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WO2014084681A1 - 표면 특성이 다른 무기물 입자의 이중 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막, 이를 포함하는 이차전지, 및 상기 분리막의 제조방법 - Google Patents

표면 특성이 다른 무기물 입자의 이중 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막, 이를 포함하는 이차전지, 및 상기 분리막의 제조방법 Download PDF

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WO2014084681A1
WO2014084681A1 PCT/KR2013/011035 KR2013011035W WO2014084681A1 WO 2014084681 A1 WO2014084681 A1 WO 2014084681A1 KR 2013011035 W KR2013011035 W KR 2013011035W WO 2014084681 A1 WO2014084681 A1 WO 2014084681A1
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WO
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inorganic particles
secondary battery
coating layer
porous coating
slurry
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Ceased
Application number
PCT/KR2013/011035
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English (en)
French (fr)
Inventor
이주성
성동욱
가경륜
김종훈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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Publication date
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Priority to EP13857836.4A priority patent/EP2806483B1/en
Priority to JP2015527403A priority patent/JP6045121B2/ja
Publication of WO2014084681A1 publication Critical patent/WO2014084681A1/ko
Priority to US14/330,037 priority patent/US9698396B2/en
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery separator comprising a porous coating layer, specifically a secondary battery separator comprising a double porous coating layer of inorganic particles having different surface characteristics, a secondary battery comprising the same, and a method of manufacturing the separator.
  • the porous separator of the secondary battery has a problem of causing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode due to the extreme heat shrinkage behavior at a temperature of about 100 °C or more due to the material properties and characteristics of the manufacturing process including the stretching.
  • Korean Patent Publication No. 2007-0083975 (Hitachi) and Korean Patent Publication No. 2007-0019958 (Evonik)
  • a mixture of insulating filler particles and a binder polymer on a porous substrate Disclosed is a separator in which a material having a shutdown function is added to a porous coating layer while providing a porous coating layer formed of the same.
  • each layer or membrane is well preserved in the porous coating layer having inorganic particles and the separator in contact therewith, and between the porous coating layer and the separator is excellent in the ability to transfer transition ions by the pore structure.
  • the problem to be solved by the present invention is a secondary battery separator having a novel porous coating layer that is uniformly dispersed in the slurry in the slurry during the manufacturing process is easy to manufacture and the finally formed coating layer can adsorb metal ions well. To provide.
  • a porous substrate having pores; A first inorganic particle coated on at least one surface of the porous substrate and at least one region of the pores, having a BET surface area of less than 10 m 2 / g, and positioned on some or all of the first inorganic particles A first porous coating layer comprising a first binder polymer connecting and fixing the inorganic particles; And a second inorganic particle coated on the first porous coating layer and having a BET surface area of 10 to 50 m 2 / g, an average pore size of 2 to 200 nm, and an average particle diameter of 0.1 to 10 ⁇ m, and the second inorganic particle.
  • a separator for a secondary battery having a second porous coating layer including a second binder polymer positioned at a part or all to connect and fix the second inorganic particles.
  • the first inorganic particles by adding and stirring the first inorganic particles having a BET surface area of less than 10 m 2 / g to the first binder solution in which the first binder polymer is dissolved in the first solvent, Forming a dispersed first slurry; To the second binder solution in which the second binder polymer was dissolved in the second solvent, second inorganic particles having a BET surface area of 10 to 50 m 2 / g, an average pore size of 2 to 200 nm, and an average particle diameter of 0.1 to 10 ⁇ m were added thereto.
  • the inorganic particles in the coating layer of the separator are uniformly dispersed to maintain the pore structure well, and by adsorbing excess metal ions in the battery generated when the battery is out of the normal operating temperature range of the battery Safety can be maintained.
  • FIG. 1 illustrates a separator of a secondary battery manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a dispersion state of inorganic particles in a slurry when only the first inorganic particles are used.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a dispersion state of inorganic particles in a slurry when only second inorganic particles are used.
  • FIG. 5 shows a slurry when only the second inorganic particles are used in the manufacturing process of the separator according to Example 1.
  • FIGS. 6 and 7 are micrographs of the surface observed after coating the slurry carried out as shown in FIGS. 4 and 5 on the polyolefin substrate (fabric), respectively.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of a separator according to an embodiment of the present invention.
  • a secondary battery separator comprising a porous substrate having pores, a first porous coating layer and a second porous coating layer.
  • Porous substrates include, but are not limited to polyethylene, polypropylene, polyethyleneterephthalate, polybutyleneterephthalate, polyester, polyacetal, polyamide , Polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyaryletherketone, polyarylimide, polyamideimide, polybenzimidazole, polybenzimidazole At least one selected from the group consisting of polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenyleneoxide, cyclic olefin copolymer, polyphenylenesulfide, and polyethylenenaphthalene A mixture of two or more of them A polymer film or may be those of a multi-film, woven and non-woven fabric.
  • the porous substrate maintains insulation on both electrodes.
  • the porous substrate may adjust the type and thickness of the substrate, the size and number of the pores, and in particular, the thickness of the microfiber in the case of the nonwoven fabric in consideration of melting temperature, ease of manufacture, porosity, ion movement, and insulation.
  • the first porous coating layer is coated on at least one surface of the porous substrate and at least one region of the pores, and includes the first inorganic particles and the binder polymer.
  • the binder polymer is positioned in part or all of the first inorganic particles to function to connect and fix the first inorganic particles.
  • the second porous coating layer is coated on the first porous coating layer, and includes the second inorganic particles and the binder polymer.
  • the binder polymer is positioned in part or all of the second inorganic particles to function to connect and fix the second inorganic particles.
  • binder polymers include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene, polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoro ethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone , Polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer (polyethylene-co-vinyl acetate), polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propio Cellulose acetate propionate, cyanoethyl pullulan ethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose (CMC), acryl Rylonitrile-styrene (PV
  • Each of the first inorganic particles and the second inorganic particles may independently use inorganic particles having a dielectric constant of about 5 or more, or inorganic particles having a lithium ion transfer capacity (for a lithium secondary battery) alone or in combination thereof.
  • the inorganic particles having a dielectric constant of about 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr x , Ti 1-x ) O 3 (PZT, 0 ⁇ x ⁇ 1), and Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT, 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3-x PbTiO 3 (PMN-PT, 0 ⁇ x ⁇ 1), HfO 2 , SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 ,
  • the inorganic particles having a lithium ion transfer ability include, but are not limited to, 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), (LiAlTiP) x O y series glass (0 ⁇ x ⁇ 4, 0 ⁇ y ⁇ 13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, 0 ⁇ x ⁇ 2,0 ⁇ y ⁇ 3), lithium germanium thiophosphate (Li x Ge y P z S w , 0 ⁇ x ⁇ 4, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 1, 0 ⁇ w ⁇ 5), lithium nit
  • FIG. 1 schematically illustrates a separator of a secondary battery manufactured according to an embodiment of the present invention, and thus the present invention is not limited thereto. Referring to Figure 1 as follows.
  • the first inorganic particles are inorganic particles that are less porous or solid.
  • This first inorganic particle has a BET (Brunauer, Emmett & Teller) surface area of less than about 10 m 2 / g and has little or no adsorption function as in the second inorganic particle, but the inorganic material in the slurry upon formation of the coating layer
  • the particles can be well dispersed and evenly distributed in the final porous coating layer.
  • the second inorganic particles are inorganic particles that are relatively more porous than the first inorganic particles.
  • the second inorganic particle has a BET surface area of about 10 to about 50 m 2 / g or about 12 to about 30 m 2 / g.
  • the average pore size of the second inorganic particles may be about 2 to about 200 nm or about 5 to about 100 nm.
  • the BET surface area is not within the above-mentioned range, it is difficult to realize the adsorption effect of metal ions, which is the effect expected in the present invention, and the dispersant should be added in an excessive amount to improve dispersibility. May adversely affect the performance of the battery.
  • the average pore size is less than the above-described range, there is a problem that the specific surface area is sharply increased, and when the average pore size exceeds 200 nm, the pore size is equivalent to the particle size, and the porosity effect expected in the present invention is very high. Degrades.
  • metal ions are derived from metal ions eluting from the positive electrode or positive electrode active material in abnormal or even normal conditions of the battery, such as manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), iron (depending on the material of the positive electrode active material used). Fe) and the like. Such metal ions may be adsorbed into the pores of the second inorganic particles by, for example, electrical attraction, capillary force, and the like.
  • the first porous coating layer including the first inorganic particles in the coating layer is an inorganic material evenly dispersed in the coating layer while using a relatively small amount of solvent (dispersion medium) or dispersant due to the inherent dispersibility of the first inorganic particles. It may comprise particles.
  • the first porous coating layer is excellently preserved in the pore state of the interface with the porous substrate to which the coating layer is contacted and bonded due to the use of a small amount of solvent or dispersant. Thus, ionic conductivity and electrolyte impregnation are greatly improved.
  • the second porous coating layer including the second inorganic particles in the coating layer exhibits excellent performance in removing the metal ions of the separator due to the intrinsic adsorption according to the more porous characteristics of the second inorganic particles.
  • the first inorganic particles and the second inorganic particles may each independently have an average particle diameter of about 0.01 ⁇ m to about 10 ⁇ m, or about 0.1 ⁇ m to about 5 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the inorganic particles satisfies the above range, it is possible to prevent or minimize the dispersibility of the inorganic particles in the coating layer, and to adjust each porous coating layer to an appropriate thickness and porosity.
  • each porous coating layer in order to compare the dispersion state of the inorganic particles in the slurry using various kinds of inorganic particles, a slurry including only the first inorganic particles and a slurry containing only the second inorganic particles, respectively, FIG. 2. 3 and a photograph of the slurry are shown as FIGS. 4 and 5, respectively.
  • the first inorganic particles unlike the second inorganic particles described below, the first inorganic particles may be well dispersed, and the inorganic particles may be uniformly distributed in the final coating layer.
  • the separator having the final porous coating layer thus formed due to the surface characteristics of the less porous or nonporous inorganic particles, it is difficult to sufficiently expect a function of adsorbing and removing metal ions, such as metal ions generated by abnormally eluting.
  • 3 and 5 show the dispersion state of the inorganic particles in the slurry when using only the second inorganic particles in the manufacturing process of the separator, and a photograph of the slurry.
  • the dispersion state of the inorganic particles in the slurry causes the second inorganic particles to agglomerate with each other due to their inherent properties, for example, due to the large number of pores present therein, so that in the slurry (binder solution) Although not well dispersed, the ability to adsorb and remove metal ions generated by abnormally eluting is expected to be sufficient.
  • the content of the first inorganic particles may be about 70 to about 99% by weight, or about 80 to about 95% by weight of the first porous coating layer.
  • the first inorganic particles are not only uniformly dispersed even with the use of a small amount of solvent or dispersant in the manufacturing process of the first porous coating layer, but also the first porous coating layer.
  • the silver can form an assembly having excellent ion conductivity, electrolyte impregnation, etc. together with the porous substrate contacting thereunder.
  • the content of the second inorganic particles may be about 30 to about 95% by weight, or about 50 to about 90% by weight of the second porous coating layer.
  • the second inorganic particles are greatly improved in the adsorption and removal of metal ions generated in the battery due to the adsorptive property thereof in the second porous coating layer. .
  • FIGS. 6 and 7 are micrographs of the surface observed after coating the slurry carried out as shown in FIGS. 4 and 5 on the polyolefin substrate (fabric), respectively. Referring to these pictures, it is possible to directly check the dispersion state of the inorganic particles in the slurry in the step of forming the coating layer as described above.
  • Pore size and porosity of the porous coating layer is not particularly limited, the pore size is preferably in the range of about 0.001 to about 10 ⁇ m, porosity is preferably in the range of about 10 to about 90%.
  • the pore size and porosity depend mainly on the size of the inorganic particles. For example, when using inorganic particles having a particle diameter of about 1 ⁇ m or less, the pores formed also exhibit about 1 ⁇ m or less.
  • the pore structure is filled with the electrolyte to be injected later, the electrolyte thus filled serves to transfer the ion. If the pore size and porosity are less than about 0.001 ⁇ m and less than about 10%, respectively, they may act as a resistive layer.
  • the loading of the porous coating layer on the porous substrate is preferably about 5 to about 20 g / m 2 in consideration of the function of the porous coating layer and suitability for high capacity cells.
  • a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and the aforementioned separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • the secondary battery may be a lithium secondary battery.
  • Anodes, cathodes and the like are known in the art or can be readily prepared by known processes and / or methods.
  • the positive electrode is manufactured in a form in which a positive electrode active material is bound to a positive electrode current collector according to a conventional method known in the art.
  • the negative electrode is manufactured in a form in which the negative electrode active material is bound to the negative electrode current collector according to conventional methods known in the art.
  • a + comprises Li +, Na +, an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K + 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 -
  • Salts containing ions consisting of anions such as C (CF 2 SO 2 ) 3 - or combinations thereof include 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 (PC), propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (D
  • the injection of the electrolyte may be performed at an appropriate step in the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and the required physical properties of the final product.
  • a lamination (stack) and folding process of the separator and the electrode may be performed in addition to the general winding process.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a manufacturing process of a separator according to an embodiment of the present invention.
  • the step of forming the first slurry (S1), the step of forming the second slurry (S2), the step of forming the first porous coating layer (S3) and the step of forming the second porous coating layer (S4) Provided is a method of manufacturing a separator for a secondary battery.
  • FIG. 8 referring to FIG. 8.
  • step S1 firstly, the first binder polymer is dissolved in the first solvent to provide a first binder solution (or coating solution).
  • the first binder polymer may be used as described above with respect to the separator for secondary batteries herein.
  • the first solvent has a similar solubility index to that of the binder polymer to be used, and preferably has a low boiling point. This is because the mixing can be made uniform, after which the first solvent can be easily removed.
  • Non-limiting examples of the first solvent include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone ( N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) and cyclohexane may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of.
  • the first inorganic particles are added to the first binder solution to form a first slurry in which the first inorganic particles are dispersed.
  • the first inorganic particles may be used as described above regarding the separator for secondary batteries herein.
  • the content of the first solvent may be about 40 to about 95 weight percent, or about 60 to about 90 weight percent of the first slurry. When the content of the first solvent is within the above-described range, it may help to maintain the pore structure of the porous substrate while ensuring the wettability of the first slurry to the porous substrate during the subsequent coating.
  • step S2 the second binder polymer is dissolved in the second solvent to provide a second binder solution (or coating solution).
  • the second binder polymer and the second solvent may each independently be the same as or different from the first binder polymer and the first solvent.
  • the second inorganic particles are added to the second binder solution to form a second slurry in which the second inorganic particles are dispersed.
  • the second inorganic particles may be used as described above regarding the separator for secondary batteries herein.
  • the content of the second solvent may be about 40 to about 95 weight percent, or about 60 to about 90 weight percent of the second slurry.
  • the content of the second solvent falls within the above-described range, mixing between the first porous coating layer and the second porous coating layer, which is formed until drying, may be prevented, thereby making it easy to form a stable interface state. .
  • step S3 the first slurry formed in step S1 is applied to at least one surface of the porous substrate.
  • the first slurry-coated porous substrate is then dried to remove the first solvent in the first slurry. Due to the removal of the first solvent, a first porous coating layer is formed on at least one surface of the porous substrate and at least one region of the pores.
  • Porous substrates may be used as described above with respect to separators herein, wherein the porous substrates are conventional methods known in the art, such as solvents, diluents or pore formations, to ensure good breathability and porosity from the substrate materials described above. It can be produced by forming pores through a wet method using an agent or a dry method using an stretching method.
  • the method of coating the first slurry in which the first inorganic particles are dispersed on the porous substrate may use a conventional coating method known in the art, for example, dip coating, die coating, roll Various methods such as coating, comma coating, or a mixture thereof can be used.
  • the first porous coating layer may be selectively formed on both surfaces or only one surface of the porous substrate.
  • the first porous coating layer formed according to the coating method is partially present on the surface of the porous substrate as well as the inside thereof due to the characteristics of the porous substrate.
  • step S4 the second slurry formed in the step S2 is applied onto the first porous coating layer formed in the step S3.
  • the second slurry-coated porous coating layer is then dried to remove a second solvent in the second slurry, thereby forming a second porous coating layer on the first porous coating layer.
  • the method of coating the second slurry in which the second inorganic particles are dispersed on the first porous coating layer may use various methods as described with respect to a conventional coating method known in the art, application of the first porous coating layer.
  • the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte other than the above-described separators are as known in the art, and they can also be commercially available or easily prepared by processes and / or methods known in the art. have.
  • the separator of the present invention is interposed between the positive electrode and the negative electrode to manufacture a secondary battery.
  • the secondary battery of the present invention may be 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.
  • PVdF-CTFE polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer
  • the first slurry was prepared by mixing and dispersing the first alumina particles having an average particle diameter of 0.7 ⁇ m and BET 4 m 2 / g in the prepared first binder solution such that a binder: inorganic ratio was 10:90. Dispersibility of the first slurry is as shown in FIG. 4.
  • PVdF-CTFE polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer
  • second alumina particles having an average particle diameter of 0.4 ⁇ m, BET 15 m 2 / g, and an average pore size of 100 nm are mixed and dispersed such that the ratio of binder: inorganic matter is 20:80, thereby dispersing the second slurry.
  • Dispersibility of the second slurry is as shown in FIG. 5.
  • the first slurry and the second slurry are sequentially coated on a polyethylene porous substrate (Celgard, PP1615) having a thickness of 16 ⁇ m by a slide-slot two-layer coating method in order, thereby forming a first porous coating layer and a second porous coating layer. Formed simultaneously. The thickness of each coating layer was adjusted to about 5 ⁇ m and about 3 ⁇ m.
  • a lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material
  • carbon black as a conductive material
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • NMP N-methyl-2 pyrrolidone
  • a negative electrode active material slurry 95 parts by weight of carbon powder as a negative electrode active material, 3 parts by weight of carbon black as a conductive material, 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, 100 parts by weight of solvent N-methyl-2 pyrrolidone (NMP) It was added to prepare a negative electrode active material slurry.
  • the negative electrode active material slurry was applied to a thin copper (Cu) thin film of a negative electrode current collector having a thickness of 90 ⁇ m, dried, and then subjected to roll press to prepare a negative electrode.
  • Cu thin copper
  • the separator was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only the first porous coating layer including the first alumina particles was formed without the second porous coating layer including the second alumina particles in the separator manufacturing process.
  • a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 above.
  • the separator was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only the second porous coating layer including the second alumina particles was formed without the first porous coating layer including the first alumina particles in the separator manufacturing process.
  • a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 as the separator.
  • the air permeability of the separator is deteriorated, and the lithium ion transfer capacity is significantly reduced.

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Abstract

본 발명은 표면 특징이 다른 무기물 입자의 이중 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막, 이를 포함하는 이차전지, 및 상기 분리막의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시양태에 따라, 다공성 기재, 제 1 다공성 코팅층 및 상기 제 2 다공성 코팅층을 구비하는 이차전지용 분리막이 제공된다. 본 발명의 다른 실시양태에 따라, 제 1 슬러리의 형성 단계, 제 2 슬러리의 형성 단계, 제 1 다공성 코팅층의 형성 단계 및 제 2 다공성 코팅층의 형성 단계를 포함하는 이차전지용 분리막의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 분리막은, 분리막의 코팅층 내의 무기물 입자가 균일하게 분산되어 있으며, 전지의 정상 작동 온도 범위에서 벗어나는 경우 생성되는 전지 내의 과잉 금속 이온을 흡착시켜서 전지의 안전성을 유지시킬 수 있다.

Description

표면 특성이 다른 무기물 입자의 이중 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막, 이를 포함하는 이차전지, 및 상기 분리막의 제조방법
본 출원은 2012년 11월 30일에 출원된 한국특허출원 제10-2012-0138022호 및 제2013년 11월 29일에 출원된 한국특허출원 제10-2013-0147978호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명은 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막, 구체적으로는 표면 특징이 다른 무기물 입자의 이중 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막, 이를 포함하는 이차전지, 및 상기 분리막의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북, 나아가 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대되면서 충방전이 가능한 이차전지, 특히 리튬 이차전지의 개발은 관심의 촛점이 되고 있다.
그러나, 이차전지의 다공성 분리막은 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정 상의 특성으로 인하여 약 100℃ 이상의 온도에서 극심한 열 수축 거동을 보임으로써 양극과 음극 사이의 단락을 일으키는 문제점이 있다. 이와 같은 전지의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 예컨대 대한민국 공개특허 2007-0083975호(히다치) 및 대한민국 공개특허 2007-0019958호(에보닉)에는 다공성 기재 상에 절연성 충전재(filler) 입자와 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 코팅층을 마련하면서, 다공성 코팅층에 셧다운(shut-down) 기능을 갖는 물질을 첨가한 분리막이 개시되어 있다.
하지만, 예컨대 이차전지가 과충전되면 양극으로부터 과잉의 전이 이온(금속 이온)이 나오고, 음극으로 과잉의 전이 이온이 삽입되면서 음극 표면에 반응성이 큰 전이 금속이 석출되고, 양극 또한 열적으로 불안정한 상태가 되며, 전해액으로 사용하는 유기 용매의 분해 반응으로 인한 급격한 발열 반응 때문에 전지에서 과열, 발화, 폭발 등의 안전성에 대한 우려가 완전하게 해결된 것은 아니므로, 안전성에 문제가 되는 이러한 과잉 금속 이온을 제거할 수 있는 기능을 갖는 새로운 코팅층이 필요하다.
또한, 무기물 입자를 갖는 다공성 코팅층 및 그와 접촉하는 분리막에서 각각의 층 또는 막의 기공 구조가 잘 보존되고, 상기 다공성 코팅층과 상기 분리막 사이가 이러한 기공 구조에 의해 전이이온의 전달 능력이 우수한 이차전지용 분리막에 대한 요구도 여전히 존재한다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제조공정에서 슬러리 내에 무기물 입자들이 균일하게 분산되어 그의 제조가 용이하면서 최종적으로 형성된 코팅층이 금속 이온을 잘 흡착할 수 있는 새로운 다공성 코팅층을 갖는 이차전지용 분리막을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라, 기공을 갖는 다공성 기재; 상기 다공성 기재의 적어도 일면 및 상기 기공 중 1종 이상의 영역에 코팅되어 있으며, BET 표면적 10 m2/g 미만을 갖는 제 1 무기물 입자, 및 상기 제 1 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 제 1 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 제 1 바인더 고분자를 포함하는 제 1 다공성 코팅층; 및 상기 제 1 다공성 코팅층 상에 코팅되어 있으며, BET 표면적 10 내지 50 m2/g, 평균기공크기 2 내지 200 nm 및 평균입경 0.1 내지 10 ㎛을 갖는 제 2 무기물 입자, 및 상기 제 2 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 제 2 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 제 2 바인더 고분자를 포함하는 제 2 다공성 코팅층을 구비하는 이차전지용 분리막이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 제 1 바인더 고분자가 제 1 용매 중에 용해된 제 1 바인더 용액에, BET 표면적 10 m2/g 미만을 갖는 제 1 무기물 입자를 첨가하고 교반함으로써, 상기 제 1 무기물 입자가 분산된 제 1 슬러리를 형성하는 단계; 제 2 바인더 고분자가 제 2 용매 중에 용해된 제 2 바인더 용액에, BET 표면적 10 내지 50 m2/g, 평균기공크기 2 내지 200 nm 및 평균입경 0.1 내지 10 ㎛을 갖는 제 2 무기물 입자를 첨가하고 교반함으로써, 상기 제 2 무기물 입자가 분산된 제 2 슬러리를 형성하는 단계; 상기 제 1 슬러리를 기공을 갖는 다공성 기재의 적어도 일면에 도포하고 건조시킴으로써 상기 다공성 기재의 적어도 일면 및 기공 중 1종 이상의 영역에 제 1 다공성 코팅층을 형성시키는 단계; 및 상기 제 1 다공성 코팅층 상에 상기 제 2 슬러리를 도포하고 건조시킴으로써 제 2 다공성 코팅층을 형성시키는 단계를 포함하는 이차전지용 분리막의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에서 기재되는 수단 또는 방법, 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 분리막은, 분리막의 코팅층 내의 무기물 입자가 균일하게 분산되어 있어 기공 구조를 잘 유지하며, 전지의 정상 작동 온도 범위에서 벗어나는 경우 생성되는 전지 내의 과잉 금속 이온을 흡착시켜서 전지의 안전성을 유지시킬 수 있다.
첨부된 도면은 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것으로, 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된 이차전지의 분리막을 도시한다.
도 2는 단지 제 1 무기물 입자만을 사용하는 경우의 슬러리 내의 무기물 입자의 분산 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 단지 제 2 무기물 입자만을 사용하는 경우의 슬러리 내의 무기물 입자의 분산 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 실시예 1에 따른 분리막의 제조 공정에서 단지 제 1 무기물 입자만을 사용하는 경우의 슬러리를 도시한다.
도 5는 실시예 1에 따른 분리막의 제조 공정에서 단지 제 2 무기물 입자만을 사용하는 경우의 슬러리를 도시한다.
도 6 및 도 7은 각각 도 4 및 도 5와 같이 실시된 슬러리를 폴리올레핀 기재(원단)에 코팅한 후에 관찰된 표면에 대한 현미경 사진들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시양태에 따른 분리막의 제조 공정을 나타내는 개략적 다이어그램(diagram)이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 기공을 갖는 다공성 기재, 제 1 다공성 코팅층 및 제 2 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막이 제공된다.
다공성 기재는 비제한적으로 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 고폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막 또는 이들의 다중막, 직포 및 부직포 등을 사용할 수 있다. 상기 다공성 기재로 인하여 양 전극에 대한 절연성이 유지된다. 다공성 기재는 용융 온도, 제조의 편의성, 기공도, 이온의 이동, 절연성 등을 고려하여 기재의 종류와 두께, 기공의 크기와 개수, 특히 부직포의 경우 극세사의 굵기 등을 조정할 수 있다.
제 1 다공성 코팅층은 상기 다공성 기재의 적어도 일면 및 상기 기공 중 1종 이상의 영역에 코팅되어 있으며, 제 1 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함한다. 상기 바인더 고분자는 상기 제 1 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 제 1 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 기능을 한다.
제 2 다공성 코팅층은 상기 제 1 다공성 코팅층 상에 코팅되어 있으며, 제 2 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함한다. 상기 바인더 고분자는 상기 제 2 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 제 2 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 기능을 한다.
바인더 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethyl sucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 및 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
제 1 무기물 입자 및 제 2 무기물 입자는 각각 독립적으로 유전율 상수가 약 5 이상인 무기물 입자 또는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자(리튬 이차전지의 경우)를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 유전율 상수가 약 5 이상인 무기물 입자는, BaTiO3, Pb(Zrx,Ti1-x)O3(PZT, 0<x<1), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는, 비제한적으로 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3,0<x<2,0<y<3), 리튬알루미늄티타늄 포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), (LiAlTiP)xOy계열 글래스(glass)(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄 티타네이트(LixLayTiO3,0<x<2,0<y<3), 리튬게르마니움티오 포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬 나이트라이드(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz,0<x<3,0<y<2,0<z<4)계열 글래스 및 P2S5(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7)계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된 이차전지의 분리막을 개략적으로 도시한 것이며, 따라서 본 발명은 이에 국한되지 않는 것이다. 도 1을 참고하면 다음과 같다.
제 1 무기물 입자는 덜 다공성이거나 또는 비다공성(solid)인 무기물 입자이다. 이 제 1 무기물 입자는 그의 BET(Brunauer, Emmett & Teller) 표면적이 약 10 m2/g 미만이며, 하기 제 2 무기물 입자에서와 같은 흡착 기능은 거의 없거나 또는 미미하지만, 코팅층의 형성시 슬러리 내에 무기물 입자가 잘 분산되어 최종 다공성 코팅층 내에 균일하게 분포할 수 있다.
제 2 무기물 입자는 제 1 무기물 입자에 비해 상대적으로 더 다공성(porous)인 무기물 입자이다. 상기 제 2 무기물 입자는 그의 BET 표면적이 약 10 내지 약 50 m2/g 또는 약 12 내지 약 30 m2/g인 것이다. 또한, 상기 제 2 무기물 입자의 평균 기공크기는 약 2 내지 약 200 nm 또는 약 5 내지 약 100 nm일 수 있다. 상기 제 2 무기물 입자에 있어서, 그의 BET 표면적이 전술한 범위에 미치지 못하는 경우에는 본원 발명에서 기대하는 효과인 금속 이온의 흡착 효과를 구현하기 어렵고 분산성을 향상시키기 위해 분산제가 과량 투입되어야 하므로 최종 제품인 전지의 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 한편, 평균기공크기가 전술된 범위 미만인 경우에는 비표면적이 급격히 증가하는 문제가 있으며, 평균 기공 크기가 200nm를 초과하는 경우에는 기공크기가 입자크기에 상당하게 되어 본원 발명에서 기대한 다공성 효과가 매우 저하된다.
이 금속 이온은 전지의 비정상적인 상황에서 또는 심지어 정상적인 상황에서도 양극 또는 양극 활물질로부터 용출되는 금속 이온, 예컨대 사용되는 양극 활물질의 재료에 따라 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe) 등일 수 있다. 이러한 금속 이온은 상기 제 2 무기물 입자의 기공 내에 예컨대 전기적 인력, 모세관력 등에 의해 흡착될 수 있다.
이러한 제 1 무기물 입자 및 제 2 무기물 입자를 각각 독립적으로 각 다공성 코팅층에 분산 배치함으로써 상기 무기물 입자들 각각이 갖는 고유의 특성을 개별적으로 발휘할 수 있게 된다.
예를 들면, 코팅층 내에 제 1 무기물 입자를 포함하는 제 1 다공성 코팅층은 상기 제 1 무기물 입자의 고유 분산성으로 인해 상대적으로 소량의 용매(분산매) 또는 분산제를 사용하면서도 코팅층 내에 고루 분산 배치되어 있는 무기물 입자들을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 다공성 코팅층은 소량의 용매 또는 분산제의 사용으로 인해 상기 코팅층이 접촉하여 결합하고 있는 다공성 기재와의 계면의 기공 상태가 우수하게 보존된다. 따라서, 이온 전도도 및 전해질 함침성이 크게 개선된다. 한편, 코팅층 내에 제 2 무기물 입자를 포함하는 제 2 다공성 코팅층은 상기 제 2 무기물 입자의 더 다공성인 특성에 따른 고유 흡착성으로 인해 분리막의 금속 이온의 제거에 우수한 성능을 발휘한다.
제 1 무기물 입자 및 제 2 무기물 입자는 각각 독립적으로 평균입경이 약 0.01 내지 약 10㎛, 또는 약 0.1 내지 약 5 ㎛일 수 있다. 상기 무기물 입자의 평균입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 코팅층 내 무기물 입자의 분산성 저하를 막거나 또는 최소화할 수 있고, 각각의 다공성 코팅층을 적절한 두께와 공극률로 조절할 수 있다.
각각의 다공성 코팅층의 형성 단계에서, 다양한 종류의 무기물 입자를 사용하는 슬러리 내 무기물 입자의 분산 상태를 비교하기 위하여, 제 1 무기물 입자만을 포함하는 슬러리 및 제 2 무기물 입자만을 포함하는 슬러리를 각각 도 2와 도 3, 그리고 상기 슬러리들의 촬영된 사진을 각각 도 4와 도 5로서 나타낸다.
도 2 및 도 4는 분리막의 제조 공정에서 단지 제 1 무기물 입자만을 사용하는 경우의 슬러리 내의 무기물 입자의 분산 상태, 및 그 슬러리의 사진을 도시한다. 이 제 1 무기물 입자의 경우에는 하기 제 2 무기물 입자와 달리 잘 분산되어 최종 코팅층 내에 무기물 입자가 균일하게 분포될 수 있다. 그러나, 이렇게 형성된 최종 다공성 코팅층을 갖는 분리막에서는 그의 덜 다공성이거나 비다공성인 무기물 입자의 표면 특성으로 인하여 금속 이온, 예컨대 비정상적으로 용출되어 발생된 금속 이온을 흡착하여 제거하는 기능을 충분하게 기대하기 어렵다.
도 3 및 도 5는 분리막의 제조 공정에서 단지 제 2 무기물 입자만을 사용하는 경우의 슬러리 내의 무기물 입자의 분산 상태, 및 그 슬러리의 사진을 도시한다. 제 2 무기물 입자만을 사용하는 경우, 슬러리 내의 무기물 입자의 분산 상태는 제 2 무기물 입자가 그의 고유 특성으로 인해, 예컨대 그 안에 존재하는 다수의 기공들로 인해 서로 응집하게 되어 슬러리(바인더 용액) 내에서 잘 분산되지 않지만, 비정상적으로 용출되어 발생된 금속 이온을 흡착하여 제거하는 기능이 충분하게 기대된다.
상기 제 1 무기물 입자의 함량은 제 1 다공성 코팅층의 약 70 내지 약 99중량%, 또는 약 80 내지 약 95중량%일 수 있다. 제 1 무기물 입자가 제 1 다공성 코팅층 내에 전술된 범위로 포함되면, 제 1 무기물 입자는 제 1 다공성 코팅층의 제조 공정시 소량의 용매 또는 분산제의 사용으로도 균일하게 분산될 뿐만 아니라, 제 1 다공성 코팅층은 그 아래에 접촉하는 다공성 기재와 함께 이온 전도도 및 전해질 함침성 등이 우수한 조립체를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 2 무기물 입자의 함량은 제 2 다공성 코팅층의 약 30 내지 약 95중량%, 또는 약 50 내지 약 90중량%일 수 있다. 제 2 무기물 입자가 제 2 다공성 코팅층 내에 전술된 범위로 포함되면, 제 2 무기물 입자는 제 2 다공성 코팅층 내에서 그의 고유 특성인 흡착성으로 인해 전지 내에서 발생되는 금속 이온의 흡착 및 제거가 크게 개선된다.
도 6 및 도 7은 각각 도 4 및 도 5와 같이 실시된 슬러리를 폴리올레핀 기재(원단)에 코팅한 후에 관찰된 표면에 대한 현미경 사진들이다. 이들 사진을 참고하면, 전술된 바와 같은 코팅층의 형성 단계에서 슬러리 내의 무기물 입자의 분산 상태를 직접적으로 확인할 수 있다.
다공성 코팅층의 기공 크기 및 기공도는 특별한 제한이 없으나, 기공 크기는 약 0.001 내지 약 10 ㎛ 범위가 바람직하며, 기공도는 약 10 내지 약 90% 범위가 바람직하다. 기공 크기 및 기공도는 주로 무기물 입자의 크기에 의존하는데, 예컨대 입경이 약 1 ㎛ 이하인 무기물 입자를 사용하는 경우 형성되는 기공 역시 대략 1 ㎛ 이하를 나타내게 된다. 이와 같은 기공 구조는 추후 주입되는 전해액으로 채워지게 되고, 이와 같이 채워진 전해액은 이온 전달 역할을 하게 된다. 기공 크기 및 기공도가 각각 약 0.001 ㎛ 및 약 10% 미만일 경우 저항층으로서 작용할 수 있으며, 기공 크기 및 기공도가 약 10 ㎛ 및 약 90%를 각각 초과할 경우에는 기계적 물성이 저하될 수 있다. 다공성 기재에 대한 다공성 코팅층의 적재량은 다공성 코팅층의 기능 및 고용량 전지에 대한 적합성을 고려할 때 약 5 내지 약 20 g/m2인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재되어 있는 전술된 분리막을 포함하는 이차전지가 제공된다. 또한, 상기 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다.
양극, 음극 등은 당해 분야에 공지되어 있거나, 또는 공지되어 있는 공정 및/또는 방법에 의해 용이하게 제조될 수 있다.
양극은 당업계에서 알려진 통상적인 방법에 따라 양극 활물질을 양극 집전체에 결착시킨 형태로 제조된다. 이때, 양극 활물질로는 종래 전기화학 소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극 활물질이 사용 가능하며, 비제한적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, a+b+c=1), LiNi1-YCoYO2, LiCo1-YMnYO2, LiNi1-YMnYO2(여기서, 0=Y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, a+b+c=2), LiMn2-ZNiZO4, LiMn2-ZCoZO4(여기서, 0<Z<2), LiCoPO4, LiFePO4 및 이들의 혼합물 등이 있다. 또한, 양극 집전체로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등을 사용할 수 있다.
음극은 당업계에서 알려진 통상적인 방법에 따라 음극 활물질을 음극 집전체에 결착시킨 형태로 제조된다. 이때, 음극 활물질은 예컨대 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0=x=1), LixWO2(0=x=1), SnxMe1-xMe'yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x=1; 1=y=3; 1=z=8)의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등을 사용할 수 있다. 한편, 음극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 전극과 분리막 사이에 삽입될 수 있는 전해질은 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 (δ-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전해질의 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 본 발명의 분리막을 전지에 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.
도 8은 본 발명의 일 실시양태에 따른 분리막의 제조 공정을 나타내는 개략적 다이어그램(diagram)이다. 본 발명의 다른 측면에 따라, 제 1 슬러리의 형성 단계(S1), 제 2 슬러리의 형성 단계(S2), 제 1 다공성 코팅층의 형성 단계(S3) 및 제 2 다공성 코팅층의 형성 단계(S4)를 포함하는 이차전지용 분리막의 제조방법이 제공된다. 이하, 도 8을 참고하면 다음과 같다.
S1 단계에서, 우선적으로 제 1 바인더 고분자를 제 1 용매 중에 용해시켜 제 1 바인더 용액(또는 코팅액)을 제공한다.
제 1 바인더 고분자는 앞서 본원에서 이차전지용 분리막에 관하여 기재된 바와 같이 사용될 수 있다.
제 1 용매는 사용하고자 하는 바인더 고분자와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점이 낮은 것이 바람직하다. 이는 혼합이 균일하게 이루어질 수 있으며, 이후 제 1 용매를 용이하게 제거할 수 있기 때문이다. 제 1 용매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 및 사이클로헥산(cyclohexane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 제 1 바인더 용액에 제 1 무기물 입자를 첨가하여 제 1 무기물 입자가 분산된 제 1 슬러리를 형성한다. 제 1 무기물 입자는 앞서 본원에서 이차전지용 분리막에 관하여 기재된 바와 같이 사용될 수 있다.
상기 제 1 용매의 함량은 제 1 슬러리의 약 40 내지 약 95중량%, 또는 약 60 내지 약 90중량%일 수 있다. 상기 제 1 용매의 함량이 전술된 범위 내에 속하는 경우, 이후 진행되는 코팅시 다공성 기재에 대한 제 1 슬러리의 젖음성(wettability)을 확보하면서 다공성 기재의 기공 구조를 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.
S2 단계에서, 제 2 바인더 고분자를 제 2 용매 중에 용해시켜 제 2 바인더 용액(또는 코팅액)을 제공한다.
제 2 바인더 고분자 및 제 2 용매는 각각 독립적으로 상기 제 1 바인더 고분자 및 제 1 용매와 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 제 2 바인더 용액에 제 2 무기물 입자를 첨가하여 제 2 무기물 입자가 분산된 제 2 슬러리를 형성한다. 제 2 무기물 입자는 앞서 본원에서 이차전지용 분리막에 관하여 기재된 바와 같이 사용될 수 있다.
상기 제 2 용매의 함량은 제 2 슬러리의 약 40 내지 약 95중량%, 또는 약 60 내지 약 90중량%일 수 있다. 상기 제 2 용매의 함량이 전술된 범위 내에 속하는 경우, 이후 건조되기 전까지는 형성되는 제 1 다공성 코팅층과 제 2 다공성 코팅층 사이의 섞임(mixing)이 방지되므로 안정적인 계면 상태로 형성하는 데 용이할 수 있다.
S3 단계에서, 상기 S1 단계에서 형성된 제 1 슬러리를 다공성 기재의 적어도 일면에 도포한다. 이어서, 상기 제 1 슬러리-도포된 다공성 기재를 건조시켜 상기 제 1 슬러리 중의 제 1 용매를 제거한다. 이러한 제 1 용매의 제거로 인해, 상기 다공성 기재의 적어도 일면 및 기공 중 1종 이상의 영역에 제 1 다공성 코팅층이 형성된다.
다공성 기재는 앞서 본원에서 분리막에 관하여 기재된 바와 같이 사용될 수 있으며, 상기 다공성 기재는 앞서 기재된 기재 물질로부터 우수한 통기성 및 공극률을 확보하기 위해 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법, 예컨대 용매, 희석제 또는 기공형성제를 사용하는 습식법 또는 연신방식을 사용하는 건식법을 통하여 기공을 형성함으로써 제조될 수 있다.
제 1 무기물 입자가 분산된 제 1 슬러리를 다공성 기재에 코팅하는 방법은 당업계에 알려진 통상적인 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 딥(dip) 코팅, 다이(die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들의 혼합 방식 등 다양한 방식을 이용할 수 있다. 또한, 제 1 다공성 코팅층은 상기 다공성 기재의 양면 모두 또는 일면에만 선택적으로 형성할 수 있다. 이와 같은 코팅 방법에 따라 형성된 제 1 다공성 코팅층은 다공성 기재의 표면은 물론 다공성 기재의 특성상 그 내부에도 일부 존재하게 된다.
S4 단계에서, 상기 S2 단계에서 형성된 제 2 슬러리를 상기 S3 단계에서 형성된 제 1 다공성 코팅층 상에 도포한다. 이어서, 상기 제 2 슬러리-도포된 다공성 코팅층을 건조시켜 상기 제 2 슬러리 중의 제 2 용매를 제거하며, 이로 인해 상기 제 1 다공성 코팅층 상에 제 2 다공성 코팅층이 형성된다.
제 2 무기물 입자가 분산된 제 2 슬러리를 제 1 다공성 코팅층 상에 코팅하는 방법은 당업계에 알려진 통상적인 코팅 방법, 제 1 다공성 코팅층의 도포에 관하여 기재된 바와 같이 다양한 방식을 이용할 수 있다.
또한, 전술된 분리막 이외의 양극, 음극 및 전해액은 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같으며, 또한 이들은 상업적으로 입수 가능하거나, 또는 당해 분야에 공지되어 있는 공정 및/또는 방법에 의해 용이하게 제조될 수 있다.
이러한 본 발명의 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되어 이차전지로서 제조된다. 또한, 본 발명의 이차전지는 리튬 금속 이차전지, 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지 등을 포함하는 리튬 이차전지일 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
[실시예 1]
분리막의 제조
제 1 바인더로서 PVdF-CTFE(폴리비닐리덴플로라이드-클로로트리플로로에틸렌 공중합체) 5 중량부를 제 1 용매로서 아세톤 95 중량부에 첨가하고, 50℃에서 약 12시간 이상 동안 용해시켜 제 1 바인더 용액을 준비하였다.
상기 준비된 제 1 바인더 용액에 평균입경 0.7 ㎛ 및 BET 4 m2/g의 제 1 알루미나 입자를 바인더:무기물의 비율이 10:90이 되도록 혼합하고 분산시켜 제 1 슬러리를 제조하였다. 제 1 슬러리의 분산성은 도 4에서 제시되는 바와 같다.
제 2 바인더로서 PVdF-CTFE(폴리비닐리덴플로라이드-클로로트리플로로에틸렌 공중합체) 5 중량부를 제 1 용매로서 아세톤 95 중량부에 첨가하고, 50℃에서 약 12시간 이상 동안 용해시켜 제 2 바인더 용액을 준비하였다.
상기 준비된 제 2 바인더 용액에, 평균입경 0.4 ㎛, BET 15 m2/g 및 평균기공크기 100 nm의 제 2 알루미나 입자를 바인더:무기물의 비율이 20:80이 되도록 혼합하고 분산시켜 제 2 슬러리를 제조하였다. 제 2 슬러리의 분산성은 도 5에서 제시되는 바와 같다.
상기 제조된 제 1 슬러리 및 제 2 슬러리를 순서대로 슬라이드 슬롯(slide-slot) 이층 코팅법에 의해 두께 16 ㎛의 폴리에틸렌 다공성 기재(Celgard, PP1615)에 코팅함으로써, 제 1 다공성 코팅층과 제 2 다공성 코팅층을 동시에 형성하였다. 각 코팅층의 두께는 약 5 ㎛ 및 약 3 ㎛로 조절하였다.
양극의 제조
양극 활물질로서 리튬 망간 복합산화물 90 중량부, 도전재로서 카본블랙(carbon black) 5 중량부, 바인더로서 폴리비닐리덴플루로라이드(PVDF) 5 중량부를 용매인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP) 40 중량부에 첨가하여 양극 활물질 슬러리를 준비하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 두께가 100 ㎛인 양극 집전체의 알루미늄(Al) 박막에 도포하고 건조한 후, 이를 롤 프레스(roll press)로 실시하여 양극을 제조하였다.
음극의 제조
음극 활물질로서 탄소 분말 95 중량부, 도전재로서 카본블랙(carbon black) 3 중량부, 바인더로서 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 2 중량부를 용매 N-메틸-2 피롤리돈(NMP) 100 중량부에 첨가하여 음극 활물질 슬러리를 준비하였다. 상기 음극 활물질 슬러리를 두께가 90 ㎛인 음극 집전체의 구리(Cu) 박막에 도포하고 건조한 후, 이를 롤 프레스로 실시하여 음극을 제조하였다.
리튬 이차전지의 제조
앞서 제조된 분리막, 양극 및 음극을 stacking 방식으로 단위 셀들을 조립하였다. 그 다음, 전해액(에틸렌카보네이트(EC)/디메틸카보네이트(DMC)/에틸메틸카보네이트(EMC) = 3/4/3 (부피비), 리튬헥사플로로포스페이트 (LiPF6) 1몰)을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
[비교예 1]
분리막의 제조 공정에서 제 2 알루미나 입자를 포함하는 제 2 다공성 코팅층 없이 제 1 알루미나 입자를 포함하는 제 1 다공성 코팅층만을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다. 또한, 상기 분리막을 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
[비교예 2]
분리막의 제조 공정에서 제 1 알루미나 입자를 포함하는 제 1 다공성 코팅층 없이 제 2 알루미나 입자를 포함하는 제 2 다공성 코팅층만을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다. 또한, 상기 분리막을 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. 그러나, 과량의 바인더 비율로 인하여 분리막의 통기성이 악화되어 리튬 이온의 전달 능력이 현저히 감소되었다.
[실험예]
분리막의 물성 평가
실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 이차전지에서 전해액을 주입한 후 활성화 공정을 거치고, 이들 이차전지를 용량 감퇴율을 측정하여 하기 표 1에 제시하였다.
표 1
초기 100 cycles 200 cycles 300 cycles
실시예 1 100% 99.6% 98.8% 97.6%
비교예 1 100% 98.0% 95.2% 92.6%
또한, 상기 전지들을 분해하고 음극 표면에 대하여 ICP(inductively coupled plasma)을 이용하여 망간 이온의 검출량을 조사하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 제시하였다.
표 2
분리막 표면(ppm) 음극 표면(ppm)
실시예 1 145 150
비교예 1 135 180

Claims (19)

  1. 기공을 갖는 다공성 기재;
    상기 다공성 기재의 적어도 일면 및 상기 기공 중 1종 이상의 영역에 코팅되어 있으며, BET 표면적 10 m2/g 미만을 갖는 제 1 무기물 입자, 및 상기 제 1 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 제 1 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 제 1 바인더 고분자를 포함하는 제 1 다공성 코팅층; 및
    상기 제 1 다공성 코팅층 상에 코팅되어 있으며, BET 표면적 10 내지 50 m2/g 인 제 2 무기물 입자, 및 상기 제 2 무기물 입자의 일부 또는 전부에 위치하여 상기 제 2 무기물 입자 사이를 연결 및 고정시키는 제 2 바인더 고분자를 포함하는 제 2 다공성 코팅층을 구비하는 이차전지용 분리막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 무기물 입자의 함량이 제 1 다공성 코팅층의 70 내지 99중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 무기물 입자의 함량이 제 2 다공성 코팅층의 30 내지 95중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 무기물 입자 및 제 2 무기물 입자가 각각 독립적으로 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 기재가 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 고폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막 또는 이들의 다중막, 직포 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 바인더 고분자 및 제 2 바인더 고분자가 각각 독립적으로 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethyl sucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 및 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
  7. 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재되어 있는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 이차전지용 분리막을 포함하는 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이차전지가 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 바인더 고분자가 제 1 용매 중에 용해된 제 1 바인더 용액에, BET 표면적 10 m2/g 미만을 갖는 제 1 무기물 입자를 첨가하고 교반함으로써, 상기 제 1 무기물 입자가 분산된 제 1 슬러리를 형성하는 단계;
    제 2 바인더 고분자가 제 2 용매 중에 용해된 제 2 바인더 용액에, BET 표면적 10 내지 50 m2/g인 제 2 무기물 입자를 첨가하고 교반함으로써, 상기 제 2 무기물 입자가 분산된 제 2 슬러리를 형성하는 단계;
    상기 제 1 슬러리를 기공을 갖는 다공성 기재의 적어도 일면에 도포하고 건조시킴으로써 상기 다공성 기재의 적어도 일면 및 기공 중 1종 이상의 영역에 제 1 다공성 코팅층을 형성시키는 단계; 및
    상기 제 1 다공성 코팅층 상에 상기 제 2 슬러리를 도포하고 건조시킴으로써 제 2 다공성 코팅층을 형성시키는 단계
    를 포함하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제 2 무기물 입자는 평균기공크기가 2 내지 200nm 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제 2 무기물 입자는 평균입경 0.1㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 용매 및 제 2 용매가 각각 독립적으로 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 및 사이클로헥산(cyclohexane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 용매의 함량이 제 1 슬러리의 40 내지 95중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제 2 용매의 함량이 제 2 슬러리의 40 내지 95중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    제 1 무기물 입자 및 제 2 무기물 입자가 각각 독립적으로 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 다공성 기재가 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 고폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막 또는 이들의 다중막, 직포 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 바인더 고분자 및 제 2 바인더 고분자가 각각 독립적으로 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로 프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloro ethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-클로로트리플루오로 에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoro ethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸 풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸 셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸 수크로오스(cyanoethyl sucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose, CMC), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 및 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막의 제조방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 무기물 입자는 평균기공크기가 2 내지 200nm 인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 무기물 입자는 평균입경 0.1㎛ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
PCT/KR2013/011035 2012-11-30 2013-11-29 표면 특성이 다른 무기물 입자의 이중 다공성 코팅층을 포함하는 이차전지용 분리막, 이를 포함하는 이차전지, 및 상기 분리막의 제조방법 Ceased WO2014084681A1 (ko)

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