KR20170095024A - 분리막 및 이를 구비한 전기화학소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공성 코팅층의 전해액 함침성을 향상시킴으로써, 저항을 감소시켜 전지의 수명 특성을 향상시키기 위한 것으로, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면에 코팅되어 있으며, 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성된 다공성 코팅층을 포함하는 분리막으로서, 상기 다수의 무기물 입자와 바인더 고분자는 70:30 내지 90:10의 중량비로 포함되며, 상기 바인더 고분자는 제1 아크릴계 공중합체와 제2 아크릴계 공중합체를 10:90 내지 30:70의 중량비로 포함하고, 상기 제1 아크릴계 공중합체는 시아노기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 가지며, 상기 제2 아크릴계 공중합체는 카르복실기 또는 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 갖는 것을 특징으로 하는 분리막 및 이를 구비하는 전기화학소자를 제공한다.
Description
본 발명은 전해액 보유력이 향상된 분리막 및 이를 구비한 전기화학소자에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전지의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기 화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목 받고 있는 분야이고, 특히 최근 전자기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 소형 경량화 및 고용량으로 충방전 가능한 전지로서 이차 전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체로 구분된다.
이러한 이차전지는 충/방전에 따라 과열되어 분리막의 수축이 일어나게 되어, 양극과 음극 사이의 단락을 일으키게 되는 문제가 있으며, 이를 해결하기 위해, 분리막의 일면에 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 코팅하여 다공성 코팅층이 형성된 분리막이 제안되었다.
그러나, 이러한 다공성 코팅층이 형성된 분리막은 열적 안전성은 향상되었으나, 다공성 코팅층의 무기물 입자들이 저항체로 작용하여 전지 성능이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다공성 코팅층을 구비한 분리막의 전해액 함침성을 향상시킴으로써, 전지의 저항을 감소시켜 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 분리막 및 이를 구비한 전기화학소자를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 다수의 무기물 입자와 상기 무기물 입자들 사이를 연결 및 고정시키는 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층을 구비하는 분리막으로서, 상기 다수의 무기물 입자와 바인더 고분자의 중량비가 70:30 내지 90:10이며, 상기 바인더 고분자는 제1 아크릴계 공중합체와 제2 아크릴계 공중합체를 10:90 내지 30:70의 중량비로 포함하고, 상기 제1 아크릴계 공중합체는 시아노기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 가지며, 상기 제2 아크릴계 공중합체는 카르복실기 또는 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 갖는 분리막이 제공된다.
바람직하게는, 상기 시아노기를 갖는 단량체는 (메타)아크릴로니트릴, 2-(비닐옥시)에탄니트릴 및 2-(비닐옥시)프로판니트릴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
바람직하게는, 상기 카르복실기 갖는 단량체는 (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
바람직하게는, 상기 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 갖는 단량체는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트 및 테트라데실 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
바람직하게는, 상기 무기물 입자의 크기가 0.2 내지 5 ㎛일 수 있다.
바람직하게는, 상기 무기물 입자가 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자가 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1 - xLaxZr1 - yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종일 수 있다.
바람직하게는, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자가 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3 , 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 계열 glass (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 및 P2S5 계열 glass (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종일 수 있다.
바람직하게는, 상기 다공성 코팅층의 두께가 1 내지 10 ㎛일 수 있다.
바람직하게는, 상기 다공성 기재가 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴레페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종으로 형성된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따라, 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전기화학소자에 있어서, 상기 분리막이 전술한 분리막인 전기화학소자가 제공된다.
바람직하게는, 전기화학소자는 리튬 이차전지일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다공성 코팅층의 전해액 함침성을 향상시킴으로써, 전지의 저항을 감소시켜 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 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.
종래의 분리막은 충/방전에 따라 과열되어 분리막의 수축이 일어나게 되어, 양극과 음극 사이의 단락을 일으키게 되는 문제가 있으며, 이를 해결하기 위해, 다공성 기재의 적어도 일면에, 다수의 무기물 입자와 상기 무기물 입자들 사이를 연결 및 고정시키는 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층을 구비하였다. 그러나, 이러한 다공성 코팅층이 형성된 분리막은 열적 안전성은 향상되었으나, 다공성 코팅층의 무기물 입자들이 저항체로 작용하여 전지 성능이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 바인더 고분자로 특정 조성의 아크릴계 공중합체를 소정의 함량비로 포함함으로써, 전해액의 함침성을 향상시켜 전지의 저항을 낮출 수 있으며, 이에 따라 전지의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 분리막은 다수의 기공을 갖는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 다수의 무기물 입자와 상기 무기물 입자들 사이를 연결 및 고정시키는 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층을 구비한다.
또한, 본 발명의 다공성 코팅층에 포함되는 다수의 무기물 입자와 바인더 고분자는 70:30 내지 90:10의 중량비로 포함된다. 상기 바인더 고분자의 중량비가 10 보다 작은 경우 전극과의 접착력을 제공할 수 없으며, 다공성 코팅층 내의 무기물 입자가 탈리되는 문제가 발생하며, 중량비가 30 보다 큰 경우, 바인더 고분자가 다공성 기재의 공극을 막아 저항이 상승하는 현상으로 수명 특성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 바인더 고분자는 제1 아크릴계 공중합체와 제2 아크릴계 공중합체를 10:90 내지 30:70의 중량비로 포함하고, 상기 제1 아크릴계 공중합체는 시아노기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 가지며, 상기 제2 아크릴계 공중합체는 카르복실기 또는 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 갖는 것을 갖는다.
본 발명에 사용되는 단량체에서 (메타)아크릴로니트릴과 같이 괄호로 기재된 것은 메타아크릴로니트릴과 아크릴로니트릴을 모두 포함하는 것을 의미한다.
시아노기를 갖는 단량체는 (메타)아크릴로니트릴, 2-(비닐옥시)에탄니트릴 및 2-(비닐옥시)프로판니트릴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 시아노기를 갖는 단량체는 (메타)아크릴로니트릴일 수 있으며, 이는 딱딱한 특성을 가져 바인더의 형상을 유지시킬 수 있다.
카르복실기를 갖는 단량체는 (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 카르복실기를 갖는 단량체는 (메타)아크릴산일 수 있으며, 이는 바인더의 표면에 분포하여 분산성을 개선시킬 수 있다.
탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 갖는 단량체는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트, 테트라데실 (메타)아크릴레이트 등을 각각 단독으로 또는 이들을 2종 이상인 것을 사용할 수 있다. 이때, 알킬기에 포함된 탄소수가 14를 초과하면, 알킬기가 지나치게 길어져서 비극성도가 커지게 되므로 다공성 코팅층의 패킹 밀도가 저하될 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 갖는 단량체는 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트일 수 있으며, 이는 전해액의 함침성을 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 아크릴계 공중합체는 카르복실기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 갖는 것과 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 갖는 것을 20:80 내지 50:50의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 분리막에 있어서, 다공성 코팅층 형성에 사용되는 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 전기화학소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있다.
또한, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체를 포함하는 것이 바람직하다. 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1 - xLaxZr1 - yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, SiC, TiO2 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
특히, 전술한 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1 - xLaxZr1 - yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), 하프니아(HfO2)와 같은 무기물 입자들은 유전율 상수 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의한 양(兩) 전극의 내부 단락 발생을 방지하여 전기화학소자의 안전성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.
본 발명의 일 측면에서 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 지칭하는 것으로서, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li3.25Ge0.25P0.75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 glass(LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 glass(LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들 중 1종 이상의 혼합물 등이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 분리막에 있어서, 다공성 코팅층의 무기물 입자 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 가능한 한 0.2 내지 5 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 상기 범위를 만족하는 경우, 적절한 분산성을 가져 분리막의 물성을 조절하기 용이하며, 적정 두께의 다공성 코팅층을 형성함으로써, 기계적 물성이 저하되지 않는다. 무기물 입자와 바인더 고분자로 구성되는 다공성 코팅층의 두께는 특별한 제한이 없으나, 예를 들면, 1 내지 10㎛의 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 분리막에 있어서, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재로는 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴레페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈렌 중 적어도 어느 하나로 형성된 다공성 기재와 같이 통상적으로 전기화학소자의 다공성 기재로 사용 가능한 것이라면 모두 사용이 가능하다. 다공성 기재로는. 막(membrane)이나 부직포 형태를 모두 사용할 수 있다. 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 2 내지 20 ㎛일 수 있고, 다공성 기재에 존재하는 기공 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 각각 0.01 내지 0.5 ㎛ 및 20 내지 70%일 수 있다.
전술한 본 발명의 분리막은 전기화학소자의 분리막으로 사용될 수 있다. 즉, 양극과 음극에 개재시킨 분리막으로서 본 발명의 일 측면에 따른 분리막이 유용하게 사용될 수 있다.
전기화학소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 수퍼 캐패시터 소자와 같은 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 2차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 적용될 수 있다.
전기화학소자는 당 기술 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 이의 일 실시예를 들면 양극과 음극 사이에 전술한 분리막을 개재(介在)시켜 조립한 후 전해액을 주입함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전기화학소자에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.
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 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
Claims (12)
- 다수의 기공을 갖는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 다수의 무기물 입자와 상기 무기물 입자들 사이를 연결 및 고정시키는 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층을 구비하는 분리막으로서,
상기 다수의 무기물 입자와 바인더 고분자의 중량비가 70:30 내지 90:10이며,
상기 바인더 고분자는 제1 아크릴계 공중합체와 제2 아크릴계 공중합체를 10:90 내지 30:70의 중량비로 포함하고,
상기 제1 아크릴계 공중합체는 시아노기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 가지며, 상기 제2 아크릴계 공중합체는 카르복실기 또는 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 갖는 단량체로부터 유래되는 반복단위를 갖는 것을 특징으로 하는 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 시아노기를 갖는 단량체는 (메타)아크릴로니트릴, 2-(비닐옥시)에탄니트릴 및 2-(비닐옥시)프로판니트릴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 카르복실기 갖는 단량체는 (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 갖는 단량체는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트 및 테트라데실 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 무기물 입자의 크기가 0.2 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 무기물 입자가 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 분리막. - 제6항에 있어서,
상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자가 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 분리막. - 제6항에 있어서,
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자가 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3 , 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 계열 glass (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 및 P2S5 계열 glass (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 다공성 코팅층의 두께가 1 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 분리막. - 제1항에 있어서,
상기 다공성 기재가 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴레페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종으로 형성된 것을 특징으로 하는 분리막. - 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전기화학소자에 있어서,
상기 분리막이 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 분리막인 전기화학소자. - 제11항에 있어서,
상기 전기화학소자가 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20160212 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination |