KR101692411B1 - Method for preparing porous separator using foaming agent - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공성 분리막의 제조방법, 구체적으로 발포제를 사용하는 다공성 분리막의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따라, 융점(Tm) 200℃ 이상의 고내열성 고분자와 발포제를 극성 용매에 용해시켜 고분자 용액을 형성하는 단계, 상기 고분자 용액을 지지체에 도포하고 상기 극성 용매를 건조시켜 제거함으로써 고분자 필름을 형성하는 단계, 및 상기 고분자 필름을 상기 발포제의 분해 온도 이상으로 가열하여 상기 발포제를 분해시켜 제거함으로써 다공성 분리막을 형성하는 단계를 포함하는 다공성 분리막의 제조방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 분리막의 기공이 특히 단면으로 중심으로부터 표면까지 균일하게 분포되어서 우수한 기공도 및 통기도를 갖는 다공성 분리막이 제조될 수 있다.The present invention relates to a method for producing a porous separator, and more particularly, to a method for producing a porous separator using a foaming agent. According to an aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a polymer solution, which comprises dissolving a high-temperature-resistant polymer having a melting point (T m ) of 200 ° C or higher and a foaming agent in a polar solvent to form a polymer solution, applying the polymer solution to a support, Forming a polymer film, and heating the polymer film to a temperature not lower than the decomposition temperature of the foaming agent to decompose and remove the foaming agent to form a porous separation membrane. According to the present invention, the pores of the separation membrane are evenly distributed from the center to the surface, particularly in the cross section, so that a porous separation membrane having excellent porosity and air permeability can be produced.
Description
본 발명은 다공성 분리막의 제조방법, 구체적으로 발포제를 사용하는 다공성 분리막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a porous separator, and more particularly, to a method for producing a porous separator using a foaming agent.
최근, 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북, 나아가 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대되면서 전기화학 소자의 연구 및 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이며, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 촛점이 되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, laptops and even electric vehicles are expanded, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified. The electrochemical device is one of the most remarkable fields in this respect, and the development of a rechargeable secondary battery has become a focus of attention.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 Ni-MH 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary batteries developed in the early 1990's are attracting attention because they have higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH.
리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해질 및 분리막으로 구성되며, 이 중에서 분리막의 요구 특성은 양극과 음극을 분리하여 전기적으로 절연시키면서도 높은 기공도(porosity)를 바탕으로 리튬 이온의 투과도(permeability, 통기도)를 높여 이온전도도를 높이는 것이다. 일반적으로 사용되고 있는 분리막의 고분자 기재로는 기공 형성에 유리하고 내화학성, 기계적 물성 및 열적 특성이 우수한 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등과 같은 폴리올레핀계 물질이 주로 사용되고 있다.The lithium secondary battery is composed of an anode, a cathode, an electrolyte, and a separator. Among them, separator is required to separate and electrically isolate an anode and a cathode, and has high permeability (permeability) of lithium ion based on high porosity. To increase the ionic conductivity. Polyolefin-based materials, such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), which are advantageous for pore formation and have excellent chemical resistance, mechanical properties, and thermal properties, are mainly used as the polymer substrate of a membrane which is generally used.
리튬 이차전지용 분리막의 요구 특성으로는 우수한 통기도, 낮은 열 수축, 높은 천공강도 등이 있으나, 고용량 및 고출력 전지로의 발전으로 인해 계속적으로 우수한 통기도가 요구되고 있다. 현재, 폴리올레핀으로부터 다공성 분리막을 제조하기 위하여, 폴리올레핀과 기공형성제를 고온에서 혼합하고, 압출하고, 연신한 후, 기공 형성을 위해 기공형성제를 추출하여 다공성 분리막을 만드는 습식법이 널리 사용되고 있다. Desirable characteristics of the separator for a lithium secondary battery include excellent air permeability, low heat shrinkage, and high puncture strength. However, due to the development of a high capacity and high output cell, continuous air permeability is required. At present, in order to produce a porous separator from a polyolefin, a wet process is widely used in which a polyolefin and a pore-forming agent are mixed at a high temperature, extruded, stretched, and then a pore-forming agent is extracted to form a porous separator.
그러나, 이러한 기존 폴리올레핀계 물질과 달리, 유리전이온도 또는 융점이 상대적으로 높은 고내열성 고분자를 기재로서 사용하는 분리막에서는 종래기술과 같은 기공형성제를 사용하여 기공을 형성시킬 경우 최종 생성된 분리막의 기공 형성의 불량 및 상기 기공의 비균일한 분포와 같은 문제점을 갖고 있다.However, unlike conventional polyolefin materials, a separator using a high heat-resistant polymer having a relatively high glass transition temperature or melting point as a substrate has problems in that when pores are formed by using a pore-forming agent as in the prior art, Poor formation of the pores and nonuniform distribution of the pores.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고내열성 고분자 분리막의 단면 중심과 더불어 그의 표면에 기공이 균일하게 생성되는 다공성 분리막의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for producing a porous separation membrane in which pores are uniformly formed on the surface of a high heat-resistant polymer separation membrane and a cross-sectional center thereof.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라, 융점(Tm) 약 200℃ 이상의 고내열성 고분자와 발포제를 극성 용매에 용해시켜 고분자 용액을 형성하는 단계, 상기 고분자 용액을 지지체에 도포하고 상기 극성 용매를 건조시켜 제거함으로써 고분자 필름을 형성하는 단계, 및 상기 고분자 필름을 상기 발포제의 분해 온도 이상으로 가열하여 상기 발포제를 분해시켜 제거함으로써 다공성 분리막을 형성하는 단계를 포함하는 다공성 분리막의 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a polymer solution, comprising: forming a polymer solution by dissolving a high-temperature-resistant polymer having a melting point ( Tm ) of at least 200 ° C and a foaming agent in a polar solvent; Drying the polar solvent to form a polymer film; and heating the polymer film to a temperature not lower than the decomposition temperature of the foaming agent to decompose and remove the foaming agent to form a porous separation membrane. / RTI >
본 발명에 따르면, 고내열성 고분자 분리막이 특히 그의 단면에서 중심으로부터 표면까지 기공들이 균일하게 분포되어서 우수한 기공도 및 통기도를 가질 수 있다.According to the present invention, the pores of the high-heat-resistant polymer separation membrane are uniformly distributed from the center to the surface, particularly in the cross section thereof, and thus can have excellent porosity and air permeability.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 잘 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 다공성 분리막의 제조를 위한 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된 발포 전 필름의 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시양태에 따라 제조된 발포 후 필름의 SEM 사진이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 비교예 1에서 외부 공기와 접촉하는 표면과 유리판과 접촉하는 부분의 SEM 사진들이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given above, serve to better understand the spirit of the invention. And should not be construed as limiting.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process flow chart for manufacturing a porous separation membrane according to one embodiment of the present invention. FIG.
2 is a SEM photograph of a pre-foaming film produced according to one embodiment of the present invention.
3 is a SEM photograph of a film after foaming manufactured according to one embodiment of the present invention.
Figs. 4 and 5 are SEM photographs of a surface contacting with the outside air and a portion contacting the glass plate in Comparative Example 1 of the present invention, respectively.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 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 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시양태에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 및 변형예가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms used in the specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may properly define the concept of a term to describe its invention in its best possible way And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the constitution shown in the embodiments described herein is the most preferable embodiment of the present invention and does not represent all the technical ideas of the present invention, so that various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
본 발명은, 이차전지용 다공성 분리막의 제조방법에서 발포제를 사용하며, 이후 그의 분해에 의해 분리막에 다수의 기공을 형성시킴으로써 다공성 분리막을 수득하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized in that a foaming agent is used in a method for producing a porous separator for a secondary battery, and then a plurality of pores are formed in the separator by its decomposition, thereby obtaining a porous separator.
본 발명의 다공성 분리막의 물성에서, 사용되는 통기도(permeability)는 두께 20 ㎛의 분리막에 대하여 공기 100 mL가 통과하는 시간(예컨대, 초(second))(걸리값, Gurley value)을 지칭하고, 분리막을 관통하는 전해질의 속도를 대변하는 수치로서 일정 양의 전해질 중의 이온이 분리막을 관통하여 양 전극에 도달되는 빠르기 정도, 즉 전지 성능 중에서 C-Rate(또는 방전속도)를 대표하는 것이며, s/100 mL의 단위로서 표시한다.In the physical properties of the porous separator of the present invention, the permeability used refers to the time (e.g., second) (Gurley value) through which 100 mL of air passes for a separation membrane having a thickness of 20 mu m, (Or discharge rate) of the cell performance, that is, the rate at which ions in a certain amount of electrolyte reach the both electrodes through the separator, that is, s / 100 mL. < / RTI >
본 발명의 일 측면에 따른 다공성 분리막의 제조방법은 (S1) 고분자 용액의 형성 단계, (S2) 고분자 필름의 형성 단계 및 (S3) 다공성 분리막의 형성 단계를 포함한다. The method for manufacturing a porous separation membrane according to one aspect of the present invention includes the steps of (S1) forming a polymer solution, (S2) forming a polymer film, and (S3) forming a porous separator.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 다공성 분리막의 제조를 위한 공정 흐름도이다. 구체적으로, 도 1을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process flow chart for manufacturing a porous separation membrane according to one embodiment of the present invention. FIG. Specifically, referring to FIG. 1, it is as follows.
S1 단계에서, 고내열성 고분자와 발포제를 극성 용매에 용해시켜 고분자 용액을 형성한다.In step S1, a high-temperature-resistant polymer and a foaming agent are dissolved in a polar solvent to form a polymer solution.
이 고내열성 고분자는 예컨대 이차전지의 양극과 음극 사이에 마련되어 절연 상태를 유지함으로써 단락을 방지하는 분리막의 원료 물질이며, 원하는 분리막에 따라 상기 고분자의 종류를 선택하되, 이렇게 선택된 고내열성 고분자는 융점(Tm) 약 200℃ 이상의 고내열성 고분자이다. The high heat-resistant polymer is a raw material of a separator which is provided between an anode and a cathode of a secondary battery so as to maintain an insulation state to prevent a short circuit. The type of the polymer is selected according to a desired separation membrane. T m ) is a high heat-resistant polymer of about 200 ° C or more.
상기와 같이 융점이 높은 고내열성 고분자는, 이 고내열성 고분자를 분리막 기재로서 포함하는 분리막 및 상기 분리막을 구비한 이차전지가 외부 충격, 내부 불량 등의 이유로 비정상적으로 고온 상태에 노출되더라고, 상기 분리막 기재가 이러한 고열에 견디는 능력(예컨대, 유리전이온도, 융점)이 상대적으로 높아 쉽게 물러지거나 녹아내리지 않으므로 분리막의 구조적 안정성 및 그에 따른 이차전지의 안정성 면에서 크게 유리하게 될 것이다.As described above, the high-temperature-resistant polymer having a high melting point is exposed to an abnormally high temperature condition due to external impact, internal failure, or the like, and the separation membrane containing the high-heat-resistant polymer as a separation membrane substrate and the secondary battery having the separation membrane, Since the substrate has a relatively high ability to withstand such high temperatures (e.g., glass transition temperature, melting point), it will not easily recede or melt, which will be greatly advantageous in terms of the structural stability of the separator and thus the stability of the secondary battery.
본 발명에서 사용할 수 있는 고내열성 고분자는 융점 약 200℃ 이상의 고분자이면 특별히 제한되지 않으며, 그의 대표적인 예로는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic, EP), 예컨대 폴리에스테르(polyester)계 수지, 폴리아미드(polyamide, PA)계 수지, 폴리이미드(polyimide, PI)계 수지, 불소수지 등이 있으며 이에 국한되지 않는다. The high heat-resistant polymer that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer having a melting point of about 200 DEG C or higher. Typical examples thereof include engineering plastic (EP) such as polyester resin, polyamide ) Based resin, a polyimide (PI) based resin, a fluorine resin, and the like.
상기 고내열성 고분자의 바람직한 예로는, 폴리이미드(polyimide, PI; 유리전이온도 약 400℃ 이상), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK; 유리전이온도 약 143℃, 융점 약 343℃), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI; 유리전이온도 약 216℃), 폴리아미드이미드(polyamideimide, PAI; 유리전이온도 약 274℃), 폴리설폰(polysulfone, PSF; 유리전이온도 약 190℃), 폴리아릴설폰(polyarylsulfone, PAS; 유리전이온도 약 230℃), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES; 유리전이온도 약 225℃), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenylene oxide, PPO; 유리전이온도 약 215℃), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE; 유리전이온도 약 -73℃, 융점 약 327 내지 335℃), 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy, PFA; 융점 약 300℃), 불소화 에틸렌프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP; 융점 약 250℃), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ethylenetetrafluoroethylene, ETFE; 융점 약 270℃), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC; 유리전이온도 약 147 내지 150℃, 융점 약 155 내지 230℃), 폴리글리콜산(Polyglycolic acid, PGA; 유리전이온도 약 35 내지 40℃, 융점(Tm) 약 225 내지 약 230℃), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET; 유리전이온도 약 70℃, 융점 약 265℃), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybuthylene terephthalate, PBT; 유리전이온도 약 50℃, 융점 약 245℃), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide, PPS; 유리전이온도 약 90℃, 융점 약 280℃), 폴리에틸렌 나프탈렌(polyethylene naphthalene, PEN) 및 폴리아세탈(polyacetal)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 있으며 이에 국한되지 않는다. Preferable examples of the high heat-resistant polymer include polyimide (PI) having a glass transition temperature of about 400 ° C. or higher, polyetheretherketone (PEEK) having a glass transition temperature of about 143 ° C., melting point of about 343 ° C., polyetherimide polyetherimide (PAI) at about 274 ° C, polysulfone (PSF) at about 190 ° C, polyarylsulfone, polyetherimide, polyetherimide (PEI) (Glass transition temperature: about 230 ° C), polyethersulfone (PES) having a glass transition temperature of about 225 ° C, polyphenylene oxide (PPO) having a glass transition temperature of about 215 ° C, polytetrafluoroethylene polytetrafluoroethylene and PTFE having a glass transition temperature of about -73 DEG C and a melting point of about 327 to 335 DEG C, perfluoroalkoxy (PFA) having a melting point of about 300 DEG C, fluorinated ethylene propylene (FEP) having a melting point of about 250 DEG C, , Ethylene tetraphenyl (Glass transition temperature: about 147 to 150 DEG C, melting point: about 155 to 230 DEG C), polyglycolic acid (PGA), glass transition temperature about 35 to 40 ℃, melting point (T m) of about 225 to about 230 ℃), polyethylene terephthalate (polyethylene terephthalate, PET; glass transition temperature of about 70 ℃, melting point about 265 ℃), polybutylene terephthalate (polybuthylene terephthalate, PBT having a glass transition temperature of about 50 캜 and a melting point of about 245 캜), polyphenylenesulfide (PPS) having a glass transition temperature of about 90 캜 and a melting point of about 280 캜, polyethylene naphthalene (PEN), and polyacetal ), And mixtures of two or more thereof.
더 바람직하게는, 고내열성 고분자는 폴리에테르이미드(PEI) 및 폴리아미드이미드(PAI)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이다.More preferably, the high heat-resistant polymer is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of polyetherimide (PEI) and polyamideimide (PAI).
발포제(foaming agent 또는 blowing agent)는 기포를 형성하는 물질을 지칭한다. 본 발명에서 사용되는 발포제는 상기 고내열성 고분자 내에 분산되고, 극성 용매 중에 용해되어 고분자 용액의 형태로 지지체 상에 도포된다. 이어서, 이 발포제는 그 자체가 분해되면서 예컨대 건조에 의해 제거되는 극성 용매와 함께 최종 형성된 막의 이형성(heterogeneity)을 나타내며, 추후 이러한 막으로부터 제거된다. 따라서, 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 막(분리막)의 고내열성 고분자 중에 발포제가 위치한 부위는 예컨대 용매가 위치한 부위와 함께 막 내에서 다수의 기공의 형태로 남게 된다.A foaming agent or blowing agent refers to a material that forms bubbles. The blowing agent used in the present invention is dispersed in the high-temperature-resistant polymer, dissolved in a polar solvent, and applied on a support in the form of a polymer solution. This blowing agent then exhibits a heterogeneity of the finally formed film together with the polar solvent which is decomposed per se, for example by drying, and is subsequently removed from such a film. Therefore, according to one embodiment of the present invention, a portion where the foaming agent is located in the high-temperature-resistant polymer of the membrane (separation membrane) remains in the form of a plurality of pores in the membrane together with a site where the solvent is located.
종래, 당업계에 통상적으로 사용되어 온 지방족 탄화수소계 용매, 식물성 기름, 가소제 등과 같은 기공형성제는 공정의 초기에 고내열성 고분자 내에 혼입되고, 이후 용매 추출 등을 통해 제거하여 상기 기공형성제가 존재하였던 위치에 기공이 형성하게 되는 데, 이후 고내열성 고분자 용액이 건조되어 형성되는 막의 표면, 즉 분리막의 표면 부근에서의 기공 형성이 그리 만족스럽지 못하였다.Conventionally, pore-formers such as aliphatic hydrocarbon solvents, vegetable oils, plasticizers and the like which have been conventionally used in the art are incorporated into the high-temperature-resistant polymer at the initial stage of the process and then removed through solvent extraction or the like to remove the pore- Pores are formed on the surface of the membrane, which is formed by drying the high heat-resistant polymer solution, that is, the pore formation near the surface of the separation membrane is not satisfactory.
이러한 종래기술에서 사용하는 기공형성제와 달리, 본 발명의 고내열성 고분자 분리막의 제조에 사용되는 발포제는 상기 분리막의 제조시 상기 분리막에서 그의 내부 및 외부 전반에 걸쳐, 특히 두께 방향으로 균일하고 우수한 기공 형성 패턴을 나타낸다.Unlike the pore-forming agent used in the prior art, the foaming agent used in the production of the high-heat-resistant polymer separator of the present invention is excellent in the inside and the outside of the separator, particularly in the thickness direction, Forming pattern.
다공성 분리막의 제조 공정에서 통상 사용되는 용액 캐스팅(solution casting) 등의 방법에서, 이차전지의 안정성을 고려하여 선택되는 고내열성 고분자는 비점(boiling point)이 높은 극성 용매에 특히 잘 용해되기 때문에, 상대적으로 표면이 치밀한(dense) 고내열성 고분자는 최종 형성된 분리막의 중심 영역과 더불어 분리막의 표면까지 균일하게 분포되어 있는 다수의 기공을 형성시키기란 극히 곤란하였다.The high heat-resistant polymer selected in consideration of the stability of the secondary battery in the method of solution casting or the like commonly used in the production process of the porous separator is particularly soluble in a polar solvent having a high boiling point, It is extremely difficult to form a large number of pores which are uniformly distributed evenly to the surface of the separation membrane in addition to the central region of the finally formed separation membrane.
본 발명자들은 이러한 문제점을 인식하고, 종래 기공형성제 대신에 발포제를 극성 용매와 함께 고내열성 고분자에 사용하여 최종 분리막의 기공이 균일하게 분포되어 다공성이 우수한 분리막을 제조하는 데에 이르렀다.The present inventors have recognized this problem and have succeeded in producing a separator having excellent porosity by uniformly distributing the pores of the final separation membrane by using a foaming agent as a high-temperature-resistant polymer together with a polar solvent instead of the conventional pore-forming agent.
상기 발포제로는 아조계(azo), 우레아계(urea), 탄산염계(carbonate salt), 히드라지드계(hydrazide), 카바지드계(carbazide), 니트릴계(nitrile) 및 아민계(amine)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있지만 이에 국한되지 않는다. Examples of the foaming agent include azo compounds, urea compounds, carbonate salts, hydrazide compounds, carbazide compounds, nitrile compounds and amine compounds. , Or a mixture of two or more thereof.
이들 중에서도 특히 아조디카본아미드(azodicarbonamide, ADCA; 분해온도 약 200 내지 약 210℃; 가스 발생량 약 190 내지 약 210 mL/g), 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산리튬, 탄산암모늄, 벤젠 설포닐 히드라지드, 톨루엔 설포닐 히드라지드(toluene sulfonyl hydrazide, TSH; 분해온도 약 103 내지 약 107℃; 가스 발생량 약 108 내지 약 124 mL/g), 4,4'-옥시디벤젠 설포닐 히드라지드(4,4'-oxydibenzene sulfonyl hydrazide, OBSH; 분해온도 약 155 내지 약 160℃; 가스 발생량 약 106 내지 약 116 mL/g), 세미카바지드, 카바지드, 아조비스포름아미드, 아조비스이소부티로니트릴(azobis isobutyro nitrile, AIBN; 분해온도 약 90 내지 약 120℃; 가스 발생량 약 130 내지 약 145 mL/g), 디니트로소펜타 메틸렌 테트라민(dinitrosopenta methylene tetramine, DPT; 분해온도 약 200 내지 약 205℃; 가스 발생량 약 232 내지 약 252 mL/g), 및 디아조아미노벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하다.Among them, azodicarbonamide (ADCA; decomposition temperature: about 200 to about 210 DEG C, gas evolution amount of about 190 to about 210 mL / g), sodium hydrogencarbonate, potassium hydrogencarbonate, ammonium carbonate, benzenesulfonyl Hydrazide, toluene sulfonyl hydrazide (TSH, decomposition temperature: about 103 to about 107 DEG C; gas generation amount about 108 to about 124 mL / g), 4,4'-oxydibenzenesulfonyl hydrazide , 4'-oxydibenzene sulfonyl hydrazide, OBSH, decomposition temperature of about 155 to about 160 DEG C, gas evolution of about 106 to about 116 mL / g), semicarbazide, carbazide, azobisformamide, azobisisobutyronitrile azobis isobutyro nitrile, AIBN having a decomposition temperature of about 90 to about 120 DEG C, a gas generation amount of about 130 to about 145 mL / g), dinitrosopenta methylene tetramine (DPT; G., From about 232 to about 252 mL / g), and Diazoaminobenzene, and mixtures of two or more thereof.
또한, 이러한 발포제의 함량은 고내열성 고분자 100 중량부에 기초하여 약 5 내지 약 50 중량부, 또는 약 10 내지 약 30 중량부일 수 있다. 이 한정된 범위 내에 발포제의 함량이 속하면, 분리막 내에 전술한 바와 같은 목적하는 기공 패턴을 달성할 수 있으며, 또한 원하는 범위의 기공도 및 통기도, 예컨대 기공도 약 30% 이상 및/또는 두께 20 ㎛의 통기도 약 5,000 초/100cc 이하로 생성된다. The content of the blowing agent may be about 5 to about 50 parts by weight, or about 10 to about 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the high heat-resistant polymer. If the content of the foaming agent is within this limited range, the desired porosity pattern as described above can be achieved in the separation membrane, and the desired degree of porosity and permeability, such as porosity of about 30% or more and / The ventilation rate is about 5,000 sec / 100cc or less.
본 발명에서 사용 가능한 용매로는 특별히 한정되지 않고 고내열성 고분자 및 발포제를 용해시킬 수 있는 용매라면 특별히 제한되지 않는다. 이 용매는 극성 용매일 수 있다. 이 극성 용매의 비제한적인 예로는 아세톤, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란(THF), 디옥산(dioxane), 모노글라임(monoglyme), 디글라임(diglyme), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸술폭사이드(DMSO) 및 디메틸아세트아미드(DMAC)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물 등이 있다. The solvent usable in the present invention is not particularly limited and is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving the high heat-resistant polymer and the foaming agent. This solvent can be used every day for polarity. Non-limiting examples of such polar solvents include acetone, chloroform, tetrahydrofuran (THF), dioxane, monoglyme, diglyme, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP ), Dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) and dimethylacetamide (DMAC), and the like.
S2 단계에서, 상기 S1 단계에서 형성된 고분자 용액은 지지체 상에 도포한다. 상기 지지체는 그 위에 필름 형태를 형성할 수 있는 주형(template) 또는 지지(support)의 기능을 한다. 지지체는 이러한 주형 또는 지지 기능이 가능하고 발포제의 분해 온도 및 극성 용매의 건조시 가해지는 온도 하에서 그의 물리적 또는 화학적 변형이 이루어지지 않는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 이러한 지지체는 비제한적으로 유리, 금속(예컨대, 철, 강철), 고융점 플라스틱 등으로 제조되며 판 또는 틀의 형태로 사용될 수 있다.In step S2, the polymer solution formed in step S1 is applied on a support. The support serves as a template or support capable of forming a film form thereon. The support is not particularly limited as long as such a mold or supporting function is possible and its physical or chemical transformation is not effected at the decomposition temperature of the foaming agent and at the temperature at which the polar solvent is applied at the time of drying. For example, such supports may be made of, but not limited to, glass, metal (e.g., iron, steel), high melting point plastics, etc. and may be used in the form of plates or frames.
이러한 지지체에 상기 고분자 용액을 도포하고 건조시킴으로써 고분자 필름을 형성시킨다. 이 건조 단계는 오븐 등의 건조 장치를 통해 이루어지고, 여기서 이용되는 건조의 온도 및 시간은 사용되는 고내열성 고분자, 발포제 및 용매에 따라 달라지지만, 상기 용매가 제거되어 최종적으로 필름 형태를 가질 정도의 온도와 시간이면 제한되지 않는다. 통상적으로, 건조 온도는 약 50 내지 약 150℃, 또는 약 80 내지 약 100℃이고, 건조 시간은 약 10 내지 약 120 분, 또는 약 20 내지 약 60 분일 수 있다. 또한, 건조되어 형성된 고분자 필름은 통상적으로 약 15 내지 약 25 ㎛의 두께를 가질 수 있다. The polymer solution is applied to such a support and dried to form a polymer film. This drying step is carried out through a drying device such as an oven, and the temperature and time of the drying used here depend on the high heat-resistant polymer, foaming agent and solvent used, but the solvent is removed and the film is finally formed Temperature and time are not limited. Typically, the drying temperature is from about 50 to about 150 캜, or from about 80 to about 100 캜, and the drying time can be from about 10 to about 120 minutes, or from about 20 to about 60 minutes. Further, the polymer film dried and formed may have a thickness of usually about 15 to about 25 mu m.
또한, S2 단계에서, 연신 공정이 선택적으로 실시될 수 있으며, 실시되는 경우 종방향(machine direction(MD), 기계방향, 길이방향) 및/또는 횡방향(transverse direction(TD), 수직방향)으로 실시된다. 이들 모든 또는 이들 중 하나의 방향으로의 연신 공정에 의해 해당 연신 방향으로의 인장 강도가 높아진다. 필요에 따라, 본 발명의 분리막은 연신 공정에서 종방향(MD) 연신 및/또는 횡방향(TD) 연신을 단독으로(예컨대, 일축 연신), 동시에 또는 순차적으로(예컨대, 이축 연신) 실행될 수 있다.Further, in the step S2, the stretching process may be selectively carried out, and the stretching process may be performed in a machine direction (MD), a machine direction, a longitudinal direction) and / or a transverse direction (TD) . The tensile strength in the stretching direction is increased by the stretching process in all of these, or one of them. If desired, the separator of the present invention can be subjected to longitudinal (MD) stretching and / or transverse (TD) stretching alone (e.g., uniaxially stretching), simultaneously or sequentially (e.g., biaxially stretching) .
S3 단계에서, 상기 S2 단계에서 형성된 고분자 필름으로부터 발포제를 제거한다. 이 고분자 필름 내에 존재하는 발포제는 예컨대 가열 및 건조에 의해 제거된다. 이러한 제거 공정에 의해 발포제가 차지하던 공간이 기공으로서 형성하게 되어서 다수의 기공을 갖는 다공성 분리막이 형성하게 된다.In step S3, the foaming agent is removed from the polymer film formed in step S2. The foaming agent present in the polymer film is removed, for example, by heating and drying. By this removal step, the space occupied by the foaming agent is formed as pores to form a porous separation membrane having a plurality of pores.
발포제의 제거 단계는, 앞서 용매를 제거하여 필름 형태를 형성하는 공정과 유사하게, 오븐 등의 가열/건조 장치를 통해 이루어지고, 가열/건조의 온도 및 시간은 사용되는 고내열성 고분자 및 발포제에 따라 달라지며, 상기 발포제가 분해되어 기체를 생성시킴으로써 다공성 막 형태를 가질 정도의 온도와 시간이면 특별히 제한되지 않는다. 통상적으로, 가열/건조 온도는 약 100 내지 약 300℃, 또는 약 125 내지 약 175℃이고, 가열/건조 시간은 약 10 내지 약 120 분, 또는 약 20 내지 약 60 분일 수 있다.The step of removing the foaming agent is carried out through a heating / drying apparatus such as an oven in a similar manner to the step of removing the solvent to form a film form, and the temperature and time of heating / drying depend on the high heat- And is not particularly limited as long as it is a temperature and a time at which the foaming agent is decomposed to form a gas to have a porous membrane form. Typically, the heating / drying temperature may be from about 100 to about 300 占 폚, or from about 125 to about 175 占 폚, and the heating / drying time may be from about 10 to about 120 minutes, or from about 20 to about 60 minutes.
본 발명의 다른 실시양태에서, 상기 발포제의 제거 단계 후, 다공성 분리막은 추가로 열 처리함으로써 열 고정시킬 수 있다. 이러한 열 고정에 의해 최종적으로 목적하는 기공도와 통기도를 갖는 다공성 분리막을 안정적인 구조로서 수득할 수 있다. 특히, 앞선 공정에 의해 발포제 및 용매가 추출된 다공성 분리막은 이러한 열 고정 공정에 의해 최종적으로 잔류하는 응력을 거의 또는 완전하게 제거함으로써 최종 다공성 분리막의 수축률을 크게 감소시킬 수 있다.In another embodiment of the present invention, after the step of removing the foaming agent, the porous separator may be heat-set by further heat treatment. By this heat setting, the porous separator having the desired porosity and air permeability can be finally obtained as a stable structure. In particular, the porous separator obtained by extracting the blowing agent and the solvent by the foregoing process can largely or completely remove the residual residual stress by the heat fixation process, thereby greatly reducing the shrinkage ratio of the final porous separator.
이 열 고정은 사용되는 고내열성 고분자의 융점 이하의 온도에서 장력을 받은 상태 그대로 일정 시간 동안 다공성 분리막을 고정시키고, 열을 가함으로써 수축하려는 다공성 분리막을 강제로 잡아주어 잔류하는 응력을 제거하는 것이다. 열 고정은 높은 온도가 수축률을 낮추는 것에는 유리하지만, 너무 높을 경우에는 다공성 분리막이 부분적으로 녹으므로 형성된 다수의 기공이 막혀서 통기도 저하를 초래한다. 이러한 열 고정 온도는 예컨대 약 100 내지 약 200℃일 수 있다.This heat fixation fixes the porous separator for a certain period of time in the state of being subjected to the tension at a temperature not higher than the melting point of the high heat-resistant polymer to be used and forcibly retains the porous separator to be shrunk by removing heat to remove the residual stress. Heat fixation is advantageous for lowering the shrinkage rate at a high temperature, but if it is too high, the porous separator melts partially and thus a large number of pores formed are clogged, resulting in a decrease in air permeability. Such a heat setting temperature may be, for example, about 100 to about 200 캜.
이와 같이 제조된 본 발명의 일 측면에 따른 다공성 분리막은 이차전지의 분리막, 즉 양극과 음극 사이에 개재시킨 분리막으로서 유용하게 사용될 수 있다.The porous separator according to one aspect of the present invention thus manufactured can be effectively used as a separation membrane of a secondary battery, that is, a separator interposed between an anode and a cathode.
본 발명의 일 측면에 따른 이차전지에는 리튬 금속 이차전지, 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 포함될 수 있다.The secondary battery according to one aspect of the present invention may include 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.
본 발명의 일 측면에 따른 다공성 분리막과 함께 적용될 전극으로는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전극 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 상기 전극활물질 중 양극활물질의 비제한적인 예로는 종래 이차전지의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용할 수 있다. 음극활물질의 비제한적인 예로는 종래 이차전지의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 사용 가능하다. 양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.The electrode to be applied together with the porous separator according to one aspect of the present invention is not particularly limited, and electrode active materials may be bound to an electrode current collector according to a conventional method known in the art. Examples of the cathode active material include, but are not limited to, lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide, or a combination thereof Lithium composite oxide may be used. As a non-limiting example of the negative electrode active material, a conventional negative electrode active material that can be used for a negative electrode of a secondary battery can be used. In particular, lithium metal or a lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, (graphite) or other carbon-based materials and the like can be used. Non-limiting examples of the positive current collector include aluminum, nickel, or a combination thereof. Examples of the negative current collector include copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof Foil to be manufactured, and the like.
본 발명의 일 측면에 따른 이차전지에서 사용될 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 (g-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The electrolyte which can be used in the secondary battery according to one aspect of the present invention is a salt having a structure such as A + B - , wherein A + is an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + It includes and B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2 ) 3 - the salt containing ions consisting of the anionic, or a combination thereof, such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC) , Dipropyl carbonate (DPC), dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate Lactone (g-butyrolactone), or an organic solvent composed of a mixture thereof, but is limited thereto No.
상기 전해질 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지조립 전 또는 전지조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage of the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and required properties of the final product. That is, it can be applied before assembling the cell or at the final stage of assembling the cell.
본 발명의 일 측면에 따른 다공성 분리막을 전지에 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.As a process for applying the porous separator according to an aspect of the present invention to a battery, a lamination, stacking and folding process of a separator and an electrode can be performed in addition to a conventional winding process.
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 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments. The embodiments of the present invention are provided so that those skilled in the art can explain the present invention more clearly and completely.
[실시예 1][Example 1]
사용되는 고내열성 고분자 및 발포제는 각각 폴리아미드이미드(polyamideimide, PAI; 상품명 Torlon 4000T; Tg 약 270℃, Tm 약 400℃) 및 아조디카본아미드(azodicarbonamide, ADCA; 분해온도 약 120 내지 약 126℃; CELLCOM사의 CELLCOM-F)이다. 상기 폴리아미드이미드 약 100 중량부 및 상기 아조디카본아미드 약 20 중량부를 혼합하여 혼합물을 형성하였다.The high heat-resistant polymer and foaming agent used are polyamideimide (PAI; trade name Torlon 4000T, T g about 270 ° C., T m about 400 ° C.) and azodicarbonamide (ADCA; decomposition temperature about 120 to about 126 C; CELLCOM-F from CELLCOM). About 100 parts by weight of the polyamideimide and about 20 parts by weight of the azodicarbonamide were mixed to form a mixture.
상기 혼합물을 극성 용매로서의 디메틸포름아미드(dimethyl formamide, DMF)에 약 1:10의 중량부 비율로 용해시켜 고분자 용액을 형성시켰다. 상기 고분자 용액을 유리판 위에 캐스팅한 후, 약 100℃ 오븐 내에 넣고, 약 30분 동안 건조하여 고분자 필름을 수득하였다.The mixture was dissolved in dimethyl formamide (DMF) as a polar solvent at a weight ratio of about 1:10 to form a polymer solution. The polymer solution was cast on a glass plate, placed in an oven at about 100 ° C, and dried for about 30 minutes to obtain a polymer film.
다시, 약 150℃ 오븐 내에 넣고, 아조디카본아미드를 고온 분해시켜 기체를 발생시킴으로써 상기 아조디카본아미드가 제거된 다공성 분리막을 제조하였다. 상기 제조된 다공성 분리막의 물성 값들은 하기 표 1에 제시하였다. Again, it was placed in an oven at about 150 ° C, and azodicarbonamide was decomposed at a high temperature to generate a gas, thereby preparing a porous separation membrane from which the azodicarbonamide was removed. The physical properties of the prepared porous separator are shown in Table 1 below.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 발포 전 및 발포 후 필름의 SEM 사진들이다. 도 2에서, 화살표가 가리키는 부분은 발포제를 지적한 것이며, 도 3에서 원으로 표시된 것은 발포 후 발포제가 빠져나가 기공을 형성한 부분이다.2 and 3 are SEM photographs of the pre-foaming and post-foaming films produced according to Example 1 of the present invention, respectively. In Fig. 2, the arrow indicates the foaming agent, and the circle in Fig. 3 indicates the portion where the foaming agent has escaped after foaming to form pores.
본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 다공성 분리막의 걸리(Gurley) 값은 발포 전과 발포 후의 값이 각각 대략 무한대(∞) 및 약 300 s/100 mL로 나타났다.The Gurley values of the porous separator prepared according to Example 1 of the present invention were approximately infinite (∞) and about 300 s / 100 mL before and after foaming, respectively.
[비교예 1] [Comparative Example 1]
실시예 1과 동일한 조건으로 분리막을 제조하되, 단 발포제 대신 기공형성제인 폴리비닐 알코올(PVA)을 사용하였다. A separator was prepared under the same conditions as in Example 1 except that polyvinyl alcohol (PVA), which is a pore former, was used in place of the foaming agent.
구체적으로, 폴리아미드이미드(polyamideimide, PAI)와 폴리비닐 알코올(PVA)을 약 80:20의 중량부 비율로 혼합한 후, 이 혼합물을 극성 용매로서 디메틸포름아미드(dimethyl formamide, DMF)에 약 1:10의 중량부 비율로 용해시켜 고분자 용액을 형성시켰다. 상기 형성된 고분자 용액을 유리판 위에 캐스팅한 후, 약 100℃의 오븐 내에 넣고, 약 30분 동안 건조시켜 고분자 필름을 수득하였다. 이후, 상기 고분자 필름을 물에 침지함으로써 폴리비닐 알코올(PVA)을 추출하여 다공성 분리막을 수득하였다. 상기 다공성 분리막의 물성 값들은 하기 표 1에 제시하였다.Specifically, polyamideimide (PAI) and polyvinyl alcohol (PVA) were mixed in a weight ratio of about 80:20, and the mixture was mixed with dimethyl formamide (DMF) in an amount of about 1 : ≪ / RTI > 10 parts by weight to form a polymer solution. The resulting polymer solution was cast on a glass plate, placed in an oven at about 100 캜, and dried for about 30 minutes to obtain a polymer film. Thereafter, the polymer film was immersed in water to extract polyvinyl alcohol (PVA) to obtain a porous separator. The physical properties of the porous separator are shown in Table 1 below.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 비교예 1에서 외부 공기와 접촉하는 표면과 유리판과 접촉하는 부분의 SEM 사진들이다. 외부 공기와 만나는 표면의 경우에는 기공의 흔적을 찾을 수 없고, 유리판과 만나는 부분은 기공형성제의 추출로 인해 기공의 흔적이 있는 비대칭적인 구조가 만들어짐을 확인할 수 있다.Figs. 4 and 5 are SEM photographs of a surface contacting with the outside air and a portion contacting the glass plate in Comparative Example 1 of the present invention, respectively. In the case of the surface that meets the outside air, no traces of pores can be found, and it can be confirmed that the asymmetric structure with pores is formed due to the extraction of the pore forming agent at the part contacting with the glass plate.
기공형성제를 추출하여 분리막을 제조하는 방법의 문제점은 고내열성 고분자가 비점이 높은 극성 용매에만 녹기 때문에 용매의 건조 속도가 느리며, 이로 인해 공기와 접촉하는 표면에 기공형성제가 분포되기 어렵다. 이러한 문제로 인해, 현재 기공형성제를 사용하는 방법에서는 비대칭적인 구조가 형성됨으로 인해 목적하는 분리막의 통기도 구현이 쉽지 않다. 반면, 앞서 본 발명에서 언급한 바와 같이 발포제를 사용하는 경우, 공기와 접촉하는 표면의 안쪽 및 그 부근에 분포하는 발포제들이 고온에서 분해 및 발포함으로써 비대칭적인 구조가 완화되어 우수한 통기도를 구현할 수 있다.
The problem with the method of preparing the separator by extracting the pore-forming agent is that since the high-heat-resistant polymer is soluble only in a polar solvent having a high boiling point, the drying rate of the solvent is slow, and the pore- Due to this problem, it is not easy to achieve the desired permeability of the membrane due to the asymmetric structure formed in the method using the pore former. On the other hand, in the case of using the foaming agent as described above in the present invention, the asymmetric structure is alleviated due to the decomposition and foaming of the foaming agents distributed at the inside and the vicinity of the surface in contact with the air at high temperature.
Claims (10)
상기 고분자 용액을 지지체에 도포하고 상기 극성 용매를 건조시켜 제거함으로써 고분자 필름을 형성하는 단계,
상기 고분자 필름을 상기 발포제의 분해 온도 이상으로 가열하여 상기 발포제를 분해시켜 제거함으로써 다공성 분리막을 형성하는 단계, 및
상기 형성된 다공성 분리막을 상기 지지체로부터 분리하는 단계를 포함하는 다공성 분리막의 제조방법. Dissolving a mixture of a high heat resistant polymer having a melting point (T m ) of 200 ° C or higher and a foaming agent in a polar solvent to form a polymer solution,
Applying the polymer solution to a support, drying and removing the polar solvent to form a polymer film,
Heating the polymer film to a temperature not lower than the decomposition temperature of the foaming agent to decompose and remove the foaming agent to form a porous separation membrane, and
And separating the formed porous separation membrane from the support.
상기 고내열성 고분자가 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리아미드이미드(polyamideimide, PAI), 폴리설폰(polysulfone, PSF), 폴리아릴설폰(polyarylsulfone, PAS), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenylene oxide, PPO), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 불소화 에틸렌프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ethylenetetrafluoroethylene, ETFE), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리글리콜산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybuthylene terephthalate, PBT), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide, PPS), 폴리에틸렌 나프탈렌(polyethylene naphthalene, PEN) 및 폴리아세탈(polyacetal)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the high heat resistant polymer is selected from the group consisting of polyimide (PI), polyetheretherketone (PEEK), polyetherimide (PEI), polyamideimide (PAI), polysulfone (PES), polyether sulfone (PES), polyphenylene oxide (PPO), polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy (PFA) Polypropylene, fluorinated ethylene propylene (FEP), ethylenetetrafluoroethylene (ETFE), polycarbonate (PC), polyglycolic acid (PGA), polyethylene terephthalate But are not limited to, polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylenesulfide (PPS), polyethylene naphthalene, PEN), and polyacetal. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 고내열성 고분자가 폴리에테르이미드(PEI) 및 폴리아미드이미드(PAI)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the high-temperature-resistant polymer is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of polyetherimide (PEI) and polyamideimide (PAI).
상기 발포제가 아조계(azo), 우레아계(urea), 탄산염계(carbonate salt), 히드라지드계(hydrazide), 카바지드계(carbazide), 니트릴계(nitrile) 및 아민계(amine)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the foaming agent is selected from the group consisting of azo, urea, carbonate salt, hydrazide, carbazide, nitrile, and amine And a mixture of two or more selected from the above.
상기 발포제가 아조디카본아미드(azodicarbonamide, ADCA), 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산리튬, 탄산암모늄, 벤젠 설포닐 히드라지드, 톨루엔 설포닐 히드라지드(toluene sulfonyl hydrazide, TSH), 4,4'-옥시디벤젠 설포닐 히드라지드(4,4'-oxydibenzene sulfonyl hydrazide, OBSH), 세미카바지드, 카바지드, 아조비스포름아미드, 아조비스이소부티로니트릴(azobis isobutyro nitrile, AIBN), 디니트로소펜타 메틸렌 테트라민(dinitrosopenta methylene tetramine, DPT) 및 디아조아미노벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the foaming agent is selected from the group consisting of azodicarbonamide (ADCA), sodium hydrogencarbonate, potassium hydrogencarbonate, lithium carbonate, ammonium carbonate, benzenesulfonyl hydrazide, toluene sulfonyl hydrazide (TSH) (4,4'-oxydibenzene sulfonyl hydrazide, OBSH), semicarbazide, carbazide, azobis formamide, azobis isobutyro nitrile (AIBN), dinitroso Wherein the porous separator is a mixture of at least one selected from the group consisting of dinitrosopenta methylene tetramine (DPT) and diazoaminobenzene.
상기 발포제가 상기 고내열성 고분자 100 중량부에 기초하여 5 내지 50 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the foaming agent is contained in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the high-heat-resistant polymer.
상기 극성 용매가 아세톤, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란(THF), 디옥산(dioxane), 모노글라임(monoglyme), 디글라임(diglyme), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸술폭사이드(DMSO) 및 디메틸아세트아미드(DMAC)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다공성 분리막의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the polar solvent is selected from the group consisting of acetone, chloroform, tetrahydrofuran (THF), dioxane, monoglyme, diglyme, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), and dimethylacetamide (DMAC). 2. The method for producing a porous separation membrane according to claim 1,
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