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KR20180100698A - 개선된 분리기, 전지, 시스템, 차량 및 관련 방법 - Google Patents

개선된 분리기, 전지, 시스템, 차량 및 관련 방법 Download PDF

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KR20180100698A
KR20180100698A KR1020187024301A KR20187024301A KR20180100698A KR 20180100698 A KR20180100698 A KR 20180100698A KR 1020187024301 A KR1020187024301 A KR 1020187024301A KR 20187024301 A KR20187024301 A KR 20187024301A KR 20180100698 A KR20180100698 A KR 20180100698A
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KR
South Korea
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membrane
separator
battery
range
stretching
Prior art date
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KR1020187024301A
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English (en)
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KR102897090B1 (ko
Inventor
샤오민 장
제랄드 피. 루미엘츠
칼 에프. 휴미스톤
찰스 이. 헤어
타이론 에스. 필즈
에이. 브라스웰 마이클
로날드 에이. 프록터
로니 이. 스미스
Original Assignee
셀가드 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인 및/또는 이러한 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인의 제조 또는 이용 방법이 제공된다. 바람직한 본 발명의 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인은 건식-연신 공정에 의해 제조되고, 개선된 강도, 높은 공극률, 높은 충전 용량 및 높은 공극률을 가져서, 재충전 가능한 전지에서 우수한 충전 속도 및/또는 충전 용량 성능을 제공한다.

Description

개선된 분리기, 전지, 시스템, 차량 및 관련 방법
본원은 2016년 1월 29일에 출원된 미국 특허 출원 제15/009,888호의 우선권 및 이익을 주장하고, 그 전체가 여기서 참고로 도입된다.
적어도 선택된 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 새롭거나 개선된 전지 분리기(separator), 베이스 필름 또는 멤브레인(membrane), 전지, 셀, 장치, 시스템 및/또는 차량; 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인, 전지, 셀, 장치, 시스템 및/또는 차량 등의 제조 방법; 및/또는 이용 방법에 관한 것이다. 적어도 특정 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 개선된 충전 용량을 갖는 이축 연신(biaxially oriented) 다공성 멤브레인, 이축 연신 다공성 멤브레인을 포함하는 복합체, 이축 연신 마이크로다공성(microporous) 멤브레인, 이축 연신 마크로다공성(macroporous) 멤브레인, 전지 분리기, 평탄 시트 멤브레인 및/또는 액체 보유 매체; 및/또는 관련 방법; 및/또는 제조 방법; 및/또는 이용 방법 등에 관한 것이다. 적어도 특정의 선택된 실시형태에 따르면, 바람직한 본 발명의 건식 공정 분리기는 이축 연신(biaxially stretched)될 수 있고, 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 바람직한 두께 범위를 가질 수 있으며, 개선된 강도, 높은 공극률, 그리고 예를 들어 높은 10C 속도 충전 용량과 같은 예상치 못하게 및/또는 놀랍게 높은 충전 용량을 가질 수 있다. 또한, 바람직한 본 발명의 분리기 또는 멤브레인의 높은 충전 용량 및 높은 공극률은 예를 들어 전기 구동 차량 또는 하이브리드 전기 차량과 같은 고출력 및/또는 고에너지 용도를 위한 리튬이온 전지와 같은 재충전 가능한 및/또는 이차 리튬 전지에서 우수한 충전 속도 및/또는 충전 용량 성능을 제공할 수 있다. 적어도 특정 실시형태에 따르면, 본 발명은 이차 리튬 전지를 위한 개선된 마이크로다공성 전지 분리기, 이차 리튬 전지에서 또는 이를 위해 향상되거나 높은 충전 속도 및/또는 향상되거나 높은 충전 용량을 갖는 개선된 마이크로다공성 전기 분리기; 및/또는 제조, 이용 등의 관련 방법에 관한 것이다.
다공성 중합체 멤브레인은 다양한 공정으로 만들어질 수 있다. 몇몇 공정은 공지되고 얻어지는 멤브레인이 갖게 될 특성에 현저한 영향을 줄 수 있다. 예를 들어 Kesting, Robert E., 합성 중합체 멤브레인, 구조적 관점, 제2판, John Wiley 및 Sons, New York, Y, (1985)를 참고해라. 다공성 중합체 멤브레인을 제조하는 3개의 잘 알려진 공정은 건식-연신(dry-stretch)(건식 공정 및/또는 CELGARD® 공정으로도 불림), 습식 공정(wet process) 및 입자 연신(particle stretch) 공정을 포함한다.
건식 공정(dry process)은 적어도 3개의 단계: 즉 압출, 어닐링(annealing) 및 연신(stretching)을 포함한다. 기공(pore)은 압출된 중합체 전구체의 연신 중에 형성된다. 이 연신은 단일 방향성(unidirectional) 또는 기계 방향(MD: machine direction, 진행 방향, 세로 방향)일 수 있다. 예를 들어, 여기서 참고로 도입되는 Kesting, Ibid. 페이지 290-297을 참고해라. 상 전환(phase inversion)으로도 알려진 습식 공정은 중합체 수지와 프로세싱 오일(processing oil) 또는 가소제, 및/또는 다른 첨가제의 혼합을 수반하고, 혼합물이 압출된 후 프로세싱 오일 또는 가소제가 제거된다. 습식 공정 중에 프로세싱 오일이 제거될 때 기공이 형성된다. 예를 들어, 여기서 참고로 도입되는 Kesting, Ibid. 페이지 237-286을 참고해라. 입자 연신 공정에서, 중합체 원료는 미립자와 혼합되고, 혼합물은 압출된다. 연신 중에 중합체 및 미립자 사이의 계면이 연신력(stretching force)으로 인해 파열될 때 기공이 형성된다. 예를 들어 여기서 참고로 도입되는 미국 특허 제6,057,061호 및 제6,080,507호를 참고해라.
각각의 이들 공정은 독특하고 구별되어, 각각 서로 물리적으로 다르고 구별 가능한 멤브레인을 형성한다. 구별되는 특성은 기공의 형상 및 크기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 건식 공정으로부터 유래된 멤브레인은 기계 방향 연신으로 인해 슬릿-형상의 기공을 가질 수 있고, 반면에 특정 습식 공정으로부터 유래된 멤브레인은 가소제로 인해 더 둥근 기공, 때때로 레이스(lace) 같은 외관을 가질 수 있다. 그리고 마지막으로 입자 연신 멤브레인은 더 계란과 같이 보이는 기공을 가질 수 있다. 각각의 이들 공정에서, 기계적 강도는 기계 방향(MD) 및 가로 방향(TD: transverse direction) 인장 강도를 특징으로 한다. 미국 특허 제8,795,565호는 MD 및 TD 축을 따라 건식 공정 멤브레인의 연신을 기술한다. 이축 연신 멤브레인은 개선된 기계적 강도를 가질 수 있고, 전지 내에서 멤브레인의 강도 프로파일을 나타낼 수 있다. 또한, TD 강도에 대한 균형잡힌(balanced) MD 강도 비율을 갖는 멤브레인을 찾는 것이 유리한 것으로 나타났다.
고출력 및/또는 고에너지 용도로 사용되는 전지, 예를 들어 전기 구동 차량(EDV)에서 사용되는 전지는 최적 고에너지 성능을 위한 높은 충전 속도 및/또는 높은 충전 용량을 가지도록 하는 분리기를 필요로 할 수 있다. 재충전 가능한 리튬이온 전지는 고출력 및/또는 고에너지 용도와 같은 적어도 특정 용도에서 상업적으로 이용 가능한 것으로 나타났지만, 특히 전지가 예상치 못하게 높은 충전 속도 및/또는 높은 충전 용량을 가지도록 하는 분리기의 영역 내에서, 에너지 저장, 출력 및 라이프 사이클 능력에서 개선이 끊임없이 필요하다. 또한, 전기 구동 차량 전지 시장 및 하이브리드 차량 전지 시장뿐만 아니라, 더 복잡한 가전제품 시스템의 고에너지 성능 요건을 충족시킬 개선된 마이크로다공성 전지 분리기 또는 멤브레인에 대한 끊임없는 수요가 있다.
적어도 선택된 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 상기 필요를 해결할 수 있고, 및/또는 새롭거나 개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인, 전지, 셀, 장치, 시스템 및/또는 차량; 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인, 전지, 셀, 장치, 시스템 및/또는 차량 등의 제조 방법; 및/또는 이용 방법에 관한 것일 수 있다. 적어도 특정 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 개선된 충전 용량을 갖는 이축 연신 다공성 멤브레인, 이축 연신 다공성 멤브레인을 포함하는 복합체, 이축 연신 마이크로다공성 멤브레인, 이축 연신 마크로다공성 멤브레인, 전지 분리기, 평탄 시트 멤브레인 및/또는 액체 보유 매체; 및/또는 관련 방법; 및/또는 제조 방법; 및/또는 이용 방법 등에 관한 것이다. 적어도 특정의 선택된 실시형태에 따르면, 바람직한 본 발명의 건식 공정 분리기는 이축 연신될 수 있고, 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 바람직한 두께 범위를 가질 수 있으며, 개선된 강도, 높은 공극률, 그리고 예를 들어 높은 10C 속도 충전 용량과 같은 예상치 못하게 및/또는 놀랍게 높은 충전 용량을 가질 수 있다. 또한, 바람직한 본 발명의 분리기 또는 멤브레인의 높은 충전 용량 및 높은 공극률은 예를 들어 전기 구동 차량 또는 하이브리드 전기 차량과 같은 고출력 및/또는 고에너지 용도를 위한 리튬이온 전지와 같은 재충전 가능한 및/또는 이차 리튬 전지에서 우수한 충전 속도 및/또는 충전 용량 성능을 제공할 수 있다. 적어도 특정 실시형태에 따르면, 본 발명은 이차 리튬 전지를 위한 개선된 마이크로다공성 전지 분리기, 이차 리튬 전지에서 또는 이를 위해 향상되거나 높은 충전 속도 및/또는 향상되거나 높은 충전 용량을 갖는 개선된 마이크로다공성 전기 분리기; 및/또는 제조, 이용 등의 관련 방법에 관한 것이다. 적어도 특정의 선택된 실시형태에 따르면, 본 발명은 일차 또는 이차 리튬 전지를 위한 개선된 마이크로다공성 전지 분리기; 높은 충전 및/또는 방전 속도 전지; 드론, 레이스 카, 급속 충전 버스, 전기 차량, 하이브리드 전기 차량 및/또는 다른 차량 또는 높은 충전 및/또는 방전 속도 전지를 필요로 하는 장치를 위한 높은 충전 및/또는 방전 속도 전지; 높은 충전 및/또는 방전 속도 일차 또는 이차 리튬 전지; 높은 충전 및/또는 방전 속도 일차 리튬 전지; 및/또는 높은 충전 및/또는 방전 속도 이차 리튬 전지; 및/또는 이와 관련된 방법; 및/또는 이들의 조합에 관한 것이다.
적어도 특정 실시형태, 측면 또는 목적에 따르면, 본 발명 또는 본원을 상기 필요를 해결할 수 있고; 및/또는 새롭거나 개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인; 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인의 제조 방법; 및/또는 이용 방법에 관한 것일 수 있다. 적어도 특정의 선택된 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 개선된 충전 용량을 갖는 이축 연신 다공성 멤브레인, 이축 연신 다공성 멤브레인을 포함하는 복합체, 이축 연신 마이크로다공성 멤브레인, 이축 연신 마크로다공성 멤브레인, 전지 분리기, 평탄 시트 멤브레인, 또는 액체(또는 전해질) 보유 매체; 및/또는 관련 방법; 및/또는 제조 방법; 및/또는 이용 방법 등에 관한 것이다. 바람직한 본 발명의 건식 공정 분리기는 이축 연신될 수 있고, 약 5 ㎛ 내지 50 ㎛의 멤브레인 또는 분리기 두께 범위, 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 바람직한 두께 범위를 가질 수 있으며, 개선된 강도, 높은 공극률, 그리고 예를 들어 높은 10C 속도 충전 용량과 같은 예상치 못하게 또는 놀랍게 높은 충전 용량을 가질 수 있다. 또한, 바람직한 본 발명의 분리기 또는 멤브레인의 높은 충전 속도 및/또는 높은 충전 용량 및 높은 공극률은 전기 구동 차량 또는 하이브리드 전기 차량과 같은 고출력 및/또는 고에너지 용도를 위한 재충전 가능한 리튬 전지에서 우수한 충전 속도 성능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 리튬 이차 전지뿐만 아니라, 전지가 예상치 못하게 또는 놀랍게 높은 C 속도(C rate)를 가지도록 하는 분리기를 포함하는 하이브리드 전지와 같이, 하이브리드 전기 차량용 전지와 같이 다양한 개선된 전지에서 C 속도를 향상시키는 다양한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 이들 및 다른 특징은 여기서 기술된다.
적어도 특정 실시형태, 측면 또는 목적에 따르면, 본 발명 또는 본원을 상기 필요를 해결할 수 있고; 및/또는 특히 고출력 및/또는 고에너지 용도로 사용되는 전지, 예를 들어 전기 구동 차량(EDV)에 사용되는 전지; 및/또는 전지가 최적 고에너지 성능을 위해, 및/또는 에너지 저장, 출력 및 라이프 사이클 능력에서 높은 충전 속도 및/또는 높은 충전 용량을 가지도록 하는 분리기를 필요로 하는 전지; 및/또는 예상치 못하게 높은 충전 속도 및/또는 높은 충전 용량을 갖는 전지를 위한, 새롭거나 개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인; 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인의 제조 방법; 및/또는 이용 방법; 및/또는 전기 구동 차량 전지 시장 및 하이브리드 차량 전지 시장뿐만 아니라, 더 복잡한 가전제품 시스템, 드론 전지, 레이스 카 전지, 급속 충전 시스템, 급속 충전 버스 등의 고에너지 성능 요건을 충족할 수 있는, 새롭거나 개선된 마이크로다공성 전기 분리기 또는 멤브레인, 코팅된 분리기 또는 멤브레인, 복합 분리기 또는 멤브레인 등에 관한 것일 수 있다.
바람직한 새로운 다공성 전지 분리기는 리튬이온 재충전 가능한 전지에 사용되도록 개발되었다. 바람직한 본 발명의 분리기 멤브레인, 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인은 마이크로다공성, 메조다공성(mesoporous) 또는 마크로다공성 습식 또는 건식 공정 중합체 단일층 또는 다층 또는 다겹(multiply) 멤브레인 또는 분리기, 더욱 바람직하게는 마이크로다공성 건식 공정 폴리올레핀 단일층 또는 다층 또는 다겹 멤브레인 또는 분리기, 가장 바람직하게는 건식 공정 마이크로다공성 폴리프로필렌 단층 구성이다. 본 발명의 폴리프로필렌 분리기는 건식 공정(예를 들어 CELGARD® 건식 공정)에 의해 제조될 수 있고, 분기기 또는 멤브레인은 (유리 또는 PP 부직포 재료 또는 층과 같은) 하나 이상의 다른 층 또는 재료 등에 미코팅, 코팅, 처리, 적층될 수 있다.
전지에 사용될 때 균형잡힌 MD/TD 강도, 높은 공극률 및 높은 C-속도 및/또는 충전 용량의 조합을 갖는 바람직한 본 발명의 멤브레인은 고출력 최종 용도로 사용되는 리튬 또는 리튬이온 재충전 가능한 전지에서 개선된 사이클 라이프 성능 및/또는 높은 수준의 안전성을 갖는다.
10 ㎛ 내지 25 ㎛의 바람직한 두께 범위를 갖는 예시적인 본 발명의 멤브레인은 공지된 전지 분리기 멤브레인과 비교할 때 높은 충전 속도 및/또는 높은 충전 용량 및 우수한 방전 성능을 갖는다. 분리기는 셀 조립체의 혹독함(rigor)뿐만 아니라 전지의 수명에 걸쳐 연속적인 충전 및 방전 사이클의 혹독함을 견디는 현저한 기계적 강도를 가져야 한다. 본 발명의 분리기는 바람직하게는 100 gf 이상, 더욱 바람직하게는 200 gf 이상, 가장 바람직하게는 300 gf 이상의 천공 강도(puncture strength)를 갖는다. 하나의 특정 실시예에서, 본 발명의 분리기는 약 14 ㎛의 두께에서 335 gf부터 약 20 ㎛의 두께에서 400 gf까지에 이르는 천공 강도를 갖는다. 본 발명의 건식 공정 마이크로다공성 전지 분리기 멤브레인은 바람직하게는 습식 공정 전지 분리기 마이크로다공성 멤브레인과 동일하거나 더 나은 분리기 충전 성능 및/또는 방전 성능 및/또는 충전 수입성(charge acceptance) 특성, 및/또는 사이클 라이프 성능을 갖는다.
적어도 선택된 실시형태에서, 새롭거나 개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인, 전지, 시스템, 차량, 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인, 전지, 시스템의 제조 및/또는 이용 방법, 및/또는 전지 또는 셀 충전 속도, 충전 용량 및/또는 방전 속도의 향상 방법, 및/또는 전지, 이러한 전지를 포함하는 시스템, 이러한 전지 및/또는 시스템을 포함하는 차량 등의 개선 방법; 개선된 충전 용량을 갖는 이축 연신 다공성 멤브레인, 이축 연신 다공성 멤브레인을 포함하는 복합체, 이축 연신 마이크로다공성 멤브레인, 이축 연신 마크로다공성 멤브레인, 전지 분리기 및 관련 방법 및 제조 방법, 이용 방법 등; 평탄 시트 멤브레인, 액체 보유 매체; 건식 공정 분리기; 이축 연신 분리기; 약 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는 약 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 두께 범위를 갖고, 개선된 강도, 높은 공극률, 그리고 예를 들어 높은 10C 속도 충전 용량과 같은 예상치 못하게 및/또는 놀랍게 높은 충전 용량을 갖는 건식 공정 이축 연신 분리기; 고출력 및/또는 고에너지 용도, 셀, 장치, 시스템 및/또는 차량 등을 위한 리튬이온 전지와 같은 재충전 가능한 및/또는 이차 리튬 전지에서 높은 충전 용량 및 높은 공극률, 우수한 충전 속도 및/또는 충전 용량 성능을 갖는 분리기 또는 멤브레인; 단일 또는 다-겹 또는 -층 분리기, 단층 분리기, 삼층 분리기, 복합 분리기, 적층 분리기, 공압출 분리기, 코팅 분리기, 1 C 이상의 분리기, 적어도 1 C 분리기, 전지, 셀, 시스템, 장치, 차량 등; 이차 리튬 전지용 개선된 마이크로다공성 전지 분리기, 이차 리튬 전지에서 또는 이를 위해 향상되거나 높은 충전 (C) 속도, 방전 (C) 속도, 및/또는 향상되거나 높은 충전 용량을 갖는 개선된 마이크로 다공성 전지 분리기, 및/또는 제조, 이용 등의 관련 방법, 및/또는 이들의 조합이 개시되거나 제공된다.
특정 실시형태는 2014년 8월 5일에 공고된 미국 특허 제8,795,565 B2호 및/또는 2011년 9월 15일에 공개된 미국 공개 출원 제2011/0223486 A1호에 일반적으로 관련될 수 있고, 상기 두 문헌은 여기서 참고로 그 전체가 도입된다.
도 1은 20,000×의 배율에서 실시예 1(EX1)의 이축 연신 타입 공정에 따른 분리기의 SEM(주사 전자 현미경) 표면도이다.
도 2는 20,000×의 배율에서 비교예 1(CE1)에 따른 분리기의 SEM 표면도이다.
도 3은 CE1 및 CE2와 비교할 때 EX1 및 EX2의 더 나은 방전 성능을 증명한다. CE1은 MD만 연신된(TD 연신 없음) 마이크로다공성, 건식 공정, 25 ㎛ 두께, 단층 폴리프로필렌(PP) 멤브레인이다. CE2는 MD만 연신된(TD 연신 없음) 마이크로다공성, 건식 공정, 16 ㎛ 두께, 단층 폴리프로필렌(PP) 멤브레인이다.
도 4는 CE1 및 CE2와 비교할 때 EX1 및 EX2의 더 나은 C-속도 성능을 증명한다.
도 5는 CE3과 비교하여 EX1의 더 나은 C-속도 성능을 증명한다. CE3은 MD만 연신된(TD 연신 없음) 마이크로다공성, 건식 공정, 16 ㎛ 두께, 단층 폴리프로필렌(PP) 멤브레인이다.
예시적인 새롭거나 개선된 마이크로다공성 전지 분리기는 리튬이온 재충전 가능한 전지와 같은 리튬 전지에 사용되도록 개발되었다. 선택된 실시형태에서, 바람직한 본 발명의 분리기 멤브레인은 건식 공정 폴리프로필렌 단층 다공성 전지 분리기이다. 특정 실시형태에서, 분리기는 예를 들어 0.7-0.8의 용융 지수를 갖는 단일중합체 폴리프로필렌을 이용하여 제조된다.
본 발명의 멤브레인은 바람직하게는 건식-연신 공정(CELGARD® 공정으로도 알려짐)에 의해 만들어진다. 건식-연신 공정은 형성물(formation)이 비다공성 전구체(nonporous precursor)의 연신으로부터 유래되는 공정을 말한다. 여기서 참고로 도입되는 Kesting, R., 합성 중합체 멤브레인, 구조적 관점, 제2판, John Wiley 및 Sons, New York, Y, (1985), 페이지 290-297을 참고해라. 건식-연신 공정은 상술한 바와 같이 습식 공정 및 입자 연신 공정과 구별된다.
본 발명의 멤브레인은 몇 가지 측면에서 현저한 개선을 나타내는데, 예를 들어 이에 제한되지 않지만: 우수한 높은 C-속도 방전 성능, 높은 C-속도 충전 성능을 나타내고, 및/또는 높은 C-속도에서 높은 용량 및/또는 긴 사이클 라이프를 증명하기 때문에, 본 발명의 멤브레인은 종래의 이축 연신 건조-연신 멤브레인과 구별될 수 있다.
방전 성능과 관련하여, 본 발명의 멤브레인은 적어도 하나의 실시형태에서 비교예 1 및 비교예 2와 비슷한 또는 이들보다 더 나은 고속 방전 성능을 나타낸다(도 3 참조).
높은 C-속도에서 높은 용량을 갖는 것과 관련하여(도 4 참조), 본 발명의 멤브레인은 적어도 하나의 실시형태에서 5C 및 10C에서의 높은 용량을 증명하고, 10C의 경우 비교예 1 및 2와 비교할 때 현저한, 예상치 못한 그리고 놀라운 개선을 나타낸다.
특정 실시형태에서, 본 발명의 멤브레인은 추가로 다음의 것을 특징으로 할 수 있다: 0.090 내지 0.099 마이크론(㎛) 범위의 평균 기공 크기; 50-80% 범위의 공극률; 및/또는 500 kg/㎠ 초과의 가로 방향 인장 강도. 상기 값들은 제한되는 것으로 의도되지 않는 예시적인 값이고, 따라서 특정 본 발명의 멤브레인 실시형태를 단순히 대표하는 것으로 보아야 한다.
본 발명의 멤브레인은 단-겹 또는 다-겹 멤브레인일 수 있다. 다-겹 멤브레인과 관련하여, 본 발명의 멤브레인은 다-겹 멤브레인 중 한 겹일 수 있고, 또는 본 발명의 멤브레인은 다-겹 멤브레인 중 모든 겹일 수 있다. 본 발명의 멤브레인이 다-겹 멤브레인 중 모든 겹보다 적으면, 다-겹 멤브레인은 적층 공정을 통해 만들어질 수 있다. 본 발명의 멤브레인이 다-겹 멤브레인 중 모든 겹이면, 다-겹 멤브레인은 부가적으로 공-압출 공정을 통해 만들어질 수 있다. 또한, 다-겹 멤브레인은 동일 재료 또는 다른 재료의 겹으로 만들어질 수 있다.
본 발명의 멤브레인은 바람직하게는 전구체 멤브레인이 이축 연신되는(즉, 기계 방향뿐만 아니라, 가로 기계 방향으로 연신되는) 건식-연신 공정에 의해 만들어진다. 이 공정은 이하에서 더욱 상세하게 기술될 것이다. 본 발명은 건식 공정 또는 Celgard 건식 공정에 제한되지 않는다.
일반적으로, 상술한 멤브레인을 제조하는 공정은 하나 이상의 중합체를 압출하여 비다공성 전구체를 형성하는 단계, 및 이후 비다공성 전구체를 이축 연신하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 비다공성 전구체는 연신 이전에 어닐링될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 이축 연신은 기계 방향 연신 및 동시 제어 기계 방향 이완(relax)을 포함한 가로 방향 연신을 포함한다. 기계 방향 연신 및 가로 방향 연신은 동시 또는 순차적일 수 있다. 하나의 실시형태에서, 기계 방향 연신 후에 동시적인 기계 방향 이완을 포함한 가로 방향 연신이 뒤따른다. 이 공정은 이하에서 더욱 상세하게 기술된다.
압출은 일반적으로 건식-연신 공정에 따른다. 압출기는 (평탄한 전구체용) 슬롯 다이(slot die) 또는 (패리슨(parison) 전구체용) 환형 다이(annular die)를 가질 수 있다. 후자의 경우에서, 팽창된(inflated) 패리슨 기술(예를 들어, 특정 블로우 업 비율(BUR: blow up ratio)을 갖는 블로우 업 기술)이 이용될 수 있다. 비다공성 전구체의 복굴절률은 통상적인 건식-연신 공정만큼 높지 않아야 한다. 예를 들어, 폴리프로필렌 수지로부터 >35% 공극률을 갖는 멤브레인을 제조하는 통상적인 건식-연신 공정에서, 전구체의 복굴절률은 >0.0130일 것이다; 반면에 본 발명의 공정에서, PP 전구체의 복굴절률은 0.0100만큼 작을 수 있다. 다른 실시예에서, 더욱 통상적인 건식-연신 공정을 이용하여 폴리에틸렌 수지로부터 >35% 공극률을 갖는 멤브레인을 제조하기 위해, 전구체의 복굴절률은 >0.0280일 것이다; 반면에 본 발명의 공정에서, PE 전구체의 복굴절률은 0.0240만큼 작을 수 있다.
어닐링(선택적)은 하나의 실시형태에서 Tm-80℃ 내지 Tm-10℃의 온도에서; 다른 실시형태에서는 Tm-50℃ 내지 Tm-15℃의 온도에서 수행될 수 있다(여기서, Tm은 중합체의 용융 온도이다). 몇몇 재료, 예를 들어 폴리부텐과 같이 압출 후에 높은 결정도를 갖는 재료는 어닐링을 필요로 하지 않을 수 있다.
기계 방향 연신은 냉간 연신(cold stretch) 또는 열간 연신(hot stretch) 또는 양쪽 모두로, 그리고 단일 단계 또는 다수 단계로 수행될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 냉 연신은 <Tm-50℃에서, 다른 실시형태에서는 <Tm-80℃에서 수행될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 열 연신은 <Tm-10℃에서 수행될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 전체 기계 방향 연신은 50-500%의 범위에서, 다른 실시형태에서는 100-300%의 범위에서 수행될 수 있다. 기계 방향 연신 중에, 전구체는 가로 방향(통상적)으로 수축될 수 있다.
가로 방향 연신은 동시 제어 기계 방향 이완을 포함한다. 이것은 전구체가 가로 방향으로 연신될 때, 전구체가 동시에 기계 방향으로 제어된 방식으로 수축(즉, 이완)하도록 하는 것을 의미한다. 가로 방향 연신은 냉간 단계 또는 열간 단계 또는 양쪽의 조합으로 수행될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 전체 가로 방향 연신은 100-1200%의 범위에서, 다른 실시형태에서는 200-900%의 범위에서 수행될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 제어된 기계 방향 이완은 5-80%의 범위에서, 다른 실시형태에서는 15-65%의 범위에서 수행될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 가로 연신은 다수 단계로 수행될 수 있다. 가로 방향 연신 중에, 전구체는 기계 방향으로 수축하거나 수축하지 않도록 할 수 있다. 다수-단계 가로 방향 연신의 실시형태에서, 첫 번째 가로 방향 단계는 제어된 기계 이완을 포함한 가로 연신, 이후 동시적인 가로 및 기계 방향 연신, 및 이후 가로 방향 이완 및 기계 방향 무-연신 또는 무-이완을 포함할 수 있다.
선택적으로, 전구체는 기계 방향 및 가로 방향 연신 후에 잘 알려진 열 세팅(heat setting)을 받을 수 있다.
상술한 멤브레인 및 공정은 이하의 비-제한적인 실시예에서 추가로 예시된다.
실시예
실시예 1
폴리프로필렌(PP) 수지를 2.5 인치 압출기를 이용하여 압출하였다. 압출기 용융 온도는 약 221℃이었다. 중합체 용융물을 원형 다이에 공급하였다. 다이 온도는 약 220℃로 설정하였고, 중합체 용융물을 송풍 공기로 냉각하였다. 압출된 전구체는 약 1-1.5 밀리미터의 범위, 어떤 경우에는 1.2-1.4 밀리미터, 그리고 어떤 경우에는 약 27 ㎛의 두께를 가졌다. 이후, 압출된 필름을 약 150℃에서 약 2분 동안 어닐링하였다. 이후, 어닐링된 필름을 실온에서 약 20%로 냉간 연신한 후, 150-160℃ 범위의 온도에서 약 228%로 열간 연신하고 약 32%로 이완하였다. 이후, MD 연신 필름을 50%의 MD 이완을 포함하여, 약 140-152℃ 범위의 TD 연신 온도에서 450%로 가로 방향(TD) 연신하였다. 완성된 필름은 15 마이크론의 두께, 및 74%의 공극률을 가졌다. 완성된 필름의 TD 인장 강도는 529 kg/㎠이었다.
실시예 2
폴리프로필렌(PP) 수지를 2.5 인치 압출기를 이용하여 압출하였다. 압출기 용융 온도는 약 221℃이었다. 중합체 용융물을 원형 다이에 공급하였다. 다이 온도는 약 220℃로 설정하였고, 중합체 용융물을 송풍 공기로 냉각하였다. 압출된 전구체는 약 1-1.5 밀리미터의 범위, 어떤 경우에는 1.2-1.4 밀리미터, 그리고 어떤 경우에는 약 27 ㎛의 두께를 가졌다. 이후, 압출된 필름을 약 150℃에서 약 2분 동안 어닐링하였다. 이후, 어닐링된 필름을 실온에서 약 20%로 냉간 연신한 후, 160-170℃ 범위의 온도에서 약 228%로 열간 연신하고 약 32%로 이완하였다. 이후, MD 연신 필름을 50%의 MD 이완을 포함하여, 약 150-160℃ 범위의 TD 연신 온도에서 450%로 가로 방향(TD) 연신하였다. 완성된 필름은 20 마이크론의 두께, 및 69%의 공극률을 가졌다. 완성된 필름의 TD 인장 강도는 650 kg/㎠이었다.
실시예 1 및 2에 따라 형성된 멤브레인의 특징뿐만 아니라 비교예 1로서 사용된 멤브레인의 특징을 하기 표 1에 나타냈다.
특성 CE1 EX2 EX1
두께 (㎛) 25 20 15
공극률, % 55% 69% 74%
걸리(Gurley)(JIS), 초 200 65 28
TD 수축률(Shrinkage) @ 90C/1 hr 0 0.1 0.2
MD 수축률 @ 90C/1 hr 3-5 4.5 4.6
천공 강도, 그램 335 400 220
MD 인장 (kg/㎠) 1055 950 788
TD 인장 (kg/㎠) 135 650 529
ER (ohm-㎠) 1.35 0.7 0.5
DB, 볼트 1800 1600 900
아쿠아포어(Aquapore) 크기 (㎛) 0.060 0.090 0.096
평균 흐름(Flow) 기공 크기 (㎛) 0.036 0.050 0.50
이후, 실시예 1 및 2 그리고 비교예 1 및 2로서 상술한 분리기를 충전 용량 및 C 속도에 대해 시험하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
C-속도
1C 10C
CE1 158.38 mAh/g 102.34 mAh/g
CE2 156.85 mAh/g 90.80 mAh/g
EX1 156.91 mAh/g 111.63 mAh/g
EX2 156.79 mAh/g 108.64 mAh/g
시험 방법
두께
두께는 시험 절차 ASTM D374에 따라 Emveco Microgage 210-A 정밀 마이크로미터 두께 시험기를 이용하여 측정하였다. 두께 값은 마이크로미터, 즉 ㎛의 단위로 나타냈었다.
천공 강도
먼저, 시험 샘플을 73.4℃ 및 50%의 상대 습도로 최소 20분 동안 예비-컨디셔닝(pre-condition) 하였다. 시험 샘플의 천공 강도를 측정하는데 Instron Model 4442를 이용하였다. 1 ¼" × 40" 연속적인 샘플 표본의 대각 방향에 걸쳐 30개 측정을 수행하고 평균을 냈다. 바늘은 0.5 mm 반경을 가졌다. 하강 속도는 25 mm/min이었다. 시험 샘플을 제자리에 단단히 잡기 위해 O-링을 이용한 클램핑 장치에서 필름을 단단히 잡았다. 이 고정된 영역의 직경은 25 mm이었다. 바늘에 의해 뚫렸던 필름의 변위(mm)를 시험한 필름에 의해 발생한 저항력(그램 힘)에 대해 기록하였다. 최대 저항력이 그램 힘(gf) 단위의 천공 강도이다. 하중-대-변위 플롯을 이 시험 방법에 의해 만들었다.
기공 크기
기공 크기는 Porous Materials, Inc.(PMI)를 통해 입수 가능한 Aquapore를 이용하여 측정하였다. 기공 크기는 ㎛로 표현하였다.
공극률
마이크로다공성 필름 샘플의 공극률은 ASTM 방법 D-2873을 이용하여 측정하였고, 마이크로다공성 멤브레인에서 퍼센트 빈 공간(percent void space)으로 정의하였다.
TD 및 MD 인장 강도
MD 및 TD에 따른 인장 강도는 ASTM D-882 방법에 따라 Instron Model 4201을 이용하여 측정하였다.
열적 수축률
수축률 시험은 10 cm × 10 cm 멤브레인 샘플을 마닐라 폴더(manila folder)에 배치한 후 클립을 이용하여 오븐에 매달아서 측정하였다. 수축률은 시험 샘플을 105℃에서 1시간 동안 오븐에 배치하기 전 및 후에 MD 및 TD 방향으로 캘리퍼(caliper)를 이용하여 측정하였다. 또한, 수축률은 두 번째 시험 샘플을 120℃에서 1시간 동안 오븐에 배치하기 전 및 후에 MD 및 TD 방향으로 캘리퍼를 이용하여 측정하였다. 수축률은 변형된 ASTM 2732-96을 이용하여 % MD 수축률 및 % TD 수축률로 표현하였다.
고온(hot) 전기 저항(ER)
고온 전기 저항은 온도가 60℃/분의 속도로 선형적으로 증가하는 동안 50 lb 압력 하에 분리기 필름의 저항의 측정값이다. 3/8" 직경 단편의 분리기를 전해질로 포화시키고 Al 또는 Cu로 만들어진 두 전극 디스크 사이에 샌드위치 시켰다. 저항 상승은 임피던스로 측정하였고, 마이크로다공성 분리기 멤브레인의 용융 또는 "셧다운(shutdown)"으로 인한 기공 구조 붕괴에 해당하였다. 마이크로다공성 분리기 멤브레인이 상승된 온도에서 지속적인 높은 레벨의 전기 저항을 가질 때, 이것은 분리기 멤브레인이 전지에서 전극 쇼팅(shorting)을 방지할 수 있음을 나타낸다.
사이클링(Cycling)
모든 사이클링은 정전류(CC) 모드에서 수행하였다. 사용된 캐소드는 622 NMC이었다. 사용된 애노드는 흑연이었다. 사용된 전해질은 3:7 v:v EC:EMC 용매 중 1 M LiPF6 염이었다. 전압 윈도우는 3.0-4.3 V이었다. 사이클 1-5는 C/10의 충전 속도 및 방전 속도를 가졌다. 사이클 6-10은 C/5의 충전 속도 및 방전 속도를 가졌다. 사이클 11-15는 C/5의 충전 속도 및 C/2의 방전 속도를 가졌다. 사이클 16-20은 C/5의 충전 속도 및 1C의 방전 속도를 가졌다(충전/방전 속도 용량; 1C는 60분에서 완전 충전 또는 방전의 속도이다). 사이클 21-25는 C/5의 충전 속도 및 5C의 방전 속도를 가졌다. 사이클 26-30은 C/5의 충전 속도 및 10C의 방전 속도를 가졌다. 사이클 31-35는 C/10의 충전 속도 및 방전 속도를 가졌다.
다른 실시예는 드론 전지, 레이스 카 전지, 버스 전지, 전기차 전지, 하이브리드 차량 전지 등을 포함하는 급속 충전 및/또는 방전, 일차 또는 이차 전지를 포함한다. 특정 전지는 일회 사용 일차 급속 충전 및/또는 방전 리튬 전지이다. 다른 전지는 다수회 사용 이차 급속 충전 및/또는 방전 리튬 전지이다. 바람직한 전지는 급속 충전 리튬 전지, 급속 방전 리튬 전지, 및/또는 급속 충전 및 급속 방전 리튬 전지를 포함할 수 있다.
적어도 선택된 실시형태, 측면 및/또는 목적에 따르면, 본 발명 또는 본원은 새롭거나 개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인, 전지, 시스템, 차량, 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인, 전지, 시스템의 제조 및/또는 이용 방법, 및/또는 전지 또는 셀 충전 속도, 충전 용량 및/또는 방전 속도의 향상 방법, 및/또는 전지, 이러한 전지를 포함하는 시스템, 이러한 전지 및/또는 시스템을 포함하는 차량 등의 개선 방법; 개선된 충전 용량을 갖는 이축 연신 다공성 멤브레인, 이축 연신 다공성 멤브레인을 포함하는 복합체, 이축 연신 마이크로다공성 멤브레인, 이축 연신 마크로다공성 멤브레인, 전지 분리기 및 관련 방법 및 제조 방법, 이용 방법 등; 여과 매체, 습도 제어 매체, 평탄 시트 멤브레인, 액체 보유 매체; 건식 공정 분리기; 이축 연신 분리기; 약 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는 약 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 두께 범위를 갖고, 개선된 강도, 높은 공극률, 그리고 예를 들어 높은 10C 속도 충전 용량과 같은 예상치 못하게 및/또는 놀랍게 높은 충전 용량을 갖는 건식 공정 이축 연신 분리기; 예를 들어 전기 구동 차량(EDV) 또는 하이브리드 전기 차량(HEV), 전기화 또는 전기 보조 차량, 회생 제동 시스템, 아이들 스타트/스톱(idle start/stop) 시스템(ISS), 스타트/스톱 시스템, 전기 차량(EV), 전지 전기 차량(BEV), 플러그 인(Plug In) 하이브리드 전기 차량(PHEV), 높은 충전 또는 C 속도 전기 차량 전지, 높은 충전 또는 C 속도 및 높은 방전 또는 D 속도 전기 차량 전지, 전기-자전거 전지, 전기-사이클 전지, 하이브리드 또는 다륜(multiple wheel) 구동 전기 차량 전지, 가전제품, 이동 장치, 스마트폰, 랩톱, 태블릿, 폴리머 전지, 파워 셀, 휴대용 공구(tool) 전지, 무선(cordless) 공구 전지, 무선 공구 등과 같은 고출력 및/또는 고에너지 용도를 위해, 리튬이온 전지와 같은 재충전 가능한 및/또는 이차 리튬 전지에서 높은 충전 용량 및 높은 공극률, 우수한 충전 속도 및/또는 충전 용량 성능을 갖는 분리기 또는 멤브레인; 단일 또는 다-겹 또는 -층 분리기, 단층 분리기, 삼층 분리기, 복합 분리기, 적층 분리기, 공압출 분리기, 코팅 분리기, 1 C 이상의 분리기(60분 이하에서 전지 또는 셀 완전 충전 또는 방전), 2 C 이상의 분리기(30분 이하에서 전지 또는 셀 완전 충전 또는 방전), 10 C 이상의 분리기(6분 이하에서 전지 또는 셀 완전 충전 또는 방전), 20 C 이상의 분리기(3분 이하에서 전지 또는 셀 완전 충전 또는 방전), 적어도 1 C 분리기, 적어도 2 C 분리기, 적어도 10 C 분리기, 적어도 20 C 분리기, 20 C 이상 분리기, 전지, 시스템, 장치, 차량 등; 이차 리튬 전지용 개선된 마이크로다공성 전지 분리기, 이차 리튬 전지에서 또는 이를 위해 향상되거나 높은 충전 (C) 속도, 방전 (C) 속도, 및/또는 향상되거나 높은 충전 용량을 갖는 개선된 마이크로 다공성 전지 분리기, 및/또는 제조, 이용 등의 관련 방법, 및/또는 이들의 조합에 관한 것이거나 이들을 제공한다.
적어도 특정 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 새롭거나 개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인, 전지, 셀, 장치, 시스템, 차량; 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인, 전지, 셀, 장치, 시스템, 차량 등의 제조 방법; 및/또는 이용 방법에 관한 것이다. 적어도 특정의 선택된 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 개선된 충전 용량을 갖는 이축 연신 다공성 멤브레인, 이축 연신 다공성 멤브레인을 포함하는 복합체, 이축 연신 마이크로다공성 멤브레인, 이축 연신 마크로다공성 멤브레인, 전지 분리기, 평탄 시트 멤브레인, 또는 액체 보유 매체 및 관련 방법 및 제조 방법, 이용 방법 등에 관한 것이다. 바람직한 본 발명의 건식 공정 분리기는 이축 연신될 수 있고, 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 두께 범위를 가질 수 있으며, 개선된 강도, 높은 공극률, 그리고 예를 들어 높은 10C 속도 충전 용량과 같은 예상치 못하게 및/또는 놀랍게 높은 충전 용량을 가질 수 있다. 또한, 바람직한 본 발명의 분리기 또는 멤브레인의 높은 충전 용량 및 높은 공극률은 예를 들어 전기 구동 차량 또는 하이브리드 전기 차량과 같은 고출력 및/또는 고에너지 용도를 위한, 리튬이온 전지와 같은 재충전 가능한 및/또는 이차 리튬 전지에서 우수한 충전 속도 및/또는 충전 용량 성능을 제공한다. 적어도 특정의 선택된 실시형태에 따르면, 본 발명은 이차 리튬 전지를 위한 개선된 마이크로다공성 전지 분리기, 이차 리튬 전지에서 또는 이를 위해 향상되거나 높은 충전 속도 및/또는 향상되거나 높은 충전 용량을 갖는 개선된 마이크로다공성 전기 분리기; 및/또는 제조, 이용 등의 관련 방법에 관한 것이다.
적어도 특정의 선택된 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 새롭거나 개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인, 전지, 시스템, 차량, 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인, 전지, 시스템의 제조 및/또는 이용 방법, 및/또는 전지 또는 셀 충전 속도, 충전 용량 및/또는 방전 속도의 향상 방법, 및/또는 전지, 이러한 전지를 포함하는 시스템, 이러한 전지 및/또는 시스템을 포함하는 차량 등의 개선 방법; 개선된 충전 용량을 갖는 이축 연신 다공성 멤브레인, 이축 연신 다공성 멤브레인을 포함하는 복합체, 이축 연신 마이크로다공성 멤브레인, 이축 연신 마크로다공성 멤브레인, 전지 분리기 및 관련 방법 및 제조 방법, 이용 방법 등; 여과 매체, 습도 제어 매체, 평탄 시트 멤브레인, 액체 보유 매체; 건식 공정 분리기; 이축 연신 분리기; 약 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 바람직하게는 약 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 두께 범위를 갖고, 개선된 강도, 높은 공극률, 그리고 예를 들어 높은 10C 속도 충전 용량과 같은 예상치 못하게 및/또는 놀랍게 높은 충전 용량을 갖는 건식 공정 이축 연신 분리기; 고출력 및/또는 고에너지 용도, 셀, 장치, 시스템 및/또는 차량 등을 위한 리튬이온 전지와 같은 재충전 가능한 및/또는 이차 리튬 전지에서 높은 충전 용량 및 높은 공극률, 우수한 충전 속도 및/또는 충전 용량 성능을 갖는 분리기 또는 멤브레인; 단일 또는 다-겹 또는 -층 분리기, 단층 분리기, 삼층 분리기, 복합 분리기, 적층 분리기, 공압출 분리기, 코팅 분리기, 1 C 이상의 분리기(전지 또는 셀이 60분 이하에서 완전 충전 또는 방전되도록 하는 분리기), 적어도 1 C 분리기, 전지, 시스템, 장치, 차량 등; 이차 리튬 전지용 개선된 마이크로다공성 전지 분리기, 이차 리튬 전지에서 또는 이를 위해 향상되거나 높은 충전 (C) 속도, 방전 (C) 속도, 및/또는 향상되거나 높은 충전 용량을 갖는 개선된 마이크로 다공성 전지 분리기, 및/또는 제조, 이용 등의 관련 방법, 및/또는 이들의 조합에 관한 것이다.
본 발명의 적어도 특정 실시형태의 분리기는 회생 제동 시스템 또는 이를 구비한 차량, 예를 들어 전기, 하이브리드 또는 전기화 차량에서 회생 제동 시스템 전지 또는 셀에 사용되기에 특히 적합하거나 알맞을 수 있다. 회생 제동은 운동 에너지를 전지 또는 셀에 저장될 수 있는 전기 에너지로 전환하면서 차량을 느리게 한다. 차량의 전체 효율, 차량의 전기 구동, 또는 전지 또는 셀의 충전을 개선하는 것 이외에, 회생 제동은 그 부품이 빨리 가열 및 마모되지 않기 때문에 제동 시스템의 수명을 연장할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 분리기는 예를 들어 아이들 스타트 스톱 차량, 전기 구동 차량, 하이브리드 전기 차량, 전동 공구, 무선 공구, 에너지 저장 시스템, UPS, 백업 전력 시스템, 납 전지 및 리튬 전지 시스템 조합, 리튬 전지 및 커패시터 시스템 조합 등과 같은 고출력 및/또는 고에너지 용도에 사용되기에 특히 적합하거나 알맞을 수 있다.
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, 기공(개구)는 다음의 기공 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다(선택된 멤브레인 또는 복합체, 예를 들어 단-층, 이-층 또는 삼-층 멤브레인의 표면, 상면 또는 정면(A면)의 SEM에서 예를 들어 하나 이상의 기공(바람직하게는 평균을 구하기 위해 몇 개의 기공)을 측정함으로써 기계 방향(MD)(길이) 및 가로 기계 방향(TD)(폭)으로 기공 개구(pore opening)의 물리적 치수에 근거함).
o 통상적으로는:
o 0.75 내지 1.50 범위의 MD/TD 종횡비
o 바람직하게는:
o 0.75 내지 1.25 범위의 MD/TD 종횡비
o 가장 바람직하게는:
o 0.85 내지 1.25 범위의 MD/TD 종횡비
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, MD/TD 기공 종횡비가 1.0이었다면, 삼-차원 또는 3D 기공 구형도(sphericity) 인자 또는 비율(MD/TD/ND) 범위는: 1.0 내지 8.0 이상; 바람직하게는 1.0 내지 2.5; 가장 바람직하게는 1.0 내지 2.0 이하일 수 있다(예를 들어 표면, 상면 또는 정면(A면), 또는 표면, 하면 또는 후면(B면)의 SEM에서 하나 이상의 기공(바람직하게는 평균을 구하기 위해 몇 개의 기공)의 MD 및 TD를 측정함으로써, 그리고 단면, 깊이 또는 높이(C면)(길이 또는 폭 단면 또는 양쪽 모두)의 SEM에서 하나 이상의 기공(바람직하게는 평균을 구하기 위해 몇 개의 기공)의 ND를 측정함으로써(동일한 기공의 ND, MD 및 TD 치수를 측정하는 것이 어려울 수 있기 때문에, ND 치수는 MD 및 TD 치수와 다른 기공일 수 있음); 기계 방향(MD)(길이), 가로 기계 방향(TD)(폭) 및 두께 방향 또는 단면(ND)(두께)으로 기공 개구의 물리적 치수에 근거함).
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, 기공(개구)는 다음의 기공 종횡비를 가질 수 있다(선택된 단-층 및 삼-층 멤브레인의 상면 또는 정면(A면)의 SEM에서 기공을 측정함으로써 기계 방향(MD)(길이) 및 가로 기계 방향(TD)(폭)으로 기공 개구의 물리적 치수에 근거함): 기계 방향(MD)(길이) 및 가로 방향(TD)(폭)의 종횡비 범위에 대한 통상적인 수치: 0.75 내지 1.50 범위의 MD/TD 종횡비.
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, 기공(개구)는 다음의 삼차원 또는 3D 기공 구형도 인자 또는 비율을 가질 수 있다(예를 들어, 선택된 멤브레인, 층 또는 복합체, 예를 들어 선택된 단-층 및 삼-층 멤브레인의 표면, 상면 또는 정면(A면), 표면, 하면 또는 후면(B면), 및 단면, 깊이 또는 높이(C면)(길이 또는 폭 단면 또는 양쪽 모두)의 SEM에서 하나 이상의 기공(바람직하게는 평균을 구하기 위해 몇 개의 기공)을 측정함으로써(동일한 기공의 ND, MD 및 TD 치수를 측정하는 것이 어려울 수 있기 때문에, ND 치수는 MD 및 TD 치수와 다른 기공일 수 있음); 기계 방향(MD)(길이), 가로 기계 방향(TD)(폭) 및 두께 방향 또는 단면(ND)(두께)으로 기공 개구의 물리적 치수에 근거함).
o 예를 들어:
o 통상적으로는:
o 0.75 내지 1.50 범위의 MD/TD 종횡비
o 0.50 내지 7.50 범위의 MD/ND 치수비(dimension ratio)
o 0.50 내지 5.00 범위의 TD/ND 치수비
o 바람직하게는:
o 0.75 내지 1.25 범위의 MD/TD 종횡비
o 1.0 내지 2.5 범위의 MD/ND 치수비
o 1.0 내지 2.5 범위의 TD/ND 치수비
o 가장 바람직하게는:
o 0.85 내지 1.25 범위의 MD/TD 종횡비
o 1.0 내지 2.0 범위의 MD/ND 치수비
o 1.0 내지 2.0 범위의 TD/ND 치수비
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, 기공(개구)는 다음의 기공 구형도 인자 또는 비율을 가질 수 있다(선택된 단-층 및 삼-층 멤브레인의 상면 또는 정면(A면) 그리고 길이 및 단면(C면)의 SEM에서 기공을 측정함으로써, 기계 방향(MD)(길이), 가로 기계 방향(TD)(폭) 및 두께 방향 또는 단면(ND)(두께)으로 기공 개구의 물리적 치수에 근거함).
o 기계 방향(MD)(길이), 가로 방향(TD)(폭) 및
o 두께 방향(ND)(수직 높이)의 구형도 인자 또는 비율 범위에 대한 통상적인 수치:
o 0.75 내지 1.50 범위의 MD/TD 종횡비
o 0.50 내지 7.50 범위의 MD/ND 치수비
o 0.50 내지 5.00 범위의 TD/ND 치수비
본 발명의 적어도 선택된 실시형태에 따르면, 마이크로다공성 멤브레인은 건식-연신 공정에 의해 제조되고, 실질적으로 둥근 형상의 기공을 가지며, 0.5 내지 6.0, 바람직하게는 0.5 내지 5.0 범위의 가로 방향 인장 강도에 대한 기계 방향 인장 강도의 비율을 갖는다. 상술한 마이크로다공성 멤브레인의 제조방법은 중합체를 비다공성 전구체로 압출하는 단계, 및 비다공성 전구체를 이축 연신하는 단계를 포함하고, 이축 연신은 기계 방향 연신 및 가로 방향 연신을 포함하며, 가로 방향 연신은 동시 제어 기계 방향 이완을 포함한다.
본 발명의 적어도 선택된 실시형태에 따르면, 다공성 멤브레인은 변형된 건식-연신 공정에 의해 제조되고, 실질적으로 둥근 형상의 기공을 가지며, 0.5 내지 6.0 범위의 가로 방향 인장 강도에 대한 기계 방향 인장 강도의 비율을 갖고, 종래 건식-연신 멤브레인과 비교하여 낮은 걸리(Gurley) 및/또는 낮은 ER을 가지며, 종래 건식-연신 멤브레인과 비교하여 크고 더 균일한 평균 흐름 기공 직경을 갖고, 또는 낮은 걸리 및 크고 더 균일한 평균 흐름 기공 직경을 갖는다.
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, 기공(개구)는 다음의 기공 종횡비를 가질 수 있다(선택된 멤브레인 또는 복합체, 예를 들어 단-층, 이-층 또는 삼-층 멤브레인의 표면, 상면 또는 정면(A면)의 SEM에서 예를 들어 하나 이상의 기공(바람직하게는 평균을 구하기 위해 몇 개의 기공)을 측정함으로써 기계 방향(MD)(길이) 및 가로 기계 방향(TD)(폭)으로 기공 개구의 물리적 치수에 근거함).
o 통상적으로는:
o 0.75 내지 1.50 범위의 MD/TD 종횡비
o 바람직하게는:
o 0.75 내지 1.25 범위의 MD/TD 종횡비
o 가장 바람직하게는:
o 0.85 내지 1.25 범위의 MD/TD 종횡비
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, MD/TD 기공 종횡비가 1.0이었다면, 삼-차원 또는 3D 기공 구형도 인자 또는 비율(MD/TD/ND) 범위는: 1.0 내지 8.0 이상; 바람직하게는 1.0 내지 2.5; 가장 바람직하게는 1.0 내지 2.0 이하일 수 있다(예를 들어 표면, 상면 또는 정면(A면), 또는 표면, 하면 또는 후면(B면)의 SEM에서 하나 이상의 기공(바람직하게는 평균을 구하기 위해 몇 개의 기공)의 MD 및 TD를 측정함으로써, 그리고 단면, 깊이 또는 높이(C면)(길이 또는 폭 단면 또는 양쪽 모두)의 SEM에서 하나 이상의 기공(바람직하게는 평균을 구하기 위해 몇 개의 기공)의 ND를 측정함으로써(동일한 기공의 ND, MD 및 TD 치수를 측정하는 것이 어려울 수 있기 때문에, ND 치수는 MD 및 TD 치수와 다른 기공일 수 있음); 기계 방향(MD)(길이), 가로 기계 방향(TD)(폭) 및 두께 방향 또는 단면(ND)(두께)으로 기공 개구의 물리적 치수에 근거함).
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, 삼-차원 또는 3D MD/TD/ND 기공 구형도 인자 또는 비율 범위는: 0.25 내지 8.0 이상; 바람직하게는 0.50 내지 4.0; 가장 바람직하게는 1.0 내지 2.0 이하일 수 있다.
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, 기공(개구)는 다음의 기공 종횡비를 가질 수 있다(선택된 단-층 및 삼-층 멤브레인의 상면 또는 정면(A면)의 SEM에서 기공을 측정함으로써 기계 방향(MD)(길이) 및 가로 기계 방향(TD)(폭)으로 기공 개구의 물리적 치수에 근거함): 기계 방향(MD)(길이) 및 가로 방향(TD)(폭)의 종횡비 범위에 대한 통상적인 수치: 0.75 내지 1.50 범위의 MD/TD 종횡비.
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, 기공(개구)는 다음의 삼차원 또는 3D 기공 구형도 인자 또는 비율을 가질 수 있다(예를 들어, 선택된 멤브레인, 층 또는 복합체, 예를 들어 선택된 단-층 및 삼-층 멤브레인의 표면, 상면 또는 정면(A면), 표면, 하면 또는 후면(B면), 및 단면, 깊이 또는 높이(C면)(길이 또는 폭 단면 또는 양쪽 모두)의 SEM에서 하나 이상의 기공(바람직하게는 평균을 구하기 위해 몇 개의 기공)을 측정함으로써(동일한 기공의 ND, MD 및 TD 치수를 측정하는 것이 어려울 수 있기 때문에, ND 치수는 MD 및 TD 치수와 다른 기공일 수 있음); 기계 방향(MD)(길이), 가로 기계 방향(TD)(폭) 및 두께 방향 또는 단면(ND)(두께)으로 기공 개구의 물리적 치수에 근거함).
o 예를 들어:
o 통상적으로는:
o 0.75 내지 1.50 범위의 MD/TD 종횡비
o 0.50 내지 7.50 범위의 MD/ND 치수비
o 0.50 내지 5.00 범위의 TD/ND 치수비
o 바람직하게는:
o 0.75 내지 1.25 범위의 MD/TD 종횡비
o 1.0 내지 2.5 범위의 MD/ND 치수비
o 1.0 내지 2.5 범위의 TD/ND 치수비
o 가장 바람직하게는:
o 0.85 내지 1.25 범위의 MD/TD 종횡비
o 1.0 내지 2.0 범위의 MD/ND 치수비
o 1.0 내지 2.0 범위의 TD/ND 치수비
본 발명의 적어도 선택된 다공성 재료 또는 다공성 멤브레인 실시형태에 따르면, 기공(개구)는 다음의 기공 구형도 인자 또는 비율을 가질 수 있다(선택된 단-층 및 삼-층 멤브레인의 상면 또는 정면(A면) 그리고 길이 및 단면(C면)의 SEM에서 기공을 측정함으로써, 기계 방향(MD)(길이), 가로 기계 방향(TD)(폭) 및 두께 방향 또는 단면(ND)(두께)으로 기공 개구의 물리적 치수에 근거함).
o 기계 방향(MD)(길이), 가로 방향(TD)(폭) 및 두께 방향(ND)(수직 높이)의 구형도 인자 또는 비율 범위에 대한 통상적인 수치:
o 0.75 내지 1.50 범위의 MD/TD 종횡비
o 0.50 내지 7.50 범위의 MD/ND 치수비
o 0.50 내지 5.00 범위의 TD/ND 치수비
본 발명의 적어도 선택된 실시형태에 따르면, 마이크로다공성 멤브레인은 건식-연신 공정에 의해 제조되고, 실질적으로 둥근 형상의 기공을 가지며, 0.5 내지 6.0, 바람직하게는 0.5 내지 5.0 범위의 가로 방향 인장 강도에 대한 기계 방향 인장 강도의 비율을 갖는다. 상술한 마이크로다공성 멤브레인의 제조방법은 중합체를 비다공성 전구체로 압출하는 단계, 및 비다공성 전구체를 이축 연신하는 단계를 포함하고, 이축 연신은 기계 방향 연신 및 가로 방향 연신을 포함하며, 가로 방향 연신은 동시 제어 기계 방향 이완을 포함한다.
적어도 선택된 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 상기 필요를 해결할 수 있고, 및/또는 새롭거나 개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인, 전지, 셀, 장치, 시스템 및/또는 차량; 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인, 전지, 셀, 장치, 시스템 및/또는 차량 등의 제조 방법; 및/또는 이용 방법에 관한 것일 수 있다. 적어도 특정 실시형태에 따르면, 본 발명 또는 본원은 개선된 충전 용량을 갖는 이축 연신 다공성 멤브레인, 이축 연신 다공성 멤브레인을 포함하는 복합체, 이축 연신 마이크로다공성 멤브레인, 이축 연신 마크로다공성 멤브레인, 전지 분리기, 평탄 시트 멤브레인 및/또는 액체 보유 매체; 및/또는 관련 방법; 및/또는 제조 방법; 및/또는 이용 방법 등에 관한 것이다. 적어도 특정의 선택된 실시형태에 따르면, 바람직한 본 발명의 건식 공정 분리기는 이축 연신될 수 있고, 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 바람직한 두께 범위를 가질 수 있으며, 개선된 강도, 높은 공극률, 그리고 예를 들어 높은 10C 속도 충전 용량과 같은 예상치 못하게 및/또는 놀랍게 높은 충전 용량을 가질 수 있다. 또한, 바람직한 본 발명의 분리기 또는 멤브레인의 높은 충전 용량 및 높은 공극률은 예를 들어 전기 구동 차량 또는 하이브리드 전기 차량과 같은 고출력 및/또는 고에너지 용도를 위한 리튬이온 전지와 같은 재충전 가능한 및/또는 이차 리튬 전지에서 우수한 충전 속도 및/또는 충전 용량 성능을 제공할 수 있다. 적어도 특정 실시형태에 따르면, 본 발명은 이차 리튬 전지를 위한 개선된 마이크로다공성 전지 분리기, 이차 리튬 전지에서 또는 이를 위해 향상되거나 높은 충전 속도 및/또는 향상되거나 높은 충전 용량을 갖는 개선된 마이크로다공성 전기 분리기; 및/또는 제조, 이용 등의 관련 방법에 관한 것이다. 적어도 특정의 선택된 실시형태에 따르면, 본 발명은 일차 또는 이차 리튬 전지를 위한 개선된 마이크로다공성 전지 분리기; 높은 충전 및/또는 방전 속도 전지; 드론, 레이스 카, 급속 충전 버스, 전기 차량, 하이브리드 전기 차량 및/또는 다른 차량 또는 높은 충전 및/또는 방전 속도 전지를 필요로 하는 장치를 위한 높은 충전 및/또는 방전 속도 전지; 높은 충전 및/또는 방전 속도 일차 또는 이차 리튬 전지; 높은 충전 및/또는 방전 속도 일차 리튬 전지; 및/또는 높은 충전 및/또는 방전 속도 이차 리튬 전지; 및/또는 이와 관련된 방법; 및/또는 이들의 조합에 관한 것이다.
새롭거나 개선된 분리기, 전지 분리기, 리튬 전지 분리기, 전지, 셀, 및/또는 이러한 분리기, 전지 분리기, 리튬 전지 분리기, 셀 및/또는 전지의 제조 및/또는 이용 방법; 리튬이온 일차 또는 이차 전지를 위한 새롭거나 개선된 전지 분리기; 새롭거나 개선된 전지 또는 셀; 새롭거나 개선된 차량 또는 장치; 전지 충전 속도, 방전 속도, 사이클 라이프 등을 향상시키기 위한 방법, 시스템 및 전지 분리기; 및/또는 이들의 조합이 여기서 나타나거나 기술된다.
바람직하게는, 새롭거나 개선된 전지 분리기, 베이스 필름 또는 멤브레인, 전지, 셀, 장치, 시스템, 차량, 및/또는 이러한 분리기, 필름 또는 멤브레인, 전지, 셀, 장치, 시스템, 차량의 제조 및/또는 이용 방법, 및/또는 전지 또는 셀 충전 속도, 충전 용량 및/또는 방전 속도의 향상 방법, 및/또는 전지, 이러한 전지를 포함하는 시스템, 이러한 전지 및/또는 시스템을 포함하는 차량 등의 개선 방법; 개선된 충전 용량을 갖는 이축 연신 다공성 멤브레인, 이축 연신 다공성 멤브레인을 포함하는 복합체, 이축 연신 마이크로다공성 멤브레인, 이축 연신 마크로다공성 멤브레인, 전지 분리기 및 관련 방법 및 제조 방법, 이용 방법 등; 평탄 시트 멤브레인, 액체 보유 매체; 건식 공정 분리기; 이축 연신 분리기; 바람직하게는 약 5 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께 범위를 갖고, 개선된 강도, 높은 공극률, 그리고 예를 들어 높은 10C 속도 충전 용량과 같은 예상치 못하게 및/또는 놀랍게 높은 충전 용량을 갖는 건식 공정 이축 연신 분리기; 고출력 및/또는 고에너지 용도, 셀, 장치, 시스템 및/또는 차량 등을 위한 리튬이온 전지와 같은 재충전 가능한 및/또는 이차 리튬 전지에서 높은 충전 용량 및 높은 공극률, 우수한 충전 속도 및/또는 충전 용량 성능을 갖는 분리기 또는 멤브레인; 단일 또는 다-겹 또는 -층 분리기, 단층 분리기, 삼층 분리기, 복합 분리기, 적층 분리기, 공압출 분리기, 코팅 분리기, 1 C 이상의 분리기, 적어도 1 C 분리기, 전지, 셀, 시스템, 장치, 차량 등; 이차 리튬 전지용 개선된 마이크로다공성 전지 분리기, 이차 리튬 전지에서 또는 이를 위해 향상되거나 높은 충전 (C) 속도, 방전 (C) 속도, 및/또는 향상되거나 높은 충전 용량을 갖는 개선된 마이크로 다공성 전지 분리기, 및/또는 제조, 이용 등의 관련 방법, 및/또는 이들의 조합이 개시되거나 제공된다.
본 발명은 그 정신 및 본질적인 속성에서 벗어나지 않고 다른 형태로 구현될 수 있고, 예를 들어 하나의 실시형태에서, PP 대신에 PE를 이용함으로써 그리고 이를 약 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 두께로 제조함으로써 납 전지 분리기가 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위를 나타내는 것으로서, 상술한 명세서보다 오히려, 첨부된 청구항을 참고해야 한다.
구조 및 방법의 상술한 기재는 예시의 목적으로만 제공되었다. 실시예는 베스트 모드를 포함한 예시적인 실시형태를 개시하고, 또한 장치 또는 시스템의 제조와 이용 및 도입된 방법의 수행을 포함하여 이 분야의 기술자가 발명을 실시하도록 하는데 사용된다. 이들 실시예는 철저한 것으로, 또는 발명을 개시된 정확한 단계 및/또는 형태에 제한하는 것으로 의도되지 않고, 많은 변형 및 변경이 상기 교시에 비추어 가능하다. 여기서 기술된 특징은 어떠한 조합으로도 조합될 수 있다. 여기서 기술된 방법의 단계는 물리적으로 가능한 어떠한 순서로도 수행될 수 있다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 첨부된 청구항에 의해 정해지고, 이 분야의 기술자에게 발생하는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예는 이들이 청구항의 문자 언어와 다르지 않은 구조적 요소를 갖는다면, 또는 이들이 청구항의 문자 언어와 크지 않은 차이로 동등한 구조적 요소를 포함한다면, 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
첨부된 청구항의 구성 및 방법은 여기서 기술된 특정 구성 및 방법에 의해 범위에서 제한되지 않고, 청구항의 몇 가지 측면의 예시로서 의도된다. 기능적으로 동등한 구성 및 방법은 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 여기서 나타나거나 기술된 것 이외의 구성 및 방법의 다양한 변형은 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 또한, 여기서 기술된 특정의 대표적인 구성 및 방법 단계만이 구체적으로 기술되더라도, 또한 구성 및 방법 단계의 다른 조합이, 구체적으로 언급되지 않더라도, 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 단계, 요소, 성분 또는 구성의 조합이 여기서 명확하게 또는 덜 언급될 수 있고, 그러나, 명확하게 기재되지 않더라도, 단계, 요소, 성분 및 구성의 다른 조합이 포함된다.
명세서 및 첨부된 청구항에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 "a" "an" 및 "the"는 달리 명확하게 기재되지 않는 한 복수 대상물을 포함한다. 범위는 "약" 하나의 특정 값부터, 및/또는 "약" 다른 특정 값까지로서 여기서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 실시형태는 하나의 특정 값부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용에 의해, 값이 근사치로 표현될 때, 특정 값이 다른 실시형태를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각 범위의 종점이 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과 관계없이 유효한 것으로 또한 이해될 것이다. "선택적" 또는 "선택적으로"는 이후에 기술되는 사건 또는 상황이 일어나거나 일어나지 않을 수 있는 것, 그리고 설명이 상기 사건 또는 상황이 일어나는 예를 및 그것이 일어나지 않는 예를 포함하는 것을 의미한다.
이 명세서의 설명 및 청구항에 걸쳐, 용어 "포함하다" 그리고 "포함하는" 및 "포함한다"와 같은 상기 용어의 변형은 "포함하지만 이에 제한되지 않는 것"을 의미하고, 예를 들어 다른 첨가제, 성분, 정수 또는 단계를 배제하는 것으로 의도되지 않는다. 용어 "~로 필수적으로 구성되는" 및 "~로 구성되는"은 발명의 더욱 구체적인 실시형태를 제공하도록 "포함하는" 대신에 사용될 수 있다. "예시적인"은 "~의 예"를 의미하고 바람직하거나 이상적인 실시형태를 표시하는 것으로 의도되지 않는다. "~와 같은"은 제한적인 의미로 사용되지 않지 않고, 설명적이거나 예시적인 목적을 위해 사용된다.
언급된 것 이외에, 명세서 및 청구항에 사용되는 기하구조, 치수 등을 표현하는 모든 수치는 적어도 청구항의 범위에 균등론의 적용을 제한하는 시도가 아닌 것으로 이해되어야 하고, 유효숫자의 수 및 통상의 라운딩 접근법에 비추어 해석되어야 한다.
달리 특정되지 않는 한, 여기서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 개시된 발명이 속하는 분야의 기술자에 의해 흔히 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기서 인용된 공개문헌 및 거기에 인용된 재료는 특히 참고로 도입된다.
부가적으로, 여기서 예시적으로 개시된 발명은 여기서 구체적으로 개시되지 않은 요소 없이도 적절히 실시될 수 있다.

Claims (23)

  1. 적어도 3C 충전 및/또는 방전 성능을 갖는 전지를 제공하는 마이크로다공성 중합체 필름을 포함하는 멤브레인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로다공성 중합체 필름은 바람직하게는 건식-연신 공정에 의해 제조되고, 바람직하게는 실질적으로 둥근 형상의 기공, 및 0.5 내지 5.0 범위의 가로 방향 인장 강도에 대한 기계 방향 인장 강도의 비율, 및 50% 내지 80% 범위의 공극률을 갖는 멤브레인.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필름은 기계 방향 연신 및 동시 제어 기계 방향 이완을 포함한 가로 방향 연신, 동시 또는 순차적 기계 방향 연신 및 가로 방향 연신, 및 기계 방향 연신 이후에 뒤따르는 동시 기계 방향 이완을 포함한 가로 방향 연신을 포함하는 이축 연신: 중 적어도 하나를 포함하는 연신 방법에 의해 제조되는 멤브레인.
  4. 제1항에 있어서,
    중합체는 반-결정성 중합체 및 20 내지 80% 범위의 결정도를 갖는 반-결정성 중합체 중 적어도 하나인 멤브레인.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중합체는 폴리올레핀, 플루오로카본, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아세탈(또는 폴리옥시메틸렌), 폴리설파이드, 폴리비닐 알코올, 이들의 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 멤브레인.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로다공성 중합체 필름의 평균 기공 크기는 0.09 내지 0.99 마이크론의 범위에 있는 멤브레인.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로다공성 중합체 필름은 60 내지 80% 범위의 공극률을 갖는 멤브레인.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가로 인장 강도는 ≥ 500 kg/㎠인 멤브레인.
  9. 제1항에 있어서,
    10 내지 25 마이크론 범위의 두께, 60 내지 80% 범위의 공극률, 500 내지 700 kg/㎠ 범위의 가로 방향(TD) 인장 강도, 700 내지 1000 kg/㎠ 범위의 기계 방향(MD) 인장 강도, 및 1.4 내지 1.6 범위의 MD/TD 인장 강도 비율을 갖는 멤브레인.
  10. 제1항의 멤브레인을 포함하는 전지 분리기.
  11. 제10항에 있어서,
    멤브레인은 다겹 멤브레인 중 적어도 하나의 겹인 전지 분리기.
  12. 제11항에 있어서,
    다겹 멤브레인의 겹은 서로 적층되는 전지 분리기.
  13. 제10항에 있어서,
    멤브레인은 다겹 멤브레인 중 모든 겹인 전지 분리기.
  14. 제10항에 있어서,
    다겹 멤브레인의 겹은 동일한 재료로 제조되는 전지 분리기.
  15. 제10항에 있어서,
    다겹 멤브레인의 겹은 다른 재료로 제조되는 전지 분리기.
  16. 제11항의 전지 분리기를 포함하는 전지.
  17. 제1항의 멤브레인을 포함하는 다층 멤브레인 구조.
  18. 제17항에 있어서,
    다겹 멤브레인의 겹은 공-압출되는 다층 멤브레인 구조.
  19. 제18항에 있어서,
    다겹 멤브레인의 겹은 동일한 재료로 제조되는 다층 멤브레인 구조.
  20. 제18항에 있어서,
    다겹 멤브레인의 겹은 다른 재료로 제조되는 다층 멤브레인 구조.
  21. 멤브레인을 포함하는 장치로서, 멤브레인은 제1항에 따른 멤브레인이고, 장치는 전지, 셀, 전지 팩, 시스템, 전자 장치, 차량 또는 연료 전지인 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    마이크로다공성 중합체 필름은 적어도 5C를 갖는 전지를 제공하는 멤브레인.
  23. 제1항에 있어서,
    마이크로다공성 중합체 필름은 적어도 10C를 갖는 전지를 제공하는 멤브레인.
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