JP-2026514583-A - リチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法

Abstract

本発明は、リチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法に関する。本発明によると、層間結合耐久性に優れるとともに、ピンホールなどの発生による欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）を最小化することができる電極一体型分離膜の製造方法が提供される。

Inventors

• デホ・キム
• ボム・モ・ク
• スン・ホン・イ
• ユンジン・パク

Assignees

• エルジー・ケム・リミテッド

Dates

Publication Date

20260512

Application Date

20241022

Priority Date

20231023

Claims (10)

1. 電極基材上に第１高分子バインダーを含むバインダー溶液を塗付してバインダーコーティング層を形成するステップ、および 前記バインダーコーティング層上に第２高分子バインダーおよび無機微細粒子を含むスラリーを塗付して多孔性層を形成するステップを含み； 前記バインダー溶液は、２５℃下で１０００ｃＰないし９５００ｃＰの粘度を有する、 リチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。
2. 前記バインダー溶液は、２５℃下で５５００ｃＰないし９５００ｃＰの粘度を有する、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。
3. 前記第１および第２高分子バインダーは、それぞれ独立して、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（フッ化ビニリデン－ｃｏ－トリクロロエチレン）、ポリ（フッ化ビニリデン－ｃｏ－クロロトリフルオロエチレン）、ポリ（フッ化ビニリデン－ｃｏ－トリフルオロエチレン）、ポリ（フッ化ビニリデン－ｃｏ－テトラフルオロエチレン）、ポリ（フッ化ビニリデン－ｃｏ－ヘキサフルオロプロピレン）、スパンデックス、ブチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリエチレンオキシド、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、シアノエチルプルラン、シアノエチル化ポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン、カルボキシメチルセルロース、アクリロニトリル－スチレン－ブタジエン共重合体、エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体、スルホン化エチレン－プロピレン－ジエン三元共重合体、スチレンブタジエンゴム、およびフッ素ゴムからなる群より選択された１種以上の化合物である、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。
4. 前記バインダー溶液は、溶液の全体重量を基準に３．５重量％ないし７．０重量％の前記第１高分子バインダーを含む、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。
5. 前記バインダー溶液は、前記電極基材上に１０μｍないし５０μｍの厚さに塗布される、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。
6. 前記無機微細粒子は、ＳｒＴｉＯ ３ 、ＳｎＯ ２ 、ＣｅＯ ２ 、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ ２ 、Ｙ ２ Ｏ ３ 、Ａｌ ２ Ｏ ３ 、ベーマイト（ＡｌＯ（ＯＨ））、Ａｌ（ＯＨ） ３ 、ＴｉＯ ２ 、ＳｉＣ、ＢａＴｉＯ ３ 、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ ３ 、Ｐｂ １－ｘ Ｌａ ｘ Ｚｒ １－ｙ Ｔｉ ｙ Ｏ ３ 、Ｐｂ（Ｍｇ １／３ Ｎｂ ２／３ ）Ｏ ３ －ＰｂＴｉＯ ３ 、ＨｆＯ ２ 、Ｌｉ ３ ＰＯ ４ 、Ｌｉ ｘ Ｔｉ ｙ （ＰＯ ４ ） ３ （０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜３）、Ｌｉ ｘ Ａｌ ｙ Ｔｉ ｚ （ＰＯ ４ ） ３ （０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜３）、（ＬｉＡｌＴｉＰ） ｘ Ｏ ｙ （０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜１３）、Ｌｉ ｘ Ｌａ ｙ ＴｉＯ ３ （０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜３）、Ｌｉ ｘ Ｇｅ ｙ Ｐ ｚ Ｓ ｗ （０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、０＜ｗ＜５）、Ｌｉ ｘ Ｎ ｙ （０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜２）、Ｌｉ ｘ Ｓｉ ｙ Ｓ ｚ （０＜ｘ＜３、０＜ｙ＜２、０＜ｚ＜４）、およびＬｉ ｘ Ｐ ｙ Ｓ ｚ （０＜ｘ＜３、０＜ｙ＜３、０＜ｚ＜７）からなる群より選択された１種以上である、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。
7. 前記無機微細粒子は、０．００１μｍないし１０μｍの粒径を有する、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。
8. 前記バインダー溶液および前記スラリーは、それぞれ独立して、アセトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、メチルアセテート、エチルアセテート、γ－ブチロラクトン、およびε－カプロラクトン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ベンゼン、フルオロベンゼン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルホルムアミド、１，３－ジオキソラン、およびスルホランからなる群より選択された１種以上の溶媒を含む、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。
9. 前記スラリーは、３０重量％ないし８０重量％の固形分含有量を有する、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。
10. 前記電極基材は、電極集電体層上に積層された電極活物質層を含む、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法。

Description

関連出願との相互引用 本出願は、２０２３年１０月２３日付の韓国特許出願第１０－２０２３－０１４２２０５号および２０２４年１０月１８日付の韓国特許出願第１０－２０２４－０１４３１２４号に基づいた優先権の利益を主張して、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。 本発明は、リチウム二次電池用電極一体型分離膜の製造方法に関する。 携帯電話、ノートパソコン、タブレットコンピュータ、モバイルバッテリー、電気自動車、パーソナルモビリティーデバイスなどの高機能化により、その駆動電源として用いられる二次電池に対する需要がますます増加している。特に、作動電圧が高くて単位重量当たりエネルギー密度が高いリチウム二次電池が最も多く用いられている。 リチウム二次電池は、一般に正極、分離膜および負極構造の充放電が可能な電極組立体を電池ケースに取り付けた構造を有する。正極および負極は、金属集電体の片面または両面に電極活物質などを含むスラリーを塗付して乾燥および圧延することによって製造される。 分離膜は、二次電池の寿命を決定する重要な要素中の一つであって、正極と負極を電気的に絶縁させる。分離膜は、電解液が円滑に通過できるようにイオン透過性および機械的強度が求められる。高エネルギーリチウム二次電池の適用対象が拡大するにつれて、高温で分離膜の安全性に対する要求も高まっている。 通常、基材と無機物コーティング層とからなる分離膜は、その材料的特性により電極との接着力が十分でない。それにより電極と分離膜との界面で部分的な浮きやシワが発生する問題がある。また、前記基材として一般に用いられるポリオレフィンは高温で融解するなど熱的安定性にも問題がある。 このような問題点を解決するために、前記基材を除去して無機物コーティングフィルムのみで分離膜を構成する方法が提案された。しかし、このような分離膜は、電極との接着力が依然として十分でなく、絶縁性が顕著に低いため電気化学素子に適用する場合、内部短絡に脆弱である。このような分離膜は、低い引張強度および延伸率によって分離膜が簡単に破れ、電極組立体内部で微細な短絡が発生する致命的な短所がある。そして、電極基材の状態（例えば、電極活物質層の気孔度および表面粗度など）によって分離膜コーティング性の不均一と、これによる欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）が発生する可能性がある。 以下、本発明の具体的な実施例を通じて本発明の作用および効果をより具体的に説明する。ただし、これは、本発明の理解のための例示として提示されるものである。以下の実施例を通じて本発明の権利範囲が如何なる意味でも限定されることを意図せず、本発明の範疇および技術思想範囲内で多様な変更および修正が可能することは通常の技術者にとって明白である。