KR20190033028A - A porous separator coated with inorganics and laminated with non-woven film, and a method for manufacturing the same - Google Patents
A porous separator coated with inorganics and laminated with non-woven film, and a method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190033028A KR20190033028A KR1020180112453A KR20180112453A KR20190033028A KR 20190033028 A KR20190033028 A KR 20190033028A KR 1020180112453 A KR1020180112453 A KR 1020180112453A KR 20180112453 A KR20180112453 A KR 20180112453A KR 20190033028 A KR20190033028 A KR 20190033028A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- porous
- nonwoven fabric
- mixtures
- polyvinylidene fluoride
- group
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H01M2/1686—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/024—Oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
-
- H01M2/162—
-
- H01M2/166—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/431—Inorganic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/443—Particulate material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 부직포 필름이 합지된 무기 코팅 다공성 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inorganic coated porous separator in which a nonwoven fabric film is laminated and a method for producing the same.
리튬이차전지는 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC 등 소형화, 경량화가 요구되는 각종 전기 제품들의 전원으로 널리 이용되고 있으며, 스마트 그리드, 전기 자동차용 중대형 배터리에 이르기까지 그 적용 분야가 확대됨에 따라, 용량이 크고, 수명이 길며, 안정성이 높은 리튬이차전지의 개발이 요구되고 있다.Lithium secondary batteries are widely used as power sources for various electric appliances that require miniaturization and light weight such as smart phones, notebooks, and tablet PCs. As the application fields of smart grid, electric vehicles, Development of a lithium secondary battery which is large, long in life, and high in stability is required.
특히, 양극과 음극을 분리시켜 내부 단락(internal short)을 방지하고 충전, 방전 과정에서 리튬 이온의 이동을 원활하게 하는 미세기공이 형성된 분리막(separator)에 대한 연구개발이 활발하다.Particularly, research and development have been actively conducted on separators in which micropores are formed to prevent internal short-circuiting by separating the positive and negative electrodes and to facilitate the movement of lithium ions during charging and discharging.
이러한 분리막의 대표적인 소재로는 폴리올레핀 계열의 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등이 사용된다. 소형 전지에서 중대형 전지로 시장이 확장되면서 분리막에 요구되는 특성이 상향되었고, 이를 충족시키기 위해 현재 무기 입자를 분리막의 일면 또는 양면에 코팅한 분리막이 주를 이루고 있다.Polyolefin-based polyethylene or polypropylene is used as a representative material of such a separator. As the market expanded from small batteries to mid- to large-sized batteries, the characteristics required for the separator were upgraded. In order to meet this demand, separators coated on one side or both sides of the separator are mainly composed of inorganic particles.
관련하여, 한국공개특허 제10-2011-0101768호, 제2010-0028009호, 제10-2011-0035847호 등은 폴리올레핀 계열의 다공성 분리막 원단의 일면 또는 양면에 무기 입자를 코팅하여 고온에서의 내열성을 높이고, 무기 입자에 친수성을 부여하여 분리막과 전해질 간의 친화력을 개선할 수 있음을 개시한다.Korean Patent Laid-open Nos. 10-2011-0101768, 2010-0028009, and 10-2011-0035847 disclose a method of coating inorganic particles on one or both surfaces of a polyolefin-based porous separator fabric, And the affinity between the separator and the electrolyte can be improved by imparting hydrophilicity to the inorganic particles.
한편, 리튬이차전지에서 분리막은 전극 사이에 위치하여 두 전극의 물리적 접촉을 차단하는 역할을 한다. 다만, 선행기술에 개시된 분리막은 금속 성분으로 구성된 전극 표면의 거칠기에 직접 접촉하므로 스크래치, 핀홀 등과 같은 손상이 불가피하게 발생할 수 있고, 이러한 손상은 전지 조립 간 불량을 유발하고, 자가방전, 쇼트현상 등을 유발하여 전지의 성능을 저하시키는 문제가 있다.On the other hand, in the lithium secondary battery, the separator is located between the electrodes and serves to cut off the physical contact between the two electrodes. However, since the separation membrane disclosed in the prior art is in direct contact with the roughness of the surface of the electrode composed of the metal component, damage such as scratches and pinholes may inevitably occur. Such damage may cause defects between battery assemblies, Resulting in deterioration of the performance of the battery.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전극의 거친 표면에 의해 물리적으로 접촉하고 있는 분리막의 손상을 최소화할 수 있는 분리막과 그 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a separator which can minimize the damage of the separator physically contacting by the rough surface of the electrode and a method of manufacturing the separator.
본 발명의 일 측면은, 다공성 원단; 상기 다공성 원단의 적어도 일면에 위치하는 무기물 코팅층; 및 상기 무기물 코팅층의 표면에 위치하는 부직포 필름을 포함하는 다공성 분리막을 제공한다.One aspect of the present invention is directed to a method of fabricating a porous material, An inorganic coating layer positioned on at least one side of the porous fabric; And a nonwoven fabric film disposed on the surface of the inorganic coating layer.
일 실시예에 있어서, 상기 다공성 원단은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the porous fabric is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, nylon, polyacrylonitrile, Alcohols, poly (ethylene-co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and mixtures of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 다공성 원단의 두께는 1~100㎛일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the porous fabric may range from 1 to 100 탆.
일 실시예에 있어서, 상기 다공성 원단의 기공률은 30~80부피%일 수 있다.In one embodiment, the porosity of the porous fabric may range from 30% to 80% by volume.
일 실시예에 있어서, 상기 무기물 코팅층은 무기 입자 및 바인더를 포함할 수 있다.In one embodiment, the inorganic coating layer may include inorganic particles and a binder.
일 실시예에 있어서, 상기 무기 입자는 SiO2, AlOOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, Al2O3, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the inorganic particles are selected from the group consisting of SiO 2 , AlOOH, Mg (OH) 2 , Al (OH) 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O , Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , SnO 2 , SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6, and mixtures of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰오로스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰오로스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the binder is selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate , Ethylene vinyl acetate, polyimide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylcellulose , Pullulan, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, acrylonitrile-acrylic acid copolymer, and mixtures of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 부직포 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the nonwoven film may be made of a polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethylmethacrylate, nylon, polyacrylonitrile, Alcohols, poly (ethylene-co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and mixtures of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 부직포 필름의 두께는 10~100㎛일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the nonwoven fabric film may be 10 to 100 탆.
일 실시예에 있어서, 상기 다공성 분리막의 두께는 20~120㎛이고, 130℃에서 폭 방향(transverse direction, TD) 열수축률은 1% 미만일 수 있다.In one embodiment, the porous separator has a thickness of 20 to 120 탆, and the transverse direction (TD) heat shrinkage at 130 캜 may be less than 1%.
본 발명의 다른 일 측면은, (a) 무기 입자 및 바인더를 포함하는 코팅 슬러리를 다공성 원단의 적어도 일면에 도포하는 단계; 및 (b) 상기 코팅 슬러리 상에 부직포 필름을 합지하고 건조로에 투입하는 단계;를 포함하는, 다공성 분리막의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is a process for preparing a porous material, comprising the steps of: (a) applying a coating slurry comprising inorganic particles and a binder to at least one side of a porous fabric; And (b) laminating a nonwoven fabric film on the coating slurry and introducing it into a drying furnace.
일 실시예에 있어서, 상기 다공성 원단은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the porous fabric is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, nylon, polyacrylonitrile, Alcohols, poly (ethylene-co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and mixtures of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 다공성 원단의 두께는 1~100㎛일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the porous fabric may range from 1 to 100 탆.
일 실시예에 있어서, 상기 다공성 원단의 기공률은 30~80부피%일 수 있다.In one embodiment, the porosity of the porous fabric may range from 30% to 80% by volume.
일 실시예에 있어서, 상기 무기 입자는 SiO2, AlOOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, Al2O3, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the inorganic particles are selected from the group consisting of SiO 2 , AlOOH, Mg (OH) 2 , Al (OH) 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O , Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , SnO 2 , SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6, and mixtures of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰오로스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰오로스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the binder is selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate , Ethylene vinyl acetate, polyimide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylcellulose , Pullulan, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, acrylonitrile-acrylic acid copolymer, and mixtures of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅 슬러리는 고형분의 함량이 10~50중량%인 수계 코팅 슬러리일 수 있다.In one embodiment, the coating slurry may be an aqueous coating slurry having a solids content of 10-50 wt%.
일 실시예에 있어서, 상기 부직포 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the nonwoven film may be made of a polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethylmethacrylate, nylon, polyacrylonitrile, Alcohols, poly (ethylene-co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and mixtures of two or more thereof.
일 실시예에 있어서, 상기 부직포 필름의 두께는 10~100㎛일 수 있다.In one embodiment, the thickness of the nonwoven fabric film may be 10 to 100 탆.
일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 상기 합지는 상기 부직포 필름을 5~30gf의 힘으로 가압하여 이루어질 수 있다.In one embodiment, in the step (b), the laminate may be formed by pressing the nonwoven fabric film with a force of 5 to 30 gf.
본 발명의 일 측면에 따른 무기물 코팅층의 표면에 위치하는 부직포 필름은 분리막과 전극에 충분한 이격을 부여하여 분리막 중 전극과 직접 접촉하는 부분을 최소화함으로써 전극 표면의 거칠기에 의한 손상을 최소화할 수 있고, 그에 따라 전지의 자가방전, 쇼트현상을 방지하여 전기화학적 특성을 안정화시킬 수 있다.The nonwoven fabric film disposed on the surface of the inorganic coating layer according to an aspect of the present invention may minimize the damage due to the roughness of the electrode surface by minimizing the portion of the separating membrane that directly contacts the electrode, Accordingly, the self-discharge and short-circuiting phenomenon of the battery can be prevented, and the electrochemical characteristics can be stabilized.
또한, 상기 부직포 필름은 충분한 기공을 가지므로 이온의 원활한 이동을 위한 경로를 제공할 수 있다.In addition, since the nonwoven fabric film has sufficient pores, a path for smooth movement of ions can be provided.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 다공성 분리막의 제조방법은, 건조되지 않은 코팅 슬러리를 매개로 하여 다공성 원단과 부직포 필름을 합지시키고, 상기 부직포 필름이 합지된 상태에서 상기 코팅 슬러리를 건조시켜 다공성 원단-코팅층-부직포 필름의 층상 구조를 가지는 다공성 분리막을 제조함으로써, 상기 부직포 필름의 결합력과 그에 따른 상기 다공성 분리막의 내열성을 향상시킬 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a porous separation membrane, comprising: laminating a porous fabric and a nonwoven fabric film through a non-dried coating slurry; drying the coating slurry in a state where the non- By fabricating the porous separation membrane having a layered structure of the fabric-coated layer-nonwoven fabric film, the bonding force of the nonwoven fabric film and the heat resistance of the porous separation membrane can be improved.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the effects described above, but include all effects that can be deduced from the description of the invention or the composition of the invention set forth in the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 분리막의 단면을 도식화한 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 분리막을 촬영한 이미지이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 필름의 표면에 대한 광학현미경 이미지이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 분리막의 단면에 대한 SEM 이미지이다.1 is a schematic cross-sectional view of a porous separator according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an image of a porous separator according to an embodiment of the present invention,
3 is an optical microscope image of a surface of a nonwoven fabric film according to an embodiment of the present invention,
4 is an SEM image of a cross section of a porous separator according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
다공성 분리막Porous membrane
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 분리막의 단면을 도식화한 것이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 측면에 따른 다공성 분리막(100)은, 다공성 원단(110); 상기 다공성 원단의 적어도 일면에 위치하는 무기물 코팅층(120); 및 상기 무기물 코팅층의 표면에 위치하는 부직포 필름(130)을 포함할 수 있다.1 is a schematic cross-sectional view of a porous separation membrane according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a
상기 다공성 원단은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어질 수 있고, 바람직하게는, 폴리에틸렌, 더 바람직하게는, 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The porous fabric may be selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, nylon, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and a mixture of two or more thereof. Preferably, it may be made of polyethylene, more preferably, high density polyethylene. But is not limited thereto.
상기 다공성 원단의 두께는 1~100㎛, 바람직하게는, 5~20㎛일 수 있다. 상기 다공성 원단의 두께가 1㎛ 미만이면 다공성 분리막의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 100㎛ 초과이면 이온전도성이 저하될 수 있다.The porous fabric may have a thickness of 1 to 100 탆, preferably 5 to 20 탆. If the thickness of the porous raw material is less than 1 mu m, the mechanical properties of the porous separator may be deteriorated. If the thickness is more than 100 mu m, the ion conductivity may be deteriorated.
또한, 상기 다공성 원단의 평균 기공 크기는 20~50nm일 수 있고, 기공률은 30~80부피%일 수 있다. 상기 다공성 원단의 평균 기공 크기 및 기공률이 상기 범위 미만이면 다공성 분리막의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과이면 이온전도성이 저하될 수 있다.In addition, the average pore size of the porous fabric may be 20 to 50 nm, and the porosity may be 30 to 80% by volume. If the average pore size and the porosity of the porous fabric are less than the above range, the mechanical properties of the porous separator may deteriorate. If the average pore size and the porosity of the porous fabric are out of the range, the ion conductivity may be deteriorated.
상기 무기물 코팅층은 상기 다공성 원단의 일면 및/또는 양면에 위치할 수 있다. 상기 무기물 코팅층은, 무기 입자 및 바인더가 일정 비율로 수중에 분산된 수계 코팅 조성물을 상기 다공성 원단의 일면 및/또는 양면에 코팅한 다음, 일정 조건 하에서 건조하여 분산매인 물을 제거함으로써 형성될 수 있다. 즉, 상기 무기물 코팅층은 무기 입자 및 바인더를 포함할 수 있고, 이 때, 상기 무기 입자의 함량은 상기 무기물 코팅층의 총 중량을 기준으로 80중량% 이상, 바람직하게는, 90~99.9중량%일 수 있다. 상기 무기 입자의 함량이 80중량% 미만이면 다공성 분리막에 요구되는 내열성을 부여할 수 없다.The inorganic coating layer may be located on one side and / or both sides of the porous fabric. The inorganic coating layer may be formed by coating a water-based coating composition in which inorganic particles and a binder are dispersed in water at a predetermined ratio on one surface and / or both surfaces of the porous fabric, and then drying under a predetermined condition to remove water as a dispersion medium . That is, the inorganic coating layer may include inorganic particles and a binder, and the content of the inorganic particles may be 80 wt% or more, and preferably 90 to 99.9 wt%, based on the total weight of the inorganic coating layer. have. If the content of the inorganic particles is less than 80% by weight, heat resistance required for the porous separator can not be imparted.
상기 무기 입자는 SiO2, AlOOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, Al2O3, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The inorganic particles are SiO 2, AlOOH, Mg (OH ) 2, Al (OH) 3, TiO 2, BaTiO 3, Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2
상기 바인더는 상기 무기물 코팅층에서 상기 무기 입자를 상호 연결, 결합, 고정할 수 있고, 예를 들어, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰오로스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰오로스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder is capable of interconnecting, bonding, and fixing the inorganic particles in the inorganic coating layer, and can be formed of, for example, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, Polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate, polyimide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyano Acrylic acid copolymer, and a mixture of two or more thereof, although it may be any one selected from the group consisting of ethylenic polyvinyl alcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, acrylonitrile- , But is not limited thereto.
상기 부직포 필름은 전지에서 상기 무기물 코팅층과 전극 사이에 개재되어 이들이 상호 이격되도록 한다. 상기 부직포 필름은 상기 무기물 코팅층 중 전극과 직접 접촉하는 부분을 최소화함으로써 전극 표면의 거칠기에 의한 상기 무기물 코팅층 및/또는 상기 다공성 원단의 손상을 최소화할 수 있고, 그에 따라 전지의 자가방전, 쇼트현상을 방지하여 전기화학적 특성을 안정화시킬 수 있다. 또한, 상기 부직포 필름은 충분한 기공을 가지므로 이온의 원활한 이동을 위한 경로를 제공할 수 있다.The nonwoven fabric film is sandwiched between the inorganic coating layer and the electrode in the battery so as to be spaced apart from each other. The nonwoven fabric film minimizes the portion of the inorganic coating layer that is in direct contact with the electrode, thereby minimizing damage to the inorganic coating layer and / or the porous fabric due to the roughness of the electrode surface, And the electrochemical characteristics can be stabilized. In addition, since the nonwoven fabric film has sufficient pores, a path for smooth movement of ions can be provided.
상기 부직포 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The nonwoven fabric film may be made of a material selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, nylon, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and mixtures of two or more thereof, but is not limited thereto.
상기 부직포 필름의 두께는 10~100㎛일 수 있고, 이 때, 상기 다공성 분리막의 두께는 20~120㎛, 바람직하게는, 40~100㎛, 더 바람직하게는, 60~80㎛일 수 있다. 상기 부직포 필름의 두께가 10㎛ 미만이면 전극 표면의 거칠기로 인해 상기 무기물 코팅층 및/또는 상기 다공성 원단이 손상될 수 있고, 100㎛ 초과이면 전지 중 분리막이 차지하는 부피가 증가하여 전지의 용량이 감소할 수 있다.The thickness of the nonwoven fabric film may be 10 to 100 탆, and the thickness of the porous separating membrane may be 20 to 120 탆, preferably 40 to 100 탆, more preferably 60 to 80 탆. If the thickness of the nonwoven fabric film is less than 10 mu m, the inorganic coating layer and / or the porous fabric may be damaged due to roughness of the electrode surface. If the thickness is more than 100 mu m, the volume of the separator in the battery increases, .
다공성 분리막의 제조방법Manufacturing method of porous separator
본 발명의 다른 일 측면은, (a) 무기 입자 및 바인더를 포함하는 코팅 슬러리를 다공성 원단의 적어도 일면에 도포하는 단계; 및 (b) 상기 코팅 슬러리 상에 부직포 필름을 합지하고 건조로에 투입하는 단계;를 포함하는, 다공성 분리막의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is a process for preparing a porous material, comprising the steps of: (a) applying a coating slurry comprising inorganic particles and a binder to at least one side of a porous fabric; And (b) laminating a nonwoven fabric film on the coating slurry and introducing it into a drying furnace.
상기 코팅 슬러리는 고형분의 함량이 10~50중량%인 수계 코팅 슬러리일 수 있다. 상기 코팅 슬러리는 무기 입자 및 바인더가 수계 용매, 예를 들어, 물과 혼합되어 사? 분산된 것일 수 있다. 일반적으로, 유기 용매를 매질로 사용하는 유계 코팅 슬러리가 건조 시 다량의 VOC를 방출하여 작업 환경에 악영향을 미치는 것에 반해, 상기 수계 코팅 슬러리는 건조 시 실질적으로 VOC가 방출되지 않아 작업 환경을 현저히 개선할 수 있다.The coating slurry may be an aqueous coating slurry having a solids content of 10 to 50 wt%. The coating slurry is prepared by mixing inorganic particles and a binder with an aqueous solvent, for example, water. It may be distributed. In general, the oil-based coating slurry which uses an organic solvent as a medium releases a large amount of VOC during drying to adversely affect the working environment, whereas the aqueous coating slurry does not substantially emit VOC during drying, can do.
상기 다공성 원단, 무기 입자, 바인더 및 부직포 필름의 소재, 종류, 두께, 기공률 및 그에 따른 작용효과는 전술한 것과 같다.The material, type, thickness, porosity and action and effect of the porous fabric, the inorganic particles, the binder and the nonwoven fabric film are as described above.
상기 (b) 단계에서 상기 합지는 상기 부직포 필름을 5~30gf의 힘으로 가압하여 이루어질 수 있다. 상기 합지는 상기 다공성 원단의 적어도 일면에 도포된 코팅 슬러리 상에 상기 부직포 필름을 미리 정해진 압력으로 가압하여 이루어질 수 있고, 이 때, 상기 압력을 정밀하게 제어하여 상기 코팅 슬러리에 포함된 무기 입자와 바인더를 코팅층 중에 균일하게 분산시킬 수 있고, 이에 따라 균일한 두께의 코팅층을 포함하는 다공성 분리막을 얻을 수 있다. 상기 압력이 5gf 미만이면 상기 부직포 필름이 상기 코팅 슬러리 상에 유효하게 합지되기 어렵고, 30gf 초과이면 상기 코팅층의 두께가 과도하게 얇아져 필요한 수준의 내열성을 구현할 수 없고, 도포된 코팅 슬러리 중 일부가 상기 다공성 원단으로부터 이탈, 즉, 흘러나오게 되어 생산성, 경제성 측면에서도 불리하다.In the step (b), the laminate may be formed by pressing the nonwoven fabric film with a force of 5 to 30 gf. And the binder may be formed by pressing the nonwoven fabric film onto a coating slurry applied to at least one surface of the porous fabric at a predetermined pressure. In this case, the pressure may be precisely controlled to control the inorganic particles contained in the coating slurry and the binder Can be uniformly dispersed in the coating layer, and thus, a porous separation membrane including a coating layer having a uniform thickness can be obtained. If the pressure is less than 5 gf, the nonwoven fabric film is difficult to be effectively laminated on the coating slurry. When the pressure is more than 30 gf, the thickness of the coating layer becomes excessively thin to make it impossible to realize a required level of heat resistance. It is disadvantageous from the viewpoints of productivity and economical efficiency.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
실시예Example
평량 5~20g/m2에 두께 15~90㎛의 100% 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에스터(Polyester), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate, PA), 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylenesulfide, PPS) 소재의 부직포를 건조로 투입 전 가이드롤(Guide roll)에 위치시켰다.
알루미나 94중량%와 아크릴-아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체 3중량%, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 2중량% 및 잔량의 분산제를 포함하는 고형분과 증류수를 각각 30 : 70의 중량비로 균일하게 혼합, 분산시켜 수계 코팅 슬러리를 제조하였다. 상기 수계 코팅 슬러리를 두께가 16㎛, 통기도 160sec/100cc인 폴리에틸렌(Polyethylene) 다공성 원단에 바(Bar) 코팅 방법으로 단면 기준 4㎛의 두께로 양면 코팅하였다. A solid content including 94% by weight of alumina, 3% by weight of acryl-acrylonitrile-acrylic acid copolymer, 2% by weight of carboxymethylcellulose (CMC) and a residual amount of dispersant and distilled water were uniformly mixed and dispersed at a weight ratio of 30:70 To prepare a water-based coating slurry. The water-based coating slurry was coated on both sides with a thickness of 4 탆 on a polyethylene porous fabric having a thickness of 16 탆 and an air permeability of 160 sec / 100 cc by a bar coating method.
이 때, 롤 투 롤(Roll to Roll) 방식의 코터를 이용하여 분당 3m의 속도로 코팅을 진행하였고, 플로우(Flow) 방식의 건조로 온도는 1-Zone 50℃, 2-Zone 55℃로 유지하였다. 가이드 롤에 위치한 부직포 또한 분당 3m 수준의 5rpm으로 회전한다. 상기 다공성 원단에 상기 수계 코팅 슬러리가 코팅된 상태로 건조로에 투입되기 전 건조로 1-Zone 상단에 5rpm으로 회전하는 부직포를 10gf의 힘으로 코팅된 상기 수계 코팅 슬러리 상에 합지한 상태로 건조로에 투입하였다.At this time, the coating was carried out at a speed of 3 m per minute using a roll-to-roll type coater, and the drying furnace temperature of the flow method was maintained at 1-Zone 50 ° C and 2-Zone 55 ° C Respectively. The nonwoven fabric located in the guide roll also rotates at 5 rpm, which is 3 m per minute. The non-woven fabric rotating at 5 rpm on the top of the 1-Zone was put into a drying furnace in a state of being lapped on the water-based coating slurry coated with a force of 10 gf before being put into the drying furnace in the state that the porous coating slurry was coated on the porous fabric Respectively.
건조 후 도 2와 같은 부직포 합지 코팅 분리막을 얻었다. 총 12종의 부직포 합지를 진행했고, 부직포 두께(㎛), 부직포 합지 후 전체 두께(㎛), 통기도(sec/100cc), 결착력(gf/10mm), 합지 후 특이사항을 아래의 방법으로 평가하여 표 1에 정리하였다. After drying, a non-woven composite coating film as shown in FIG. 2 was obtained. A total of 12 kinds of nonwoven fabrics were processed and evaluated by the following methods. The nonwoven fabric thickness (占 퐉), the total thickness (占 퐉), the air permeability (sec / 100cc), the binding force (gf / 10mm) Table 1 summarizes the results.
-통기도(Gurley, sec/100cc): 아사히 세이코 社의 걸리 측정기(Densometer) EGO2-5 모델을 이용하여 측정압력0.025MPa에서 100cc의 공기가 직경29.8mm인 분리막 시편을 통과하는 시간을 측정하였다.- Gurley, sec / 100cc: Densometer of Asahi Seiko EGO2-5 model was used to measure the passage time of 100 cc of air at a measuring pressure of 0.025 MPa through a separator membrane having a diameter of 29.8 mm.
-열수축률(%): 130℃/150℃의 오븐에서 1시간 동안 크기가 200×200mm인 분리막 시편을 A4 종이 사이에 넣어 방치한 후, 상온 냉각시켜 시편의 가로 및 세로방향의 수축된 길이를 측정하고 하기 계산식을 사용하여 열수축률을 계산하였다.- Thermal Shrinkage (%): A separator specimen of size 200 × 200 mm for 1 hour in an oven at 130 ° C./150 ° C. was placed between A4 paper sheets and then cooled at room temperature to obtain the shrunk length of the specimen in the transverse and longitudinal directions The heat shrinkage was calculated using the following formula.
(상기 계산식에서, l3은 수축 전 시편의 가로 또는 세로방향 길이이고, l4는 수축 후 시편의 가로 또는 세로방향 길이이다.)(In the above equation, l 3 is the length in the transverse or longitudinal direction of the specimen before shrinkage, and l 4 is the length in the transverse or longitudinal direction of the specimen after shrinkage.)
-결착력(gf/10mm): 15mm*180mm 규격의 분리막 샘플의 표면에 테사 테이프(7475 grade)를 automatic roller(하중: 2kg, 속도: 300m/min)를 이용하여 부착한 다음, 25±5℃(온도), 40±20%(습도)의 조건에서 Shimazu社의 UTM을 이용하여 측정하였다.- Adhesive force (gf / 10mm): A tester tape (7475 grade) was attached to the surface of a 15mm * 180mm separator sample using an automatic roller (load: 2kg, speed: 300m / min) Temperature) and 40 ± 20% (humidity) using UTM from Shimazu.
(㎛)Nonwoven fabric thickness
(탆)
(㎛)Overall Thickness
(탆)
(sec/100cc)Ventilation
(sec / 100cc)
(gf/10mm)Binding force
(gf / 10 mm)
실시예 중 결착력이 가장 높은(9gf/10mm) 실시예 1의 광학현미경 이미지 및 SEM 이미지를 각각 도 3 및 도 4에 나타내었다.An optical microscope image and an SEM image of Example 1 having the highest binding power (9 gf / 10 mm) in Examples are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
비교예 1Comparative Example 1
부직포 합지를 제외하고는 실시예와 같은 방법으로 두께가 16㎛, 통기도 160sec/100cc인 폴리에틸렌(Polyethylene) 다공성 원단에 바(Bar) 코팅 방법으로 단면 기준 4㎛의 두께로 양면 코팅하여 분리막을 제조하였다.Except that the non-woven fabric layer was coated on both sides of a polyethylene porous fabric having a thickness of 16 μm and a ventilation rate of 160 sec / 100 cc to a thickness of 4 μm on the basis of a bar coating method, .
상기 실시예 1 및 비교예1에서 제조된 다공성 분리막의 물리적 특성, 전기화학적 특성을 측정하였고, 그 결과를 표2 및 표 3에 나타내었다.Physical and electrochemical characteristics of the porous separator prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were measured, and the results are shown in Tables 2 and 3.
상기 표2 및 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 부직포 합지 코팅 분리막은 부직포를 합지 하지 않은 것에 비해 분리막과 전극에 충분한 이격 거리를 부여하여 전극 표면의 거칠기에 의한 손상을 최소화하였음에도 불구하고, 전기화학적 성능이 유사하며, 이를 통해 분리막의 손상에 대한 전지의 자가방전, 쇼트현상을 방지하여 전기화학적 특성을 안정화시킬 수 있음을 알 수 있다.As can be seen from Tables 2 and 3, the nonwoven fabric coating separator according to the present invention provides a sufficient separation distance between the separator and the electrode, It can be seen that the electrochemical performance is stabilized by preventing the self-discharge and short-circuiting of the battery due to the damage of the separator.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
100: 다공성 분리막
110: 다공성 원단
120: 무기물 코팅층
130: 부직포 필름100: Porous membrane
110: Porous fabric
120: inorganic coating layer
130: nonwoven film
Claims (20)
상기 다공성 원단의 적어도 일면에 위치하는 무기물 코팅층; 및
상기 무기물 코팅층의 표면에 위치하는 부직포 필름을 포함하는, 다공성 분리막.Porous fabric;
An inorganic coating layer positioned on at least one side of the porous fabric; And
And a nonwoven fabric film disposed on the surface of the inorganic coating layer.
상기 다공성 원단은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어진, 다공성 분리막.The method according to claim 1,
The porous fabric may be selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, nylon, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and mixtures of two or more thereof.
상기 다공성 원단의 두께는 1~100㎛인, 다공성 분리막.The method according to claim 1,
Wherein the porous fabric has a thickness of 1 to 100 占 퐉.
상기 다공성 원단의 기공률은 30~80부피%인, 다공성 분리막.The method according to claim 1,
Wherein the porosity of the porous fabric is 30 to 80% by volume.
상기 무기물 코팅층은 무기 입자 및 바인더를 포함하는, 다공성 분리막.The method according to claim 1,
Wherein the inorganic coating layer comprises inorganic particles and a binder.
상기 무기 입자는 SiO2, AlOOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, Al2O3, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 다공성 분리막.6. The method of claim 5,
The inorganic particles are SiO 2, AlOOH, Mg (OH ) 2, Al (OH) 3, TiO 2, BaTiO 3, Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3, Wherein the metal oxide is selected from the group consisting of CaCO 3 , LiAlO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , SnO 2 , SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6, and mixtures of two or more thereof.
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰오로스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰오로스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 다공성 분리막.6. The method of claim 5,
The binder may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl pyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate, Cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, Cellulose, polyvinyl alcohol, acrylonitrile-acrylic acid copolymer, and mixtures of two or more thereof.
상기 부직포 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어진, 다공성 분리막.The method according to claim 1,
The nonwoven fabric film may be made of a material selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, nylon, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and mixtures of two or more thereof.
상기 부직포 필름의 두께는 10~100㎛인, 다공성 분리막.The method according to claim 1,
Wherein the nonwoven fabric film has a thickness of 10 to 100 占 퐉.
상기 다공성 분리막의 두께는 20~120㎛이고, 130℃에서 폭 방향(transverse direction, TD) 열수축률은 1% 미만인, 다공성 분리막.The method according to claim 1,
Wherein the porous separator has a thickness of 20 to 120 탆 and a transverse direction (TD) heat shrinkage at 130 캜 of less than 1%.
(b) 상기 코팅 슬러리 상에 부직포 필름을 합지하고 건조로에 투입하는 단계;를 포함하는, 다공성 분리막의 제조방법.(a) applying a coating slurry comprising inorganic particles and a binder to at least one side of a porous fabric; And
(b) laminating a nonwoven fabric film on the coating slurry and introducing it into a drying furnace.
상기 다공성 원단은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어진, 다공성 분리막의 제조방법.12. The method of claim 11,
The porous fabric may be selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, nylon, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and mixtures of two or more thereof.
상기 다공성 원단의 두께는 1~100㎛인, 다공성 분리막의 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein the porous fabric has a thickness of 1 to 100 占 퐉.
상기 다공성 원단의 기공률은 30~80부피%인, 다공성 분리막의 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein the porosity of the porous fabric is 30 to 80% by volume.
상기 무기 입자는 SiO2, AlOOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, Al2O3, SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 다공성 분리막의 제조방법.12. The method of claim 11,
The inorganic particles are SiO 2, AlOOH, Mg (OH ) 2, Al (OH) 3, TiO 2, BaTiO 3, Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3, Wherein the metal oxide is selected from the group consisting of CaCO 3 , LiAlO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , SnO 2 , SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6, and mixtures of two or more thereof.
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰오로스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰오로스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 아크릴로니트릴-아크릴산 공중합체 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 다공성 분리막의 제조방법.12. The method of claim 11,
The binder may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl pyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate, Cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, Cellulose, polyvinyl alcohol, acrylonitrile-acrylic acid copolymer, and mixtures of two or more thereof.
상기 코팅 슬러리는 고형분의 함량이 10~50중량%인 수계 코팅 슬러리인, 다공성 분리막의 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein the coating slurry is a water-based coating slurry having a solid content of 10 to 50% by weight.
상기 부직포 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 나일론, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 폴리(에틸렌-co-비닐알코올), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 이루어진, 다공성 분리막의 제조방법.12. The method of claim 11,
The nonwoven fabric film may be made of a material selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, nylon, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, co-vinyl alcohol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and mixtures of two or more thereof.
상기 부직포 필름의 두께는 10~100㎛인, 다공성 분리막의 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein the nonwoven fabric film has a thickness of 10 to 100 占 퐉.
상기 (b) 단계에서 상기 합지는 상기 부직포 필름을 5~30gf의 힘으로 가압하여 이루어지는, 다공성 분리막의 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein in the step (b), the laminate is formed by pressing the nonwoven fabric film with a force of 5 to 30 gf.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170121024 | 2017-09-20 | ||
| KR20170121024 | 2017-09-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190033028A true KR20190033028A (en) | 2019-03-28 |
Family
ID=65908287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180112453A KR20190033028A (en) | 2017-09-20 | 2018-09-19 | A porous separator coated with inorganics and laminated with non-woven film, and a method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20190033028A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220089054A (en) | 2020-12-21 | 2022-06-28 | 한국전자기술연구원 | Composite nonwoven Separator and method for manufacturing the same |
| KR20220126877A (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-19 | 주식회사 넷폼알앤디 | Pipe for repairing of drainage and method of installing the pipe |
| WO2022270908A1 (en) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Separator for secondary battery |
-
2018
- 2018-09-19 KR KR1020180112453A patent/KR20190033028A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220089054A (en) | 2020-12-21 | 2022-06-28 | 한국전자기술연구원 | Composite nonwoven Separator and method for manufacturing the same |
| KR20220126877A (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-19 | 주식회사 넷폼알앤디 | Pipe for repairing of drainage and method of installing the pipe |
| WO2022270908A1 (en) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Separator for secondary battery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102311624B1 (en) | Separator with adhesive layer for lithium secondary battery | |
| TWI422090B (en) | Organic/inorganic composite separator having morphology gradient, and manufacturing method thereof and electrochemical device containing the same | |
| KR102181313B1 (en) | Separator for lithium secondary battery and a method of making the same | |
| US20230282935A1 (en) | Laminable, dimensionally-stable microporous webs | |
| KR101662638B1 (en) | Separator having binder layer, electrochemical device comprising the separator, and method of preparing the separator | |
| KR101938385B1 (en) | Separator with a layer of binder polymers for electrochemical device and Electrochemical device comprising the same | |
| KR20160129868A (en) | Novel modified non-woven fabric lithium-ion battery diaphragm and preparation method therefor | |
| KR20170024574A (en) | A separator for electrochemical device comprising a bonding layer thereon and a electrochemical device comprising the same | |
| TW201530861A (en) | Separator for electrochemical device and electrochemical device | |
| KR101730574B1 (en) | Separator for secondary battery comprising porous coating layer for adsorbing metal ion, secondary battery comprising the same, and method for preparing the separator | |
| KR20120108212A (en) | Electrode assembly for secondary battery preparation method of electrode assembly thereof | |
| KR101943502B1 (en) | A method for manufacturing a separator for a lithium secondary battery and the separator fabricated by the same | |
| KR102228625B1 (en) | Porous separator for electric device and preparation method thereof | |
| KR102364467B1 (en) | Lithium secondary battery separator with improved adhesiveness toward an electrode and Lithium secondary battery comprising the separator | |
| KR102442905B1 (en) | A separator with an adhesive layer and an electrochemical device comprising the same | |
| KR101470696B1 (en) | Manufacturing method of separator of lithium secondary battery and the separator manufactured thereby and the lithium secondary battery having the separator | |
| KR20130123568A (en) | Separator for electrochemical device, method of preparation thereof, and electrochemical device comprising the same | |
| KR20200012802A (en) | Separator and electrochemical device containing the same | |
| KR20190033028A (en) | A porous separator coated with inorganics and laminated with non-woven film, and a method for manufacturing the same | |
| KR20220057220A (en) | Seperators improved thermal resistance and secondary battery comprising same | |
| KR20130093977A (en) | Separator having porous coating layer, and electrochemical device comprising the same | |
| US20210005862A1 (en) | Dimensionally-stable microporous webs | |
| KR20170087136A (en) | Method of Manufacturing Separator for Electrochemical Devices | |
| US20230378607A1 (en) | Separator and electrochemical device including the same | |
| CN112042006B (en) | Separator for electrochemical element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E601 | Decision to refuse application |