KR20210072531A - Crosslinked polyolefin film and separator for lithium secondary batteries comprising the same - Google Patents

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배원식
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Abstract

According to the present invention, provided is a method for manufacturing a cross-linked polyolefin film in which two kinds of predetermined cross-linking agents are used together to manufacture a cross-linked polyolefin film so that the melt-down temperature of the cross-linked polyolefin film is increased and a shutdown temperature is lowered. In addition, provided are a cross-linked polyolefin film with improved safety manufactured by the method and a separator for a lithium secondary battery including the same.

Description

가교 폴리올레핀 필름 및 이를 포함하는 리튬이차전지용 분리막{CROSSLINKED POLYOLEFIN FILM AND SEPARATOR FOR LITHIUM SECONDARY BATTERIES COMPRISING THE SAME} Cross-linked polyolefin film and separator for lithium secondary battery comprising same {CROSSLINKED POLYOLEFIN FILM AND SEPARATOR FOR LITHIUM SECONDARY BATTERIES COMPRISING THE SAME}

본 발명은 가교 폴리올레핀 필름 및 이를 포함하는 리튬이차전지용 분리막에 관한 것이다. The present invention relates to a cross-linked polyolefin film and a separator for a lithium secondary battery comprising the same.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. Efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more concrete as the field of application is expanded to the energy of mobile phones, camcorders and notebook PCs, and even electric vehicles. Electrochemical devices are receiving the most attention in this aspect, and among them, the development of rechargeable batteries that are capable of charging and discharging is the focus of interest. Recently, in the development of such batteries, new electrodes to improve capacity density and specific energy and battery design research and development.

현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. Among the currently applied secondary batteries, lithium secondary batteries developed in the early 1990s have a higher operating voltage and significantly higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd, and lead sulfate batteries using aqueous electrolyte solutions. is gaining popularity as

이러한 리튬이차전지는 양극, 음극, 전해액, 분리막으로 구성되어 있으며, 이 중 분리막은 양극과 음극을 분리하여 전기적으로 절연시키기 위한 절연성과 높은 기공도를 바탕으로 리튬 이온의 투과성을 높이기 위하여 높은 이온 전도도가 요구된다. This lithium secondary battery consists of a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, among which the separator has high ionic conductivity to increase lithium ion permeability based on insulation and high porosity to separate and electrically insulate the positive and negative electrodes. is required

이러한 분리막은 또한 셧다운 온도(shut down)와 멜트 다운 온도(melt down) 사이의 간격이 넓어야, 상기 분리막을 포함하는 리튬이차전지의 안전성이 확보될 수 있다. 이 둘 사이의 간격을 넓히기 위해서는 셧다운 온도는 감소하는 방향으로 멜트 다운 온도는 증가하는 방향으로 조절해야 한다. Such a separator should also have a wide interval between a shutdown temperature and a melt down temperature, so that the safety of a lithium secondary battery including the separator can be secured. In order to widen the gap between the two, it is necessary to control the shutdown temperature in a decreasing direction and the melt-down temperature in an increasing direction.

본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 멜트 다운 온도가 높고 셧다운 온도가 낮아서 내열성이 개선된, 리튬이차전지용 분리막에 사용가능하기에 바람직한 가교 폴리올레핀 필름을 제공하는 것이다.One problem to be solved by the present invention is to provide a crosslinked polyolefin film having improved heat resistance due to a high meltdown temperature and a low shutdown temperature, which is preferable for use in a separator for a lithium secondary battery.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 전술한 가교 폴리올레핀 필름을 포함하는 리튬이차전지용 분리막을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a separator for a lithium secondary battery comprising the above-described crosslinked polyolefin film.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 제1 양태에서, According to one aspect of the present invention, in a first aspect of the present invention,

(S1) 폴리올레핀, 희석제, 하기 화학식 1로 표시되는 제1 가교제, 하기 화학식 2로 표시되는 제2 가교제, 개시제 및 가교 촉매를 압출기에 투입 및 혼합하여 실란 그라프트된 폴리올레핀 조성물을 반응압출하는 단계; (S1) reacting and extruding the silane-grafted polyolefin composition by adding and mixing a polyolefin, a diluent, a first cross-linking agent represented by the following Chemical Formula 1, a second cross-linking agent represented by the following Chemical Formula 2, an initiator, and a cross-linking catalyst in an extruder;

(S2) 상기 반응압출된 실란 그라프트된 폴리올레핀 조성물을 시트 형태로 성형 및 연신하는 단계; (S2) forming and stretching the reaction-extruded silane-grafted polyolefin composition in a sheet form;

(S3) 상기 연신된 시트에서 희석제를 추출하여 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 제조하는 단계; (S3) preparing a silane-grafted polyolefin porous membrane by extracting a diluent from the stretched sheet;

(S4) 상기 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 열고정하는 단계; 및(S4) heat-setting the silane-grafted polyolefin porous membrane; and

(S5) 열고정된 상기 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 수분 존재 하에서 가교시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가교 폴리올레핀 필름의 제조방법이 제공된다:(S5) crosslinking the heat-set silane-grafted polyolefin porous membrane in the presence of moisture; There is provided a method for producing a crosslinked polyolefin film comprising:

[화학식 1][Formula 1]

Y-R-Si-(X)3 YR-Si-(X) 3

상기에서, above,

Y는 비닐기이고, Y is a vinyl group,

R은 결합 내지는 (C1-C30) 알킬렌기를 나타내며,R represents a bond or a (C1-C30) alkylene group,

X는 -O-A-B로 표시되는 기로서, 상기 O는 산소 원자이고, A는 (C1-C30) 알킬렌 기이고 B는 (C1-C4) 알콕시 기이다.X is a group represented by -O-A-B, wherein O is an oxygen atom, A is a (C1-C30) alkylene group, and B is a (C1-C4) alkoxy group.

[화학식 2][Formula 2]

Y-R-Si-(X)3 YR-Si-(X) 3

상기에서, above,

Y는 비닐기이고, Y is a vinyl group,

R은 결합 내지는 (C1-C30) 알킬렌기를 나타내며,R represents a bond or a (C1-C30) alkylene group,

X는 (C1-C30) 알킬기이다.X is a (C1-C30) alkyl group.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기 제1 양태에서, 상기 제1 가교제가 하기 화학식으로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 제조방법이 제공된다:According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, there is provided a manufacturing method, wherein the first crosslinking agent is a compound represented by the following formula:

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 제1 양태 또는 제2 양태에서, 상기 제2 가교제가 트리부틸(비닐)실란인 것을 특징으로 하는 제조방법이 제공된다.According to a third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect, there is provided a manufacturing method characterized in that the second crosslinking agent is tributyl (vinyl) silane.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 하나의 양태에서, 상기 제1 가교제와 상기 제2 가교제는 이들 중량 기준으로 3:1 내지 1:3 범위의 조성비로 사용되는 것을 특징으로 하는 제조방법이 제공된다.According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the first crosslinking agent and the second crosslinking agent are used in a composition ratio of 3:1 to 1:3 based on their weight. There is provided a manufacturing method characterized in that it becomes.

본 발명의 제5 양태에 따르면, 상기 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 하나의 양태에서, 제1 가교제와 제2 가교제의 총 함량은 상기 폴리올레핀과 희석제의 총합 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 4 중량부인 것을 특징으로 하는 제조방법이 제공된다.According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the total content of the first crosslinking agent and the second crosslinking agent is 0.5 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the polyolefin and the diluent. There is provided a manufacturing method, characterized in that the denial.

본 발명의 제6 양태에 따르면, 상기 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나의 양태에서, 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 제조방법이 제공된다.According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, there is provided a manufacturing method, wherein the polyolefin is polyethylene.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제7 양태에 있어서, 제1 양태 내지 제6 양태 중 어느 하나의 양태에 기재된 제조방법에 의해 제조되고 128 내지 145 ℃ 범위의 셧다운 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 가교 폴리올레핀 필름이 제공된다.According to another aspect of the present invention, according to the seventh aspect, a crosslinked polyolefin produced by the method described in any one of the first to sixth aspects and having a shutdown temperature in the range of 128 to 145 ° C. A film is provided.

본 발명의 제8 양태에 따르면, 제7 양태에 있어서 상기 가교 폴리올레핀 필름이 150 내지 230 ℃ 범위의 멜트 다운 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 가교 폴리올레핀 필름이 제공된다.According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a crosslinked polyolefin film according to the seventh aspect, wherein the crosslinked polyolefin film has a meltdown temperature in the range of 150 to 230°C.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 제9 양태에 있어서, 제7 양태 또는 제8 양태에 따른 가교 폴리올레핀 필름을 포함하는 것인 리튬이차전지용 분리막이 제공된다.According to another aspect of the present invention, in the ninth aspect of the present invention, there is provided a separator for a lithium secondary battery comprising the crosslinked polyolefin film according to the seventh or eighth aspect.

본 발명의 제10 양태에 따르면, 제7 양태 내지 제9 양태 중 어느 하나의 양태에 따른 가교 폴리올레핀 필름의 적어도 일면에, 복수의 무기물 입자와 바인더의 혼합물을 포함하며, 상기 무기물 입자들은 서로 접촉한 상태에서 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)을 형성하는 다공성 코팅층을 포함하는 것인 리튬이차전지용 분리막이 제공된다.According to a tenth aspect of the present invention, a mixture of a plurality of inorganic particles and a binder is included on at least one surface of the crosslinked polyolefin film according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the inorganic particles are in contact with each other. There is provided a separator for a lithium secondary battery comprising a porous coating layer that forms an interstitial volume in the state.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 제11 양태에 있어서, 음극, 양극, 및 상기 음극과 양극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 리튬이차전지로서, 상기 분리막이 제9 양태 또는 제10 양태에 따른 리튬이차전지용 분리막인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, in the eleventh aspect of the present invention, a lithium secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, and a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode, wherein the separator is the ninth or tenth aspect There is provided a lithium secondary battery, characterized in that the separator for a lithium secondary battery according to the.

본 발명에 따른 가교 폴리올레핀 필름은 멜트 다운 온도가 높고 셧다운 온도가 낮아서 내열성이 개선된 특징을 갖는다.The crosslinked polyolefin film according to the present invention has a high meltdown temperature and a low shutdown temperature, so that heat resistance is improved.

또한, 본 발명에 따른 가교 폴리올레핀 필름을 포함하여 제조된 리튬이차전지용 분리막은 멜트 다운 온도가 높고 셧다운 온도가 낮아서, 외부 충격이 가해지는 경우에 개선된 안전성을 갖게 된다.In addition, the separator for a lithium secondary battery prepared including the crosslinked polyolefin film according to the present invention has a high meltdown temperature and a low shutdown temperature, so that it has improved safety when an external impact is applied.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 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. Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 「포함한다」고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명의 일 측면에 따르면, According to one aspect of the present invention,

(S1) 폴리올레핀, 희석제, 하기 화학식 1로 표시되는 제1 가교제, 하기 화학식 2로 표시되는 제2 가교제, 개시제 및 가교 촉매를 압출기에 투입 및 혼합하여 실란 그라프트된 폴리올레핀 조성물을 반응압출하는 단계; (S1) reacting and extruding the silane-grafted polyolefin composition by adding and mixing a polyolefin, a diluent, a first cross-linking agent represented by the following Chemical Formula 1, a second cross-linking agent represented by the following Chemical Formula 2, an initiator, and a cross-linking catalyst in an extruder;

(S2) 상기 반응압출된 실란 그라프트된 폴리올레핀 조성물을 시트 형태로 성형 및 연신하는 단계; (S2) forming and stretching the reaction-extruded silane-grafted polyolefin composition in a sheet form;

(S3) 상기 연신된 시트에서 희석제를 추출하여 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 제조하는 단계; (S3) preparing a silane-grafted polyolefin porous membrane by extracting a diluent from the stretched sheet;

(S4) 상기 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 열고정하는 단계; 및(S4) heat-setting the silane-grafted polyolefin porous membrane; and

(S5) 열고정된 상기 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 수분 존재 하에서 가교시키는 단계;를 포함하는 가교 폴리올레핀 필름의 제조방법이 제공된다: (S5) crosslinking the heat-set silane-grafted polyolefin porous membrane in the presence of moisture; There is provided a method for producing a crosslinked polyolefin film comprising:

[화학식 1][Formula 1]

Y-R-Si-(X)3 YR-Si-(X) 3

상기에서, above,

Y는 비닐기이고, Y is a vinyl group,

R은 결합 내지는 (C1-C30) 알킬렌기를 나타내며,R represents a bond or a (C1-C30) alkylene group,

X는 -O-A-B로 표시되는 기로서, 상기 O는 산소 원자이고, A는 (C1-C30) 알킬렌 기이고 B는 (C1-C4) 알콕시 기이다.X is a group represented by -O-A-B, wherein O is an oxygen atom, A is a (C1-C30) alkylene group, and B is a (C1-C4) alkoxy group.

[화학식 2][Formula 2]

Y-R-Si-(X)3 YR-Si-(X) 3

상기에서, above,

Y는 비닐기이고, Y is a vinyl group,

R은 결합 내지는 (C1-C30) 알킬렌기를 나타내며,R represents a bond or a (C1-C30) alkylene group,

X는 (C1-C30) 알킬기이다.X is a (C1-C30) alkyl group.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 화학식 1의 R은 결합 또는 (C1-C30) 알킬렌기, 또는 (C1-C10) 알킬렌기, 또는 (C1-C7) 알킬렌기, 또는 (C1-C4) 알킬렌기, 또는 (C1-C2) 알킬렌기일 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, R in Formula 1 is a bond or (C1-C30) alkylene group, or (C1-C10) alkylene group, or (C1-C7) alkylene group, or (C1-C4) It may be an alkylene group, or a (C1-C2) alkylene group.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 화학식 1의 X는 -O-A-B로 표시되는 기로서, 상기 O는 산소 원자이고, A는 (C1-C30) 알킬렌기, 또는 (C1-C10) 알킬렌기, 또는 (C1-C7) 알킬렌기, 또는 (C1-C4) 알킬렌기, 또는 (C1-C2) 알킬렌기이고, B는 (C1-C4) 알콕시기, 또는 (C1-C3) 알콕시기, 또는 (C1-C2) 알콕시기일 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, X in Formula 1 is a group represented by -OAB, wherein O is an oxygen atom, A is a (C1-C30) alkylene group, or a (C1-C10) alkylene group, or (C1-C7) alkylene group, or (C1-C4) alkylene group, or (C1-C2) alkylene group, B is (C1-C4) alkoxy group, or (C1-C3) alkoxy group, or (C1 -C2) may be an alkoxy group.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 제1 가교제는 하기로 표시되는 비닐트리스(2-메톡시-에톡시)실란 화합물일 수 있다:In a specific embodiment of the present invention, the first crosslinking agent represented by Formula 1 may be a vinyltris(2-methoxy-ethoxy)silane compound represented by the following:

Figure pat00002
Figure pat00002

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 화학식 2의 R은 결합 또는 (C1-C30) 알킬렌기, 또는 (C1-C10) 알킬렌기, 또는 (C1-C7) 알킬렌기, 또는 (C1-C4) 알킬렌기, 또는 (C1-C2) 알킬렌기일 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, R in Formula 2 is a bond or (C1-C30) alkylene group, or (C1-C10) alkylene group, or (C1-C7) alkylene group, or (C1-C4) It may be an alkylene group, or a (C1-C2) alkylene group.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 화학식 2의 X는 (C1-C30) 알킬기, (C1-C10) 알킬기, 또는 (C1-C5) 알킬기, 또는 (C1-C4) 알킬기일 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, X in Formula 2 may be a (C1-C30) alkyl group, a (C1-C10) alkyl group, or a (C1-C5) alkyl group, or a (C1-C4) alkyl group.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 제2 가교제는 트리부틸(비닐)실란일 수 있다.In one specific embodiment of the present invention, the second crosslinking agent may be tributyl(vinyl)silane.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 제1 가교제와 상기 제2 가교제는 이들 중량 기준으로 3:1 내지 1:3 범위 또는 2:1 내지 1:1의 조성비로 가교 폴리올레핀 필름의 제조를 위해 사용될 수 있다. 제1 가교제와 제2 가교제의 조성비가 상기 수치 범위를 만족하는 경우에, 셧다운 온도 감소 효과를 가질 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the first cross-linking agent and the second cross-linking agent are used in a composition ratio of 3:1 to 1:3 or 2:1 to 1:1 based on their weight to prepare a crosslinked polyolefin film. can be used When the composition ratio of the first cross-linking agent and the second cross-linking agent satisfies the above numerical range, the shutdown temperature may be reduced.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 제1 가교제와 상기 제2 가교제의 총 함량은 폴리올레핀 수지와 희석제를 합한 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 4 중량부 또는 1 내지 3 중량부 또는 1.5 내지 2 중량부의 범위일 수 있다. 상기 제1 가교제와 제2 가교제의 총 함량이 전술한 범위를 만족시키는 경우에 셧다운 온도의 저감 효과와 가교에 의한 멜트 다운 온도의 상승 효과를 가질 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, the total content of the first crosslinking agent and the second crosslinking agent is 0.5 to 4 parts by weight or 1 to 3 parts by weight or 1.5 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyolefin resin and the diluent combined. It can be in the negative range. When the total content of the first cross-linking agent and the second cross-linking agent satisfies the above-mentioned range, it is possible to have an effect of reducing a shutdown temperature and a synergistic effect of a melt-down temperature due to cross-linking.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리부틸렌; 폴리펜텐; 폴리헥센; 폴리옥텐; 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 4-메틸펜텐, 헥센, 헵텐 및 옥텐 중 2종 이상의 공중합체; 또는 이들의 혼합물일 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the polyolefin is polyethylene; polypropylene; polybutylene; polypentene; polyhexene; polyoctene; copolymers of two or more of ethylene, propylene, butene, pentene, 4-methylpentene, hexene, heptene and octene; or a mixture thereof.

특히, 상기 폴리에틸렌으로는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등이 있으며, 이 중에서 결정도가 높고 수지의 용융점이 높은 고밀도 폴리에틸렌이 가장 바람직하다. In particular, the polyethylene includes low-density polyethylene (LDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), high-density polyethylene (HDPE), and the like, and among them, high-density polyethylene having high crystallinity and a high melting point of the resin is most preferable.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 폴리에틸렌의 중량평균분자량은 200,000 내지 1,000,000 또는 220,000 내지 700,000 또는 250,000 내지 500,000 범위일 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서 200,000 내지 1,000,000의 중량평균분자량을 가지는 고분자량 폴리올레핀을 가교 폴리올레핀 필름 제조의 출발물질로 사용함으로써, 가교 폴리올레핀 필름의 균일성 및 제막 공정성을 확보하면서 최종적으로 강도 및 내열성이 우수한 분리막을 얻을 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the weight average molecular weight of the polyethylene may be in the range of 200,000 to 1,000,000 or 220,000 to 700,000 or 250,000 to 500,000. In a specific embodiment of the present invention, a high molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 200,000 to 1,000,000 is used as a starting material for producing a crosslinked polyolefin film, thereby ensuring uniformity and film forming processability of the crosslinked polyolefin film, and finally strength and heat resistance This excellent separation membrane can be obtained.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 개시제는 가교 반응의 개시에 관여하는 화합물로, 벤조퍼옥사이드 (BPO, benzoperoxide), 디라우로일 퍼옥사이드 (dilauroyl peroxide), 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥세인 (1,1-bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane), 디쿠밀 퍼옥사이드(DCP, dicumyl peroxide), 2,5-디메틸-2,5-디-(t-부틸퍼옥시)헥세인 (2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane, (DHBP)), 디-tert-부틸 퍼옥사이드 (Di-tert-butyl peroxide (DTBP)), 2,5 디메틸-2,5디(t-부틸퍼옥시)헥사인 (2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)-3-hexyne) 또는 이들 중 2 이상일 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the initiator is a compound involved in the initiation of the crosslinking reaction, benzoperoxide (BPO, benzoperoxide), dilauroyl peroxide (dilauroyl peroxide), 1,1-bis (t) -Butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane (1,1-bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane), dicumyl peroxide (DCP, dicumyl peroxide), 2, 5-dimethyl-2,5-di-(t-butylperoxy)hexane (2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane, (DHBP)), di-tert-butyl peroxide (Di-tert-butyl peroxide (DTBP)), 2,5 Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexaine (2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)-3- hexyne) or two or more of these.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 개시제의 총 함량은 상기 폴리올레핀 및 희석제 총 함량 100 중량부 기준으로 0.0001 내지 5 중량부, 또는 0.001 내지 3 중량부, 또는 0.01 내지 2 중량부 범위일 수 있다. 상기 개시제의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 개시제의 함량이 낮음에 따라 실란 그라프트율이 저하되거나, 개시제의 함량이 많음에 따라 압출기 내에서 폴리에틸렌 간에 가교되는 문제를 방지할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the total content of the initiator may be in the range of 0.0001 to 5 parts by weight, or 0.001 to 3 parts by weight, or 0.01 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total content of the polyolefin and the diluent. . When the content of the initiator satisfies the above numerical range, the problem of crosslinking between polyethylenes in the extruder can be prevented as the silane graft rate is lowered due to the lower content of the initiator, or the polyethylene is crosslinked due to the higher content of the initiator.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 희석제는 습식 분리막 제조에 일반적으로 사용되는 액체 또는 고체 파라핀 오일, 광유, 왁스, 대두유(soybean oil) 등을 사용할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the diluent may be liquid or solid paraffin oil, mineral oil, wax, soybean oil, etc. which are generally used for manufacturing a wet separator.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 희석제로는 폴리올레핀과 액-액 상분리를 할 수 있는 희석제도 사용 가능하며, 예를 들어, 디부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate), 디헥실 프탈레이트(dihexyl phthalate), 디옥틸 프탈레이트(dioctyl phthalate) 등의 프탈산 에스테르(phthalic acid ester)류; 디페닐 에테르(diphenyl ether), 벤질 에테르(benzyl ether) 등의 방향족 에테르류; 팔미트산, 스테아린산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산 등의 탄소수 10 내지 20개의 지방산류; 팔미트산 알코올, 스테아린산 알코올, 올레산 알코올 등의 탄소수 10 내지 20개의 지방산 알코올류; 팔미트산 모노-, 디-, 또는 트리에스테르, 스테아린산 모노-, 디-, 또는 트리에스테르. 올레산 모노-, 디-, 또는 트리에스테르, 리놀레산 모노-, 디-, 또는 트리에스테르 등의 지방산 그룹의 탄소수가 4 내지 26개인 포화 및 불포화 지방산 또는 불포화 지방산의 이중결합이 에폭시로 치환된 1개 혹은 2개 이상의 지방산이, 히드록시기가 1 내지 8개이며, 탄소수가 1 내지 10개인 알코올과 에스테르 결합된 지방산 에스테르류;일 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, as the diluent, a diluent capable of liquid-liquid phase separation from polyolefin may be used, for example, dibutyl phthalate, dihexyl phthalate, phthalic acid esters such as dioctyl phthalate; aromatic ethers such as diphenyl ether and benzyl ether; fatty acids having 10 to 20 carbon atoms, such as palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid; fatty acid alcohols having 10 to 20 carbon atoms, such as palmitic acid alcohol, stearic acid alcohol, and oleic acid alcohol; Palmitic acid mono-, di-, or triesters, stearic acid mono-, di-, or triesters. Saturated and unsaturated fatty acids having 4 to 26 carbon atoms in fatty acid groups such as oleic acid mono-, di-, or triesters, linoleic acid mono-, di-, or triesters, or one in which the double bond of the unsaturated fatty acid is substituted with an epoxy; The two or more fatty acids may be ester-bonded fatty acid esters with an alcohol having 1 to 8 hydroxyl groups and 1 to 10 carbon atoms.

상기 희석제는 전술한 성분들을 단독 또는 적어도 2종 이상 포함하는 혼합물로 사용할 수 있다. The diluent may be used alone or as a mixture including at least two or more of the above-mentioned components.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 가교 촉매는 실란 가교 반응을 촉진시키기 위하여 첨가되는 것이다. In a specific embodiment of the present invention, the crosslinking catalyst is added to promote the silane crosslinking reaction.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 가교 촉매는 주석, 아연, 철, 연, 코발트 등의 금속의 카르복실산염, 유기염기, 무기산 및 유기산이 사용될 수 있다. 상기 가교 촉매의 비제한적인 예로 상기 금속의 카르복실산염으로는 디부틸 주석 디라우레이트, 디부틸 주석 디아세테이트, 초산 제1주석, 카프릴산 제1 주석, 나프텐산 아연, 카프릴산 아연, 나프텐산 코발트 등이 있고, 상기 유기 염기로는 에틸아민, 디부틸 아민, 헥실 아민, 피리딘 등이 있고, 상기 무기산으로는 황산, 염산 등이 있으며, 상기 유기산으로는 톨루엔, 설폰산, 초산, 스테아린산, 말레산 등이 있을 수 있다. 또한 상기 가교 촉매는 이들 중 단독 또는 2 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, as the crosslinking catalyst, carboxylate salts of metals such as tin, zinc, iron, lead, and cobalt, organic bases, inorganic acids and organic acids may be used. Non-limiting examples of the crosslinking catalyst include dibutyl tin dilaurate, dibutyl tin diacetate, stannous acetate, stannous caprylate, zinc naphthenate, zinc caprylate, and cobalt naphthenate, and the organic base includes ethylamine, dibutylamine, hexylamine, pyridine, and the like, and the inorganic acid includes sulfuric acid and hydrochloric acid, and the organic acid includes toluene, sulfonic acid, acetic acid, and stearic acid. , maleic acid, and the like. In addition, the crosslinking catalyst may be used alone or a mixture of two or more of them.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 가교 촉매의 함량은 상기 폴리올레핀 100 중량부 기준으로 1 x 10-6 내지 1 중량부, 1 x 10-5 내지 1 중량부 또는 2 x 10-5 내지 1 x 10-1 중량부일 수 있다. 상기 가교 촉매의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우, 소망하는 수준의 실란 가교 반응이 일어날 수 있으며, 리튬이차전지 내에서의 원하지 않는 부반응을 일으키지 않는다. 가교 촉매가 낭비되는 등의 비용적인 문제가 발생하지 않는다. In a specific embodiment of the present invention, the content of the crosslinking catalyst is 1 x 10 -6 to 1 parts by weight, 1 x 10 -5 to 1 parts by weight, or 2 x 10 -5 to 1 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyolefin. x 10 -1 parts by weight. When the content of the crosslinking catalyst satisfies the above numerical range, a desired level of silane crosslinking may occur, and undesired side reactions in the lithium secondary battery do not occur. There is no cost problem such as wasted cross-linking catalyst.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 실란 그라프트된 폴리올레핀 조성물은 필요에 따라, 산화방지제, UV 안정제, 대전 방지제, 기핵제(nucleating agent) 등 특정 기능 향상을 위한 일반적인 첨가제들이 더 포함될 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the silane-grafted polyolefin composition may further contain general additives for improving specific functions, such as antioxidants, UV stabilizers, antistatic agents, nucleating agents, etc., if necessary. .

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 반응압출 단계는 단축 압출기 또는 이축 압축기를 사용할 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, the reaction extrusion step may use a single screw extruder or a twin screw compressor.

다음으로, 상기 반응압출된 실란 그라프트된 폴리올레핀 조성물을 시트 형태로 성형 및 연신한다(S2). Next, the reaction-extruded silane-grafted polyolefin composition is molded and stretched in a sheet form (S2).

예를 들어, 반응압출된 실란 그라프트된 폴리올레핀 조성물을 티-다이 등을 설치한 압출기 등을 이용하여 압출하고, 이후 수냉, 공냉식을 이용한 일반적인 캐스팅(casting) 혹은 캘린더링 방법을 사용하여 냉각 압출물을 형성할 수 있다.For example, the reaction-extruded silane-grafted polyolefin composition is extruded using an extruder equipped with a T-die, etc., and then cooled by using a general casting or calendaring method using water cooling or air cooling. can form.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기와 같이 연신하는 단계를 거침으로써 개선된 인장 강도 및 천공 강도를 가지는 가교 폴리올레핀 필름을 제공할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, it is possible to provide a crosslinked polyolefin film having improved tensile strength and puncture strength by performing the stretching step as described above.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 연신은 롤 방식 또는 텐더 방식 축차 또는 동시 연신으로 수행할 수 있다. 상기 연신비는 종방향 및 횡방향으로 각각 3배 이상 또는 4배 내지 10배의 범위일 수 있으며, 총 연신비는 14 내지 100배의 범위일 수 있다. 연신비가 상기 수치범위를 만족하는 경우, 한쪽 방향의 배향이 충분하지 않고 동시에 종방향 및 횡방향 간의 물성 균형이 깨져 인장강도 및 천공강도가 저하되는 문제를 방지할 수 있으며, 총 연신비가 상기 수치범위를 만족함에 따라, 미연신 또는 기공 형성이 일어나지 않는 문제를 방지할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the stretching may be performed by a roll method or a tender method sequentially or simultaneously stretching. The draw ratio may be in the range of 3 times or more or 4 times to 10 times in the longitudinal and transverse directions, respectively, and the total draw ratio may be in the range of 14 to 100 times. When the draw ratio satisfies the above numerical range, it is possible to prevent the problem that the orientation in one direction is not sufficient and the balance of physical properties between the longitudinal and transverse directions is broken at the same time, thereby reducing the tensile strength and the puncture strength, and the total draw ratio is within the numerical range As it satisfies, it is possible to prevent the problem that non-stretching or pore formation does not occur.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 연신 온도는 사용된 폴리올레핀의 융점, 희석제의 농도 및 종류에 따라 달라질 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the stretching temperature may vary depending on the melting point of the polyolefin used, the concentration and type of the diluent.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 예를 들어, 사용된 폴리올레핀이 폴리에틸렌이며, 희석제가 액체 파라핀이며, 희석제의 동점도가 40 ℃에서 40 내지 100 cSt인 경우, 상기 연신 온도는 종연신의 경우 70 내지 160 ℃, 90 내지 140 ℃ 또는 100 내지 130 ℃ 일 수 있으며, 횡연신의 경우 90 내지 180 ℃, 110 내지 160 ℃ 또는 120 내지 150 ℃ 일 수 있고, 양 방향 연신을 동시에 진행하는 경우에는 90 내지 180 ℃, 110 내지 160 ℃ 또는 120 내지 150 ℃ 범위일 수 있다. 상기 연신 온도가 상기 수치범위를 만족하는 경우, 상기 연신 온도가 낮은 온도 범위를 가짐에 따라 연질성(softness)이 없어 파단이 일어나거나 미연신이 일어나는 문제를 방지할 수 있으며 연신 온도가 높음에 따라 발생하는 부분적인 과연신 또는 물성 차이를 방지할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, for example, when the polyolefin used is polyethylene, the diluent is liquid paraffin, and the kinematic viscosity of the diluent is 40 to 100 cSt at 40° C., the stretching temperature is 70 to It may be 160 ℃, 90 to 140 ℃, or 100 to 130 ℃, in the case of transverse stretching may be 90 to 180 ℃, 110 to 160 ℃ or 120 to 150 ℃, in the case of proceeding in both directions at the same time stretching 90 to 180 ℃, 110 to 160 ℃ or 120 to 150 ℃ range. When the stretching temperature satisfies the numerical range, as the stretching temperature has a low temperature range, it is possible to prevent the problem of fracture or non-stretching due to lack of softness, and occurs as the stretching temperature is high Partial overstretching or differences in physical properties can be prevented.

이 후, 상기 성형 및 연신된 시트에서 희석제를 추출하여 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 제조한다(S3). Thereafter, a diluent is extracted from the molded and stretched sheet to prepare a silane-grafted polyolefin porous membrane (S3).

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막에서 유기 용매를 사용하여 희석제를 추출하고 상기 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 건조할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, a diluent may be extracted from the silane-grafted polyolefin porous membrane using an organic solvent, and the silane-grafted polyolefin porous membrane may be dried.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 유기 용매는 상기 희석제를 추출해낼 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 추출 효율이 높고 건조가 빠른 메틸 에틸 케톤, 메틸렌 클로라이드 또는 헥산 등이 적당하다. In a specific embodiment of the present invention, the organic solvent is not particularly limited as long as it can extract the diluent, but methyl ethyl ketone, methylene chloride or hexane with high extraction efficiency and fast drying are suitable.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 추출방법은 침적(immersion) 방법, 용제 스프레이(solvent spray) 방법, 초음파(ultrasonic) 방법 등 일반적인 모든 용매추출 방법이 각각 또는 복합적으로 사용될 수 있다. 추출 처리 후 잔류 희석제의 함량은 바람직하게는 1 중량% 이하이어야 한다. 잔류 희석제의 함량이 1 중량%를 초과하면 물성이 저하되고 다공성 막의 투과도가 감소한다. 잔류 희석제의 함량은 추출 온도와 추출 시간에 영향을 받을 수 있으며, 희석제와 유기용매의 용해도 증가를 위해, 추출 온도는 높은 것이 좋으나 유기용매의 끓음에 의한 안전성 문제를 고려할 때 40 ℃ 이하가 바람직하다. 상기 추출 온도가 희석제의 응고점 이하이면 추출 효율이 크게 떨어지므로 희석제의 응고점보다는 반드시 높아야 한다.In a specific embodiment of the present invention, as the extraction method, all general solvent extraction methods such as an immersion method, a solvent spray method, and an ultrasonic method may be used individually or in combination. The content of residual diluent after the extraction treatment should preferably be 1% by weight or less. When the content of the residual diluent exceeds 1 wt %, physical properties deteriorate and the permeability of the porous membrane decreases. The content of the residual diluent may be affected by the extraction temperature and extraction time. In order to increase the solubility of the diluent and the organic solvent, it is preferable that the extraction temperature is high, but in consideration of the safety problem due to the boiling of the organic solvent, it is preferable to be below 40 °C. . If the extraction temperature is below the freezing point of the diluent, the extraction efficiency is greatly reduced, so it must be higher than the freezing point of the diluent.

또한, 추출 시간은 제조되는 다공성 막의 두께에 따라 다르나, 5 내지 15 ㎛ 두께의 다공성 막을 제조하는 경우에는 1 내지 3분의 추출 시간이 적절하다.In addition, the extraction time varies depending on the thickness of the porous membrane to be prepared, but in the case of preparing a porous membrane having a thickness of 5 to 15 μm, an extraction time of 1 to 3 minutes is appropriate.

이 후, 상기 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 열고정한다(S4). Thereafter, the silane-grafted polyolefin porous membrane is heat-set (S4).

상기 열고정은 다공성 막을 고정시키고 열을 가하여, 수축하려는 다공성 막을 강제로 잡아주어 잔류 응력을 제거하는 것이다. The heat setting is to fix the porous membrane and apply heat to forcibly hold the porous membrane to be contracted to remove residual stress.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 경우, 상기 열고정 온도는 100 내지 140 ℃, 105 내지 135 ℃ 또는 110 내지 130 ℃ 일 수 있다. 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 경우에 상기 열고정 온도가 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 폴리올레핀 분자의 재배열이 일어나 다공성 막의 잔류 응력을 제거할 수 있으며, 부분적 용융에 따라 다공성 막의 기공이 막히는 문제를 감소시킬 수 있다. 열고정 온도가 높을수록 제조된 다공성 막의 열수축율이 개선될 수 있으며, 열고정 온도가 낮을수록 다공성 막의 저항을 저감시킬 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, when the polyolefin is polyethylene, the heat setting temperature may be 100 to 140 ℃, 105 to 135 ℃, or 110 to 130 ℃. When the polyolefin is polyethylene and the heat setting temperature satisfies the above numerical range, the polyolefin molecules are rearranged to remove the residual stress of the porous membrane, and the problem of clogging the pores of the porous membrane due to partial melting can be reduced. have. The higher the heat setting temperature, the better the thermal contraction rate of the prepared porous membrane, and the lower the heat setting temperature, the lower the resistance of the porous membrane.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 열고정 온도의 시간은 10 초 내지 120 초, 20 초 내지 90 초 또는 30 초 내지 60 초 범위일 수 있다. 상기 시간에서 열고정하는 경우, 폴리올레핀 분자의 재배열이 일어나 다공성 막의 잔류 응력을 제거할 수 있으며, 부분적 용융에 따라 다공성 막의 기공이 막히는 문제를 감소시킬 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, the time of the heat setting temperature may be in the range of 10 seconds to 120 seconds, 20 seconds to 90 seconds, or 30 seconds to 60 seconds. In the case of heat setting at this time, it is possible to remove the residual stress of the porous membrane due to rearrangement of the polyolefin molecules, and it is possible to reduce the problem of clogging the pores of the porous membrane due to partial melting.

다음으로, 상기 열고정된 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 수분 존재 하에서 가교시킨다(S5). Next, the heat-set silane-grafted polyolefin porous membrane is cross-linked in the presence of moisture (S5).

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 가교는 60 내지 100 ℃, 65 내지 95 ℃ 또는 70 내지 90 ℃에서 수행될 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the crosslinking may be performed at 60 to 100 °C, 65 to 95 °C, or 70 to 90 °C.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 가교는 습도 60 내지 95% 에서 6 내지 50 시간 동안 수행될 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the crosslinking may be performed at a humidity of 60 to 95% for 6 to 50 hours.

본 발명의 다른 일 측면은 하기 구현예들에 따른 가교 폴리올레핀 필름을 제공한다. Another aspect of the present invention provides a crosslinked polyolefin film according to the following embodiments.

본 발명에서 '셧다운 온도'는 내부 혹은 외부 단락으로 인해 갑자기 많은 전류가 흐름에 따라 가교 폴리올레핀 필름 내 미세 기공이 폐쇄될 때의 온도를 의미한다. In the present invention, the 'shutdown temperature' refers to the temperature at which the micropores in the crosslinked polyolefin film are closed due to a sudden large current flowing due to an internal or external short circuit.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 가교 폴리올레핀 필름은 128 내지 145 ℃ 범위의 셧다운 온도를 갖는 것을 특징으로 한다.In one specific embodiment of the present invention, the crosslinked polyolefin film is characterized in that it has a shutdown temperature in the range of 128 to 145 ℃.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 셧다운 온도는 128 내지 145 ℃, 또는 128 내지 140 ℃, 또는 130 내지 138 ℃, 또는 132 내지 138 ℃ 범위, 또는 135 내지 138 ℃ 범위일 수 있다. 셧다운 온도가 상기 수치 범위 내인 경우, 단락에 의한 열폭주와 같은 고온 환경 하에서도 안전성이 유지될 수 있다. In one specific embodiment of the present invention, the shutdown temperature may be in the range of 128 to 145 °C, or 128 to 140 °C, or 130 to 138 °C, alternatively in the range of 132 to 138 °C, or in the range of 135 to 138 °C. When the shutdown temperature is within the above numerical range, safety may be maintained even under a high-temperature environment such as thermal runaway due to a short circuit.

본 발명에서 상기 셧다운 온도는 다음 방법에 따라 측정된다.In the present invention, the shutdown temperature is measured according to the following method.

먼저 가교 폴리올레핀 필름의 투기도를 측정하면서, 상기 가교 폴리올레핀 필름을 승온 조건(30℃에서 시작하여 5℃/분)에 노출시킨다. 이 때, 상기 가교 폴리올레핀 필름의 투기도(Gurley 값)가 처음으로 100,000초/100cc를 초과하는 온도를 셧다운 온도로 정의한다. 상기 가교 폴리올레핀 필름의 투기도는 JIS P8117에 따라 투기도 측정기(Asahi Seiko, EGO-IT)를 사용하여 측정한다.First, while measuring the air permeability of the crosslinked polyolefin film, the crosslinked polyolefin film is exposed to elevated temperature conditions (starting at 30°C and 5°C/min). At this time, the temperature at which the air permeability (Gurley value) of the crosslinked polyolefin film exceeds 100,000 seconds/100cc for the first time is defined as the shutdown temperature. The air permeability of the crosslinked polyolefin film is measured using an air permeability meter (Asahi Seiko, EGO-IT) according to JIS P8117.

본 발명에서 '멜트 다운 온도'는 리튬이차전지의 온도가 상승하면서 분리막을 구성하는 폴리올레핀 결정이 녹아 분리막의 인장 강도가 급격히 감소함에 따라 분리막이 녹아내릴 때의 온도를 의미하는 것이다. In the present invention, the 'melt-down temperature' refers to the temperature at which the separator melts as the temperature of the lithium secondary battery rises and the polyolefin crystal constituting the separator melts and the tensile strength of the separator sharply decreases.

멜트 다운 온도는 가교 폴리올레핀 필름을 제조 진행방향(Machine direction, MD)과 진행방향의 수직방향(Transverse direction, TD)으로의 샘플을 각각 채취한 후 열기계적 분석방법(Thermomechanical Analysis, TMA)으로 측정한다. 구체적으로, TMA 장비(TA Instrument, Q400)에 10 mm 길이의 샘플을 넣고 19.6 mN의 장력을 가한 상태에서 승온 조건 (30 ℃에서 시작하여 5 ℃/분)에 노출시킨다. 온도가 상승함에 따라 샘플의 길이 변화가 수반되어지며, 길이가 급격하게 늘어나 샘플이 끊어지는 온도를 측정한다. MD와 TD를 각각 측정하고 더 높은 온도를 해당 샘플의 멜트 다운 온도로 정의한다.The melt-down temperature is measured by thermomechanical analysis (TMA) after taking samples in the production direction (Machine direction, MD) and the transverse direction (TD) of the cross-linked polyolefin film, respectively. . Specifically, a 10 mm-long sample is put into a TMA equipment (TA Instrument, Q400) and exposed to elevated temperature conditions (starting at 30° C. and 5° C./min) while applying a tension of 19.6 mN. As the temperature rises, the length of the sample is changed, and the temperature is measured at which the sample is cut by rapidly increasing the length. Measure the MD and TD respectively and define the higher temperature as the meltdown temperature of the sample in question.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 가교 폴리올레핀 필름의 멜트 다운 온도는 150 내지 230 ℃, 또는 155 내지 210 ℃, 또는 179 내지 210 ℃일 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, the melt-down temperature of the crosslinked polyolefin film may be 150 to 230 °C, or 155 to 210 °C, or 179 to 210 °C.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에서, 상기 가교 폴리올레핀 필름의 두께는 1 내지 50 ㎛ 범위 또는 3 내지 20 ㎛ 범위 또는 5 내지 17 ㎛ 범위 내에서 적절하게 선택될 수 있다. 가교 폴리올레핀 필름의 두께가 특별히 전술한 범위로 한정되는 것은 아니지만, 두께가 전술한 하한보다 지나치게 얇은 경우에는 기계적 물성이 저하되어 전지 사용 중 분리막이 쉽게 손상될 수 있다. 한편, 가교 폴리올레핀 필름에 존재하는 기공 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.01 내지 50 ㎛ 및 10 내지 95% 범위일 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, the thickness of the crosslinked polyolefin film may be appropriately selected within the range of 1 to 50 μm, or 3 to 20 μm, or 5 to 17 μm. Although the thickness of the crosslinked polyolefin film is not particularly limited to the above-mentioned range, if the thickness is too thin than the above-mentioned lower limit, mechanical properties may be deteriorated, and the separator may be easily damaged during battery use. Meanwhile, the pore size and pore size present in the crosslinked polyolefin film are also not particularly limited, but may be in the range of 0.01 to 50 μm and 10 to 95%, respectively.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 리튬이차전지로서, 상기 분리막은 전술한 가교 폴리올레핀 필름으로 이루어진 분리막; 전술한 가교 폴리올레핀 필름이 다공성 고분자 기재와 적층되어 형성된 분리막; 또는, 상기 가교 폴리올레핀 필름을 기재로 사용하고, 상기 기재의 적어도 일면에 무기물 입자와 바인더가 혼합되어 형성된 다공성 코팅층을 포함하는 분리막('복합 분리막')일 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the separator includes a separator made of the aforementioned cross-linked polyolefin film; a separator formed by laminating the aforementioned crosslinked polyolefin film with a porous polymer substrate; Alternatively, it may be a separator ('composite separator') using the cross-linked polyolefin film as a substrate and including a porous coating layer formed by mixing inorganic particles and a binder on at least one surface of the substrate.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면, 복합 분리막에서 다공성 코팅층은 상기 가교 폴리올레핀 필름의 일면 또는 양면에 층상으로 형성되어 있다. 상기 다공성 코팅층은 복수의 무기물 입자와 바인더의 혼합물을 포함하며, 상기 무기물 입자들이 바인더를 매개로 하여 집적되어 층상으로 형성된다. 상기 다공성 코팅층의 바인더는 무기물 입자들이 서로 결착된 상태를 유지할 수 있도록 이들을 서로 부착(즉, 바인더가 무기물 입자 사이를 연결 및 고정)시킬 수 있으며, 또한 상기 바인더에 의해 무기물 입자와 가교 폴리올레핀 필름이 결착된 상태를 유지할 수 있다. 상기 다공성 코팅층의 무기물 입자들은 실질적으로 서로 접촉한 상태에서 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)을 형성할 수 있고, 이 때 인터스티셜 볼륨은 무기물 입자들에 의한 충진 구조(closed packed or densely packed)에서 실질적으로 접촉하는 무기물 입자들에 의해 한정되는 공간을 의미한다. 상기 무기물 입자 사이의 인터스티셜 볼륨은 빈 공간이 되어 다공성 코팅층의 기공을 형성할 수 있다. According to a specific embodiment of the present invention, in the composite separator, the porous coating layer is formed on one or both sides of the cross-linked polyolefin film in a layered manner. The porous coating layer includes a mixture of a plurality of inorganic particles and a binder, and the inorganic particles are integrated through a binder to form a layered layer. The binder of the porous coating layer may attach the inorganic particles to each other (that is, the binder connects and fix the inorganic particles) so that the inorganic particles can maintain a binding state to each other, and the inorganic particles and the cross-linked polyolefin film are bound by the binder state can be maintained. The inorganic particles of the porous coating layer may form an interstitial volume in a state in which they are substantially in contact with each other, and in this case, the interstitial volume is in a closed packed or densely packed structure by the inorganic particles. It means a space defined by the inorganic particles that are substantially in contact. The interstitial volume between the inorganic particles may become an empty space to form pores of the porous coating layer.

복합 분리막에서는 가교 폴리올레핀 필름의 적어도 일면에 전술한 바와 같이 무기물 입자를 포함하는 다공성 코팅층이 형성되어 있으므로 리튬이차전지용 분리막의 내열성 및 기계적 물성이 더욱 향상된다. 즉, 상기 무기물 입자는 일반적으로 200 ℃ 이상의 고온이 되어도 물리적 특성이 변하지 않는 특성을 갖기 때문에, 다공성 코팅층으로 인해 리튬이차전지용 분리막이 우수한 내열성을 갖게 된다. In the composite separator, since the porous coating layer including inorganic particles is formed on at least one surface of the crosslinked polyolefin film as described above, the heat resistance and mechanical properties of the separator for lithium secondary batteries are further improved. That is, since the inorganic particles generally have properties that do not change their physical properties even at a high temperature of 200° C. or higher, the separator for lithium secondary batteries has excellent heat resistance due to the porous coating layer.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 다공성 코팅층은 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 2 ㎛ 내지 30 ㎛인 또는 2 ㎛ 내지 20 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 다공성 코팅층이 전술한 범위의 두께를 갖는 경우에 분리막의 박막화, 저 저항 및 고 내열성의 효과를 가질 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, the porous coating layer may have a thickness in the range of 1 μm to 50 μm, or 2 μm to 30 μm, or 2 μm to 20 μm. When the porous coating layer has a thickness in the above-mentioned range, it may have the effect of thinning the separator, low resistance, and high heat resistance.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 다공성 코팅층을 구성하는 무기물 입자와 바인더의 조성비는 최종 제조되는 다공성 코팅층의 두께, 기공 크기 및 기공도를 고려하여 결정될 수 있다. 비제한적인 예로, 무기물 입자와 바인더의 조성비는 중량 기준으로 무기물 입자가 50 내지 99.9 중량% 또는 60 내지 99.5 중량%, 바인더가 0.1 내지 50 중량% 또는 0.5 내지 40 중량% 범위일 수 있다. 상기 무기물 입자의 함량이 50 중량% 미만일 경우 바인더의 함량이 지나치게 많게 되어 무기물 입자들 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다. 반면, 상기 무기물 입자의 함량이 99.9 중량%를 초과할 경우 바인더의 함량이 너무 적기 때문에 무기물 입자 사이의 접착력 약화로 인해 최종 다공성 코팅층의 기계적 물성이 저하된다.In a specific embodiment of the present invention, the composition ratio of the inorganic particles and the binder constituting the porous coating layer may be determined in consideration of the thickness, pore size, and porosity of the finally manufactured porous coating layer. As a non-limiting example, the composition ratio of the inorganic particles to the binder may be 50 to 99.9 wt% or 60 to 99.5 wt% of the inorganic particles, and 0.1 to 50 wt% or 0.5 to 40 wt% of the binder. When the content of the inorganic particles is less than 50% by weight, the content of the binder becomes excessively large, thereby reducing the pore size and porosity due to a decrease in the void space formed between the inorganic particles, which may cause degradation of the final battery performance. On the other hand, when the content of the inorganic particles exceeds 99.9% by weight, the mechanical properties of the final porous coating layer are deteriorated due to weakening of the adhesion between the inorganic particles because the content of the binder is too small.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 다공성 코팅층의 무기물 입자 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 0.001 내지 10 ㎛ 범위 또는 0.01 내지 10 ㎛ 범위 또는 0.05 내지 5 ㎛ 범위 또는 0.1 내지 2 ㎛ 범위의 D50 직경을 가질 수 있다. 상기 무기물 입자 크기가 이러한 범위의 직경을 만족하는 경우, 분산성이 유지되어 리튬이차전지용 분리막의 물성을 조절하기가 용이하고, 다공성 코팅층의 두께가 증가하는 현상을 피할 수 있어 기계적 물성이 개선될 수 있으며, 또한 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충·방전시 내부 단락이 일어날 확률이 적다.In a specific embodiment of the present invention, the inorganic particle size of the porous coating layer is not limited, but in order to form a coating layer having a uniform thickness and an appropriate porosity, 0.001 to 10 μm or 0.01 to 10 μm or 0.05 to 5 μm or a D50 diameter in the range of 0.1 to 2 μm. When the inorganic particle size satisfies the diameter in this range, dispersibility is maintained, so it is easy to control the physical properties of the separator for lithium secondary batteries, and the phenomenon of increasing the thickness of the porous coating layer can be avoided, so that mechanical properties can be improved. Also, due to the excessively large pore size, the probability of an internal short circuit during battery charging and discharging is low.

본원 명세서에서 "입경 D50"은, 입경에 따른 입자 개수 누적 분포의 50% 지점에서의 입경을 의미한다. 즉, D50은 입경에 따른 입자 개수 누적 분포의 50% 지점에서의 입경을 의미하며, 상기 입경은 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 구체적으로, 측정 대상 분말을 분산매 중에 분산시킨 후, 시판되는 레이저 회절 입도 측정 장치(예를 들어 Microtrac S3500)에 도입하여 입자들이 레이저빔을 통과할 때 입자 크기에 따른 회절패턴 차이를 측정하여 입도 분포를 산출한다. 측정 장치에 있어서의 입경에 따른 입자 개수 누적 분포의 50%가 되는 지점에서의 입자 직경을 산출함으로써, D50을 측정할 수 있다.In the present specification, "particle diameter D50" means a particle diameter at 50% of the cumulative distribution of the number of particles according to the particle diameter. That is, D50 means a particle diameter at 50% of the cumulative distribution of the number of particles according to the particle diameter, and the particle diameter may be measured using a laser diffraction method. Specifically, after dispersing the powder to be measured in a dispersion medium, it is introduced into a commercially available laser diffraction particle size measuring device (for example, Microtrac S3500) to measure the diffraction pattern difference according to the particle size when the particles pass through the laser beam to measure the particle size distribution to calculate D50 can be measured by calculating the particle diameter at the point used as 50% of the particle number cumulative distribution according to the particle diameter in a measuring apparatus.

상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 무기물 입자는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 전기화학소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있다. 또한, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles are not particularly limited as long as oxidation and/or reduction reactions do not occur in the operating voltage range of the applied electrochemical device (eg, 0-5V based on Li/Li+). In particular, when inorganic particles having an ion transport ability are used, the performance can be improved by increasing the ion conductivity in the electrochemical device. In addition, when inorganic particles having a high dielectric constant are used as the inorganic particles, the ionic conductivity of the electrolyte can be improved by contributing to an increase in the degree of dissociation of an electrolyte salt, such as a lithium salt, in a liquid electrolyte.

전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 또는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체를 포함할 수 있다. 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1 - xLaxZr1 - yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, γ-AlOOH, SiC, TiO2 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.For the reasons described above, the inorganic particles may include high dielectric constant inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more or 10 or more, inorganic particles having lithium ion transport ability, or a mixture thereof. Non-limiting examples of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1 - x La x Zr 1 - y Ti y O 3 (PLZT, where 0 < x < 1, 0 < y < 1), Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), Hafnia (HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO , NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , γ-AlOOH, SiC, TiO 2 and the like may be used alone or in combination of two or more. In addition, when the above-described high dielectric constant inorganic particles and the inorganic particles having lithium ion transport ability are mixed, their synergistic effect may be doubled.

상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li3 . 25Ge0 .25P0. 75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x <4, 0 < y < 2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 glass(LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiILi2S-P2S5등과 같은 P2S5 계열 glass(LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.Non-limiting examples of the inorganic particles having the lithium ion transport ability include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 < x < 2, 0 < y < 3) , lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li 2 O-9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P (LiAlTiP) x O y series glass such as 2 O 5 (0 < x < 4, 0 < y < 13), lithium lanthanide titanate (Li x La y TiO 3 , 0 < x < 2, 0 < y < 3) ), Li 3 . 25 Ge 0 .25 P 0. 75 S 4 Lithium germanium thiophosphate such as Li x Ge y P z S w , 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), lithium nitride such as LiN SiS 2 based glass (Li x Si y S z , 0 < x < 3, 0), such as Li x N y , 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , etc. P 2 S 5 series glass, such as < y < 2, 0 < z < 4), LiILi 2 SP 2 S 5, etc. (Li x P y S z , 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) or a mixture thereof.

상기 바인더로는 용매와 바인더 간의 용해도 지수 차이가 1.5 내지 8.3 MPa0.5을 만족하는 고분자라면 제한없이 적용할 수 있다. 상세하게는, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene, PVdF-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리플루오로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-테트라플루오로에틸렌(polyvinylidene fluoridecotetrafluoroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As the binder, any polymer having a solubility index difference of 1.5 to 8.3 MPa 0.5 between the solvent and the binder may be applied without limitation. Specifically, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (polyvinylidene fluorideco-hexafluoropropylene, PVdF-HFP), polyvinylidene fluoride-trichlorethylene (polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene) ), polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene, polyvinylidene fluoride-tetrafluoroethylene, polymethylmethacrylate, or two of these It may be a mixture of the above, but is not limited thereto.

다공성 코팅층의 기공 크기 및 기공도는 주로 무기물 입자의 크기에 의존하는데, 예컨대 입경이 1㎛ 이하인 무기물 입자를 사용하는 경우, 형성되는 기공 역시 1㎛ 이하가 된다. 이와 같은 기공 구조는 추후 주액되는 전해액으로 채워지게 되고, 이와 같이 채워진 전해액은 이온 전달 역할을 하게 된다. 따라서 상기 기공의 크기 및 기공도는 다공성 코팅층의 이온 전도도 조절에 중요한 영향 인자이다. The pore size and porosity of the porous coating layer mainly depend on the size of the inorganic particles. For example, when inorganic particles having a particle diameter of 1 μm or less are used, the formed pores are also 1 μm or less. Such a pore structure is filled with an electrolyte to be injected later, and the electrolyte filled in this way plays a role of ion transfer. Therefore, the size and porosity of the pores are important factors influencing the ionic conductivity of the porous coating layer.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면, 다공성 코팅층의 기공 크기는 0.001 내지 10 ㎛ 또는 0.001 내지 1 ㎛ 범위이다. 또한, 다공성 코팅층의 기공도(porosity)는 5 내지 95% 범위 또는 10 내지 95 % 범위 또는 20 내지 90 % 범위 또는 30 내지 80 % 범위이다. 상기 기공도는 상기 다공성 코팅층의 두께, 가로, 및 세로로 계산한 부피에서, 상기 코팅층의 각 구성성분의 무게와 밀도로 환산한 부피를 차감(subtraction)한 값에 해당한다.According to a specific embodiment of the present invention, the pore size of the porous coating layer is in the range of 0.001 to 10 μm or 0.001 to 1 μm. Further, the porosity of the porous coating layer is in the range of 5 to 95%, or in the range of 10 to 95%, or in the range of 20 to 90%, or in the range of 30 to 80%. The porosity corresponds to a value obtained by subtracting a volume converted to the weight and density of each component of the coating layer from the volume calculated in the thickness, width, and length of the porous coating layer.

상기 다공성 코팅층에 상기 범위의 기공 크기 및/또는 기공도가 형성되는 경우에, 본 발명의 일 실시양태에 따른 리튬이차전지용 분리막이 비정상적인 상황에서의 단락을 방지할 수 있으면서 적절한 저항 특성 및 통기도를 동시에 구비할 수 있다. When the pore size and / or porosity in the above range is formed in the porous coating layer, the separator for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention can prevent short circuit in an abnormal situation while providing appropriate resistance properties and air permeability at the same time can be provided

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 다공성 코팅층은 용매에 전술한 무기물 입자와 바인더를 혼합하여 다공성 코팅층 형성용 조성물을 준비하고 이를 가교 폴리올레핀 필름상에 도포하고 건조시킴으로써 형성된다. 상기 용매는 유기 용제인 것으로서, 상기 무기물 입자 및 바인더를 균일하게 분산할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 유기 용제의 비제한적인 예로는 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 고리형 지방족 탄화수소류;톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류;아세톤, 에틸메틸케톤, 디이소프로필케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산 등의 케톤류;메틸렌클로라이드, 클로로포름, 사염화탄소 등 염소계 지방족 탄화수소;아세트산에틸, 아세트산 부틸, γ-부티로락톤, ε-카프로락톤 등의 에스테르류;아세토니트릴, 프로피오니트릴 등의 아실로니트릴류;테트라하이드로푸란, 에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류:메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올류;N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류를 들 수 있으며 건조 공정상 이점을 고려하여 상기 유기 용제에 아세톤이 포함될 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용해도 되고, 이들을 2종 이상 혼합한 혼합 용매를 사용해도 된다. 이들 중에서도 특히, 비점이 낮고 휘발성이 높은 용매가 단시간에 또한 저온에서 제거할 수 있으므로 바람직하다. 구체적으로는, 아세톤, 톨루엔, 시클로헥사논, 시클로펜탄, 테트라하이드로푸란, 시클로헥산, 자일렌, 혹은 N-메틸피롤리돈, 또는 이들의 혼합 용매인 것이 바람직하다.In a specific embodiment of the present invention, the porous coating layer is formed by mixing the above-mentioned inorganic particles and a binder in a solvent to prepare a composition for forming a porous coating layer, applying it on a crosslinked polyolefin film, and drying. The solvent is an organic solvent, and is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the inorganic particles and the binder. Non-limiting examples of the organic solvent include cyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; acetone, ethyl methyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, Ketones such as methylcyclohexane and ethylcyclohexane; Chlorine-based aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, and carbon tetrachloride; Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone, ε-caprolactone; acetonitrile, propionitrile, etc. of acylnitriles; ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether: alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol and ethylene glycol monomethyl ether; N-methylpyrrolidone, N,N- and amides such as dimethylformamide, and acetone may be included in the organic solvent in consideration of advantages in the drying process. These solvents may be used independently and may use the mixed solvent which mixed these 2 or more types. Among these, a solvent having a low boiling point and high volatility is preferable because it can be removed in a short time and at a low temperature. Specifically, acetone, toluene, cyclohexanone, cyclopentane, tetrahydrofuran, cyclohexane, xylene, or N-methylpyrrolidone, or a mixed solvent thereof is preferable.

상기 다공성 코팅층 형성용 조성물 중 무기물 입자 및 바인더의 함유 비율은 다공성 코팅층에 대해 상기 서술한 바와 같은 비율로 하는 것이 바람직하다.The content of the inorganic particles and the binder in the composition for forming the porous coating layer is preferably the same as described above for the porous coating layer.

상기 다공성 코팅층 형성용 조성물을 가교 폴리올레핀 필름의 적어도 일면에 도포하여 다공성 코팅층을 형성하는 방법은 제한이 없으며, 딥(Dip) 코팅법, 다이(Die) 코팅법, 롤(roll) 코팅법, 콤마(comma) 코팅법, 닥터 블레이드 코팅법, 리버스롤 코팅법, 다이렉트롤 코팅법, 마이크로 그라비어 코팅법 등의 방법을 들 수 있다.The method for forming the porous coating layer by applying the composition for forming the porous coating layer to at least one surface of the crosslinked polyolefin film is not limited, and there is no limitation on a dip coating method, a die coating method, a roll coating method, a comma ( comma) coating method, doctor blade coating method, reverse roll coating method, direct roll coating method, micro gravure coating method, etc. are mentioned.

다공성 코팅층을 형성하기 위한 코팅 과정은 일정 범위의 습도에서 실시하는 것이 바람직하다. 다공성 코팅층 형성용 조성물을 가교 폴리올레핀 필름의 일면 또는 양면에 코팅한 후에, 건조 과정을 거치면서 코팅층(조성물)에 용해되어 있는 바인더는 당업계에 공지되어 있는 상분리(vapor-induced phase separation) 현상에 의해 상전이 특성을 갖게 된다. 상기 상분리는 가습 상분리 또는 침지 상분리에 의해 이루어질 수 있다.The coating process for forming the porous coating layer is preferably performed at a humidity within a certain range. After coating the composition for forming a porous coating layer on one or both sides of the cross-linked polyolefin film, the binder dissolved in the coating layer (composition) through a drying process is phase-separated by a phenomenon known in the art It has a phase transition characteristic. The phase separation may be performed by humidified phase separation or immersion phase separation.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 리튬이차전지용 분리막은 상분리후에 건조될 수 있다. 건조는 당업계에 공지되어 있는 방법을 사용할 수 있으며, 사용된 용매의 증기압을 고려한 온도 범위에서 오븐 또는 가열식 챔버를 사용하여 배치식 또는 연속식으로 가능하다. 상기 건조는 상기 조성물 내에 존재하는 용매를 거의 제거하는 것이며, 이는 생산성 등을 고려하여 가능한 빠른 것이 바람직하며, 예컨대 1분 이하 또는 30초 이하의 시간 동안 실시될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the separator for a lithium secondary battery may be dried after phase separation. Drying may be carried out using a method known in the art, and may be performed batchwise or continuously using an oven or a heated chamber in a temperature range taking into account the vapor pressure of the solvent used. The drying is to almost remove the solvent present in the composition, which is preferably as fast as possible in consideration of productivity and the like, and may be carried out for, for example, 1 minute or less or 30 seconds or less.

상기 다공성 코팅층의 형성은 가교 폴리올레핀 필름의 양면 모두 또는 일면에만 선택적으로 수행될 수 있다.The formation of the porous coating layer may be selectively performed on both sides or only one side of the crosslinked polyolefin film.

이와 같이 제조된 리튬이차전지용 분리막은 전기화학소자용 분리막으로도 이용될 수 있다. 상기 전기화학소자는 전기화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 2차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬이차전지가 바람직하다.The separator for a lithium secondary battery prepared in this way can also be used as a separator for an electrochemical device. The electrochemical device includes all devices that perform an electrochemical reaction, and specific examples thereof include all kinds of primary and secondary cells, fuel cells, solar cells, or capacitors. In particular, a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery among the secondary batteries is preferable.

본 발명에 따른 구체적인 일 실시양태에 있어서, 리튬이차전지는 당 기술 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 일 실시양태에 따르면 양극과 음극 사이에 전술한 분리막을 개재(介在)시켜 전극 조립체를 준비하고 이를 전지 케이스에 수납한 후 전해액을 주입함으로써 이차 전지를 제조할 수 있다.In a specific embodiment according to the present invention, the lithium secondary battery may be manufactured according to a conventional method known in the art. According to an embodiment of the present invention, the secondary battery may be manufactured by preparing an electrode assembly by interposing the above-described separator between the positive electrode and the negative electrode, accommodating it in a battery case, and then injecting an electrolyte solution.

본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 이차전지의 전극은 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 도전재 및 바인더와 혼합한 조성물 형태로 전극 집전체에 도포, 건조한 후에 롤 프레스하여 제조할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the electrode of the secondary battery is prepared by applying the electrode active material to the electrode current collector in the form of a composition mixed with a conductive material and a binder according to a conventional method known in the art, drying it, and then roll pressing. can

상기 전극 활물질 중 양극 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극 활물질이 사용가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들의 조합에 의하여 형성되는 복합산화물 등과 같은 리튬흡착물질(lithium intercalation material) 등이 바람직하다. Among the electrode active materials, non-limiting examples of the positive electrode active material include conventional positive electrode active materials that can be used in positive electrodes of conventional electrochemical devices, and in particular, lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide, or their A lithium intercalation material such as a composite oxide formed by combination is preferable.

음극 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극 활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. 양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.As a non-limiting example of the negative electrode active material, a conventional negative electrode active material that can be used for a negative electrode of a conventional electrochemical device can be used, and in particular, lithium metal or lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, A lithium adsorbent material such as graphite or other carbons is preferable. Non-limiting examples of the positive current collector include a foil made of aluminum, nickel, or a combination thereof, and non-limiting examples of the negative current collector include copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof. There are manufactured foils and the like.

본 발명에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+ 와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 (γ-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The electrolyte that can be used in the present invention is a salt having the same structure as A + B - , A + includes an ion consisting of alkali metal cations such as Li + , Na + , K + or a combination thereof, and B - is PF 6 - , BF 4 - , Cl - , Br - , I - , ClO 4 - , AsF 6 - , CH 3 CO 2 - , CF 3 SO 3 - , N(CF 3 SO 2 ) 2 - , C(CF 2 SO 2 ) 3 - A salt containing an anion or a combination thereof, such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC) , dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone (γ-butyrolactone) ) or dissolved or dissociated in an organic solvent consisting of a mixture thereof, but is not limited thereto.

상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다. 본 발명의 전극 조립체를 전지로 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage during the battery manufacturing process according to the manufacturing process and required physical properties of the final product. That is, it may be applied before assembling the battery or in the final stage of assembling the battery. As a process for applying the electrode assembly of the present invention to a battery, in addition to the general process of winding, lamination, stack, and folding processes of a separator and an electrode are possible.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, examples will be given to describe the present invention in detail. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

실시예Example 1 One

(1)(One) 가교 폴리올레핀 필름의 제조 Preparation of crosslinked polyolefin film

먼저, 중량평균분자량이 38만인 고밀도 폴리에틸렌(대한유화, VH035, 융점 137 ℃) 30 kg을 압출기 호퍼에 투입하고, 이어서 희석제인 액상 파라핀 오일 (40 ℃에서의 동점도: 40 cSt) 70 kg에 개시제인 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥세인 10 g, 제1 가교제로서 비닐트리스(2-메톡시-에톡시)실란 (Evonic industry, Dynasylan® VTMOEO) 1.5 kg, 제2 가교제로서 트리부틸(비닐)실란 (ChemTik, Tributyl(vinyl)silane) 0.5 kg, 디부틸주석 디라우레이트 (Sigma Aldrich, Dibutyltin dilaurate 95%) 10 g을 사전 혼합하였다. 이 후, 180 ℃의 온도 조건으로 반응 압출하여 실란 그라프트된 폴리에틸렌 조성물을 준비하였다.First, 30 kg of high-density polyethylene (Daehan Petrochemical, VH035, melting point 137 ℃) having a weight average molecular weight of 380,000 is put into the extruder hopper, and then liquid paraffin oil as a diluent (kinematic viscosity at 40 ℃: 40 cSt) 70 kg of initiator 10 g of 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane, 1.5 kg of vinyltris(2-methoxy-ethoxy)silane (Evonic industry, Dynasylan® VTMOEO) as a first crosslinking agent, As a second crosslinking agent, 0.5 kg of tributyl(vinyl)silane (ChemTik, Tributyl(vinyl)silane) and 10 g of dibutyltin dilaurate (Sigma Aldrich, Dibutyltin dilaurate 95%) were pre-mixed. Thereafter, a silane-grafted polyethylene composition was prepared by reaction extrusion under a temperature condition of 180°C.

준비된 실란 그라프트된 폴리에틸렌 조성물을 티-다이와 냉각 캐스팅 롤을 지나 시트 형태로 성형하고, 이 후 MD 연신 후 TD 연신의 텐터형 축차연신기로 이축 연신하였다. MD 연신비와 TD 연신비는 모두 6.5배로 하였다. 연신 온도는 MD가 108 ℃, TD가 123℃ 이었다. The prepared silane-grafted polyethylene composition was molded into a sheet through a T-die and a cooling casting roll, and then biaxially stretched using a tenter-type sequential stretching machine of MD stretching and TD stretching. Both the MD draw ratio and the TD draw ratio were set to 6.5 times. The stretching temperature was 108°C in MD and 123°C in TD.

상기 연신된 시트에서 메틸렌 클로라이드를 이용하여 희석제를 추출하고, 희석제가 추출된 시트를 124 ℃에서 열고정하여 실란 그라프트된 다공성 막을 제조하였다. 상기 실란 그라프트된 다공성 막을 85℃, 85% 습도 조건에서 48 시간 동안 에이징시키면서 가교시켜서 가교 폴리올레핀 필름을 제조하였다. A diluent was extracted from the stretched sheet using methylene chloride, and the sheet from which the diluent was extracted was heat-set at 124° C. to prepare a silane-grafted porous membrane. A crosslinked polyolefin film was prepared by crosslinking the silane-grafted porous membrane while aging at 85° C. and 85% humidity for 48 hours.

(2)(2) 다공성 코팅층의 형성 (복합 분리막의 제조) Formation of a porous coating layer (manufacture of a composite separator)

용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 300g에 바인더인 PVdF-HFP (Solvay Solef 21510, Tm 132 ℃ 중량평균 분자량 30만, HFP 치환도 15mol%) 35g을 용해시키고, Al2O3 (일본경금속, LS235, D50 500nm) 65g을 투입하여 볼 밀(ball mill) 방식으로 분산시켜 다공성 코팅층 형성용 조성물을 준비하였다. 상기 다공성 코팅층 형성용 조성물의 고형분이 25 중량%이고, 점도가 80 cP이었다.In 300 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent, 35 g of PVdF-HFP as a binder (Solvay Solef 21510, Tm 132 ° C. weight average molecular weight 300,000, HFP substitution degree 15 mol%) was dissolved, and Al2O3 (Japan Light Metals) , LS235, D50 500nm) was added and dispersed in a ball mill method to prepare a composition for forming a porous coating layer. The composition for forming the porous coating layer had a solid content of 25 wt% and a viscosity of 80 cP.

이후 마이크로 그라비어 방식으로 상기 가교 폴리올레핀 필름의 양면에 상기 다공성 코팅층 형성용 조성물을 순차적으로 코팅하였다. 비용매로 물을 코팅층 양쪽 표면에 스프레이로 분무하여 5초간의 체류시간을 부여하여 코팅층을 고정화시키고, 압착롤을 통해 과량의 용매와 비용매를 제거하였다. 이후 60 ℃로 유지되는 건조롤에 코팅층 표면을 교대로 접촉시켜 건조를 완료하여 복합 분리막을 제조하였다. 최종적으로 제작된 복합 분리막의 두께는 15 ㎛이었다.Then, the composition for forming the porous coating layer was sequentially coated on both sides of the cross-linked polyolefin film by a micro-gravure method. Water as a non-solvent was sprayed on both surfaces of the coating layer to give a residence time of 5 seconds to fix the coating layer, and excess solvent and non-solvent were removed through a pressing roll. Thereafter, the surface of the coating layer was alternately contacted with a drying roll maintained at 60° C. to complete drying, thereby preparing a composite separator. The thickness of the finally fabricated composite separator was 15 μm.

상기 복합 분리막의 양면에는 다공성 코팅층이 형성되어 있으며, 상기 다공성 코팅층에서 상기 바인더는 무기물 입자들이 서로 결착된 상태를 유지할 수 있도록 이들을 서로 부착시키고, 또한, 무기물 입자와 가교 폴리올레핀 필름이 결착된 상태를 유지할 수 있도록 이들을 부착시키며, 상기 무기물 입자들은 서로 접촉한 상태에서 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)을 형성하고, 상기 무기물 입자 사이의 인터스티셜 볼륨은 빈 공간이 되어 다공성 코팅층의 기공을 형성하는 구조를 갖는다. A porous coating layer is formed on both sides of the composite separator, and in the porous coating layer, the binder attaches the inorganic particles to each other to maintain a binding state to each other, and also maintains the inorganic particles and the cross-linked polyolefin film in a binding state. A structure in which the inorganic particles form an interstitial volume in a state in which they are in contact with each other, and the interstitial volume between the inorganic particles becomes an empty space to form pores of the porous coating layer have

파우치형 이차전지의 제조Manufacture of pouch-type secondary battery

양극의 제조Preparation of anode

양극 활물질 입자로 리튬 코발트 복합산화물 92 중량%, 도전재로 카본 블랙 (carbon black) 4중량%, 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 4 중량%를 용제인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 활물질 조성물을 제조하였다. 상기 양극 활물질 조성물을, 두께가 20 ㎛인 알루미늄 (Al) 박막 양극 집전체에 도포, 건조하여 양극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.92 wt% of lithium cobalt composite oxide as the positive active material particles, 4 wt% of carbon black as a conductive material, and 4 wt% of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent (NMP) was added to prepare a cathode active material composition. The positive electrode active material composition was coated on an aluminum (Al) thin film positive electrode current collector having a thickness of 20 μm, dried to prepare a positive electrode, and then roll press was performed.

음극의 제조Preparation of the cathode

음극 활물질로 인조 흑연, 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 도전재로 카본 블랙(carbon black)을 각각 96 중량%, 3중량%, 1중량%로 하여, 용제인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 음극 활물질 조성물을 제조하였다. 상기 음극 활물질 조성물을, 두께가 10 ㎛인 구리 (Cu) 박막 음극 집전체에 도포, 건조하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.Using artificial graphite as an anode active material, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, and carbon black as a conductive material in 96 wt%, 3 wt%, and 1 wt%, respectively, N-methyl-2- It was added to pyrrolidone (NMP) to prepare a negative active material composition. The negative electrode active material composition was coated on a copper (Cu) thin film negative electrode current collector having a thickness of 10 μm, dried to prepare a negative electrode, and then roll press was performed.

파우치형 이차전지의 제작Manufacture of pouch-type secondary battery

전술한 방법으로 제조한 양극, 음극 및 복합 분리막을 스태킹하여 단위 셀들을 조립하여 1C 용량 4120 mAh인 전극조립체를 제작하고, 리튬이차전지용 파우치에 삽입하였다. 그 다음, 전해액 (에틸렌 카보네이트(EC)/메틸에틸카보네이트(EMC) = 1/2 (부피비))과 리튬헥사플루오로포스페이트(LiPF6 1몰)를 주입하여 파우치형 이차전지를 제조하였다.By stacking the positive electrode, the negative electrode, and the composite separator prepared by the above method, the unit cells were assembled to prepare an electrode assembly having a 1C capacity of 4120 mAh, and inserted into a pouch for a lithium secondary battery. Then, an electrolyte solution (ethylene carbonate (EC)/methylethyl carbonate (EMC) = 1/2 (volume ratio)) and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 1 mol) were injected to prepare a pouch-type secondary battery.

실시예Example 2 2

제1 가교제로서 비닐트리스(2-메톡시-에톡시)실란 (Evonic industry, Dynasylan® VTMOEO) 1.0 kg 및 제2 가교제로서 트리부틸(비닐)실란 (ChemTik, Tributyl(vinyl)silane) 1.0 kg 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 가교 폴리에틸렌 필름을 제조하였다.1.0 kg of vinyltris(2-methoxy-ethoxy)silane (Evonic industry, Dynasylan® VTMOEO) as the first crosslinking agent and 1.0 kg of tributyl(vinyl)silane (ChemTik, Tributyl(vinyl)silane) as the second crosslinking agent A crosslinked polyethylene film was prepared in the same manner as in Example 1, except that.

또한, 본 실시예 2에서 제조된 가교 폴리에틸렌 필름을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 복합 분리막을 제조하고, 이어서 파우치형 이차전지를 제조하였다. In addition, a composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the cross-linked polyethylene film prepared in Example 2 was used, and then a pouch-type secondary battery was prepared.

비교예comparative example 1 One

가교제로서 비닐트리스(2-메톡시-에톡시)실란 (Evonic industry, Dynasylan® VTMOEO) 0.5 kg만을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 가교 폴리에틸렌 필름을 제조하였다.A crosslinked polyethylene film was prepared in the same manner as in Example 1, except that only 0.5 kg of vinyltris(2-methoxy-ethoxy)silane (Evonic industry, Dynasylan® VTMOEO) was used as a crosslinking agent.

또한, 본 비교예 1에서 제조된 가교 폴리에틸렌 필름을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 복합 분리막을 제조하고, 이어서 파우치형 이차전지를 제조하였다. In addition, a composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the cross-linked polyethylene film prepared in Comparative Example 1 was used, and then a pouch-type secondary battery was prepared.

비교예comparative example 2 2

가교제로서 비닐트리스(2-메톡시-에톡시)실란 (Evonic industry, Dynasylan® VTMOEO) 2 kg만을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 가교 폴리에틸렌 필름을 제조하였다.A crosslinked polyethylene film was prepared in the same manner as in Example 1, except that only 2 kg of vinyltris(2-methoxy-ethoxy)silane (Evonic industry, Dynasylan® VTMOEO) was used as a crosslinking agent.

또한, 본 비교예 2에서 제조된 가교 폴리에틸렌 필름을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 복합 분리막을 제조하고, 이어서 파우치형 이차전지를 제조하였다. In addition, a composite separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the cross-linked polyethylene film prepared in Comparative Example 2 was used, and then a pouch-type secondary battery was prepared.

평가예evaluation example

(1) 셧다운 온도(One) shutdown temperature

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 가교 폴리에틸렌 필름의 셧다운 온도를 다음과 같이 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.The shutdown temperatures of the crosslinked polyethylene films prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured as follows, and the results are shown in Table 1 below.

먼저 가교 폴리에틸렌 필름의 투기도를 측정하면서, 상기 가교 폴리에틸렌 필름을 승온 조건(30℃에서 시작하여 5℃/분)에 노출시킨다. 이 때, 상기 가교 폴리에틸렌 필름의 투기도(Gurley 값)가 처음으로 100,000초/100cc를 초과하는 온도를 셧다운 온도로 정의한다. 상기 가교 폴리올레핀 필름의 투기도는 JIS P8117에 따라 투기도 측정기(Asahi Seiko, EGO-IT)를 사용하여 측정한다.First, while measuring the air permeability of the cross-linked polyethylene film, the cross-linked polyethylene film is exposed to elevated temperature conditions (starting at 30° C. and 5° C./min). At this time, the temperature at which the air permeability (Gurley value) of the crosslinked polyethylene film exceeds 100,000 sec/100cc for the first time is defined as the shutdown temperature. The air permeability of the crosslinked polyolefin film is measured using an air permeability meter (Asahi Seiko, EGO-IT) according to JIS P8117.

(2) 멜트 다운 온도(2) melt down temperature

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 가교 폴리에틸렌 필름의 멜트 다운 온도를 다음과 같이 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.The melt-down temperatures of the crosslinked polyethylene films prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured as follows, and the results are shown in Table 1 below.

가교 폴리에틸렌 필름을 제조 진행방향(Machine direction, MD)과 진행방향의 수직방향(Transverse direction, TD)으로의 샘플을 각각 채취한 후 열기계적 분석방법(Thermomechanical Analysis, TMA)으로 측정한다. 구체적으로, TMA 장비(TA Instrument, Q400)에 10 mm 길이의 샘플을 넣고 19.6 mN의 장력을 가한 상태에서 승온 조건 (30 ℃에서 시작하여 5 ℃/분)에 노출시킨다. 온도가 상승함에 따라 샘플의 길이 변화가 수반되어지며, 길이가 급격하게 늘어나 샘플이 끊어지는 온도를 측정한다. MD와 TD를 각각 측정하고 더 높은 온도를 해당 샘플의 멜트 다운 온도로 정의한다.The crosslinked polyethylene film is measured by thermomechanical analysis (TMA) after taking samples in the production direction (Machine direction, MD) and the transverse direction (TD), respectively. Specifically, a 10 mm-long sample is put into a TMA equipment (TA Instrument, Q400) and exposed to elevated temperature conditions (starting at 30° C. and 5° C./min) while applying a tension of 19.6 mN. As the temperature rises, the length of the sample is changed, and the temperature is measured at which the sample is cut by rapidly increasing the length. Measure the MD and TD respectively and define the higher temperature as the meltdown temperature of the sample in question.

(3) 인장강도(3) The tensile strength

실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 가교 폴리에틸렌 필름의 인장강도를 ASTM D 882에 따라 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The tensile strength of the crosslinked polyethylene films prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 2 was measured according to ASTM D 882, and the results are shown in Table 1 below.

셧다운 온도
(℃)
shutdown temperature
(℃)
멜트 다운 온도 (℃)Meltdown temperature (℃) 인장 강도 (kgf/cm2)Tensile strength (kgf/cm 2 )
MDMD TDTD 실시예 1Example 1 137137 185185 19501950 17201720 실시예 2Example 2 135135 182182 19301930 17501750 비교예 1Comparative Example 1 142142 188188 20102010 18701870 비교예 2Comparative Example 2 140140 187187 19801980 18501850

상기로부터 본 발명의 실시예 1과 2에 따른 가교 폴리올레핀 필름은, 비교예 1과 2에 따른 가교 폴리올레핀 필름에 비해 셧다운 온도가 낮아진 반면, 멜트 다운 온도는 당업계에서 통상적으로 내열성 확보에 필요한 온도라고 간주되는 170 ℃ 이상을 확보한 것으로 확인되었다. 한편, 본 발명의 실시예 1과 2에 따른 가교 폴리올레핀 필름은 가교반응으로 인해 비교예 1과 2에 따른 가교 폴리올레핀 필름에 비해 인장강도가 소폭 감소된 것으로 확인되었다.From the above, the cross-linked polyolefin films according to Examples 1 and 2 of the present invention have a lower shutdown temperature than the cross-linked polyolefin films according to Comparative Examples 1 and 2, whereas the melt-down temperature is generally the temperature required to secure heat resistance in the art. It was confirmed that a temperature of 170 °C or higher was secured. On the other hand, it was confirmed that the crosslinked polyolefin films according to Examples 1 and 2 of the present invention had a slight decrease in tensile strength compared to the crosslinked polyolefin films according to Comparative Examples 1 and 2 due to the crosslinking reaction.

못관통nail penetration 테스트 Test

실시예 1과 2 및 비교예 1 과 2 각각에서 제작한 파우치형 이차전지를 샘플로서 각각 10개 준비하였다. 상기 파우치형 이차전지 샘플을 4.35 V로 만충전시킨 다음, 상기 샘플에 지름 2.5 mm의 못을 5 m/min 속도로 관통시켜 안전성 평가를 진행하였다. 10개의 파우치형 이차전지 샘플 중 발화나 폭발이 없는 경우를 패스(pass)로 평가하여 「패스한 샘플의 수/샘플의 수」를 하기 표 2에 기재하였다.10 pouch-type secondary batteries prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, were prepared as samples, respectively. After the pouch-type secondary battery sample was fully charged to 4.35 V, a nail having a diameter of 2.5 mm was passed through the sample at a speed of 5 m/min to perform safety evaluation. A case in which there was no ignition or explosion among the 10 pouch-type secondary battery samples was evaluated as a pass, and "the number of samples passed/the number of samples" is shown in Table 2 below.

임팩트impact 테스트 Test

실시예 1과 2 및 비교예 1 과 2 각각에서 제작한 파우치형 이차전지를 샘플로서 각각 10개 준비하였다. 상기 파우치형 이차전지 샘플을 4.35 V로 만충전시킨 다음, 만충전된 파우치형 이차전지에 지름 15.8 mm의 바(bar)를 올려놓고 630 mm 높이에서 9.1 kg/추를 떨어뜨려 안전성 평가를 진행하였다. 10개의 파우치형 이차전지 샘플 중 발화나 폭발이 없는 경우를 패스(pass)로 평가하여 「패스한 샘플의 수/샘플의 수」를 하기 표 2에 기재하였다.10 pouch-type secondary batteries prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, were prepared as samples, respectively. After the pouch-type secondary battery sample was fully charged to 4.35 V, a bar having a diameter of 15.8 mm was placed on the fully charged pouch-type secondary battery, and 9.1 kg/weight was dropped from a height of 630 mm to evaluate safety. . A case in which there was no ignition or explosion among the 10 pouch-type secondary battery samples was evaluated as a pass, and "the number of samples passed/the number of samples" is shown in Table 2 below.

핫박스hot box 테스트 Test

실시예 1과 2 및 비교예 1 과 2 각각에서 제작한 파우치형 이차전지를 샘플로서 각각 10개 준비하였다. 상기 파우치형 이차전지 샘플에 대하여 핫박스 시험(Hot Box Test)을 수행하였다. 핫박스 시험은 파우치형 이차전지를 4.35 V로 만충전시킨 다음, 만충전된 파우치형 이차전지를 승온 속도 5 ℃/min로 한 후에 130 ℃에서 1시간동안 유지시킨 후 다시 속도 5 ℃/min로 한 후에 150 ℃에서 1시간동안 유지시켜서 10개의 샘플 중 발화나 폭발이 없을 경우를 패스(Pass)로 판단하여 「패스한 샘플의 수/샘플의 수」를 하기 표 2에 기재하였다.10 pouch-type secondary batteries prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, were prepared as samples, respectively. A hot box test was performed on the pouch-type secondary battery sample. In the hot box test, the pouch-type secondary battery was fully charged at 4.35 V, and the fully charged pouch-type secondary battery was maintained at 130 °C for 1 hour at a temperature increase rate of 5 °C/min and then again at a rate of 5 °C/min. After being maintained at 150° C. for 1 hour, the case where there was no ignition or explosion among the 10 samples was judged as a pass, and “the number of samples passed/the number of samples” is shown in Table 2 below.

(Pass 수/샘플 수)(Number of Passes/Number of Samples) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 못 관통nail penetration 10/1010/10 10/1010/10 9/109/10 10/1010/10 임팩트impact 9/109/10 10/1010/10 10/1010/10 9/109/10 핫박스hot box 10/1010/10 9/109/10 4/104/10 6/106/10

상기로부터, 본 발명에 따른 실시예 1과 2의 파우치형 이차전지는 못 관통 테스트, 임팩트 테스트 및 핫박스 테스트 모두에서 우수하다고 평가된 반면, 비교예 1과 2의 파우치형 이차전지는 핫박스 테스트를 통과하지 못한 다수의 샘플이 있는 것으로 확인되어 안전성 측면에서 불량한 것으로 밝혀졌다. From the above, the pouch-type secondary batteries of Examples 1 and 2 according to the present invention were evaluated to be excellent in all of the nail penetration test, the impact test, and the hot box test, whereas the pouch-type secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2 were the hot box test It was confirmed that there were a number of samples that did not pass the test, which was found to be poor in terms of safety.

Claims (11)

(S1) 폴리올레핀, 희석제, 하기 화학식 1로 표시되는 제1 가교제, 하기 화학식 2로 표시되는 제2 가교제, 개시제 및 가교 촉매를 압출기에 투입 및 혼합하여 실란 그라프트된 폴리올레핀 조성물을 반응압출하는 단계;
(S2) 상기 반응압출된 실란 그라프트된 폴리올레핀 조성물을 시트 형태로 성형 및 연신하는 단계;
(S3) 상기 연신된 시트에서 희석제를 추출하여 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 제조하는 단계;
(S4) 상기 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 열고정하는 단계; 및
(S5) 상기 열고정된 실란 그라프트된 폴리올레핀 다공성 막을 수분 존재 하에서 가교시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가교 폴리올레핀 필름의 제조방법:
[화학식 1]
Y-R-Si-(X)3
상기에서,
Y는 비닐기이고,
R은 결합 내지는 (C1-C30) 알킬렌기를 나타내며,
X는 -O-A-B로 표시되는 기로서, 상기 O는 산소 원자이고, A는 (C1-C30) 알킬렌 기이고 B는 (C1-C4) 알콕시 기이다.

[화학식 2]
Y'-R'-Si-(X')3
상기에서,
Y'는 비닐기이고,
R'은 결합 내지는 (C1-C30) 알킬렌기를 나타내며,
X'는 (C1-C30) 알킬기이다.
(S1) reacting and extruding the silane-grafted polyolefin composition by adding and mixing a polyolefin, a diluent, a first cross-linking agent represented by the following Chemical Formula 1, a second cross-linking agent represented by the following Chemical Formula 2, an initiator, and a cross-linking catalyst in an extruder;
(S2) forming and stretching the reaction-extruded silane-grafted polyolefin composition in a sheet form;
(S3) preparing a silane-grafted polyolefin porous membrane by extracting a diluent from the stretched sheet;
(S4) heat-setting the silane-grafted polyolefin porous membrane; and
(S5) crosslinking the heat-set silane-grafted polyolefin porous membrane in the presence of moisture; Method for producing a crosslinked polyolefin film comprising:
[Formula 1]
YR-Si-(X) 3
above,
Y is a vinyl group,
R represents a bond or a (C1-C30) alkylene group,
X is a group represented by -OAB, wherein O is an oxygen atom, A is a (C1-C30) alkylene group, and B is a (C1-C4) alkoxy group.

[Formula 2]
Y'-R'-Si-(X') 3
above,
Y' is a vinyl group,
R' represents a bond or a (C1-C30) alkylene group,
X' is a (C1-C30) alkyl group.
제1항에 있어서,
상기 제1 가교제가 비닐트리스(2-메톡시-에톡시)실란 화합물인 것을 특징으로 하는 제조방법.
According to claim 1,
The manufacturing method, characterized in that the first crosslinking agent is a vinyl tris (2-methoxy-ethoxy) silane compound.
제1항에 있어서,
상기 제2 가교제가 트리부틸(비닐)실란인 것을 특징으로 하는 제조방법.
According to claim 1,
The manufacturing method, characterized in that the second crosslinking agent is tributyl (vinyl) silane.
제1항에 있어서,
상기 제1 가교제와 상기 제2 가교제는 3:1 내지 1:3 범위의 중량비로 사용되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
According to claim 1,
The manufacturing method, characterized in that the first cross-linking agent and the second cross-linking agent is used in a weight ratio in the range of 3:1 to 1:3.
제1항에 있어서,
제1 가교제와 제2 가교제의 총 함량은 상기 폴리올레핀과 희석제의 총합 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 4 중량부인 것을 특징으로 하는 제조방법.
According to claim 1,
The total amount of the first crosslinking agent and the second crosslinking agent is 0.5 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the polyolefin and the diluent.
제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 제조방법.
According to claim 1,
The production method, characterized in that the polyolefin is polyethylene.
제1항에 기재된 제조방법에 의해 제조되고, 128 내지 145 ℃ 범위의 셧다운 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 가교 폴리올레핀 필름.
A crosslinked polyolefin film produced by the method according to claim 1 and having a shutdown temperature in the range of 128 to 145 °C.
제7항에 있어서,
상기 가교 폴리올레핀 필름이 150 내지 230 ℃ 범위의 멜트 다운 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 가교 폴리올레핀 필름.
8. The method of claim 7,
Cross-linked polyolefin film, characterized in that the cross-linked polyolefin film has a melt-down temperature in the range of 150 to 230 ℃.
제7항에 따른 가교 폴리올레핀 필름을 포함하는 리튬이차전지용 분리막.
A separator for a lithium secondary battery comprising the cross-linked polyolefin film according to claim 7.
제9항에 있어서,
상기 가교 폴리올레핀 필름의 적어도 일면에, 복수의 무기물 입자와 바인더의 혼합물을 포함하며, 상기 무기물 입자들은 서로 접촉한 상태에서 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)을 형성하는 다공성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 분리막.
10. The method of claim 9,
A porous coating layer comprising a mixture of a plurality of inorganic particles and a binder on at least one surface of the crosslinked polyolefin film, wherein the inorganic particles are in contact with each other to form an interstitial volume Separator for lithium secondary batteries.
음극, 양극, 및 상기 음극과 양극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 리튬이차전지로서,
상기 분리막이 제9항 또는 제10항에 따른 리튬이차전지용 분리막인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.
A lithium secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, and a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode,
The lithium secondary battery, characterized in that the separator is the separator for a lithium secondary battery according to claim 9 or 10.
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KR102596689B1 (en) * 2023-02-13 2023-12-04 상신이디피(주) Method for manufacturing component of secondary battery

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