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고분자 전해질 막 및 이의 제조방법

  • 기술번호 : KST2019033342
  • 담당센터 : 인천기술혁신센터
  • 전화번호 : 032-420-3580
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 이온 전도도와 기계적 물성이 동시에 향상된 고분자 전해질 막 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 여러 구현예에 따르면, 폴리비닐피리딘과 폴리에틸렌글리콜이 가교 중합된 고분자를 제조하였으며, 상기 고분자는 이온 전도성과 기계적 물성을 동시에 확보할 수 있어 이차전지의 전해질로 단독 사용이 가능하다. 또한, 상기 고분자를 이용한 이차전지용 고분자 전해질 막은 높은 이온 전도도와 함께 뛰어난 기계적 특성을 나타내고, 열적, 전기화학적으로도 안정하여 종래의 고분자 전해질 막이 갖는 한계인 이온 전도도와 기계적 특성의 트레이드 오프 현상을 극복하는데도 현저한 효과를 나타낸다.
Int. CL C08F 226/06 (2006.01.01) H01M 10/0565 (2010.01.01) H01M 10/052 (2010.01.01) C08J 5/22 (2006.01.01)
CPC C08F 226/06(2013.01) C08F 226/06(2013.01) C08F 226/06(2013.01) C08F 226/06(2013.01) C08F 226/06(2013.01) C08F 226/06(2013.01) C08F 226/06(2013.01)
출원번호/일자 1020180010025 (2018.01.26)
출원인 인천대학교 산학협력단
등록번호/일자 10-1922135-0000 (2018.11.20)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20190220) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2018.01.26)
심사청구항수 17

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 인천대학교 산학협력단 대한민국 인천광역시 연수구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김태현 대한민국 인천광역시 연수구
2 신인섭 대한민국 인천광역시 계양구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인충현 대한민국 서울특별시 서초구 동산로 **, *층(양재동, 베델회관)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 인천대학교 산학협력단 인천광역시 연수구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2018.01.26 수리 (Accepted) 1-1-2018-0093957-40
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2018.09.13 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2018.11.07 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2018-0139099-63
4 등록결정서
Decision to grant
2018.11.16 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0780461-89
5 [명세서등 보정]보정서(심사관 직권보정)
2019.02.16 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2019-5004427-73
6 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.10.14 수리 (Accepted) 4-1-2019-5212872-93
7 [출원서 등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment
2020.11.27 수리 (Accepted) 1-1-2020-1283191-12
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질용 가교 고분자:[화학식 1]상기 화학식 1에서,상기 m은 3 내지 30의 정수, 상기 m'는 3 내지 30의 정수, 상기 n은 400 내지 700의 정수, 상기 n'는 400 내지 700의 정수, l은 70 내지 120의 정수이다
2 2
제1항에 있어서,상기 (m+n) : m 값과 (m'+n') : m' 값은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적은 20 내지 90 : 1이고,상기 l은 80 내지 100의 정수인 것을 특징으로 하는 고분자 전해질용 가교 고분자
3 3
제1항에 있어서,상기 고분자는 FT-IR 분석 결과, 폴리에틸렌글리콜의 dimesylate 중 S=O stretching피크가 나타나지 않는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질용 가교 고분자
4 4
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 (ⅰ) 가교 고분자, (ⅱ) 가소제, 및 (ⅲ) 리튬 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막
5 5
제4항에 있어서,상기 가소제는 이온성 액체, 또는 Polyethylene glycol methyl ether인 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막
6 6
제5항에 있어서,상기 이온성 액체는 1-Butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, 또는 1-Butyl-3-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막
7 7
제4항에 있어서,상기 리튬 염은 Bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt, 또는 Lithium hexafluorophosphate salt, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막
8 8
제4항에 있어서,상기 가교 고분자의 폴리에틸렌글리콜 중 에틸렌 옥사이드의 반복 수 대 리튬 염의 Li+ 몰수 비는 5 내지 20 : 1인 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막
9 9
제4항에 따른 고분자 전해질 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지
10 10
제9항에 따른 리튬 이차전지를 포함하는 장치로서,상기 장치는 에너지 저장 장치, 에너지 운송 장치 및 에너지 저장 장치 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치
11 11
(A) 하기 화학식 1로 표시되는 가교 고분자를 제조하는 단계;(B) 상기 가교 고분자에 가소제 및 리튬 염을 투입하고 교반하여 반응물을 제조하는 단계; 및(C) 상기 반응물 중에서 염을 제거한 후 막으로 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막의 제조방법:[화학식 1]상기 화학식 1에서,상기 m은 3 내지 30의 정수, 상기 m'는 3 내지 30의 정수, 상기 n은 400 내지 700의 정수, 상기 n'는 400 내지 700의 정수, l은 70 내지 120의 정수이다
12 12
제11항에 있어서,상기 (A) 단계는(A-a) 폴리에틸렌글리콜에 술폰기를 도입하는 단계; 및(A-b) 상기 술폰기가 도입된 폴리에틸렌글리콜에 폴리비닐피리딘을 넣고 반응시켜 가교 고분자를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막의 제조방법
13 13
제12항에 있어서,상기 (A) 단계에서 상기 폴리비닐피리딘 중 피리딘의 개수와 폴리에틸렌글리콜의 개수의 비율은 20 내지 90 : 1이 되도록 투입하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막의 제조방법
14 14
제11항에 있어서,상기 (B) 단계는 60 내지 100 ℃의 온도에서 1 내지 5 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막의 제조방법
15 15
제11항에 있어서,상기 (C) 단계는 (C-a) 반응물을 여과하여 염을 제거하는 단계;(C-b) 상기 염을 제거한 반응물을 기판 상에 캐스팅하는 단계; 및(C-c) 상기 캐스팅된 막을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막의 제조방법
16 16
제15항에 있어서,상기 (C-c) 단계의 건조는 30 내지 50 ℃의 온도에서 10 내지 15 시간 동안 건조시키는 1차 건조;50 내지 70 ℃의 온도에서 1 내지 5 시간 동안 건조시키는 2차 건조; 및 70 내지 90 ℃의 온도에서 1 내지 5 시간 동안 건조시키는 3차 건조로 수행되는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막의 제조방법
17 17
제11항에 있어서,상기 (m+n) : m 값과 (m'+n') : m' 값은 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 20 내지 90 : 1이며,상기 l은 80 내지 100의 정수인 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 막의 제조방법
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 교육부 인천대학교 기초연구사업 블루카본 바이오매스 기반 원천소재 개발 및 해양자원 재활용 플랫폼 구축
2 교육부 인천대학교 기본연구지원사업 제어된 분자구조를 갖는 알칼리연료전지와 Li전지용 이온성액체계 고분자전해질의 개발