less than the above range, the mechanical properties of the solid electrolyte may be lowered, and if it exceeds the above range, it may be difficult to reduce the electric short and the cross over of the electrolyte material. It adjusts suitably in the said range so that a lithium ion conductivity characteristic can be exhibited.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and the like, but the scope and contents of the present invention are not limited or interpreted by the following examples. In addition, if it is based on the disclosure of the present invention including the following examples, it will be apparent that those skilled in the art can easily carry out the present invention, the results of which are not specifically presented experimental results, these modifications and modifications are attached to the patent It goes without saying that it belongs to the claims.

실시예Example

본 발명의 일 실시예에 따른 고분자는 다음의 조건에 따라 분자량을 측정하였다. Polymer according to an embodiment of the present invention was measured the molecular weight under the following conditions.

수평균분자량(Mn) 및 분자량 분포(PDI)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC, Gel Permeation Chromatography)를 사용하여 이하의 조건으로 측정하였으며, 검량선의 제작에는 Agilent 社의 표준 폴리스티렌을 사용하여 측정 결과를 환산하였다.The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (PDI) were measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions, and in the preparation of calibration curves, the measurement results were converted using standard polystyrene from Agilent. It was.

<측정 조건><Measurement conditions>

측정기: Waters 社 GPC (Alliance 4)Meter: Waters GPC (Alliance 4)

컬럼: PL Mixed B 2개 연결Column: Connect 2 PL Mixed B

컬럼 온도: 65 ℃Column temperature: 65 ℃

용리액: DMF/0.05M LiBrEluent: DMF / 0.05M LiBr

유속: 1.0 mL/minFlow rate: 1.0 mL / min

농도: ~ 1 mg/mL (100 ㎕ injection)Concentration: ~ 1 mg / mL (100 μl injection)

제조예Production Example 1. 폴리에틸렌1. Polyethylene 옥사이드Oxide 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (A1) Containing linear polycarbonate-based polymer (A1)

250ml 투넥 플라스크 (Two-neck flask)에 미리 수분을 제거해 둔 폴리에틸렌 옥사이드 (Mn: 1000) 30 g, 디메틸카보네이트 4.1 g, 촉매로 디메틸아미노피리딘(DMAP) 0.04 g을 투입하였다. 메카니컬 스터러(Mechanical Stirrer)와 디스틸레이션 장치를 장치하고 130 ℃ 에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 170 ℃ 로 승온하고 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 18 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 제조예 1의 중합체 A1을 얻었다 (Mw 32,000, Mw/Mn 1.56).In a 250 ml Two-neck flask, 30 g of polyethylene oxide (Mn: 1000) previously removed from water, 4.1 g of dimethyl carbonate, and 0.04 g of dimethylaminopyridine (DMAP) were added as a catalyst. A mechanical stirrer and a distillation apparatus were installed and refluxed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the temperature was raised to 170 ° C. and condensation polymerization was performed for 18 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reaction was precipitated and purified in diethyl ether to obtain Polymer A1 of Preparation Example 1 (Mw 32,000, Mw / Mn 1.56).

제조예Production Example 2. 폴리에틸렌2. Polyethylene 옥사이드Oxide 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (A2) Containing linear polycarbonate-based polymer (A2)

250ml 투넥 플라스크(Two-neck flask)에 미리 수분을 제거해 둔 폴리에틸렌 옥사이드 (Mn: 2000) 40 g, 디메틸카보네이트 2.7 g, 촉매로 NaH 0.01 g을 투입하였다. 메카니컬 스터러(Mechanical Stirrer)와 디스틸레이션 장치를 장치하고 130 ℃ 에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 170 ℃ 로 승온하고 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 18 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 제조예 2의 중합체 A2를 얻었다 (Mw 49,000, Mw/Mn 1.50).In a 250 ml two-neck flask, 40 g of polyethylene oxide (Mn: 2000) previously removed from water, 2.7 g of dimethyl carbonate, and 0.01 g of NaH were added as a catalyst. A mechanical stirrer and a distillation apparatus were installed and refluxed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the temperature was raised to 170 ° C. and condensation polymerization was performed for 18 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reaction was precipitated and purified in diethyl ether to obtain Polymer A2 of Preparation Example 2 (Mw 49,000, Mw / Mn 1.50).

제조예Production Example 3. 폴리에틸렌  3. Polyethylene 옥사이드Oxide 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (A3) Containing linear polycarbonate-based polymer (A3)

250ml 투넥 플라스크(Two-neck flask)에 미리 수분을 제거해 둔 폴리에틸렌 옥사이드 (Mn: 2000) 40 g, 디메틸카보네이트 2.2 g, 촉매로 NaH 0.01 g을 투입하였다. 메카니컬 스터러(Mechanical Stirrer)와 디스틸레이션 장치를 장치하고 130 ℃ 에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 170 ℃ 로 승온하고 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 42 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 제조예 3의 중합체 A3를 얻었다 (Mw 85,000, Mw/Mn 1.57).In a 250 ml two-neck flask, 40 g of polyethylene oxide (Mn: 2000) previously removed from water, 2.2 g of dimethyl carbonate, and 0.01 g of NaH were added as a catalyst. A mechanical stirrer and a distillation apparatus were installed and refluxed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the temperature was raised to 170 ° C. and condensation polymerization was performed for 42 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reaction was precipitated and purified in diethyl ether to obtain polymer A3 of Preparation Example 3 (Mw 85,000, Mw / Mn 1.57).

비교 compare 제조예Production Example 1.  One. 디에틸렌글리콜Diethylene glycol 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (B1) Containing linear polycarbonate-based polymer (B1)

50ml 쉬링크 플라스크(Schlenk flask)에 미리 수분을 제거해 둔 폴리에틸렌 옥사이드 (Mn: 400) 10 g, 디메틸카보네이트 3.4 g, 촉매로 디메틸아미노피리딘(DMAP) 0.03 g을 투입하였다. 스터링바(stirring bar)를 넣은 후 디스틸레이션 장치를 설치하고 130 ℃에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 디스틸레이션 장치를 제거하고 170 ℃ 로 승온한 후 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 18 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 비교 제조예 1의 중합체 B1을 얻었다 (Mn, NMR 3100)In a 50 ml Schlenk flask, 10 g of polyethylene oxide (Mn: 400) previously removed from water, 3.4 g of dimethyl carbonate, and 0.03 g of dimethylaminopyridine (DMAP) were added as a catalyst. After putting a stiring bar (stirring bar), a detiling apparatus was installed and refluxed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the detilation apparatus was removed, the temperature was raised to 170 ° C., and condensation polymerization was performed for 18 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reaction product was precipitated and purified in diethyl ether to obtain the polymer B1 of Comparative Preparation Example 1 (Mn, NMR 3100)

비교 compare 제조예Production Example 2.  2. 알리파틱Aliphatic 체인 함유 선형 폴리카보네이트계 고분자 (B2) Chain-containing linear polycarbonate polymer (B2)

50ml 쉬링크 플라스크(Schlenk flask)에 미리 수분을 제거해 둔 1,12-도데칸디올(1,12-dodecanediol) 10 g, 디메틸카보네이트 6.7 g, 촉매로 4-디메틸아미노피리딘(DMAP) 0.06 g을 투입하였다. 스터링바(stirring bar)를 넣은 후 디스틸레이션 장치를 설치하고 130 ℃에서 3 시간 동안 리플럭스(reflux)하였다. 이후 디스틸레이션 장치를 제거하고 170 ℃ 로 승온한 후 진공하에 미반응 디메틸카보네이트와 메탄올을 제거하며 18 시간 동안 축합중합을 진행하였다. 반응물을 디에틸에테르에 침전 정제하여 비교 제조예 2의 중합체 B2을 얻었다 (Mw 20,000, Mw/Mn 1.55)Into a 50 ml Schlenk flask, 10 g of 1,12-dodecanediol, which had been previously dehydrated, 10 g of dimethyl carbonate, and 0.06 g of 4-dimethylaminopyridine (DMAP) were added as a catalyst. It was. After putting a stiring bar (stirring bar), a detiling apparatus was installed and refluxed at 130 ° C. for 3 hours. Thereafter, the detilation apparatus was removed, the temperature was raised to 170 ° C., and condensation polymerization was performed for 18 hours while removing unreacted dimethyl carbonate and methanol under vacuum. The reaction product was precipitated and purified in diethyl ether to obtain polymer B2 of Comparative Preparation Example 2 (Mw 20,000, Mw / Mn 1.55).

실시예Example . 고체 전해질의 제조. Preparation of Solid Electrolyte

고체 전해질의 제조는 드라이룸 내에서 시행 하였다. 상기 제조예 1 및 2에서 제조된 고분자 및 가소 효과를 주는 고분자인 폴리에틸렌 옥사이드, 리튬염으로 리튬 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 (LiN(SO2CF3)2, LiTFSI)의 함량을 하기 표 1과 같이 달리하여 무수 테트라하이드로퓨란(이하 THF)용매에 용해시킨 용액을 6시간동안 교반하여 균일한 용액을 제조하였다. Preparation of the solid electrolyte was carried out in a dry room. The content of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiTFSI) as the polymer prepared in Preparation Examples 1 and 2 and the polymer having the plasticizing effect, polyethylene oxide and lithium salt As shown in Table 1 below, the solution dissolved in anhydrous tetrahydrofuran (hereinafter THF) solvent was stirred for 6 hours to prepare a uniform solution.

상기 용액을 이형 처리된 PET 필름에 적절한 갭으로 닥터블레이드 코팅 한 후 4시간 동안 60 ℃ 에서 건조 한 뒤, 80 ℃ 온도에서 추가로 2시간동안 가열하여 건조하였다. 그 후, 고체 필름을 상기 PET 필름으로부터 떼어 내어 두께 50 내지 200 ㎛의 프리스탠딩한 이차전지용 고체 전해질을 수득하였다.The solution was doctor blade coated on a release-treated PET film with an appropriate gap, dried at 60 ° C. for 4 hours, and then heated by drying at 80 ° C. for an additional 2 hours. Thereafter, the solid film was removed from the PET film to obtain a freestanding solid electrolyte for secondary batteries having a thickness of 50 to 200 µm.

비교예Comparative example . 고체 전해질의 제조. Preparation of Solid Electrolyte

상기 비교 제조예 1 및 2에서 제조된 고분자 단독 또는 가소효과를 주는 고분자인 폴리에틸렌 옥사이드와 블렌드하고 리튬염으로 LiTFSI의 함량을 하기 표 1과 같이 달리하여 무수 THF용매에 용해시킨 용액을 6시간동안 교반하여 균일한 용액을 제조하였다. The solution prepared in Comparative Preparation Examples 1 and 2 alone or blended with polyethylene oxide which is a polymer having a plasticizing effect and the LiTFSI content with a lithium salt was dissolved in anhydrous THF solvent for 6 hours by varying the LiTFSI content as shown in Table 1 below. To prepare a uniform solution.

상기 용액을 이형 처리된 PET 필름에 적절한 갭으로 닥터블레이드 코팅 한 후 4시간 동안 60 ℃ 에서 건조 한 뒤, 90 ℃ 온도에서 추가로 2시간동안 가열하여 건조하였다. 그 후, 고체 필름을 상기 PET 필름으로부터 떼어 필름의 상태를 살피고 프리스탠딩 필름이 형성된 경우 하기의 실험예와 같이 이온 전도도를 측정하였다.After the doctor blade coated the appropriate solution to the release-treated PET film in a suitable gap, and dried for 4 hours at 60 ℃, and then dried by heating at 90 ℃ temperature for an additional 2 hours. Thereafter, the solid film was removed from the PET film, and the state of the film was examined to determine the ionic conductivity as in the following experimental example when a freestanding film was formed.

상기 실시예 및 비교예에 따른 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5를 하기 표 1에 나타내었다.Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 according to the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.

고분자 (wt%)Polymer (wt%) 폴리에틸렌 옥사이드 Mn (wt%)Polyethylene oxide Mn (wt%) LiTFSI 함량
(wt%)
LiTFSI Content
(wt%)
실시예 1Example 1 A1 (10)A1 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 실시예 2Example 2 A1 (20)A1 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040 실시예 3Example 3 A2 (10)A2 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 실시예 4Example 4 A2 (20)A2 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040 실시예 5Example 5 A3 (10)A3 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 실시예 6Example 6 A3 (20)A3 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040 비교예 1Comparative Example 1 -- PEO 10만 (60)PEO 100,000 (60) 4040 비교예 2Comparative Example 2 B1 (10)B1 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 비교예 3Comparative Example 3 B1 (20)B1 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040 비교예 4Comparative Example 4 B2 (10)B2 (10) PEO 10만 (50)PEO 100,000 (50) 4040 비교예 5Comparative Example 5 B2 (20)B2 (20) PEO 10만 (40)PEO 100,000 (40) 4040

실험예Experimental Example . 고체 전해질의 이온전도도 측정. Ionic Conductivity Measurement of Solid Electrolyte

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 고체 전해질의 이온전도도는 그 임피던스를 측정한 뒤 하기 수학식 1을 이용하여 구하였다. The ionic conductivity of the solid electrolytes prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 was measured using the following Equation 1 after measuring the impedance thereof.

측정을 위해 일정한 넓이와 두께를 가지는 상기 고체 전해질의 필름 샘플을 준비하였다. 판상의 샘플 양면에 이온 차단 전극 (ion blocking electrode)으로 전자 전도성이 우수한 서스(SUS) 기판을 접촉시킨 후 샘플 양면의 전극을 통하여 교류전압을 인가하였다. 이 때, 인가되는 조건으로 측정 주파수 0.1Hz~10MHz의 진폭 범위로 설정하였다. 측정된 임피던스 궤적의 반원이나 직선이 실수축과 만나는 교점 (Rb) 로부터 벌크 전해질의 저항을 구하고 샘플의 넓이와 두께로부터 고분자 고체 전해질막의 이온 전도도를 계산하여 하기 표 2에 나타내었다.Film samples of the solid electrolyte having a constant width and thickness were prepared for the measurement. After contacting a sus substrate having excellent electronic conductivity with an ion blocking electrode on both sides of the plate-shaped sample, an alternating voltage was applied through the electrodes on both sides of the sample. At this time, it set to the amplitude range of the measurement frequency of 0.1 Hz-10 MHz on the conditions applied. The bulk electrolyte resistance is obtained from the intersection (R b ) where the semicircle or straight line of the measured impedance trajectory meets the real axis, and the ion conductivity of the polymer solid electrolyte membrane is calculated from the width and thickness of the sample and is shown in Table 2 below.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

σ: 이온전도도σ: ion conductivity

Rb: 임피던스 궤적이 실수축과의 교점R b : Impedance trajectory intersection with real axis

A: 샘플의 넓이A: Width of the sample

t: 샘플의 두께t: thickness of sample

이온전도도(S/cm, 25 °C)Ionic Conductivity (S / cm, 25 ° C) 막특성Membrane properties 실시예1Example 1 3.2 x 10-5 3.2 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible free standing membrane 실시예2Example 2 4.7 x 10-5 4.7 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible free standing membrane 실시예3Example 3 4.8 x 10-5 4.8 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible free standing membrane 실시예4Example 4 7.5 x 10-5 7.5 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible free standing membrane 실시예5Example 5 1.3 x 10-5 1.3 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible free standing membrane 실시예6Example 6 3.6 x 10-5 3.6 x 10 -5 유연한 Free standing 막Flexible free standing membrane 비교예1Comparative Example 1 8.7 x 10-7 8.7 x 10 -7 잘 부러지는 Free standing 막Breaking Free Standing Membrane 비교예2Comparative Example 2 1.4 x 10-6 1.4 x 10 -6 유연한 Free standing 막Flexible free standing membrane 비교예3Comparative Example 3 2.2 x 10-6 2.2 x 10 -6 끈적임이 있는 waxy한 막Sticky waxy membrane 비교예4Comparative Example 4 1.1 x 10-6 1.1 x 10 -6 유연한 Free standing 막Flexible free standing membrane 비교예5Comparative Example 5 1.8 x 10-6 1.8 x 10 -6 유연한 Free standing 막Flexible free standing membrane

상기 표 2에서 보듯이, 폴리에틸렌 옥사이드가 도입된 폴리카보네이트계 선형 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드와 블렌드하여 고체 전해질을 제조하는 경우, 막 특성이 우수하고 이온전도도가 향상되었음을 알 수 있었다.As shown in Table 2, when blended with a polycarbonate-based linear polymer and polyethylene oxide introduced polyethylene oxide was prepared a solid electrolyte, it can be seen that the membrane properties are excellent and the ionic conductivity is improved.

Claims (11)

하기 화학식 1의 구조를 포함하는 폴리카보네이트계 고분자 및 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하는 이차전지용 고체 전해질 조성물.
[화학식 1]
Figure pat00004

(상기 화학식 1에서 n 및 m 은 각각 독립적으로 8≤n≤114 및 2≤m≤500 의 정수이며, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6의 알킬기이다)
A solid electrolyte composition for a secondary battery comprising a polycarbonate-based polymer and polyethylene oxide including the structure of Formula 1.
[Formula 1]
Figure pat00004

(N and m are each independently an integer of 8≤n≤114 and 2≤m≤500, and R 1 and R 2 are each independently hydrogen or independently of the substituted or unsubstituted C1 to C6 Alkyl group)
제1항에 있어서,
상기 폴리카보네이트계 고분자는 중량평균분자량이 1,000 내지 200,000 g/mol 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질 조성물.
The method of claim 1,
The polycarbonate-based polymer has a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000 g / mol, a solid electrolyte composition for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 옥사이드는 수평균분자량이 20,000 내지 2,000,000 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질 조성물.
The method of claim 1,
The polyethylene oxide has a number average molecular weight of 20,000 to 2,000,000 solid electrolyte composition for a secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 폴리카보네이트계 고분자와 폴리에틸렌 옥사이드는 1:99 내지 50:50의 중량비인 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질 조성물.
The method of claim 1,
The polycarbonate-based polymer and polyethylene oxide is a solid electrolyte composition for a secondary battery, characterized in that the weight ratio of 1:99 to 50:50.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 가교제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질 조성물.
The method of claim 1,
The composition is a solid electrolyte composition for a secondary battery, characterized in that it further comprises a crosslinking agent.
제5항에 있어서,
상기 가교제는 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제 및 비닐계 가교제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질 조성물.
The method of claim 5,
The crosslinking agent is any one selected from the group consisting of isocyanate crosslinking agent, epoxy crosslinking agent, aziridine crosslinking agent and vinyl-based crosslinking agent.
제5항에 있어서,
상기 가교제는 전체 전해질 조성물 100 중량부 대비 0.1 내지 20 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질 조성물.
The method of claim 5,
The crosslinking agent is a solid electrolyte composition for a secondary battery, characterized in that contained in 0.1 to 20 parts by weight relative to 100 parts by weight of the total electrolyte composition.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 이차전지용 고체 전해질 조성물을 열 또는 광경화하여 형성되는 이차전지용 고체 전해질.The solid electrolyte for secondary batteries formed by heat or photocuring the solid electrolyte composition for secondary batteries of any one of Claims 1-7. 제8항에 있어서,
상기 전해질은 상기 전해질 조성물 100 중량부 중 10 내지 90 중량부의 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
The method of claim 8,
The electrolyte is a solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that it comprises 10 to 90 parts by weight of lithium salt in 100 parts by weight of the electrolyte composition.
제9항에 있어서,
상기 리튬염은 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiClO3, LiAsF6, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiNO3, LiN(CN)2, LiPF6, Li(CF3)2PF4, Li(CF3)3PF3, Li(CF3)4PF2, Li(CF3)5PF, Li(CF3)6P, LiSO3CF3, LiSO3C4F9, LiSO3(CF2)7CF3, LiN(SO2CF3)2, LiOC(CF3)2CF2CF3, LiCO2CF3, LiCO2CH3, LiSCN, LiB(C2O4)2, LiBF2(C2O4) 및 LiBF4로 이루어지는 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
The method of claim 9,
The lithium salt is LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiClO 3 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiNO 3 , LiN (CN) 2 , LiPF 6 , Li (CF 3 ) 2 PF 4 , Li (CF 3 ) 3 PF 3 , Li (CF 3 ) 4 PF 2 , Li (CF 3 ) 5 PF, Li (CF 3 ) 6 P, LiSO 3 CF 3 , LiSO 3 C 4 F 9 , LiSO 3 ( CF 2) 7 CF 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiOC (CF 3) 2 CF 2 CF 3, LiCO 2 CF 3, LiCO 2 CH 3, LiSCN, LiB (C 2 O 4) 2, LiBF 2 (C 2 O 4 ) and a solid electrolyte for secondary batteries, characterized in that at least one selected from the group consisting of LiBF 4 .
제8항에 있어서,
상기 전해질의 두께가 10 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 고체 전해질.
The method of claim 8,
Solid electrolyte for a secondary battery, characterized in that the thickness of the electrolyte is 10 to 1000㎛.
KR1020180058585A 2018-05-23 2018-05-23 Solid electrolyte composition for secondary battery and solid electrolyte KR102510291B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180058585A KR102510291B1 (en) 2018-05-23 2018-05-23 Solid electrolyte composition for secondary battery and solid electrolyte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180058585A KR102510291B1 (en) 2018-05-23 2018-05-23 Solid electrolyte composition for secondary battery and solid electrolyte

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190133534A true KR20190133534A (en) 2019-12-03
KR102510291B1 KR102510291B1 (en) 2023-03-14

Family

ID=68837853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180058585A KR102510291B1 (en) 2018-05-23 2018-05-23 Solid electrolyte composition for secondary battery and solid electrolyte

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102510291B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113991175A (en) * 2021-11-29 2022-01-28 傲普(上海)新能源有限公司 Polycarbonate-based solid electrolyte and preparation method and application thereof
CN116130755A (en) * 2022-11-14 2023-05-16 吉林省东驰新能源科技有限公司 Self-supporting polyethylene carbonate electrolyte, preparation method and application thereof, and room-temperature all-solid-state lithium ion battery
WO2024076096A1 (en) * 2022-10-05 2024-04-11 코오롱인더스트리 주식회사 Solid electrolyte composition, solid electrolyte formed therefrom, and lithium secondary battery comprising same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980066878A (en) * 1997-01-29 1998-10-15 김광호 Solid polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising same
KR100531724B1 (en) 2004-02-26 2005-11-29 재단법인서울대학교산학협력재단 Solvent-free polymer electrolytes with porous membranes filled with oligomeric viscous materials and secondary batteries employing the same
KR101527560B1 (en) 2013-11-14 2015-06-10 주식회사 포스코 Polymer electrolyte for rechargable lithium battery, manufacturing method of the same, and rechargable lithium battery including the polymer electrolyte
KR20180044322A (en) * 2015-08-21 2018-05-02 린텍 가부시키가이샤 Solid electrolytes and batteries

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980066878A (en) * 1997-01-29 1998-10-15 김광호 Solid polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising same
KR100531724B1 (en) 2004-02-26 2005-11-29 재단법인서울대학교산학협력재단 Solvent-free polymer electrolytes with porous membranes filled with oligomeric viscous materials and secondary batteries employing the same
KR101527560B1 (en) 2013-11-14 2015-06-10 주식회사 포스코 Polymer electrolyte for rechargable lithium battery, manufacturing method of the same, and rechargable lithium battery including the polymer electrolyte
KR20180044322A (en) * 2015-08-21 2018-05-02 린텍 가부시키가이샤 Solid electrolytes and batteries

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113991175A (en) * 2021-11-29 2022-01-28 傲普(上海)新能源有限公司 Polycarbonate-based solid electrolyte and preparation method and application thereof
WO2024076096A1 (en) * 2022-10-05 2024-04-11 코오롱인더스트리 주식회사 Solid electrolyte composition, solid electrolyte formed therefrom, and lithium secondary battery comprising same
CN116130755A (en) * 2022-11-14 2023-05-16 吉林省东驰新能源科技有限公司 Self-supporting polyethylene carbonate electrolyte, preparation method and application thereof, and room-temperature all-solid-state lithium ion battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR102510291B1 (en) 2023-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5247692B2 (en) Phosphate-based acrylate crosslinking agent for polymer electrolyte and composition containing the same
US6783897B2 (en) Crosslinking agent and crosslinkable solid polymer electrolyte using the same
US11735770B2 (en) Polymer solid electrolytes, methods of making, and electrochemical cells comprising the same
US6841299B2 (en) Electrolyte composition with a molten salt and crosslinked polymer
US11335950B2 (en) Polymer solid electrolytes
US6727024B2 (en) Polyalkylene oxide polymer composition for solid polymer electrolytes
EP2851989A1 (en) Electrolyte for non-aqueous electrolyte battery, and non-aqueous electrolyte battery using same
KR102510291B1 (en) Solid electrolyte composition for secondary battery and solid electrolyte
KR20160079574A (en) Polymer, electrolyte comprising the polymer, and lithium secondary battery comprising the electrolyte
US20080171267A1 (en) Cyclic Siloxane-Based Compounds And Solid Polymer Electrolyte Composition Containing The Same As A Crosslinking Agent
US20140175337A1 (en) Modified Maleimide Oligomer, Preparation Method Thereof and Composition Containing the Same
US20210249687A1 (en) Polyacrylonitrile gels for energy storage
EP3716377A1 (en) Electrode protective layer polymer and secondary battery to which same is applied
EP3961784A1 (en) Copolymer for polymer electrolyte, gel polymer electrolyte comprising same, and lithium secondary battery
KR100726888B1 (en) Composition of Solid polymer electrolyte based on organic-inorganic hybrid network structure and second lithium battery
KR101840335B1 (en) Novel compounds and uses thereof
US20190379046A1 (en) Oligomer-polymer and lithium battery
US9815914B2 (en) Solid electrolyte and lithium based battery using the same
KR101190145B1 (en) Polymer electrolyte composite containing the amine acrylate compounds and lithium-polymer secondary battery using the same
EP3651253B1 (en) Polymer solid electrolyte, method of making the same, and electrochemical cell
KR20140135908A (en) Branched copolymer, method of preparing the same, and polymer electrolyte membrane for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
KR101735585B1 (en) Electrolyte membrane made of resin composition comprising polymer formed by branching of multifunctional block copolymer comprising poly(propylene oxide) block and poly(ethylene oxide) block, and ionic electrolyte
EP3965203A1 (en) Copolymer for polymer electrolyte, gel polymer electrolyte comprising same, and lithium secondary battery
KR102132733B1 (en) Multi-arm ethylene oxide and propylene oxide group plasticizer for all-solid-state polymer electrolyte and all-solid-state polymer electrolyte composition comprising the same
KR102025070B1 (en) Plasticizer for secondary battery containing polyalkylene carbonate compound

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant