KR20210012269A - Method for measuring electrochemical device separator resistance - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for measuring resistance of a separator for an electrochemical device. More specifically, in one embodiment of the present invention, provided is the method for measuring resistance of a separator for an electrochemical device, which has high reliability while spending a small amount of time and money.

Description

전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법 {METHOD FOR MEASURING ELECTROCHEMICAL DEVICE SEPARATOR RESISTANCE}Method for measuring resistance of separator for electrochemical device {METHOD FOR MEASURING ELECTROCHEMICAL DEVICE SEPARATOR RESISTANCE}

본 발명은 전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring resistance of a separator for an electrochemical device.

분리막의 저항은, 전기화학소자의 속도, 출력 등을 저하시키는 인자 중 하나이므로, 이의 측정은 매우 중요한 의미를 갖는다.Since the resistance of the separator is one of the factors that lowers the speed and output of the electrochemical device, its measurement has a very important meaning.

일반적으로, 저항을 측정하고자 하는 분리막을 저항 측정용 셀(cell)에 적용한 뒤, EIS(Electrochemical impedance spectroscopy, 전기화학적 임피던스 분광 분석) 방식으로 그 코인 셀에 대한 나이퀴스트 플롯(Nyquist plot)을 얻고, 그 플롯을 해석하는 방법이 알려져 있다.In general, after applying a separator to measure resistance to a cell for measuring resistance, a Nyquist plot for the coin cell is obtained by using EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy). , And how to interpret the plot is known.

다만, 이 방법에는 크게 두 가지 문제가 있다. 우선 매번 양극 활물질 및/또는 음극 활물질을 사용하여 저항 측정용 셀(cell)을 제작하여 숙성(aging) 과정을 거친 뒤 저항을 측정해야 하므로, 비용과 시간이 낭비된다. However, there are two main problems with this method. First of all, a cell for measuring resistance must be manufactured using a positive electrode active material and/or a negative electrode active material each time, and the resistance must be measured after an aging process, which wastes cost and time.

또한, 전극 활물질의 종류 및 배분에 따른 측정 결과의 편차가 발생할 수 있고, 일부 전극 활물질이 전해질에 용해되어 분리막에 석출될 경우 그 또한 저항의 원인이 될 수 있어, 분리막 그 자체의 저항을 얻기 어려워진다.In addition, variations in measurement results may occur depending on the type and distribution of electrode active materials, and when some electrode active materials are dissolved in the electrolyte and precipitated in the separator, it may also cause resistance, making it difficult to obtain the resistance of the separator itself. Lose.

본 발명의 일 구현예에서는, 적은 비용과 시간을 들이면서도, 높은 신뢰도로 전기화학소자용 분리막의 저항을 측정하는 방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a method of measuring the resistance of a separator for an electrochemical device with high reliability while incurring a small cost and time is provided.

본 발명의 구현예들의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은, 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the embodiments of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms. It is provided to fully inform the knowledgeable person of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims.

이하 본 발명에서 사용되는 기술용어 및 과학용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. 또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used in the present invention have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, repeated descriptions of the same technical configuration and operation as in the prior art will be omitted.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only the case that it is “directly connected”, but also the case that it is “electrically connected” with another element interposed therebetween. do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is positioned “on” another member, this includes not only the case where a member is in contact with another member, but also the case where another member exists between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In the entire specification of the present application, when a certain part “includes” a certain constituent element, it means that other constituent elements may be further included rather than excluding other constituent elements unless otherwise indicated.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.The terms "about", "substantially", etc. of the degree used throughout the present specification are used at or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances specific to the stated meaning are presented. To assist, accurate or absolute figures are used to prevent unfair use of the stated disclosure by unscrupulous infringers.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.As used throughout the specification of the present application, the term "step (to)" or "step of" does not mean "step for".

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term “combination(s) thereof” included in the expression of the Makushi format refers to one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of components described in the expression of the Makushi format, It means to include at least one selected from the group consisting of the above components.

본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는, “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.In the entire specification of the present application, the description of “A and/or B” means “A or B, or A and B”.

전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법Method of measuring resistance of separator for electrochemical device

일반적으로 분리막 자체는 부도체이지만, 분리막의 저항이라는 개념은, 분리막에 전해질이 함침된 상태에서 분리막 내의 전해질을 매개로 전기장이 통과할 때 저항이 걸리는데, 이 때 걸리는 저항은 분리막의 구조에 영향을 받는다. 이와 관련하여, 이하의 명세서에서 사용되는 "분리막의 저항"의 의미는, "분리막에 전해질이 함침된 상태에서 분리막 내의 전해질을 매개로 전기장이 통과할 때 걸리는 저항"으로 정의한다.In general, the separator itself is a non-conductor, but the concept of resistance of the separator takes resistance when an electric field passes through the electrolyte in the separator while the electrolyte is impregnated in the separator, and the resistance applied at this time is affected by the structure of the separator. . In this regard, the meaning of "resistance of the separator" used in the following specification is defined as "resistance applied when an electric field passes through the electrolyte in the separator in a state in which the electrolyte is impregnated in the separator".

본 발명의 일 구현예에서는, 측정 대상인 전기화학소자용 분리막에, 20 내지 30 ℃에서의 전도도가 100 내지 180 mS/cm인 수계 전해질을 함침(wetting)시키는 단계; 상기 수계 전해질이 함침된 분리막을 음극 집전체 및 양극 집전체 사이에 위치시킨 뒤, 2032형 코인 셀(coin cell)로 조립하는 단계; 및 상기 코인 셀에 임피던스(impedance) 분석기를 연결하고, 100 kHz 내지 10 kHz 범위의 주파수를 가하여 극좌표선도(Nyquist plot)를 수득하는 단계; 및 상기 수득된 극좌표선도(Nyquist plot)의 x축 절편 값으로부터 상기 분리막의 저항을 측정하는 단계;를 포함하는, 전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, the step of impregnating (wetting) an aqueous electrolyte having a conductivity of 100 to 180 mS/cm at 20 to 30° C. in a separator for an electrochemical device to be measured; Placing the separator impregnated with the aqueous electrolyte between the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, and assembling a 2032 type coin cell; And connecting an impedance analyzer to the coin cell and applying a frequency ranging from 100 kHz to 10 kHz to obtain a Nyquist plot. And measuring the resistance of the separator from the x-axis intercept value of the obtained polar coordinate diagram (Nyquist plot).

상기 측정 대상인 전기화학소자용 분리막의 저항 측정 후, 실제 적용되는 전기화학소자의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 리튬이차전지, 수퍼커패시터(Super Capacitor), 리튬 - 황 전지, 나트륨 이온 전지, 리튬 - 공기전지, 징크 - 공기전지, 알루미늄 - 공기전지, 알루미늄 이온전지 및 마그네슘 이온 전지를 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 전기화학소자용 분리막을 상기 일 구현예의 방법으로 저항 측정할 수 있다. After measuring the resistance of the separator for the electrochemical device to be measured, the shape of the electrochemical device that is actually applied is not particularly limited. For example, selected from the group including lithium secondary batteries, super capacitors, lithium-sulfur batteries, sodium ion batteries, lithium-air batteries, zinc-air batteries, aluminum-air batteries, aluminum ion batteries, and magnesium ion batteries. Any one separator for an electrochemical device may be measured for resistance by the method of the embodiment.

1) 전극 활물질을 사용하지 않는 측정 방법1) Measurement method without using electrode active material

상기 일 구현예의 측정 방법은, 표면에 각각 전극 활물질이 코팅되지 않은(bare) 음극 집전체 및 양극 집전체를 사용함에 따라, 전극 활물질의 종류에 따른 측정 결과의 편차가 전혀 발생하지 않을 수 있다.In the measurement method of the embodiment, as a negative electrode current collector and a positive electrode current collector, each of which is not coated with an electrode active material on the surface, are used, there may be no deviation in the measurement result according to the type of the electrode active material.

또한, 전극 활물질을 사용하지 않기 때문에 원료 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 코인 셀 조립 후 숙성(aging) 과정을 거칠 필요 없이 바로 저항을 측정할 수 있어, 일반적으로 알려진 방법 대비 측정 시간을 단축시킬 수 있다.In addition, since the electrode active material is not used, the cost of raw materials can be reduced, and resistance can be measured immediately without having to go through the aging process after assembling the coin cell, which shortens the measurement time compared to commonly known methods. I can.

2) EIS 측정 시의 주파수2) Frequency when measuring EIS

한편, 상기 일 구현예에서는, 전극 활물질을 전혀 사용하지 않고 조립된 코인 셀의 EIS 측정 시 주파수 범위를 100 kHz 내지 10 kHz로 제어한다. Meanwhile, in the above embodiment, the frequency range is controlled to 100 kHz to 10 kHz when measuring the EIS of an assembled coin cell without using an electrode active material at all.

구체적으로, 상기 전극 활물질을 사용하지 않고 조립된 코인 셀의 EIS 측정 시, 100 kHz 내지 10 kHz 범위의 높은 주파수(frequency)를 가하여야, 전해질의 확산(diffusion)에 따른 영향도 받지 않으면서, 높은 정확도로 저항을 측정할 수 있다. Specifically, when measuring the EIS of a coin cell assembled without using the electrode active material, a high frequency in the range of 100 kHz to 10 kHz should be applied, without being affected by diffusion of the electrolyte, and high Resistance can be measured with accuracy.

구체적으로, 더 높은 주파수를 적용할수록 더 정확한 저항 값을 얻을 수 있지만, 100 kHz 를 초과할 경우 오히려 노이즈가 크게 부각될 여기가 있다. 그에 반면, 10 kHz 미만에서는 전해질의 확산(diffusion)에 따른 영향을 받아, 그 측정 값으로부터 분리막 내 전해질의 확산(diffusion)에 따른 저항을 무시할 수 없다.Specifically, the higher the frequency is applied, the more accurate resistance value can be obtained. However, if it exceeds 100 kHz, there is an excitation that will cause the noise to stand out. On the other hand, at less than 10 kHz, it is affected by diffusion of the electrolyte, and the resistance due to diffusion of the electrolyte in the separator cannot be ignored from the measured value.

다만, 상기 100 kHz 내지 10 kHz 의 높은 주파수에서는 신호의 변화가 너무 빨라, 측정 가능한 전류의 크기가 작은데, Potentiostat의 성능에 따라 이 전류량을 측정 가능할 정도로 키우기 위해 전도성이 매우 높은 전해질을 사용할 필요가 있다. However, at the high frequencies of 100 kHz to 10 kHz, the signal changes too fast, so the size of the measurable current is small, but it is necessary to use an electrolyte having a very high conductivity in order to increase this amount of current to a measurable level according to the performance of the potentiostat. .

3) 수계 전해질의 조성 및 용질의 농도3) Composition of aqueous electrolyte and concentration of solute

다시 말해, 상기 일 구현예에 따른 측정 결과의 정확도는, 전해질의 전도도에 기인할 수 있다. In other words, the accuracy of the measurement result according to the embodiment may be due to the conductivity of the electrolyte.

구체적으로, 상기 측정 대상인 분리막은, 이에 함침된 전해질 대비 높은 저항을 가지는 부도체이다. 다만, 저항 합산의 법칙에 따르면, 측정 대상인 분리막을 동일하게 하되 이에 함침되는 전해질의 종류를 다르게 할 경우, 측정되는 저항값의 차이는 전해질의 차이에 기인한 것이며, 측정 대상인 분리막 자체의 저항에는 무관한 것으로 볼 수 있다. Specifically, the separation membrane to be measured is a nonconductor having a higher resistance compared to an electrolyte impregnated therein. However, according to the law of the summation of resistance, if the separation membrane to be measured is the same but the type of electrolyte impregnated therein is different, the difference in the measured resistance value is due to the difference in the electrolyte, and is irrelevant to the resistance of the membrane itself to be measured. It can be seen as one.

실제로, 후술되는 실험예에서는, 측정 대상인 분리막을 동일하게 하되 전해질의 종류를 달리하여 저항값을 측정해보았다. 구체적으로, 비교예들에서는 현저하게 낮은 전도도(약 45 mS/cm)의 전해질을 사용하였고, 실시예들에서는 비교예들에 대비하여 현저하게 높은 전도도의 전해질(약 162.5 mS/cm)을 사용하였다. In fact, in the experimental examples to be described later, the same separation membrane as the object to be measured was used, but the resistance value was measured by different types of electrolyte. Specifically, in the comparative examples, an electrolyte having a remarkably low conductivity (about 45 mS/cm) was used, and in the examples, an electrolyte having a significantly higher conductivity (about 162.5 mS/cm) was used compared to the comparative examples. .

여기서 측정되는 저항값은, 측정 대상인 분리막에 함침된 전해질 및 측정 대상인 분리막 내 전해질의 이동 경로에 의해 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 전도도가 높은 전해질을 사용할수록, 구체적으로 20 내지 30 ℃에서의 전도도가 100 내지 180 mS/cm, 예컨대 140 내지 180 mS/cm인 전해질을 사용할 때, 측정 대상인 분리막의 저항값을 보다 높은 정확도로 측정하는 것이 가능할 수 있었다.The resistance value measured here may be determined by a movement path of an electrolyte impregnated in a separation membrane as a measurement target and an electrolyte in a separation membrane as a measurement target. In this regard, when an electrolyte having a higher conductivity is used, specifically, when an electrolyte having a conductivity of 100 to 180 mS/cm at 20 to 30° C., for example, 140 to 180 mS/cm is used, the resistance value of the separator to be measured is more It could be possible to measure with high accuracy.

보다 구체적으로, 실시예들에서는, 물 및 질산리튬(Lithium Nitrate)을 포함하는 수계 전해질을 사용하여 측정 결과의 정확도를 높였다. 상기 수계 전해질은, 물을 용매로 사용하므로 유기 용매를 사용하지 않는 실험 환경에서도 사용되기 쉽다. More specifically, in the examples, the accuracy of the measurement result was improved by using an aqueous electrolyte containing water and lithium nitrate (Lithium Nitrate). Since the aqueous electrolyte uses water as a solvent, it is easy to use even in an experimental environment where an organic solvent is not used.

특히, 상기 수계 전해질의 용질인 질산리튬은, 물에 대한 용해도가 우수하며(20 ℃에서 52.2 g/100 mL, 28 ℃에서 90 g/100 Ml로 알려짐), 중성이면서도 전도도가 뛰어난 용질이므로, EIS 측정용 전해질에 적합하다. 앞서 언급한 바와 같이, 25 ℃에서 5 M 농도의 질산리튬 수용액의 전도도는 162.5 mS/cm로 측정될 정도이다.In particular, lithium nitrate, the solute of the aqueous electrolyte, has excellent solubility in water (known as 52.2 g/100 mL at 20°C and 90 g/100 Ml at 28°C) , and is a neutral and highly conductive solute. It is suitable for measuring electrolyte. As mentioned above, the conductivity of the lithium nitrate aqueous solution having a concentration of 5 M at 25° C. is about to be measured as 162.5 mS/cm.

상기 수계 전해질 내 질산리튬(Lithium Nitrate) 등 용질의 몰 농도는 높을수록 전도도 향상에 유리할 수 있지만, 지나치게 높을 경우 오히려 용질의 석출에 의한 측정 오차가 생길 수 있고, 전해질의 전도도가 오히려 떨어지며, 전해질 제작 비용이 높아질 수 있다. 이에, 3 M 이상 내지 8 M 이하, 구체적으로 4 M 이상 내지 7 M 이하, 예컨대 5 M 이상 내지 6 M 이하로 제어할 수 있다.The higher the molar concentration of a solute such as lithium nitrate in the aqueous electrolyte is, the more advantageous it is to improve the conductivity, but if it is too high, a measurement error may occur due to precipitation of the solute, and the conductivity of the electrolyte decreases, and the electrolyte is produced. The cost can be high. Thus, 3 M or more to 8 M or less, specifically 4 M or more to 7 M or less, such as 5 M or more to 6 M or less Can be controlled.

상기 용질의 몰 농도 제어를 통해 상기 수계 전해질의 전도도를 조절할 수 있고, 20 내지 30 ℃에서 140 내지 180 mS/cm, 구체적으로 150 내지 140 내지 170 mS/cm, 보다 구체적으로 145 내지 165 mS/cm 범위로 제어 가능하다. The conductivity of the aqueous electrolyte can be adjusted through the control of the molar concentration of the solute, and at 20 to 30° C., the conductivity of the aqueous electrolyte can be adjusted, and at 20 to 30° C., 140 to 180 mS/cm, specifically 150 to 140 to 170 mS/cm, more specifically 145 to 165 mS/cm Can be controlled by range.

상기 질산리튬은 예시일 뿐이며, 경우에 따라, 상기 질산리튬 외에도, 전도도가 뛰어난 중성 용질을 상기 수계 전해질의 용질로 첨가할 수 있고, 예컨대 상업적으로 구하기 쉬운 NaCl, HCl, LNO, LSO, LiOH, KCl, Na2CO3, 등, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 첨가할 수 있다. 다만 수산화칼륨(KOH) 등 강염기성 물질, 염산(HCI), 질산(HNO3) 등의 강산성 물질 등은, 상기 질산리튬보다 전도도가 높을지언정, 금속 부식 신호가 지나치게 강하기 때문에, 상기 수계 전해질의 용질로 첨가하는 것을 지양(止揚)한다.The lithium nitrate is only an example, and in some cases, in addition to the lithium nitrate, a neutral solute having excellent conductivity may be added as a solute of the aqueous electrolyte, such as NaCl, HCl, LNO, LSO, LiOH, KCl, which are commercially available. , Na 2 CO 3 , and the like, or a mixture of two or more of these may be added. However, strong basic substances such as potassium hydroxide (KOH), strongly acidic substances such as hydrochloric acid (HCI), nitric acid (HNO 3 ), etc., have a higher conductivity than lithium nitrate, but since the metal corrosion signal is too strong, the solute of the aqueous electrolyte Do not add to the above (止揚).

예컨대, 상기 일 구현에서 사용되는 수계 전해질은, 용매로 물(H2O);을 포함하고, 용질로 NaNO3, NaCl, HCl, LNO, LSO, LiOH, KCl, Na2CO3, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물;을 포함하며, 상기 용질의 몰 농도(Molar concentrate)가 1 M 이상 내지 8 M 이하가 되도록 할 수 있다. 구체적으로, 상기 용질의 몰 농도 하한은 1 M 이상, 1.5 M 이상, 1.6 M 이상, 1.7 M 이상, 1.8 M 이상, 1.9 M 이상, 또는 2 M으로 할 수 있고, 상기 용질의 몰 농도 상한은 8 M 이하, 7 M 이하, 6 M 이하, 또는 5 M 이하로 할 수 있다.For example, the aqueous electrolyte used in the above embodiment includes water (H 2 O) as a solvent, and as a solute NaNO 3 , NaCl, HCl, LNO, LSO, LiOH, KCl, Na 2 CO 3 , or among these A mixture of two or more; includes, and the molar concentration of the solute may be 1 M or more to 8 M or less. Specifically, the lower limit of the molar concentration of the solute may be 1 M or more, 1.5 M or more, 1.6 M or more, 1.7 M or more, 1.8 M or more, 1.9 M or more, or 2 M, and the upper limit of the molar concentration of the solute is 8 It can be M or less, 7 M or less, 6 M or less, or 5 M or less.

다만, 상기 용질로 NaNO3, NaCl, HCl, LNO, LSO, LiOH, KCl, Na2CO3, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물;을 포함하는 경우라도, 첨가제에 의해 전도도가 저하되는 경우를 지양한다. 예컨대, 후술되는 제조예 2에서는, NaNO3을 용질로 사용하였으나, 이에 첨가된 요소(urea)에 의해 전도도가 저하되어, 20 내지 30 ℃에서의 전도도가 45 mS/cm에 불과한 것으로 확인되었다. 이처럼 상기 일 구현예의 수계 전해질은 20 내지 30 ℃에서의 전도도가 100 내지 180 mS/cm인지 우선적으로 확인되어야 할 것이며, 상기 예시된 용질을 사용한 경우라도 첨가제 등에 의해 전도도가 저하되어 상기 범위를 만족한다면 상기 일 구현예의 수계 전해질로 부적합하다.However, even if the solute contains NaNO 3 , NaCl, HCl, LNO, LSO, LiOH, KCl, Na 2 CO 3 , or a mixture of two or more of them, the case where the conductivity is lowered by the additive is avoided. For example, in Preparation Example 2 to be described later, NaNO 3 was used as a solute, but the conductivity was lowered by urea added thereto, and it was confirmed that the conductivity at 20 to 30° C. was only 45 mS/cm. As such, the aqueous electrolyte of the embodiment should be first checked whether the conductivity at 20 to 30 °C is 100 to 180 mS/cm, and even when the exemplified solute is used, the conductivity is lowered due to additives, etc. and satisfies the above range. It is unsuitable for the aqueous electrolyte of the above embodiment.

한편, 특별히 제한하는 것은 아니지만, 상기 일 구현예의 수계 전해질에 대해, 습윤제(wetting agent) 및 계면활성제(surfactant) 중 어느 하나, 또는 이들 둘 모두를 첨가할 수 있다. 이러한 물질들의 첨가 여부는, 측정 대상인 분리막의 특성에 따라 결정할 수 있다. Meanwhile, although not particularly limited, any one or both of a wetting agent and a surfactant may be added to the aqueous electrolyte of the embodiment. Whether to add these substances can be determined according to the characteristics of the separation membrane to be measured.

구체적으로, 수계 전해질용으로 제작된 분리막에 대비하여, 통상적으로 많이 쓰이는 리튬 이온 배터리용 분리막의 경우, 소수성이 강하여 분리막에 전해질이 덜 함침(wetting)되고, 이는 저항 측정 시 오차의 원인이 될 수 있다.Specifically, compared to a separator manufactured for an aqueous electrolyte, in the case of a separator for lithium ion batteries, which is commonly used, it is highly hydrophobic, so that less electrolyte is impregnated into the separator (wetting), which may cause errors in measuring resistance. have.

특히, 후자의 분리막 중에서도 기공도(porosity)나 비틀림(tortuosity) 특성이 낮은 분리막의 경우, 측정 오차를 줄이기 위해, 전해질이 분리막에 충분히 함침될 수 있도록 상당히 오랜 숙성(aging) 시간이 필요하다. 이 숙성 시간을 줄이거나 숙성 공정 자체를 생략하기 위해, 상기 일 구현예의 수계 전해질에 대해, 습윤제(wetting agent) 및 계면활성제(surfactant) 중 어느 하나, 또는 이들 둘 모두를 첨가할 수 있다. In particular, in the case of a separator having a low porosity or tortuosity among the latter separators, a considerably long aging time is required so that the electrolyte can be sufficiently impregnated in the separator in order to reduce measurement errors. In order to shorten the aging time or to omit the aging process itself, any one of a wetting agent and a surfactant, or both, may be added to the aqueous electrolyte of the embodiment.

물론 리튬 이온 배터리용 분리막뿐만 아니라 수계 전해질용으로 제작된 분리막의 저항 측정 시에도 상기 물질들을 첨가할 수 있고, 이 경우, 측정하고자 하는 분리막에 대한 상기 수계 전해질이 함침률이 높아져, 측정 결과의 정확도를 보다 높이는 데 기여할 수 있다. Of course, the above substances can be added not only when measuring the resistance of a separator manufactured for an aqueous electrolyte as well as a separator for a lithium ion battery, and in this case, the impregnation rate of the aqueous electrolyte for the separator to be measured increases, and the accuracy of the measurement result Can contribute to higher

상기 습윤제로는 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 폴리에틸렌글리콜, 또는 에어프로덕트사(Air Product) 제품의 써피놀(Surfynol), 다이놀(Dynol) 시리즈 등을 들 수 있고, 상기 계면활성제로는 일반적으로 비이온성 계면활성제나, 음이온, 양이온, 또는 양쪽성 계면활성제 등을 들 수 있으며, 보다 구체적인 물질 종류는 당업계에 알려진 범위 내에서 선택 가능할 수 있다.Examples of the wetting agent include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, polyethylene glycol, or Air Product's Surfynol and Dynol series. In general, the surfactant may include a nonionic surfactant, an anion, a cationic, or an amphoteric surfactant, and a more specific type of material may be selected within a range known in the art.

4) 저항의 편차가 존재하는 비표준화 시스템에서 신속성 및 편리성을 추구하는 저항 계산법4) A resistance calculation method that pursues quickness and convenience in a non-standardized system with resistance variations

한편, 상기 전극 활물질을 전혀 사용하지 않고 조립된 코인 셀의 EIS 측정 시 주파수 범위를 100 kHz 내지 10 kHz로 제어하고, 상기 물 및 질산리튬(Lithium Nitrate)을 포함하는 수계 전해질을 사용함으로써 그 측정 결과의 정확도를 높이더라도, 불가피하게 발생되는 저항의 편차는 존재할 수 있다. On the other hand, when measuring the EIS of the coin cell assembled without using the electrode active material at all, the frequency range was controlled to 100 kHz to 10 kHz, and the measurement result was obtained by using an aqueous electrolyte containing water and lithium nitrate. Even if you increase the accuracy of There may be a variation in resistance that inevitably occurs.

구체적으로, 코인 셀의 EIS 측정 장비 등에서도 저항이 존재하며, 이는 측정 결과의 편차를 일으키는 요인이 된다. 이러한 저항들은, 코인 셀 자체의 큰 저항을 측정함에 있어서는 문제되지 않지만, 코인 셀 자체의 저항에 대비하여 매우 작은 분리막의 저항을 측정하는 데에는 문제될 수 있다.Specifically, resistance exists in the coin cell's EIS measurement equipment, etc., and this becomes a factor that causes deviation of the measurement result. These resistances are not a problem in measuring the large resistance of the coin cell itself, but may be problematic in measuring the resistance of a very small separator compared to the resistance of the coin cell itself.

이에 따른 비표준화 시스템에서 신속성 및 편리성을 추구하기 위해, 상기 측정 대상인 분리막 1개; 및 상기 측정 대상인 분리막 n개의 적층체;에 각각 대해 상기 일련의 단계를 수행하여 저항을 측정하고, 상기 측정 대상인 분리막 1개 당 평균 저항 값을 측정할 수 있다.Accordingly, in order to pursue speed and convenience in a non-standardized system, one separation membrane as the measurement object; And it is possible to measure resistance by performing the series of steps for each of the n-layered membranes to be measured, and to measure an average resistance value per one membrane to be measured.

예컨대, 분리막 1개, 2개의 분리막이 적층된 적층체, 및 3개의 분리막이 적층된 적층체를 각각 준비하고, 각각을 측정 대상으로 하여, 전술한 일 구현예의 방법으로 저항 값을 구할 수 있다. 이때, 분리막 개수가 증가함에 따라 측정되는 저항 값이 증가할 수 있다. 따라서, 상기 측정 저항 값의 증가 값을 상기 측정 대상인 분리막 개수 증가 값으로 나누면, 상기 측정 대상인 분리막 1개 당 평균 저항 값을 구할 수 있다.For example, one separator, a laminate in which two separators are stacked, and a laminate in which three separators are stacked are prepared, respectively, and each is used as a measurement object, and a resistance value may be obtained by the method of the embodiment described above. In this case, as the number of separators increases, the measured resistance value may increase. Accordingly, by dividing the increase in the measured resistance value by the increase in the number of separators to be measured, an average resistance value per one separator to be measured can be obtained.

특히, 분리막의 개수별로 극좌표선도(Nyquist plot)의 선형 플롯(linear plot)을 얻어 그 x축 절편 값을 취한 뒤, 분리막 1개 당 평균 저항을 구하면 더욱 오차율을 낮출 수 있다. In particular, by obtaining a linear plot of a Nyquist plot for each number of separators, taking the x-axis intercept value, and then calculating the average resistance per separator, the error rate can be further lowered.

보다 구체적으로, 분리막의 개수별로, 동일한 전해질을 사용하여 각 2032 코인 셀을 제조한 뒤, 전술한 100 kHz 내지 10 kHz 범위 내 동일한 주파수에서 각 코인 셀의 임피던스 분석을 실시하여 극좌표선도(Nyquist plot)을 구한 뒤 각각의 x축 절편 값을 구할 수 있다. 이때, 분리막 개수가 증가함에 따라 x축 절편 값, 즉 측정 저항 값이 증가할 수 있다. More specifically, after each 2032 coin cell was manufactured using the same electrolyte for each number of separators, impedance analysis of each coin cell was performed at the same frequency within the range of 100 kHz to 10 kHz, and a Nyquist plot After finding, each x-axis intercept can be obtained. In this case, as the number of separators increases, an x-axis intercept value, that is, a measured resistance value may increase.

분리막의 개수별로 x축 절편 값을 저항 값으로 취한 뒤, 분리막 1개 당 평균 저항을 구하면 더욱 오차율을 낮출 수 있다. The error rate can be further lowered by taking the x-axis intercept value for each number of separators as the resistance value and then calculating the average resistance per separator.

5) 이 외 상기 일 구현예의 특징5) Other features of the above embodiment

한편, 상기 일 구현예에 따른 측정 결과로부터, 다른 전해질을 사용한 경우의 분리막 저항을 예상하는 것도 가능할 수 있다. On the other hand, from the measurement result according to the exemplary embodiment, it may be possible to predict the membrane resistance when using another electrolyte.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 측정 대상인 분리막 자체는 부도체이지만, 분리막의 저항이라는 개념은, 상기 분리막에 전해질이 함침된 상태에서 분리막 내의 전해질을 매개로 전기장이 통과할 때 저항이 걸릴 수 있다. 이에 따라, 상기 측정 대상인 분리막에 함침된 전해질의 종류에 따라, 측정되는 분리막의 저항이 달라질 수 있다.As mentioned above, the separation membrane itself to be measured is a non-conductor, but the concept of resistance of the separation membrane is that resistance may take place when an electric field passes through the electrolyte in the separation membrane while the electrolyte is impregnated in the separation membrane. Accordingly, depending on the type of electrolyte impregnated in the separation membrane to be measured, the measured resistance of the separation membrane may vary.

구체적으로, 상기 수계 전해질을 사용하여 측정된 분리막 저항 값, 상기 수계 전해질의 전도도, 및 상기 양극 또는 음극 집전체의 단면적을 하기 식 1에 대입하여, 상기 수계 전해질을 대체하여 이종(異種)의 전해질을 사용한 경우 예상되는 분리막 저항 값을 측정할 수 있고, 그 오차 범위는 ± 5%일, ±4 %, ±3%, 예컨대 ±2% 이내일 수 있다:Specifically, by substituting the membrane resistance value measured using the aqueous electrolyte, the conductivity of the aqueous electrolyte, and the cross-sectional area of the positive or negative current collector in Equation 1 below, a heterogeneous electrolyte replacing the aqueous electrolyte When using, the expected membrane resistance value can be measured, and the error range may be within ± 5%, ±4%, ±3%, such as within ±2%:

[식 1] (r_separator)={(R_xM Electrolyte)/(k_electrolyte)}*(k_xM Electrolyte)*(area)[Equation 1] (r_separator)={(R_xM Electrolyte)/(k_electrolyte)}*(k_xM Electrolyte)*(area)

상기 식 1에서, In Equation 1 above,

r_separator는, 상기 수계 전해질을 사용하여 측정된 분리막과 동종(同種)의 분리막을 사용하되, 상기 수계 전해질을 대체하여 이종(異種)의 전해질을 사용한 경우 예상되는 분리막 저항 값 및 상기 분리막 단면적의 곱(Ohm*cm2) 이고; k_electrolyte는, 상기 이종(異種)의 전해질의 전도도이고;The r_separator uses a separator of the same kind as the separator measured using the aqueous electrolyte, but the product of the expected separator resistance value and the cross-sectional area of the separator when using a heterogeneous electrolyte in place of the aqueous electrolyte ( Ohm*cm 2 ); k_electrolyte is the conductivity of the heterogeneous electrolyte;

R_xM Electrolyte은, 상기 수계 전해질을 사용하여 측정된 분리막 저항 값이고; R_xM Electrolyte is a membrane resistance value measured using the aqueous electrolyte;

k_xM Electrolyte은 상기 수계 전해질의 전도도이고; 상기 x는 상기 수계 전해질의 몰 농도이고; k_xM Electrolyte is the conductivity of the aqueous electrolyte; X is the molar concentration of the aqueous electrolyte;

area는, 상기 양극 또는 음극 집전체의 단면적이며, 상기 분리막의 단면적과 동일할 수 있다.An area is a cross-sectional area of the positive electrode or negative electrode current collector, and may be the same as the cross-sectional area of the separator.

구체적으로, 상기 식 1은, 상기 분리막에 이종(異種)의 전해질이 함침된 경우에 예상되는 저항 값 및 상기 분리막 면적의 곱(Ohm*m2)을 구하는 식이다.Specifically, Equation 1 is an equation for obtaining the product (Ohm*m 2 ) of the expected resistance value and the area of the separation membrane when the separation membrane is impregnated with an electrolyte of a heterogeneous (異種).

상기 일 구현예의 방법으로 측정된 분리막의 저항 값을 이의 측정에 사용된 상기 일 구현예의 수계 전해질 자체의 전도도로 나눈 뒤, 상기 이종(異種)의 전해질의 전도도 및 상기 코인셀 내 전극 집전체의 면적(즉, 전기장이 통과하는 면적).을 곱하면, 상기 분리막에 이종(異種)의 전해질이 함침된 경우에 예상되는 저항 값 및 상기 분리막 면적의 곱(Ohm*m2)을 구할 수 있다.After dividing the resistance value of the separator measured by the method of one embodiment by the conductivity of the aqueous electrolyte itself of the embodiment used for its measurement, the conductivity of the heterogeneous electrolyte and the area of the electrode current collector in the coin cell By multiplying by (that is, the area through which the electric field passes), the product of the expected resistance value and the area of the separator (Ohm*m 2 ) can be obtained when the separator is impregnated with a heterogeneous electrolyte.

여기서, 이종(異種)의 전해질은 수계 전해질일 수도 있고, 비수계 전해질이어도 무방하다. 비수계 전해질인 경우, 통상적으로 당업계에 알려진 유기 용매 내 리튬 염이 용해된 것일 수 있다.Here, the heterogeneous electrolyte may be an aqueous electrolyte or a non-aqueous electrolyte. In the case of a non-aqueous electrolyte, a lithium salt may be dissolved in an organic solvent known in the art.

한편, 상기 일 구현예의 저항 측정 시 사용되는 양극 집전체는, 전극 활물질을 전혀 사용하지 않고 조립된 코인 셀의 EIS 측정 시 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.On the other hand, the positive electrode current collector used in the resistance measurement of the embodiment is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing a chemical change when measuring the EIS of an assembled coin cell without using an electrode active material at all. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like may be used. The current collector may increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on its surface, and various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics are possible.

상기 음극 집전체는, 전극 활물질을 전혀 사용하지 않고 조립된 코인 셀의 EIS 측정 시 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes when measuring the EIS of an assembled coin cell without using an electrode active material at all. For example, copper, stainless steel, aluminum, nickel , Titanium, calcined carbon, copper or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. In addition, like the positive electrode current collector, it is possible to enhance the bonding strength of the negative electrode active material by forming fine irregularities on the surface thereof, and may be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics.

상기 각 전극 집전체의 두께는 3 내지 500 ㎛의 범위 내에서 적절히 선택할 수 있다.The thickness of each of the electrode current collectors can be appropriately selected within the range of 3 to 500 µm.

상기 물 및 질산리튬(Lithium Nitrate)을 포함하는 수계 전해질을 분리막에 함침(wetting)시키는 단계; 및 상기 수계 전해질이 함침된 분리막을 음극 집전체 및 양극 집전체 사이에 위치시킨 뒤, 2032형 코인 셀(coin cell)로 조립하는 단계;는, 당 업계의 일반적으로 알려진 전해질 주액 방법 및 2032형 코인 셀(coin cell) 조립 방법을 사용할 수 있어, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Impregnating the separation membrane with an aqueous electrolyte including water and lithium nitrate; And placing the separator impregnated with the aqueous electrolyte between the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, and then assembling a 2032 type coin cell; is, an electrolyte injection method generally known in the art and a 2032 type coin. Since the cell (coin cell) assembly method can be used, a detailed description thereof will be omitted.

상기 일 구현예에 따르면, 전극 활물질을 사용하지 않고, 전도도가 우수한 조성의 수계 전해질을 사용하며, 높은 범위의 주파수를 가하는 EIS법을 이용함에 따라, 제반 비용을 절감하고 측정 시간을 단축시키면서도, 높은 신뢰도와 정확도로 분리막의 저항을 측정할 수 있다. According to the above embodiment, by using the EIS method in which an electrode active material is not used, an aqueous electrolyte having a composition having excellent conductivity is used, and a high frequency range is applied, various costs are reduced and measurement time is shortened, while a high The resistance of the separator can be measured with reliability and accuracy.

도 1은, 후술되는 실험예 1에 따라, 실시예 1 내지 3의 EIS 저항을 측정하여 극좌표선도(Nyquist plot)로 나타낸 것이다.
도 2는, 후술되는 실험예 2에 따라, 비교예 1 내지 3의 EIS 저항을 측정하여 극좌표선도(Nyquist plot)로 나타낸 것이다.
도 3은, 후술되는 실험예 3에 따라, 비교예 4 내지 8 및 실시예 4의 EIS 저항을 측정하여 극좌표선도(Nyquist plot)로 나타낸 것이다.
도 4는, 후술되는 실험예 4에 따라, 비교예 9 내지 13의 EIS 저항을 측정하여 극좌표선도(Nyquist plot)로 나타낸 것이다.
1 is a diagram showing a Nyquist plot by measuring the EIS resistance of Examples 1 to 3 according to Experimental Example 1 to be described later.
FIG. 2 is a diagram showing a Nyquist plot by measuring the EIS resistance of Comparative Examples 1 to 3 according to Experimental Example 2 to be described later.
3 is a diagram showing a Nyquist plot by measuring the EIS resistance of Comparative Examples 4 to 8 and Example 4 according to Experimental Example 3 to be described later.
4 is a diagram showing a Nyquist plot by measuring the EIS resistance of Comparative Examples 9 to 13 according to Experimental Example 4 to be described later.

이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the action and effect of the invention will be described in more detail through specific examples of the invention. However, this is presented as an example of the invention, and the scope of the invention is not limited to any meaning.

제조예 1: 25 ℃ 전도도가 162.5 mS/cm인 수계 전해질(5 M 농도의 질산리튬 수용액)의 제조Preparation Example 1: Preparation of an aqueous electrolyte having a conductivity of 162.5 mS/cm at 25°C (aqueous solution of lithium nitrate having a concentration of 5 M)

증류수(H2O)를 용매로 사용하고, 용질로 질산리튬(LiNO3)을 사용하여, 5M 농도의 질산리튬 수용액을 제조하고, 이를 제조예 1 의 수계 전해질로 하였다. 25 ℃에서 제조예 1의 수계 전해질 전도도가 162.5 mS/cm로 측정되었다.Distilled water (H 2 O) was used as a solvent, and lithium nitrate (LiNO 3 ) was used as the solute, to prepare a 5 M aqueous lithium nitrate solution, which was used as the aqueous electrolyte of Preparation Example 1. The conductivity of the aqueous electrolyte of Preparation Example 1 at 25 °C was measured to be 162.5 mS/cm.

실시예 1: 제조예 1의 수계 전해질 및 분리막 1개를 적용한 코인 셀의 제조 및 저항 측정Example 1: Preparation of a coin cell using the aqueous electrolyte and one separator of Preparation Example 1 and measurement of resistance

JIS G 4303 규격의 SUS 스테인리스 스틸(Steel Use Stainless) 2개를 각각, 단면적 2.01cm2 의 원형(두께: 10 ㎛) 으로 절단하여 집전체로 사용하였다.Two pieces of SUS stainless steel of JIS G 4303 standard were cut into a circle (thickness: 10 μm) having a cross-sectional area of 2.01 cm 2 , respectively, and used as a current collector.

상기 2 개의 SUS 집전체 사이에, 측정 대상인 분리막을 위치시킨 뒤 당업계에 알려진 통상의 방법에 따라 2032형 코인 셀(coin cell)로 조립하였다. Between the two SUS current collectors, a separation membrane to be measured was placed, and then assembled into a 2032 type coin cell according to a conventional method known in the art.

여기서, 측정 대상인 분리막은 폴리프로필렌 및 폴레에틸렌의 혼합 소재이며, 단면적은 상기 SUS 집전체와 동일하게 2.01cm2로 절단하여 사용하였다. Here, the separation membrane to be measured is a mixed material of polypropylene and polyethylene, and the cross-sectional area was cut into 2.01 cm 2 and used in the same manner as the SUS current collector.

이후, 상기 코인 셀에 상기 제조예 1의 수계 전해질을 주액하고, 실시예 1의 코인 셀을 완성하였다. Thereafter, the aqueous electrolyte of Preparation Example 1 was injected into the coin cell, and the coin cell of Example 1 was completed.

상기 실시예 1의 코인 셀에 전기화학 임피던스 분광분석 (electrochemical impedance spectroscopy, 기기명: Bio-logic VMP3)을 연결하고, EC-lab에 의한 소프트웨어 프로그램 ZPlot를 사용하여, 100 kHz - 10 kHz의 주파수 영역에서 교류 신호 10 mV 를 인가하여 실험하였다. Electrochemical impedance spectroscopy (electrochemical impedance spectroscopy, device name: Bio-logic VMP3) was connected to the coin cell of Example 1, and using the software program ZPlot by EC-lab, in a frequency range of 100 kHz-10 kHz. The experiment was conducted by applying an AC signal of 10 mV.

실시예 2: 제조예 1의 수계 전해질 및 분리막 2개를 적용한 코인 셀의 제조 및 저항 측정Example 2: Preparation and resistance measurement of a coin cell using two aqueous electrolytes and separators of Preparation Example 1

실시예 2에서는, 상기 실시예 1과 동일한 분리막 2개를 두께 방향으로 적층하고, 이 적층체의 저항을 측정하였다.In Example 2, two separators identical to those of Example 1 were stacked in the thickness direction, and the resistance of the stacked body was measured.

상기 분리막 2개의 적층체를 상기 실시에 1 의 분리막 대신 적용하고, 나머지는 실시예 1의 방법에 따라 코인셀을 제조하고, EIS법에 따라 저항을 측정하였다.The stacked body of the two separators was applied instead of the separator of Example 1, and a coin cell was manufactured according to the method of Example 1 for the rest, and resistance was measured according to the EIS method.

실시예 3: 제조예 1의 수계 전해질 및 분리막 3개를 적용한 코인 셀의 제조 및 저항 측정Example 3: Preparation of a coin cell using the aqueous electrolyte and three separators of Preparation Example 1 and measurement of resistance

실시예 3에서는, 상기 실시예 1과 동일한 분리막 3개를 두께 방향으로 적층하고, 이 적층체의 저항을 측정하였다.In Example 3, three separators identical to those of Example 1 were stacked in the thickness direction, and the resistance of the stacked body was measured.

상기 분리막 3개의 적층체를 상기 실시예 1 의 분리막 대신 적용하고, 나머지는 실시예 1의 방법에 따라 코인셀을 제조하고, EIS법에 따라 저항을 측정하였다.The stacked body of the three separators was applied instead of the separator of Example 1, and a coin cell was manufactured according to the method of Example 1 for the rest, and resistance was measured according to the EIS method.

실험예 1: 실시예 1 내지 3의 저항 측정 결과Experimental Example 1: Resistance measurement results of Examples 1 to 3

EIS법에 따라, 상기 실시예 1 내지 3의 각 극좌표선도(Nyquist plot)를 수득하고, 도 1에 나타내었다. According to the EIS method, each polar coordinate diagram (Nyquist plot) of Examples 1 to 3 was obtained, and is shown in FIG. 1.

도 1의 각 극좌표선도(Nyquist plot)로부터, x축 절편 값을 취하면, 25 ℃에서 162.5 mS/cm의 전도도를 가진 상기 제조예 1의 전해질이 함침된 분리막의 개수별로 저항 값을 구할 수 있다. When the x-axis intercept value is taken from each of the Nyquist plots of FIG. 1, the resistance value can be obtained for each number of separators impregnated with the electrolyte of Preparation Example 1 having a conductivity of 162.5 mS/cm at 25°C. .

상기 실시예 1 내지 3에서 사용된 분리막의 저항 값을 구할 수 있다. 즉, 상기 실시예 1의 분리막 1개, 상기 실시예 2의 분리막 2개, 및 상기 실시예 3의 분리막 3개에 따른 각각의 저항 값을 구할 수 있다. The resistance value of the separator used in Examples 1 to 3 can be obtained. That is, each resistance value according to one separator of Example 1, two separators of Example 2, and three separators of Example 3 may be obtained.

분리막의 개수별로 x축 절편 값을 저항 값으로 취한 뒤, 분리막 1개 당 평균 저항을 구하면, 25 ℃에서 162.5 mS/cm의 전도도를 가진 상기 제조예 1의 전해질이 함침된 분리막 1개의 평균 저항이 25 mOhm임을 알 수 있다.After taking the x-axis intercept value for each number of separators as a resistance value, and calculating the average resistance per separator, the average resistance of one separator impregnated with the electrolyte of Preparation Example 1 having a conductivity of 162.5 mS/cm at 25 °C It can be seen that it is 25 mOhm.

제조예 2: 25 ℃ 전도도가 45 mS/cm인 수계 전해질(요소(urea)가 첨가된 5 M 농도의 질산리튬 수용액)의 제조Preparation Example 2: Preparation of an aqueous electrolyte having a conductivity of 45 mS/cm at 25° C. (a 5 M aqueous lithium nitrate solution with urea added)

증류수(H2O)를 용매로 사용하고, 용질로 질산리튬(LiNO3)을 사용하여, 5M 농도의 질산리튬 수용액을 제조하되, 요소(urea)를 첨가하여 제조예 1보다 전도도를 낮춘 제조예 2 전해질을 수득하였다. Distilled water (H 2 O) is used as a solvent and lithium nitrate (LiNO 3 ) is used as a solute to prepare a 5M lithium nitrate aqueous solution, but the conductivity is lower than that of Preparation Example 1 by adding urea 2 An electrolyte was obtained.

25 ℃에서 제조예 2의 전해질 전도도가 45 mS/cm로 측정되었다. The electrolyte conductivity of Preparation Example 2 was measured at 25 °C to 45 mS/cm.

비교예 1: 제조예 2의 전해질 및 분리막 1개를 적용한 코인 셀의 제조 및 저항 측정Comparative Example 1: Preparation and resistance measurement of a coin cell to which the electrolyte of Preparation Example 2 and one separator were applied

비교예 1에서는, 제조예 2의 전해질 및 분리막 1개를 적용하여, 저항을 측정하였다.In Comparative Example 1, the electrolyte of Preparation Example 2 and one separator were applied, and resistance was measured.

상기 실시예 1과 동일한 분리막 1개를 사용하고, 전해질로는 제조예 2의 전해질을 사용하며, 나머지는 실시예 1의 방법에 따라 코인셀을 제조하고, 저항을 측정하였다.The same separator as in Example 1 was used, and the electrolyte of Preparation Example 2 was used as an electrolyte, and the rest were prepared according to the method of Example 1 to prepare a coin cell, and the resistance was measured.

비교예 2: 제조예 2의 전해질 및 분리막 2개를 적용한 코인 셀의 제조 및 저항 측정Comparative Example 2: Preparation of a coin cell using the electrolyte and two separators of Preparation Example 2 and measurement of resistance

비교예 2에서는, 제조예 2의 전해질 및 분리막 2개를 적용하여, 저항을 측정하였다.In Comparative Example 2, the electrolyte and two separators of Preparation Example 2 were applied, and resistance was measured.

상기 실시예 1과 동일한 분리막 2개를 적층하여 이 적층체를 분리막으로 적용하고, 전해질로는 제조예 2의 전해질을 사용하며, 나머지는 실시예 1의 방법에 따라 코인셀을 제조하고, 저항을 측정하였다.The same two separators as in Example 1 were stacked and the laminate was applied as a separator, and the electrolyte of Preparation Example 2 was used as an electrolyte, and the rest were prepared by a coin cell according to the method of Example 1. Measured.

비교예 3: 제조예 2의 전해질 및 분리막 3개를 적용한 코인 셀의 제조 및 저항 측정Comparative Example 3: Preparation and resistance measurement of a coin cell to which the electrolyte and three separators of Preparation Example 2 were applied

비교예 3에서는, 제조예 2의 전해질 및 분리막 3개를 적용하여, 저항을 측정하였다.In Comparative Example 3, the electrolyte and three separators of Preparation Example 2 were applied, and resistance was measured.

상기 실시예 1과 동일한 분리막 3개를 적층하여 이 적층체를 분리막으로 적용하고, 전해질로는 제조예 3의 전해질을 사용하며, 나머지는 실시예 1의 방법에 따라 코인셀을 제조하고, 저항을 측정하였다.The same three separators as in Example 1 were stacked, and the laminate was applied as a separator, and the electrolyte of Preparation Example 3 was used as an electrolyte, and the rest were prepared by a coin cell according to the method of Example 1, Measured.

실험예 2: 비교예 1 내지 3의 저항 추론 결과Experimental Example 2: Resistance inference results of Comparative Examples 1 to 3

앞서 언급한 바와 같이, 상기 측정 대상인 분리막 자체는 부도체이지만, 분리막의 저항이라는 개념은, 상기 분리막에 전해질이 함침된 상태에서 분리막 내의 전해질을 매개로 전기장이 통과할 때 저항이 걸릴 수 있다. 이에 따라, 상기 측정 대상인 분리막에 함침된 전해질의 종류에 따라, 측정되는 분리막의 저항이 달라질 수 있다.As mentioned above, the separation membrane itself to be measured is a non-conductor, but the concept of resistance of the separation membrane is that resistance may take place when an electric field passes through the electrolyte in the separation membrane while the electrolyte is impregnated in the separation membrane. Accordingly, depending on the type of electrolyte impregnated in the separation membrane to be measured, the measured resistance of the separation membrane may vary.

상기 실험예 1에서, 25 ℃에서 162.5 mS/cm의 전도도를 가진 상기 제조예 1의 전해질이 함침된 경우, 분리막 1개의 평균 저항은 25 mOhm로 측정되었다.In Experimental Example 1, when the electrolyte of Preparation Example 1 having a conductivity of 162.5 mS/cm at 25° C. was impregnated, the average resistance of one separator was measured to be 25 mOhm.

이와 동일한 분리막에 상기 제조예 2의 전해질이 함침된 비교예 1 내지 3의 경우, 분리막 1개의 저항은 하기 식 1에 따라 추론될 수 있다:In the case of Comparative Examples 1 to 3 in which the electrolyte of Preparation Example 2 was impregnated in the same separator, the resistance of one separator can be deduced according to Equation 1:

[식 1] r_separator = {(R_5M LiNO3/(k_electrolyte)}*(k_5M LiNO3)*(area)[Equation 1] r_separator = {(R_5M LiNO 3 /(k_electrolyte)}*(k_5M LiNO 3 )*(area)

구체적으로, 상기 식 1에서, Specifically, in Equation 1,

k_electrolyte은, 25 ℃에서 상기 제조예 2 전해질의 전도도로, 45 mS/cm이고,k_electrolyte is the conductivity of the electrolyte in Preparation Example 2 at 25° C., and is 45 mS/cm,

R_5M LiNO3은 상기 실험예 1에서 분리막 (1개 당 평균) 저항 값으로, 25 mOhm이고,R_5M LiNO 3 is a membrane (average per one) resistance value in Experimental Example 1, 25 mOhm,

상기 k_5M LiNO3은 25 ℃에서 상기 제조예 1 수계 전해질의 전도도로, 162.5 mS/cm이며,The k_5M LiNO 3 is the conductivity of the aqueous electrolyte in Preparation Example 1 at 25° C., and is 162.5 mS/cm,

area는, 상기 제조예 1의 전극 집전체 단면적으로 2.01 cm2이므로,The area is 2.01 cm 2 in the cross-sectional area of the electrode current collector of Preparation Example 1,

이를 상기 식 1에 대입하면 우변은= {25 mOhm/ 45 mS/cm}*162.5mS/cm* 2.01 cm2=약 181.5이다.Substituting this into Equation 1 above, the right side = {25 mOhm/ 45 mS/cm}*162.5mS/cm* 2.01 cm 2 =about 181.5.

한편, 좌변에서 r_electrode은, 상기 제조예 2 전해질을 사용한 경우에 예상되는 분리막 저항 값과 면적의 곱(Ohm*m2)이고, 상시 제조예 2에서 적용된 분리막의 단면적은 상기 제조예 1의 전극 집전체 단면적과 동일하므로, 이를 대입할 수 있다:On the other hand, r_electrode on the left side is the product (Ohm*m 2 ) of the membrane resistance value and the area expected when the electrolyte in Preparation Example 2 is used, and the cross-sectional area of the separator applied in Preparation Example 2 is the electrode collection of Preparation Example 1 above. It is equal to the total cross-sectional area, so you can substitute it:

(상기 제조예 2 전해질을 사용한 경우에 예상되는 분리막 저항 값)*2.01 cm2= 약 181.5 mOhm*cm2 (Expected membrane resistance value when using the above Preparation Example 2 electrolyte) * 2.01 cm 2 = about 181.5 mOhm * cm 2

따라서, 상기 제조예 2 전해질을 사용한 경우에 예상되는 분리막 저항 값은 90.27 mOhm 이다.Therefore, when the electrolyte of Preparation Example 2 is used, the expected separator resistance value is 90.27 mOhm.

이 예상 값의 검증을 위해, 비교예 1 내지 3에 대해 실험예 1과과 동일한 방법으로 극좌표선도(Nyquist plot)를 수득하고, 이를 도 2에 나타내었다.In order to verify this expected value, a Nyquist plot was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 for Comparative Examples 1 to 3, and is shown in FIG. 2.

실험예 1과 동일한 방법으로 도 2를 해석하면, 25 ℃에서 45 mS/cm의 전도도를 가진 상기 제조예 2의 전해질이 함침된 경우, 분리막 1개의 평균 저항이 92 mOhm임을 알 수 있다.When FIG. 2 is interpreted in the same manner as in Experimental Example 1, when the electrolyte of Preparation Example 2 having a conductivity of 45 mS/cm is impregnated at 25° C., it can be seen that the average resistance of one separator is 92 mOhm.

이와 같은 실제 측정 값은, 상기 식 1에 따른 예상 값의 오차 범위 내 (± 2%)이며, 식 1의 신뢰성을 입증한다.Such an actual measured value is within the error range (± 2%) of the expected value according to Equation 1 above, and proves the reliability of Equation 1.

한편, 비교예 1 내지 3은, 실시예 1 내지 3과 동일한 분리막을 사용하였음에도 불구하고 그 저항 값이 더 크게 측정되었다. On the other hand, Comparative Examples 1 to 3, despite using the same separator as in Examples 1 to 3, the resistance value was measured to be larger.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 측정 대상인 분리막은, 이에 함침된 전해질 대비 높은 저항을 가지는 부도체이다. 다만, 저항 합산의 법칙에 따르면, 측정 대상인 분리막을 동일하게 하되 이에 함침되는 전해질의 종류를 다르게 할 경우, 측정되는 저항값의 차이는 전해질의 차이에 기인한 것이며, 측정 대상인 분리막 자체의 저항에는 무관한 것으로 볼 수 있다. As mentioned above, the separation membrane to be measured is a non-conductor having a higher resistance than an electrolyte impregnated therein. However, according to the law of the summation of resistance, if the separation membrane to be measured is the same but the type of electrolyte impregnated therein is different, the difference in the measured resistance value is due to the difference in the electrolyte, and is irrelevant to the resistance of the membrane itself to be measured. It can be seen as one.

여기서 측정되는 저항값은, 측정 대상인 분리막에 함침된 전해질 및 측정 대상인 분리막 내 전해질의 이동 경로에 의해 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 전도도가 높은 전해질을 사용할수록 측정 대상인 분리막의 저항값을 보다 높은 정확도로 측정하는 것이 가능할 수 있었다.The resistance value measured here may be determined by a movement path of an electrolyte impregnated in a separation membrane as a measurement target and an electrolyte in a separation membrane as a measurement target. In this regard, it could be possible to measure the resistance value of the membrane to be measured with higher accuracy as the electrolyte having higher conductivity was used.

제조예 3: 25 ℃ 전도도가 8 내지 37 mS/cm인 수계 전해질(0.1 내지 0.5 M 농도의 질산리튬 수용액)의 제조Preparation Example 3: Preparation of an aqueous electrolyte (aqueous solution of lithium nitrate having a concentration of 0.1 to 0.5 M) having a conductivity of 8 to 37 mS/cm at 25°C

증류수(H2O)를 용매로 사용하고, 용질로 질산리튬(LiNO3)을 사용하되, 그 몰 농도를 0.1 M, 0.2 M, 0.3 M, 0.4 M, 및 0.5M 로 하여 제조예 1 및 2 보다도 전도도를 현저하게 낮춘 제조예 3의 전해질 샘플들을 수득하였다. 이들의 전도도 측정값은 8 내지 37 mS/cm의 범위 내이며, 구체적인 측정값은 하기 표 1에 나타내었다.Distilled water (H 2 O) was used as a solvent, and lithium nitrate (LiNO 3 ) was used as the solute, but the molar concentration was 0.1 M, 0.2 M, 0.3 M, 0.4 M, and 0.5 M, and Preparation Examples 1 and 2 Electrolyte samples of Preparation Example 3 having a significantly lower conductivity than were obtained. Their conductivity measured values are in the range of 8 to 37 mS/cm, and specific measured values are shown in Table 1 below.

비교예 4 내지 8: 제조예 3의 전해질 및 분리막 1개를 적용한 코인 셀의 제조 및 저항 측정Comparative Examples 4 to 8: Preparation of a coin cell to which the electrolyte of Preparation Example 3 and one separator were applied and measurement of resistance

비교예 4 내지 8에서는, 제조예 3의 각 전해질 샘플 및 분리막 1개를 적용하여, 저항을 측정하였다.In Comparative Examples 4 to 8, each of the electrolyte samples and one separator of Preparation Example 3 were applied, and resistance was measured.

상기 비교예 1과 동일한 분리막 1개를 사용하고, 전해질로는 제조예 3의 각 전해질을 사용하며, 나머지는 비교예 1의 방법에 따라 코인셀을 제조하고, 저항을 측정하였다.One separator identical to that of Comparative Example 1 was used, and each electrolyte of Preparation Example 3 was used as an electrolyte, and the rest were prepared coin cells according to the method of Comparative Example 1, and resistance was measured.

제조예 4: 25 ℃ 전도도가 107.4 mS/cm인 수계 전해질(2 M 농도의 질산리튬 수용액)의 제조Preparation Example 4: Preparation of an aqueous electrolyte (2 M lithium nitrate aqueous solution) having a conductivity of 107.4 mS/cm at 25°C

증류수(H2O)를 용매로 사용하고, 용질로 질산리튬(LiNO3)을 사용하되, 그 몰 농도를 2 M로 하여, 제조예 1과 유사 수준의 전도도를 가지는 전해질 샘플을 수득하고, 구체적인 전도도 측정값은 하기 표 1에 나타내었다.Distilled water (H 2 O) was used as a solvent and lithium nitrate (LiNO 3 ) was used as the solute, but the molar concentration was 2 M to obtain an electrolyte sample having a conductivity similar to that of Preparation Example 1, and specific The measured conductivity values are shown in Table 1 below.

실시예 4: 제조예 4의 전해질 및 분리막 1개를 적용한 코인 셀의 제조 및 저항 측정Example 4: Preparation and resistance measurement of a coin cell to which the electrolyte of Preparation Example 4 and one separator were applied

실시예 4에서는, 제조예 4의 전해질 샘플 및 분리막 1개를 적용하여, 저항을 측정하였다.In Example 4, the electrolyte sample of Preparation Example 4 and one separator were applied, and resistance was measured.

상기 비교예 1과 동일한 분리막 1개를 사용하고, 전해질로는 제조예 4의 전해질을 사용하며, 나머지는 비교예 1의 방법에 따라 코인셀을 제조하고, 저항을 측정하였다.One separator identical to that of Comparative Example 1 was used, and the electrolyte of Preparation Example 4 was used as an electrolyte, and the rest were manufactured according to the method of Comparative Example 1, and resistance was measured.

실험예 3: 비교예 4 내지 8 및 실시예 4의 저항 측정 결과Experimental Example 3: Resistance measurement results of Comparative Examples 4 to 8 and Example 4

비교예 4 내지 8 및 실시예 4에서 사용된 각 전해질의 전도도, 각 전해질 전도도의 역수를 하기 표 1에 기록하였다. 또한, 각 전해질을 사용하여, EIS법에 따라 저항을 측정하여 극좌표선도(Nyquist plot)을 구하고, 그 x축 절편 값으로부터 분리막 1개의 저항 값을 하기 표 1에 기록하였다. The conductivity of each electrolyte used in Comparative Examples 4 to 8 and Example 4, and the reciprocal of the conductivity of each electrolyte are recorded in Table 1 below. In addition, using each electrolyte, resistance was measured according to the EIS method to obtain a Nyquist plot, and the resistance value of one separator was recorded in Table 1 below from the x-axis intercept value.

나아가, 상기 표 1에 기록된 각 전해질 전도도의 역수를 x축으로 하고, y축은 상기 EIS에 의해 측정된 분리막 1개의 저항 값으로 하여, 선형 플롯의 추세를 얻고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.Further, the reciprocal of the conductivity of each electrolyte recorded in Table 1 is taken as the x-axis, and the y-axis is the resistance value of one separator measured by the EIS, to obtain a trend of a linear plot, and the results are shown in FIG. .

전해질 내 질산리튬 몰 농도 (M)Lithium nitrate molar concentration in electrolyte (M) 전해질의 전도도
(mS/cm, @ 25 ℃)
Electrolyte conductivity
(mS/cm, @ 25 ℃)
1/(전해질의 전도도)
(cm/mS, @ 25 ℃)
1/(conductivity of electrolyte)
(cm/mS, @ 25 ℃)
EIS에 의해 측정된 분리막의 저항 값
(Ohms)
Membrane resistance value measured by EIS
(Ohms)
비교예 4Comparative Example 4 0.10.1 8.5318.531 0.11720.1172 0.5440.544 비교예 5Comparative Example 5 0.20.2 16.5216.52 0.06050.0605 0.350.35 비교예 6Comparative Example 6 0.30.3 23.4523.45 0.04260.0426 0.2330.233 비교예 7Comparative Example 7 0.40.4 30.4830.48 0.03280.0328 0.1820.182 비교예 8Comparative Example 8 0.50.5 36.7936.79 0.02720.0272 0.1570.157 실시예 4Example 4 22 107.4107.4 0.00930.0093 0.0770.077

(상기 표 1에서, "1/(전해질의 전도도)"는 소수점 이하 다섯째자리에서 반올림한 값임)(In Table 1 above, "1/(conductivity of electrolyte)" is the value rounded to the 5th decimal place)

상기 표 1 및 도 3에 따르면, 전해질 용질은 실시예 1과 동일한 질산리튬이지만, 그 농도가 낮아질수록 전도도가 감소하며, EIS에 의해 측정된 분리막 1개의 저항 값은 증가하는 것으로 확인된다.According to Tables 1 and 3, the electrolyte solute is the same lithium nitrate as in Example 1, but the conductivity decreases as the concentration decreases, and the resistance value of one separator measured by EIS increases.

이를 통해, 상기 일 구현예에 따른 분리막의 저항 측정 값은 전해질의 전도도 역수 값과 선형적(linear) 관계에 있고, 전해질의 용질이 동일할 때 그 농도가 감소할수록 분리막의 저항 측정 값이 증가함을 알 수 있다. Through this, the resistance measurement value of the separation membrane according to the embodiment is in a linear relationship with the reciprocal conductivity of the electrolyte, and when the solute of the electrolyte is the same, the resistance measurement value of the separation membrane increases as the concentration decreases. Can be seen.

특히 전해질 내 질산리튬의 몰 농도가 1 M 미만인 비교예 4 내지 8에서는 분리막 저항 측정 값은 0.150 Ohms (=150 mOhms)을 초과한다. 그에 반면, 전해질 내 질산리튬의 몰 농도가 1M 이상, 구체적으로 2M인 실시예 4의 경우, 분리막 저항 측정 값은 0.077 Ohms (=77 mOhms)로 낮아졌다.In particular, in Comparative Examples 4 to 8 in which the molar concentration of lithium nitrate in the electrolyte is less than 1 M, the measured value of the membrane resistance exceeds 0.150 Ohms (=150 mOhms). On the other hand, in the case of Example 4, in which the molar concentration of lithium nitrate in the electrolyte was 1M or more, specifically 2M, the membrane resistance measurement value was lowered to 0.077 Ohms (=77 mOhms).

도 3의 추세선에 상기 실시예 1의 전해질 전도도(162.5 mS/cm)을 대입하면, 27.02 mOhms의 저항이 확인되는데, 이는 실측값과 거의 동일하다.When the electrolyte conductivity (162.5 mS/cm) of Example 1 is substituted into the trend line of FIG. 3, a resistance of 27.02 mOhms is confirmed, which is almost the same as the measured value.

제조예 5: 25 ℃ 전도도가 8 내지 18 mS/cm인 수계 전해질(0.1 M 농도의 다양한 용질을 포함하는 수용액)의 제조Preparation Example 5: Preparation of an aqueous electrolyte (aqueous solution containing various solutes of 0.1 M concentration) having a conductivity of 8 to 18 mS/cm at 25° C.

증류수(H2O)를 용매로 사용하고, 용질로 질산리튬(LiNO3), 수산화리튬(LiOH), 황산리튬(Li2SO4), 염화리튬(LiCl), 및 질산칼슘(Ca(NO3)2)을 각각 0.1 M의 몰 농도로 하여, 제조예 1 및 2 보다도 전도도를 현저하게 낮춘 제조예 5의 전해질 샘플들을 수득하였다. 이들의 전도도 측정값은 8 내지 18 mS/cm의 범위 내이며, 구체적인 측정값은 하기 표 2에 나타내었다.Distilled water (H 2 O) is used as a solvent, and as a solute, lithium nitrate (LiNO 3 ), lithium hydroxide (LiOH), lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), lithium chloride (LiCl), and calcium nitrate (Ca(NO 3) ) 2 ) was respectively 0.1 M molar concentration, to obtain the electrolyte samples of Preparation Example 5 significantly lowered the conductivity compared to Preparation Examples 1 and 2. Their conductivity measured values are in the range of 8 to 18 mS/cm, and specific measured values are shown in Table 2 below.

비교예 9 내지 13: 제조예 5의 전해질 및 분리막 1개를 적용한 코인 셀의 제조 및 저항 측정Comparative Examples 9 to 13: Preparation and resistance measurement of coin cells to which the electrolyte and one separator of Preparation Example 5 were applied

비교예 9 내지 13에서는, 제조예 5의 각 전해질 샘플 및 분리막 1개를 적용하여, 저항을 측정하였다.In Comparative Examples 9 to 13, each of the electrolyte samples and one separator of Preparation Example 5 were applied, and resistance was measured.

상기 비교예 1과 동일한 분리막 1개를 사용하고, 전해질로는 제조예 5의 각 전해질을 사용하며, 나머지는 비교예 1의 방법에 따라 코인셀을 제조하고, 저항을 측정하였다.One separator identical to that of Comparative Example 1 was used, and each electrolyte of Preparation Example 5 was used as an electrolyte, and the rest were prepared according to the method of Comparative Example 1, and resistance was measured.

실험예 4: 비교예 9 내지 13의 저항 측정 결과Experimental Example 4: Resistance measurement results of Comparative Examples 9 to 13

비교예 9 내지 13에서 사용된 각 전해질의 전도도, 각 전해질 전도도의 역수를 하기 표 2에 기록하였다. 또한, 각 전해질을 사용하여, EIS법에 따라 저항을 측정하여 극좌표선도(Nyquist plot)을 구하고, 그 x축 절편 값으로부터 분리막 1개의 저항 값을 하기 표 2에 기록하였다. The conductivity of each electrolyte used in Comparative Examples 9 to 13, and the reciprocal of the conductivity of each electrolyte are recorded in Table 2 below. In addition, using each electrolyte, the resistance was measured according to the EIS method to obtain a Nyquist plot, and the resistance value of one separator was recorded in Table 2 below from the x-axis intercept value.

나아가, 상기 표 2에 기록된 각 전해질 전도도의 역수를 x축으로 하고, y축은 상기 EIS에 의해 측정된 분리막 1개의 저항 값으로 하여, 선형 플롯의 추세를 얻고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.Further, the reciprocal of the conductivity of each electrolyte recorded in Table 2 is taken as the x-axis, and the y-axis is the resistance value of one separator measured by the EIS, to obtain a trend in a linear plot, and the results are shown in FIG. .

용질의 종류Type of solute 전해질의 전도도
(mS/cm, @ 25 ℃)
Electrolyte conductivity
(mS/cm, @ 25 ℃)
1/(전해질의 전도도)
(cm/mS, @ 25 ℃)
1/(conductivity of electrolyte)
(cm/mS, @ 25 ℃)
EIS에 의해 측정된 분리막의 저항 값
(Ohms)
Membrane resistance value measured by EIS
(Ohms)
비교예 9Comparative Example 9 LiNO3 LiNO 3 8.5318.531 0.11720.1172 0.5440.544 비교예 10Comparative Example 10 LiOHLiOH 25.1425.14 0.03980.0398 0.2530.253 비교예 11Comparative Example 11 Li2SO4 Li 2 SO 4 14.5714.57 0.06860.0686 0.3680.368 비교예 12Comparative Example 12 LiClLiCl 10.3110.31 0.09700.0970 0.5110.511 비교예 13Comparative Example 13 Ca(NO3)2 Ca(NO 3 ) 2 17.617.6 0.05680.0568 0.3230.323

(상기 표 2에서, "1/(전해질의 전도도)"는 소수점 이하 다섯째자리에서 반올림한 값임)(In Table 2 above, "1/(conductivity of electrolyte)" is the value rounded to the 5th decimal place)

상기 표 2 및 도 4에서, 전해질 내 용질의 농도는 0.1 M로 동일하지만, 그 용질의 종류에 따라 전해질의 전도도가 달라지며, EIS에 의해 측정된 분리막 1개의 저항 값은 전해질의 전도도 역수 값에 비례하여 증가하는 것으로 확인된다.In Tables 2 and 4, the concentration of the solute in the electrolyte is the same as 0.1 M, but the conductivity of the electrolyte varies depending on the type of the solute, and the resistance value of one separator measured by EIS is the reciprocal of the conductivity of the electrolyte. It is found to increase proportionally.

상기 실험예 3에서 살펴본 바와 같이, 상기 실험예 4에서도, 상기 일 구현예에 따른 분리막의 저항 측정 값은 전해질의 전도도 역수 값과 선형적(linear) 관계에 있음을 알 수 있다. 도 4의 추세선에도 상기 실시예 1의 전해질 전도도(162.5 mS/cm)을 대입하면, 24.28 mOhms의 저항이 확인되는데, 이는 실측값과 거의 동일하다.As described in Experimental Example 3, also in Experimental Example 4, it can be seen that the resistance measurement value of the separator according to the embodiment is in a linear relationship with the reciprocal conductivity of the electrolyte. When the electrolyte conductivity (162.5 mS/cm) of Example 1 is substituted for the trend line of FIG. 4, a resistance of 24.28 mOhms is confirmed, which is almost the same as the measured value.

Claims (12)

측정 대상인 전기화학소자용 분리막에, 20 내지 30 ℃에서의 전도도가 100 내지 180 mS/cm인 수계 전해질을 함침(wetting)시키는 단계;
상기 수계 전해질이 함침된 분리막을 음극 집전체 및 양극 집전체 사이에 위치시킨 뒤, 2032형 코인 셀(coin cell)로 조립하는 단계; 및
상기 코인셀에 임피던스(impedance) 분석기를 연결하고, 100 kHz 내지 10 kHz 범위의 주파수를 가하여 극좌표선도(Nyquist plot)를 수득하는 단계; 및
상기 수득된 극좌표선도(Nyquist plot)의 x축 절편 값으로부터 상기 분리막의 저항을 측정하는 단계;를 포함하는,
전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법.
Impregnating (wetting) an aqueous electrolyte having a conductivity of 100 to 180 mS/cm at 20 to 30° C. in a separator for an electrochemical device to be measured;
Placing the separator impregnated with the aqueous electrolyte between the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, and assembling a 2032 type coin cell; And
Connecting an impedance analyzer to the coin cell, and applying a frequency in the range of 100 kHz to 10 kHz to obtain a Nyquist plot; And
Including; measuring the resistance of the separator from the x-axis intercept value of the obtained polar coordinate diagram (Nyquist plot)
A method of measuring the resistance of a separator for an electrochemical device.
제1항에 있어서,
상기 음극 집전체 및 상기 양극 집전체는 각각, 표면에 전극 활물질이 코팅되지 않은(bare) 것인,
전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 1,
Each of the negative electrode current collector and the positive electrode current collector is not coated with an electrode active material on its surface (bare),
A method of measuring the resistance of a separator for an electrochemical device.
제1항에 있어서,
상기 음극 집전체는,
구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인,
전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 1,
The negative electrode current collector,
Copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or a combination thereof,
A method of measuring the resistance of a separator for an electrochemical device.
제1항에 있어서,
상기 양극 집전체는,
알루미늄, 스테인레스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인,
전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 1,
The positive electrode current collector,
Aluminum, stainless steel, nickel, titanium, calcined carbon, or a combination thereof,
A method of measuring the resistance of a separator for an electrochemical device.
제1항에 있어서,
상기 수계 전해질은,
20 내지 30 ℃에서의 전도도가 140 내지 180 mS/cm인 것인,
전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 1,
The aqueous electrolyte,
The conductivity at 20 to 30 °C is 140 to 180 mS / cm,
A method of measuring the resistance of a separator for an electrochemical device.
제1항에 있어서,
상기 수계 전해질은,
용매로 물(H2O);을 포함하고,
용질로 NaNO3, NaCl, HCl, LNO, LSO, LiOH, KCl, Na2CO3, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물;을 포함하는 것인,
전기화학소자용 분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 1,
The aqueous electrolyte,
Including; water (H 2 O) as a solvent,
As a solute NaNO 3 , NaCl, HCl, LNO, LSO, LiOH, KCl, Na 2 CO 3 , or a mixture of two or more of them;
A method of measuring the resistance of a separator for an electrochemical device.
제6항에 있어서,
상기 수계 전해질은,
상기 용질의 몰 농도(Molar concentrate)가 1 M 이상 내지 8 M 이하인 것인,
분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 6,
The aqueous electrolyte,
The molar concentration of the solute is 1 M or more to 8 M or less,
How to measure the resistance of the separator.
제1항에 있어서,
상기 수계 전해질은,
습윤제(wetting agent), 계면활성제(surfactant), 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인,
분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 1,
The aqueous electrolyte,
Containing a wetting agent, a surfactant, or a mixture thereof,
How to measure the resistance of the separator.
제1항에 있어서,
상기 100 kHz 내지 10 kHz 범위의 주파수를 가할 때의 전압은, 0 V 인 것인,
분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 1,
The voltage when applying a frequency in the range of 100 kHz to 10 kHz is 0 V,
How to measure the resistance of the separator.
제1항에 있어서,
상기 측정 대상인 분리막 1개; 및 상기 측정 대상인 분리막 n개의 적층체;에 각각 대해 상기 일련의 단계를 수행하여 저항을 측정하고,
상기 측정 대상인 분리막 1개 당 평균 저항 값을 측정하는 것인,
분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 1,
1 separation membrane to be measured; And measuring the resistance by performing the series of steps for each of the n-layered separation membranes to be measured,
To measure the average resistance value per one separation membrane to be measured,
How to measure the resistance of the separator.
제1항에 있어서,
상기 수계 전해질을 사용하여 측정된 분리막 저항 값, 상기 수계 전해질의 전도도, 및 상기 양극 또는 음극 집전체의 단면적을 하기 식 1에 대입하여,
상기 수계 전해질을 대체하여 이종(異種)의 전해질을 사용한 경우 예상되는 분리막 저항 값을 측정하는 것인,
분리막의 저항 측정 방법:
[식 1] (r_separator)={(R_xM Electrolyte)/(k_electrolyte)}*(k_xM Electrolyte)*(area)
상기 식 1에서,
r_separator는, 상기 수계 전해질을 사용하여 측정된 분리막과 동종(同種)의 분리막을 사용하되, 상기 수계 전해질을 대체하여 이종(異種)의 전해질을 사용한 경우 예상되는 분리막 저항 값 및 상기 분리막 단면적의 곱(Ohm*cm2)이고; k_electrolyte은, 상기 이종(異種)의 전해질의 전도도이고;
R_xM electrolyte은, 상기 수계 전해질을 사용하여 측정된 분리막 저항 값이고;
k_xM electrolyte은 상기 수계 전해질의 전도도이고; 상기 x는 상기 수계 전해질의 몰 농도이고;
area는, 상기 양극 또는 음극 집전체의 단면적이며, 상기 분리막의 단면적과 동일할 수 있다.
The method of claim 1,
The separation membrane resistance value measured using the aqueous electrolyte, the conductivity of the aqueous electrolyte, and the cross-sectional area of the positive electrode or negative electrode current collector are substituted into Equation 1 below,
To measure the expected separator resistance value when using a heterogeneous electrolyte in place of the aqueous electrolyte,
Membrane resistance measurement method:
[Equation 1] (r_separator)={(R_xM Electrolyte)/(k_electrolyte)}*(k_xM Electrolyte)*(area)
In Equation 1 above,
The r_separator uses a separator of the same kind as the separator measured using the aqueous electrolyte, but the product of the expected separator resistance value and the cross-sectional area of the separator when using a heterogeneous electrolyte in place of the aqueous electrolyte ( Ohm*cm 2 ); k_electrolyte is the conductivity of the heterogeneous electrolyte;
R_xM electrolyte is a membrane resistance value measured using the aqueous electrolyte;
k_xM electrolyte is the conductivity of the aqueous electrolyte; X is the molar concentration of the aqueous electrolyte;
An area is a cross-sectional area of the positive electrode or negative electrode current collector, and may be the same as the cross-sectional area of the separator.
제1항에 있어서,
상기 측정 대상인 전기화학소자용 분리막은,
리튬이차전지, 수퍼커패시터(Super Capacitor), 리튬 - 황 전지, 나트륨 이온 전지, 리튬 - 공기전지, 징크 - 공기전지, 알루미늄 - 공기전지, 알루미늄 이온전지 및 마그네슘 이온 전지를 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 전기화학소자용 분리막인,
분리막의 저항 측정 방법.
The method of claim 1,
The separation membrane for an electrochemical device to be measured,
Any one selected from the group including lithium secondary batteries, super capacitors, lithium-sulfur batteries, sodium ion batteries, lithium-air batteries, zinc-air batteries, aluminum-air batteries, aluminum ion batteries, and magnesium ion batteries Membrane for electrochemical devices of
How to measure the resistance of the separator.
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