KR20080061692A - Nonaqueous electrolyte comprising trimethylsilyl phosphite for li-secondary battery and li secondary battery thereby - Google Patents

Nonaqueous electrolyte comprising trimethylsilyl phosphite for li-secondary battery and li secondary battery thereby Download PDF

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Abstract

A nonaqueous electrolyte is provided to improve life characteristic, high-rate characteristic, and charge and discharge characteristic of a lithium secondary battery. A nonaqueous electrolyte for a lithium secondary battery includes: a base electrolyte comprising a nonaqueous organic solvent and a lithium salt dissolved in the nonaqueous organic solvent; and trimethylsilyl phosphite represented by the following formula 1 to be added to the base electrolyte. A lithium secondary battery includes: the electrolyte; an electrode part comprising a positive electrode and a negative electrode between which the electrolyte is interposed and which are placed to face each other; and a separator which electrically separates the positive electrode from the negative electrode.

Description

트리메틸실릴 포스파이트를 포함하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 2차전지{Nonaqueous electrolyte comprising trimethylsilyl phosphite for Li-secondary battery and Li secondary battery thereby}Non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries containing trimethylsilyl phosphite and lithium secondary battery comprising same {Nonaqueous electrolyte comprising trimethylsilyl phosphite for Li-secondary battery and Li secondary battery Thus}

도 1는 양전극(100)금속으로 알루미늄(Al)을, 음전극 금속으로 구리(Cu)를 사용하고 양전극 활물질로서 LiCoO2, 음전극 활물질로서 탄소(C)를 사용하며 본 발명의 비수성 전해액을 전해액로서 사용한 리튬 2차전지를 나타내는 모식도이다.1 shows that aluminum (Al) is used as the positive electrode (100) metal, copper (Cu) is used as the negative electrode metal, LiCoO 2 is used as the positive electrode active material, and carbon (C) is used as the negative electrode active material. It is a schematic diagram which shows the used lithium secondary battery.

도 2는 상기 실시예 2와 비교예에 대하여 1.0 C-rate에서의 수명특성을 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the results of comparing the life characteristics at 1.0 C-rate with respect to Example 2 and Comparative Example.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 양전극 110: 음전극100: positive electrode 110: negative electrode

130: 전해액 140: 세퍼레이터130: electrolyte solution 140: separator

본 발명은 리튬 2차전지용 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 2차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 리튬 2차전지용 비수성 전해액(nonaqueous electrolyte)에 전지특성에는 영향을 주지 않으면서도 수명특성, 고율(high C-rate)에서의 방전용량, 충방전 사이클의 성능을 개선할 수 있는 첨가제를 포함하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 2차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for lithium secondary batteries and a lithium secondary battery comprising the same, and more particularly, to the conventional non-aqueous electrolyte (nonnaqueous electrolyte) for a lithium secondary battery without affecting the battery characteristics The present invention relates to a non-aqueous electrolyte lithium secondary battery comprising an additive capable of improving the discharge capacity at a high C-rate and the performance of a charge and discharge cycle, and a lithium secondary battery including the same.

2차전지란 1차전지와는 달리 재충전(recharge)이 가능해 반영구적으로 사용할 수 있는 화학전지를 말하며 최근 노트북, 이동통신기기, 디지털카메라 등의 대량 보급으로 인해 그 시장규모가 기하급수적으로 커지고 있으며, 특히 최근에는 반도체, 디스플레이와 더불어 21세기 3대 부품산업으로 급성장하고 있다.Secondary battery is a chemical battery that can be used semi-permanently because it can be recharged unlike a primary battery, and its market size is growing exponentially due to the recent mass distribution of laptops, mobile communication devices, and digital cameras. Recently, it is rapidly growing as one of the three parts industries in the 21st century along with semiconductors and displays.

2차전지는 음극(cathode) 재료나 양극(anode) 재료에 따라 납축전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지, 니켈-수소(Ni-MH)전지, 리튬전지 등이 있으며, 전극재료의 고유특성에 의해 전위와 에너지 밀도가 결정된다. 이 중에서 특히 리튬 2차전지는 리튬의 낮은 산화환원 전위와 분자량으로 인해 에너지 밀도가 높기 때문에 휴대용 전자기기의 구동 전원으로 많이 사용되고 있다.Secondary batteries include lead-acid batteries, nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, and lithium batteries, depending on the cathode and anode materials. The potential and energy density are determined by Among them, especially lithium secondary batteries are used as a driving power source for portable electronic devices because of their high energy density due to the low redox potential and molecular weight of lithium.

이러한 리튬 2차전지 중에서 특히 비수 전해액(nonaqueous electrolyte)을 이용한 리튬 2차전지는 양극(anode)으로서 금속에 양극 활물질로서 리튬금속 혼합산화물이 코팅된 것이 사용되며, 음극(cathode)으로서 금속에 음극 활물질로서 탄소재료 또는 금속리튬 등을 코팅하여 사용하며, 이들 양극과 음극을 사이에 두고 유기 용매에 리튬염을 적당히 용해시킨 전해액(electrolyte)이 위치하게 된다.Among these lithium secondary batteries, a lithium secondary battery using a nonaqueous electrolyte, in particular, is coated with a lithium metal mixed oxide as a cathode active material on a metal as an anode, and as a cathode active material on a metal as a cathode. A carbon material or a metal lithium is coated and used, and an electrolyte in which lithium salt is appropriately dissolved in an organic solvent is disposed between these anodes and cathodes.

이러한, 리튬 2차전지의 작동원리를 간단히 살펴보면, 전해액 내에서 이온 상태로 존재하는 리튬이온(Li+)이 충전(charge) 시에는 양극에서 음극으로, 방전(discharge) 시에는 음극에서 양극으로 이동하면서(이때 전자는 양극과 음극을 이어주는 도선을 따라 리튬이온과 반대로 움직임) 전기를 생성한다.In brief, the operation principle of the lithium secondary battery, lithium ions (Li +) present in the ionic state in the electrolyte is moved from the positive electrode to the negative electrode during charging, and from the negative electrode to the positive electrode during discharge. The electrons then move along the wire that connects the anode and cathode to the lithium ion.

상기와 같이 리튬이온 전지의 충전상태에서는 양전극으로 사용되는 리튬 금속산화물로부터 나온 리튬이온(Li+)이 음전극으로 사용되는 탄소 전극으로 이동하며 인터칼레이션(intercalation) 되는데, 이때 리튬이온은 반응성이 강하므로 탄소 음전극과 반응하여 Li2CO3, LiO, LiOH 등과 같은 물질을 음전극의 표면에 생성하게 되는데, 이들은 음전극의 표면에 피막을 형성하게 된다.As described above, in the state of charge of the lithium ion battery, lithium ions (Li + ) from the lithium metal oxide used as the positive electrode are moved to the carbon electrode used as the negative electrode and intercalated, where lithium ions are highly reactive. As a result, materials such as Li 2 CO 3 , LiO, LiOH, etc. are generated on the surface of the negative electrode by reacting with the carbon negative electrode, which forms a film on the surface of the negative electrode.

이와 같이 생성된 피막을 고체전해질막(SEI; Solid Electrolyte Interface)라고 하는데, 이들 SEI 필름은 음극표면을 보호해주는 일종의 보호막(passivation)으로서의 역할을 하게 된다.The film thus produced is called a solid electrolyte interface (SEI), and these SEI films serve as a kind of passivation to protect the cathode surface.

즉, SEI 필름은 충방전 중 리튬이온과 음전극 또는 다른 물질과의 반응을 막아주고, 이온터널(ion tunnel)의 역할을 수행하여 리튬이온만을 통과시키는 역할을 하게 된다.That is, the SEI film prevents the reaction between lithium ions and the negative electrode or other materials during charge and discharge, and serves to pass only lithium ions by acting as an ion tunnel.

이온터널 효과는 리튬이온을 용매화(solvation)시켜 함께 이동하는 분자량이 큰 전해액의 유기용매들(예; 에틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등)이 음전극과 함께 코인터칼레이션(co-intercalation)되어 음전극의 구조를 붕괴시키는 것을 막아준다.The ion tunnel effect is characterized by co-intercalation of organic solvents (e.g. ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, etc.) of high molecular weight electrolytes that solvate lithium ions and move together. This prevents the structure of the negative electrode from collapsing.

일단, SEI 필름이 형성되고 나면 리튬 이온은 다시 음전극이나 다른 물질과 부반응 하지 않게 되어 리튬 이온의 양을 가역적으로 유지시키게 된다.Once the SEI film is formed, the lithium ions do not react side-by-side with the negative electrode or any other material, thereby reversibly maintaining the amount of lithium ions.

즉, 음전극의 탄소재료는 과충전시 전해액과 반응하여 음전극 표면에 보호필름인 SEI 필름을 형성하여, 더 이상의 전해액의 분해가 발생하지 않고 안정적인 충방전을 유지할 수 있도록 해준다. That is, the carbon material of the negative electrode reacts with the electrolyte during overcharge to form a protective film SEI film on the surface of the negative electrode, thereby maintaining stable charge and discharge without further decomposition of the electrolyte.

상기에서 설명한 바와 같은 리튬 2차전지는 최근 휴대폰과 같은 포트블(portable) 전자기기에 응용되는 경우 고율특성(high C-rate)에서는 고전류로 인하여 성능변화가 크게 나타나고 있다.As described above, the lithium secondary battery has a large performance change due to high current at high C-rate when applied to a portable electronic device such as a mobile phone.

이에, 전지의 고율특성을 향상시킬 수 있는 전해액 레시피(Recipe) 를 개발하여 고전류의 사용시에도 전지의 특성 저하 현상이 발생되지 않는 것이 중요한 과제가 되어왔다.Accordingly, it has been an important task to develop an electrolyte recipe that can improve the high rate characteristic of a battery and to prevent the degradation of the characteristic of the battery even when using a high current.

이와 같은 요구에도 불구하고 종래에 리튬 2차전지에 사용되던 비수성 전해액 용매의 대부분은 내전압이 낮은 것이 많으며, 내전압이 낮은 용매들을 이용한 전해액을 2차전지에 사용할 경우, 충방전을 되풀이하게 되면, 용매가 분해되어, 이로 인한 가스 발생으로, 전지의 내압이 상승하거나, 생성물이 중합반응을 일으키거나, 전극표면에 부착하는 등의 현상이 발생된다.Despite these demands, most of the nonaqueous electrolyte solvents conventionally used in lithium secondary batteries have a low withstand voltage, and when the electrolytes using solvents having a low withstand voltage are used in the secondary batteries, charge and discharge are repeated. The solvent is decomposed and the resulting gas generates a phenomenon in which the internal pressure of the battery increases, a product causes a polymerization reaction, or adheres to the electrode surface.

이 때문에, 전지 충방전 효율이 저하되고, 전지 에너지밀도의 저하에 의하여, 전지의 수명이 짧아지는 등의 문제가 발생되고 있다.For this reason, there arises a problem that the battery charge and discharge efficiency is lowered and the battery life is shortened due to the decrease in battery energy density.

현재, 고율 특성 향상을 위해서 우선적으로 시도되고 있는 부분은, 전극 표면에의 안정된 SEI (solid electrolyte interface)를 형성시키는 방법이 주로 시도 되고 있으며, 이렇게 형성되어진 SEI가 보다 높은 도전성을 가져, 리튬이온(Li+) 의 이동성(Mobility)을 향상시킴과 동시에 충방전특성을 향상시켜 수명 및 고율특성 향상을 가져오도록 하는 것이었다.Currently, in order to improve the high-rate characteristics, a part of attempting to form a stable solid electrolyte interface (SEI) on the surface of the electrode is mainly attempted, and the SEI thus formed has higher conductivity, and thus lithium ion ( Li + ) to improve the mobility (Mobility) and at the same time to improve the charging and discharging characteristics to improve the life and high rate characteristics.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 다른 시도로는, 리튬이차전지의 전해액중에 첨가제로서 소량의 화합물을 첨가하여, 전지의 고율특성을 확보하려는 연구가 시도되고 있는데, 예컨대 특개평8-22839호 공보에 있어서는, 전해액 중에 첨가제로서, 인산트리메틸 및 인산트리에틸을 사용하여, 조합시키고 사용되는 것에 따라 내전압성을 향상시키고 전해액 용매가 산화에 의하여 분해하는 것을 억제하였다.As another attempt to solve the above problems, a study has been attempted to secure a high rate characteristic of a battery by adding a small amount of a compound as an additive to an electrolyte of a lithium secondary battery, for example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-22839. In the above, as the additive in the electrolytic solution, trimethyl phosphate and triethyl phosphate were used in combination to improve the withstand voltage and suppressed decomposition of the electrolytic solution solvent by oxidation.

또한, 특개평 2-10666호 공보에서는, 기존의 내전압이 낮은 용매대신에 내전압이 높은 탄산에스테르류의 용매를 사용하여, 충방전 반복후의 전지 에너지밀도 저하의 억제를 이루어 수명 및 고율특성을 향상시킬 수 있는 전해액으로 제안되어 왔다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-10666 uses a carbonate ester solvent having a high withstand voltage instead of a solvent having a low withstand voltage, thereby suppressing a decrease in battery energy density after repeated charge and discharge, thereby improving life and high rate characteristics. It has been proposed as an electrolyte solution.

일본 특개평 제2000-223152호는 탈수 작용을 하는 저급 알킬기를 포함하는 트리알킬 실릴 화합물을 함유한 전해액에 대해서 설명하였는데, 전지 용량의 열화를 억제하는효과가 있는 것으로 보고하였다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-223152 has described an electrolyte solution containing a trialkyl silyl compound containing a lower alkyl group having a dehydrating effect, and has been reported to have an effect of suppressing deterioration of battery capacity.

실시예에서는 헥사 메틸 디실라잔(Hexa methyl Di silazane)과 N,O-비스 트리메틸실릴 트리 플루오르 아세트 아미드(vis(Trimethyl silyl) trifluoro acetamide) 등을 사용하고 있으나 고온에서의 용량 열화를 억제하는 효과 측면에서는 만족스러운 결과를 거두지 못했다.In the embodiment, hexa methyl di silazane and N, O-bis trimethylsilyl trifluoro acetamide (vis) are used, but the effect of inhibiting capacity deterioration at high temperatures Esau failed to achieve satisfactory results.

또한, 일본 특개평 제2001-57237호는전지 수명, 충방전 특성, 부하특성 및 저온특성을 향상하기 위하여 금속원소, 인 또는 붕소-산소-실리콘 결합을 가지는 화합물을 함유하는 전해액에 대해서 설명하였다.In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-57237 has described an electrolyte solution containing a compound having a metal element, phosphorus or a boron-oxygen-silicon bond in order to improve battery life, charge / discharge characteristics, load characteristics and low temperature characteristics.

트리메틸 실릴 포스페이트(trimethylsilyl phosphate) 등의 실릴 에스테르를 개시하고 있으나, 이들은 첨가시 전해액의 점도를 증가 시켜 전해액의 전도도를 떨어뜨리기 때문에 밀도가 높은 리튬이온 2차전지의 내부 저항을 증가시키며 또한, 60℃ 이상의 고온 보존시 분해가스를 많이 발생시키고, 전지 두께를 증가시키는 단점이 있다.Although silyl esters, such as trimethylsilyl phosphate, are disclosed, they increase the viscosity of the electrolyte when added, thereby lowering the conductivity of the electrolyte, thereby increasing the internal resistance of the high density lithium ion secondary battery, and also increasing the internal resistance of the lithium ion secondary battery. In the above high temperature storage, there are disadvantages of generating a lot of decomposition gas and increasing battery thickness.

한편, 일본 특개평 제2001-342607호에서 이러한 문제를 해결하는 방법으로 실릴 에스테르 화합물과 동시에 LiBF4와 병행하여 사용하는 전해액을 소개하였다.On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-342607 introduced an electrolyte solution used in parallel with LiBF 4 simultaneously with a silyl ester compound as a method for solving this problem.

LiBF4를 병행 사용하여 부극 활물질의 충진밀도가 높은 리튬이온 이차전지에 있어서 음극상의 전해액 분해를 방지하고 음극 또는 양극과 전해액간 계면저항이 낮고, 증점에 의한 리튬이온 전도성의 저하가 거의 없기 때문에 수명, 저온, 고온보존성을 향상시키는 효과가 있는 것으로 설명하고 있다.LiBF 4 is used in combination to prevent the decomposition of the electrolyte on the negative electrode and to reduce the interfacial resistance between the negative electrode or the positive electrode and the electrolyte in a lithium ion secondary battery having a high packing density of the negative electrode active material, and thus has little deterioration in lithium ion conductivity due to thickening. It has been described as having an effect of improving low temperature and high temperature storage properties.

그러나, 이 또한 트리메틸실릴 포스페이트의 단점인 고온 안전성을 완전히 해결하지는 못하였다.However, this also did not completely solve the high temperature safety which is a disadvantage of trimethylsilyl phosphate.

상기 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 발명자들은 리튬 2차전지의 기본적인 성능에는 영향을 미치지 않으면서 고율특성 및 수명특성, 기타 충방전 특성에서 향상된 효과를 가져올 수 있는 비수성 리튬 2차전지 전해액을 개 발하였다.In order to solve the problems of the prior art, the inventors of the present invention, without affecting the basic performance of the lithium secondary battery, a non-aqueous lithium secondary battery that can bring an improved effect in high rate characteristics, life characteristics, other charge and discharge characteristics An electrolyte was developed.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 리튬 2차전지, 특히 비수성 전해액을 사용하는 리튬 2차전지에 있어서 비수성 전해액에 일정한 첨가물을 첨가함으로써 전지의 수명특성, 고율특성 및 충방전 특성을 향상시킬 수 있는 리튬 2차전지용 비수성 전해액을 제공하는데에 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the life characteristics, high rate characteristics and charge and discharge characteristics of the battery by adding a certain additive to the non-aqueous electrolyte in the lithium secondary battery, especially the lithium secondary battery using the non-aqueous electrolyte. The present invention provides a nonaqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 본 발명의 비수성 전해액을 포함하는 리튬 2차전지를 제공하는데에 있다.Another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the non-aqueous electrolyte of the present invention.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 리튬 2차전지용 비수성 전해액은 비수성 유기용매와, 비수성 유기용매에 용해되어 있는 리튬염을 포함하는 기본전해액; 기본전해액에 하기 화학식 1로 표시되는 트리메틸실릴 포스파이트가 첨가되는 것을 특징으로 한다.A non-aqueous electrolyte lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem is a basic electrolyte containing a non-aqueous organic solvent and a lithium salt dissolved in the non-aqueous organic solvent; It is characterized in that trimethylsilyl phosphite represented by the following formula (1) is added to the basic electrolyte solution.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 리튬 2차전지는 본 발명의 전해액, 전해액을 사이에 두고 서로 대향되게 위치하는 양전극 과 음전극으로 구성된 전극부, 및 양전극과 음전극을 전기적으로 분리해주는 세퍼레이터를 포함한다.Lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention for solving the above other technical problem is an electrolytic solution of the present invention, an electrode portion composed of a positive electrode and a negative electrode which are located opposite to each other with an electrolyte therebetween, and the positive electrode and the negative electrode electrically It includes a separator that separates it.

Figure 112006097766443-PAT00002
Figure 112006097766443-PAT00002

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the present embodiments to make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명의 실시예에 따른 리튬 2차전지용 비수성 전해액(nonaqueous electrolyte)은 용어 그대로 물(H2O)을 포함하고 있지 않으며 오직 유기 용매만을 용매로 하며, 이러한 비수성 유기용매에 리튬염이 용해되어 있는 기본 전해질에 본 발명의 기술적 과제인 리튬 2차전지의 수명특성, 고율특성, 및 충방전 특성을 향상 시켜주기 위한 첨가제가 첨가되어 있다.A nonaqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention does not include water (H 2 O) as it is, and only an organic solvent is used as a solvent, and a lithium salt is dissolved in such a non-aqueous organic solvent. To the basic electrolyte, additives for improving the life characteristics, high rate characteristics, and charge / discharge characteristics of the lithium secondary battery, which are the technical problem of the present invention, are added.

기본전해액은 비수성 유기용매와 리튬염을 포함한다.The basic electrolyte solution contains a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 하는 것으로 이온의 해리도를 높여 이온의 전도를 원활하게 해주기 위해 유전율(극성)이 크고 저점도를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직한데, 일반적으로 고유전율, 고점도를 가지는 용매와 저유전율, 저점도를 가지는 용매로 구성된 두 가지 이상의 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하다.Non-aqueous organic solvents act as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of a battery can move. It is recommended to use a material having a high dielectric constant (polarity) and a low viscosity to increase ion dissociation and facilitate ion conduction. In general, it is preferable to use two or more mixed solvents composed of a solvent having a high dielectric constant and a high viscosity and a solvent having a low dielectric constant and a low viscosity.

본 발명에서 사용되는 비수성 유기용매는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계 용매로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용매를 포함한다.The non-aqueous organic solvent used in the present invention includes at least one solvent selected from the group consisting of carbonate-based, ester-based, ether-based, and ketone-based solvents.

카보네이트계 용매는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 1,2-부틸렌카보네이트(BC), 2,3-부틸렌카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌카보네이트 중 하나 이상의 환형(cyclic) 카보네이트계 유기용매와, 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트(DPC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸프로필카보네이트(MPC) 및 에틸프로필카보네이트(EPC) 중 하나 이상의 사슬형(chain) 카보네이트계 유기용매가 혼합되어 있다.Carbonate solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate (BC), 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate One or more of a cyclic carbonate organic solvent, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC) and ethyl propyl carbonate At least one chain carbonate organic solvent (EPC) is mixed.

이때, 환형 카보네이트계 유기용매와 사슬형 카보네이트계 유기용매는 부피비를 기준으로 1:1 내지 1:9의 비율로 혼합되어 있으며, 바람직하게는 1:1.5 내지 1:4의 부피비율로 혼합하여 사용하는 것이 전지의 수명특성과 고율특성의 측면에서 가장 바람직하다.In this case, the cyclic carbonate organic solvent and the chain carbonate organic solvent are mixed in a ratio of 1: 1 to 1: 9 based on the volume ratio, and preferably mixed in a volume ratio of 1: 1.5 to 1: 4. It is most preferable in view of the life characteristics and high rate characteristics of the battery.

특히, 환형 카보네이트계 유기용매 중에서는 유전율이 높은 에틸렌 카보네이 트와 프로필렌 카보네이트를 사용하고, 음극 활물질로 인조흑연이 사용되는 경우에는 에틸렌 카보네이트를 사용하는 것이 바람직하며, 사슬형 카보네이트계 유기용매 중에서는 점도가 낮은 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트를 사용하는 것이 바람직하다.In particular, in the cyclic carbonate organic solvent, ethylene carbonate and propylene carbonate having a high dielectric constant are used, and when artificial graphite is used as the negative electrode active material, ethylene carbonate is preferably used. In the chain carbonate organic solvent, Preference is given to using dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and diethyl carbonate having a low viscosity.

에스테르계 유기용매는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, δ-발레로락톤, ε-카프로락톤으로 이루어진 군에에서 선택되는 하나 이상을 사용하고, 에테르계 유기용매로는 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 디부틸에테르 중에서 선택되는 하나 이상을 사용하며, 케톤계 유기용매로는 폴리메틸비닐 케톤을 사용한다.The ester organic solvent is methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone, ε-capro One or more selected from the group consisting of lactones are used, and one or more selected from tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and dibutyl ether is used as the ether organic solvent, and as the ketone organic solvent, Methylvinyl ketone is used.

상기 비수성 유기용매에는 하기 화학식 3으로 표시되는 방향족 탄화수소계 유기용매가 더 포함될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may further include an aromatic hydrocarbon organic solvent represented by Formula 3 below.

Figure 112006097766443-PAT00003
Figure 112006097766443-PAT00003

(R은 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, q는 0 내지 6의 정수이다)(R is a halogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, q is an integer of 0 to 6)

방향족 탄화수소계 유기용매로는 구체적으로 벤젠, 플루오로벤젠, 브로모벤젠, 클로로벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 플로오로톨루엔, 다이플로오로톨루엔, 트리플루오로톨루엔 중 하나 이상을 사용할 수 있다.Specifically, the aromatic hydrocarbon organic solvent may be one or more of benzene, fluorobenzene, bromobenzene, chlorobenzene, toluene, xylene, mesitylene, fluorotoluene, difluorotoluene, and trifluorotoluene. .

방향족 탄화수소계 화합물과 카보네이트계 용매는 부피비를 기준으로 1:1 내지 1:30의 범위에서 첨가량이 정해진다.The amount of the aromatic hydrocarbon compound and the carbonate solvent is determined in the range of 1: 1 to 1:30 based on the volume ratio.

상기 비수성 유기용매에는 리튬염이 용해되어 기본 전해질을 구성하게 된다.Lithium salt is dissolved in the non-aqueous organic solvent to form a basic electrolyte.

이때, 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬전지의 작동을 가능하게 한다.At this time, the lithium salt serves as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of the basic lithium battery.

리튬염으로는 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, LiSbF6, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2, 단 x 및 y는 자연수), LiCl, 및 LiI 중에서 선택되는 하나 이상을 사용한다.Lithium salts include LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 , wherein x and y are natural numbers), LiCl, and At least one selected from LiI is used.

리튬염의 첨가량은 전체 전해액 내에서 0.6 내지 2.0M가 되도록 해주며, 전해질의 전기전도도와 관련된 성질 및 리튬이온의 이동성과 관련된 점도를 고려할 때 0.7 내지 1.6M의 범위가 되도록 해주는 것이 바람직하며, 0.7 내지 1.6M의 범위로 해주는 것이 더 바람직하다.The amount of lithium salt added is 0.6 to 2.0M in the total electrolyte, and considering the properties related to the electrical conductivity of the electrolyte and the viscosity related to the mobility of lithium ions, it is preferable to be in the range of 0.7 to 1.6M, and 0.7 to More preferably, it is in the range of 1.6M.

상기와 같이 비수성 유기용매에 리튬염이 용해되어 있는 기본전해질에는 하기 화학식 1로 표시되는 트리메틸실릴 포스파이트(Tris(trimethylsilyl) phosphite)가 첨가제로서 첨가된다.As described above, trimethylsilyl phosphite (Tris (trimethylsilyl) phosphite) represented by Chemical Formula 1 is added to the basic electrolyte in which lithium salt is dissolved in the non-aqueous organic solvent.

Figure 112006097766443-PAT00004
Figure 112006097766443-PAT00004

트리메틸실릴 포스파이트는 대개 리튬 2차전지에서 양극활물질로 단위 중량당 용량이 큰 LiCoO2, LiNiO2, 또는 LiMn2O4 등을 사용하는데, 이들은 고율 상태에서는 리튬이온의 대부분이 탈리 상태에 있어 매우 불안정한 상태를 유지하므로, 전해액과 급격한 분해-발열 반응을 일으키거나, 음극 상에 리튬금속을 석출(precipitation) 시켜, 전지의 파열, 발화를 일으킬 수 있으므로, 상기 첨가제를 첨가해 줌으로써 고율에서 사용시 전지에 대한 안정성을 확보해 주기 위하여 첨가하는 것이다.Trimethylsilyl phosphite is generally used as a cathode active material in lithium secondary batteries, such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , or LiMn 2 O 4 , which have a large capacity per unit weight. Since it maintains an unstable state, it may cause rapid decomposition-heating reaction with electrolyte, or may precipitate lithium metal on the negative electrode and cause battery to rupture and ignite. Therefore, the additive may be added to the battery when used at high rate. It is added to ensure stability.

트리메틸실릴 포스파이트는 상기 기본 전해액 100중량부에 대하여 0.01~20 중량부 첨가해 주는 것이 제조된 리튬 2차전지의 수명과 고율특성을 고려할 때 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.2~5.0 중량부를 첨가한다.The trimethylsilyl phosphite is preferably added in an amount of 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the basic electrolyte solution in consideration of the lifespan and high rate characteristics of the manufactured lithium secondary battery, and more preferably 0.2 to 5.0 parts by weight. .

또한, 본 발명의 비수성 전해액에는 필요에 따라 아세트산프로필, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸 등을 추가로 포함할 수도 있다.Further, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention may further contain propyl acetate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and the like, as necessary.

본 발명의 리튬 이차 전지의 전해액은 통상 -20∼60℃의 온도 범위에서 보존특성이 우수하고 장시간의 수명을 유지할 수 있으며, 특히 고율 상태에서의 리튬 이차 전지의 안전성과 신뢰성을 향상시킨다.The electrolyte solution of the lithium secondary battery of the present invention is excellent in storage characteristics and can maintain a long life in the temperature range of -20 to 60 ℃, in particular, it improves the safety and reliability of the lithium secondary battery in a high rate state.

본 발명의 전해액은 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등 모든 리튬 이차 전지에 적용될 수 있다.The electrolyte solution of the present invention can be applied to all lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium polymer batteries.

도 1는 양전극(100)금속으로 알루미늄(Al)을, 음전극(110)금속으로 구리(Cu)를 사용하고 양전극(100) 활물질로서 LiCoO2, 음전극 활물질로서 탄소(C)를 사용하며 본 발명의 비수성 전해액을 전해액(130)로서 사용한 리튬 2차전지를 나타내는 모식도이다.1 shows that aluminum (Al) is used as the positive electrode 100 metal, copper (Cu) is used as the negative electrode 110 metal, LiCoO 2 is used as the positive electrode 100 active material, and carbon (C) is used as the negative electrode active material. It is a schematic diagram which shows the lithium secondary battery which used the nonaqueous electrolyte solution as electrolyte solution 130. FIG.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 리튬 2차전지는 양전극(100)과 음전극(110), 전해액(130) 및 세퍼레이터(140)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention includes a positive electrode 100, a negative electrode 110, an electrolyte 130, and a separator 140.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 2차전지에 사용되는 전해액(130)은 앞서 설명했던 본 발명의 실시예에 따른 비수성 전해액이 사용되므로 그에 대한 설명은 상기에서 이미 하였으므로 여기서는 생략하기로 한다.However, since the electrolyte 130 used in the lithium secondary battery according to the embodiment of the present invention is used, the non-aqueous electrolyte according to the embodiment of the present invention has been described above. .

양전극(100)과 음전극(110)은 전해액(130)을 사이에 두고 서로 대향되도록 배치되어 있다.The positive electrode 100 and the negative electrode 110 are disposed to face each other with the electrolyte 130 interposed therebetween.

양전극(100)은 금속에 활물질로서 상기 양전극은 금속에 LixMn1 - yMyA2,, LixMn2O4-zXz, LixMn2 - yMyM'zA4, LixCo1 - yMyA2,LixCo1 - yMyO2 - zXz, LixNi1 - yMyO2 - zXz, LixNi1 - yCoyO2 -zXz, LixNi1 -y- zCoyMzAα, LixNi1 -y- zCoyMzO2 Xα, LixNi1 -y- zMnyMzAα, LixNi1 -y- zMnyMzO2 Xα 중 선택되는 하나 이상의 활물질이 코팅되어 있다.The positive electrode 100 is an active material in a metal, and the positive electrode is Li x Mn 1 - y M y A 2 , Li x Mn 2 O 4-z X z , Li x Mn 2 - y M y M ' z A 4 , Li x Co 1 - y M y A 2 , Li x Co 1 - y M y O 2 - z X z , Li x Ni 1 - y M y O 2 - z X z , Li x Ni 1 - y Co y O 2 -z x z, Li x Ni 1 -y- z Co y M z A α, Li x Ni 1 -y- z Co y M z O 2 -α x α, Li x Ni 1 -y- z Mn y M z a α, there are one or more active materials selected from Li x Ni 1 -y- z Mn y M z O 2 -α x α is coated.

(상기에서 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2이고,(Wherein 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2,

M과 M'은 동일하거나 서로 다르며 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되며,M and M 'are the same or different and include Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V and rare earths Selected from the group of elements,

A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고,A is selected from the group consisting of O, F, S and P,

X는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다)X is selected from the group consisting of F, S and P)

음전극(110)은 금속에 리튬이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 탄소(결정질 탄소, 비정질 탄소 모두 가능) 활물질이 코팅되어 있는 것을 사용하였으나, 이외에도 탄소복합체, 탄소섬유, 리튬금속, 기튬합금, 리튬 복합체 중 선택되는 하나 이상의 활물질이 코팅되어 있을 수도 있다.The negative electrode 110 is coated with a carbon active material capable of inserting and detaching lithium ions into a metal (both crystalline carbon and amorphous carbon), but in addition, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, lithium alloy, and lithium composite At least one active material selected from among may be coated.

예컨대, 비결정질 탄소로는 하드카본, 코크스, 1500℃ 이하에서 소성한 메조카본 마이크로비드(mesocarbon microbead;MCMB), 메조페이스피치계 탄소섬유(mesophase pitch-based carbon fiber; MPCF)등이 있다.For example, amorphous carbons include hard carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB) fired at 1500 ° C. or lower, mesophase pitch-based carbon fibers (MPCF), and the like.

결정질 탄소로는 흑연계 재료가 사용되며, 구체적으로는 천연흑연, 흑연화 코크스, 흑연화 MCMB, 흑연화 MPCF 등이 있다. 상기 탄소재 물질은 d002 층간거리(interplanar distance)가 3.35∼3.38Å, X-선 회절(X-ray diffraction)에 의한 Lc(crystallite size)가 적어도 20㎚ 이상인 물질이 바람직하다. 리튬 합금으로는 리튬과 알루미늄, 아연, 비스무스, 카드뮴, 안티몬, 실리콘, 납, 주석, 갈륨 또는 인듐과의 합금이 사용될 수 있다.Graphite-based materials are used as the crystalline carbon, and specific examples thereof include natural graphite, graphitized coke, graphitized MCMB, and graphitized MPCF. The carbonaceous material is preferably a material having an d002 interplanar distance of 3.35 to 3.38 kPa and an Lc (crystallite size) of at least 20 nm by X-ray diffraction. As the lithium alloy, an alloy of lithium with aluminum, zinc, bismuth, cadmium, antimony, silicon, lead, tin, gallium or indium may be used.

양극 또는 음극은 전극 활물질, 바인더 및 도전재, 그리고 필요한 경우 증점제를 용매에 분산시켜 전극 슬러리 조성물을 제조하고, 이 슬러리 조성물을 전극 집전체에 도포하여 제조될 수 있다.The positive electrode or the negative electrode may be prepared by dispersing an electrode active material, a binder and a conductive material, and, if necessary, a thickener in a solvent to prepare an electrode slurry composition, and applying the slurry composition to an electrode current collector.

양극 집전체로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등을 사용할 수 있고, 음극 집전체로는 구리 또는 구리 합금 등을 사용할 수 있다. 상기 양극 집전체 및 음극 집전체의 형태로는 호일, 필름, 시트, 펀칭된 것, 다공질체, 발포체 등을 들 수 있다.Aluminum or an aluminum alloy may be used as the positive electrode current collector, and copper or a copper alloy may be used as the negative electrode current collector. Examples of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector include a foil, a film, a sheet, a punched one, a porous body, a foam, and the like.

바인더는 활물질의 페이스트화, 활물질의 상호 접착, 집전체와의 접착, 활물질 팽창 및 수축에 대한 완충효과 등의 역할을 하는 물질로서, 예를 들면 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌-폴리비닐리덴플루오라이드의 공중합체(P(VdF/HFP)), 폴리(비닐아세테이트), 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 알킬레이티드폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐에테르, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 등이 있다.The binder is a material that plays a role of pasting the active material, mutual adhesion of the active material, adhesion with the current collector, buffering effect on the expansion and contraction of the active material, and the like, for example, polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene-poly Copolymers of vinylidene fluoride (P (VdF / HFP)), poly (vinylacetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methylmethacryl) Rate), poly (ethylacrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinylchloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber and the like.

바인더의 함량은 전극 활물질에 대하여 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량%이다. 상기 바인더의 함량이 너무 적으면 전극 활물질과 집전체와의 접착력이 불충분하고, 바인더의 함량이 너무 많으면 접착력은 좋아지지만 전극 활물질의 함량이 그만큼 감소하여 전지용량을 고용량화하는데 불리하다.The content of the binder is 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 10% by weight based on the electrode active material. When the content of the binder is too small, the adhesion between the electrode active material and the current collector is insufficient, and when the content of the binder is too high, the adhesion is improved, but the content of the electrode active material decreases by that amount, which is disadvantageous in increasing battery capacity.

도전재는 전자 전도성을 향상시키는 물질로서, 흑연계 도전제, 카본 블랙계 도전제, 금속 또는 금속 화합물계 도전제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 흑연계 도전제의 예로는 인조흑연, 천연 흑연 등이 있으 며, 카본 블랙계 도전제의 예로는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(ketjen black), 덴카 블랙(denka black), 써멀 블랙(thermal black), 채널 블랙(channel black) 등이 있으며, 금속계 또는 금속 화합물계 도전제의 예로는 주석, 산화주석, 인산주석(SnPO4), 산화티타늄, 티탄산칼륨, LaSrCoO3, LaSrMnO3와 같은 페로브스카이트(perovskite) 물질이 있다.The conductive material may be at least one selected from the group consisting of a graphite-based conductive agent, a carbon black-based conductive agent, a metal or a metal compound-based conductive agent as a material for improving electronic conductivity. Examples of the graphite conductive agent include artificial graphite and natural graphite, and examples of the carbon black conductive agent include acetylene black, ketjen black, denka black, thermal black, Channel black and the like, and examples of the metal or metal compound conductive agent include perovskite such as tin, tin oxide, tin phosphate (SnPO 4 ), titanium oxide, potassium titanate, LaSrCoO 3 , and LaSrMnO 3. perovskite) substance.

그러나 상기 열거된 도전제에 한정되는 것은 아니다. 상기 도전제의 함량은 전극 활물질에 대하여 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 도전제의 함량이 0.1중량%보다 적은 경우에는 전기 화학적 특성이 저하되고, 10중량%을 초과하는 경우에는 중량당 에너지 밀도가 감소한다.However, it is not limited to the conductive agents listed above. The content of the conductive agent is preferably 0.1 to 10% by weight based on the electrode active material. When the content of the conductive agent is less than 0.1% by weight, the electrochemical properties are lowered, and when the content of the conductive agent is greater than 10% by weight, the energy density per weight decreases.

증점제는 활물질 슬러리 점도조절의 역할을 할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스 등이 사용될 수 있다.The thickener is not particularly limited as long as it can play a role of controlling the viscosity of the active material slurry. For example, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, or the like may be used.

전극 활물질, 바인더, 도전재 등이 분산되는 용매로는 비수용매 또는 수계용매가 사용된다. 비수용매로는 N-메틸-2-피롤디돈(NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N,N-디메틸아미노프로필아민, 에틸렌옥사이드, 테트라히드로퓨란 등을 들 수 있다.As a solvent in which an electrode active material, a binder, a conductive material, etc. are disperse | distributed, a non-aqueous solvent or an aqueous solvent is used. Examples of the non-aqueous solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide and tetrahydrofuran.

이때, 양전극(100)과 음전극(110)에 사용되는 금속은 충전시에 외부로부터 전압이 가해지고, 방전시 외부로 전압을 공급하는 부분이며, 양극 활물질들은 양전하들을 모으는 집전체(collector), 음극 활물질은 음전하들을 모으는 집전체로서의 역할을 수행하게 된다.In this case, the metal used in the positive electrode 100 and the negative electrode 110 is a portion to which a voltage is applied from the outside during charging and supplies a voltage to the outside during discharge, and the positive electrode active materials are a collector and a negative electrode that collect positive charges. The active material serves as a current collector for collecting negative charges.

세퍼레이터(140)는 양전극(100)과 음전극(110)을 전기적으로 분리시켜주어 단락(short)을 방지하고 리튬 이온의 이동통로 역할을 하는 것이다.The separator 140 electrically separates the positive electrode 100 and the negative electrode 110 to prevent a short and serve as a movement path of lithium ions.

세퍼레이터(140)로는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 된 단층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌이 적층된 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌이 적층된 3층 세퍼레이터 중 하나가 사용되며, 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포의 형태로 된 것을 사용할 수 있다. 또한, 다공성의 폴리올레핀 필름에 안정성이 우수한 수지가 코팅된 필름을 사용할 수도 있다.As the separator 140, one of a single layer separator made of polyethylene or polypropylene, a two layer separator laminated with polyethylene / polypropylene, polyethylene / polypropylene / polyethylene, or a three layer separator laminated with polypropylene / polyethylene / polypropylene is used. It may be used in the form of a multi-layer, microporous film, woven fabric and nonwoven fabric. In addition, a film coated with a resin having excellent stability may be used for the porous polyolefin film.

상기와 같이 제조되는 전극조립체는 전해액과 함께 캔(can)형의 수납체에 수납하고, 캔의 상단부를 캡조립체로 밀봉함으로써 리튬 2차전지가 완성된다.The electrode assembly manufactured as described above is accommodated in a can-shaped housing together with an electrolyte, and the upper end of the can is sealed with a cap assembly to complete a lithium secondary battery.

이때, 캡조립체는 캡플레이트와 절연플레이트, 터미널플레이트 및 전극단자를 포함하여 구성된다.In this case, the cap assembly includes a cap plate, an insulating plate, a terminal plate, and an electrode terminal.

이때, 캡조립체는 절연케이스와 결합되어 캔을 밀봉하는 역할을 한다. 또한, 캡플레이트의 중앙부에는 전극단자가 삽입되는 단자통공이 형성되어 있는데, 전극단자가 단자통공에 삽입될 때는 전극단자와 캡플레이트의 절연을 위하여 전극단자의 외면에 튜브형 개스킷이 결합되어 함께 삽입된다.At this time, the cap assembly is combined with the insulating case serves to seal the can. In addition, a terminal through-hole having an electrode terminal inserted therein is formed at the center of the cap plate. When the electrode terminal is inserted into the terminal through-hole, a tubular gasket is coupled to the outer surface of the electrode terminal for insertion of the electrode terminal and the cap plate. .

상기 캡조립체가 캔의 상단부에 조립된 후 전해액 주입공을 통하여 전해액이 주입되고 전해액 주입공은 마개에 의하여 밀폐된다. 이때 상기 전극단자는 음극의 음극탭과 양극의 양극탭에 연결되어 각각 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용 하게 된다.After the cap assembly is assembled to the upper end of the can, the electrolyte is injected through the electrolyte injection hole and the electrolyte injection hole is closed by a cap. In this case, the electrode terminals are connected to the negative electrode tab of the negative electrode and the positive electrode tab of the positive electrode, respectively, to act as a negative electrode terminal or a positive electrode terminal.

이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 리튬 2차전지용 비수성 전해액에 의할 경우 리튬 2차전지의 수명 특성, 고율특성이 향상된다는 것을 구체적인 실시예들과 비교예들을 들어 설명하기로 한다. 다만, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.Hereinafter, the life characteristics and the high rate characteristics of the lithium secondary battery may be improved by using the nonaqueous electrolyte solution for the lithium secondary battery according to the embodiments of the present invention with reference to specific examples and comparative examples. However, the content not described herein is omitted because it can be inferred technically sufficient by those skilled in the art.

1. One. 실시예들Examples  And 비교예들Comparative Examples

<< 실시예Example 1> 1>

양극은 활물질로서 LiCoO2, 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 도전제로서 슬러리 형태의 아세틸렌 블랙을 사용하였다.The positive electrode used LiCoO 2 as an active material, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and acetylene black in slurry form as a conductive agent.

상기와 같이 제조된 슬러리를 두께 20㎛의 알루미늄 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 양극을 제조하였다.The slurry prepared as described above was coated on an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and rolled to prepare a positive electrode.

음극은 활물질로 천연 흑연, 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 96:2:2의 중량비로 혼합한 다음 물에 분산시켜 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 15㎛의 구리 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 음극을 제조하였다.The negative electrode was prepared by mixing natural graphite as an active material, styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder, and carboxymethyl cellulose as a thickener at a weight ratio of 96: 2: 2, and then dispersing it in water to prepare a negative electrode active material slurry. The slurry was coated on a copper foil having a thickness of 15 μm, dried, and rolled to prepare a negative electrode.

상기 제조된 전극들 사이에 두께 20㎛의 폴리에틸렌(PE) 재질의 필름 세퍼레이터를 넣어 권취 및 압축하여 원통형 캔에 삽입하였다. 상기 원통형 캔에 전해액 을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.A film separator made of polyethylene (PE) having a thickness of 20 μm was inserted between the electrodes, and then wound and compressed to insert a cylindrical separator. An electrolyte was injected into the cylindrical can to prepare a lithium secondary battery.

상기 전해액은 에틸렌 카보네이트(EC)/에틸메틸 카보네이트(EMC)/디메틸 카보네이트(DMC) 혼합 용매(1:1:1 부피비)에 LiPF6을 1.0M가 되도록 용해시킨 다음, x트리메틸실릴 포스파이트를 첨가하여 제조하였으며, 트리메틸실릴 포스파이트는 상기 유기용매 중량의 0.1중량% 첨가하여 주었다. 이후, 각형 전지를 제조하여 각 율별 방전 실험을 실시하였다.The electrolyte solution is ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) / dimethyl carbonate (DMC) mixed solvent was added to dissolved therein such that the 1.0M LiPF 6 in (1: 1 volume ratio: 1), then, x trimethylsilyl phosphite Trimethylsilyl phosphite was added in an amount of 0.1% by weight of the organic solvent. Thereafter, a square battery was manufactured and discharge experiments were performed at different rates.

<< 실시예Example 2> 2>

트리메틸실릴 포스파이트 2 중량%를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It carried out similarly to Example 1 except adding 2 weight% of trimethylsilyl phosphites.

<< 실시예Example 3> 3>

트리메틸실릴 포스파이트 5 중량%를 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was conducted except that 5 wt% of trimethylsilyl phosphite was added.

<< 실시예Example 4> 4>

트리메틸실릴 포스파이트 10 중량% 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It carried out similarly to Example 1 except adding 10 weight% of trimethylsilyl phosphites.

<< 비교예Comparative example 1> 1>

트리메틸실릴 포스파이트는 첨가하지 않고 기본전해액만을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Trimethylsilyl phosphite was carried out in the same manner as in Example 1 except that only the basic electrolyte was used without addition.

<< 비교예Comparative example 2> 2>

트리메틸실릴 포스페이트 2 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was conducted except that 2 wt% of trimethylsilyl phosphate was added.

<< 비교예Comparative example 3> 3>

LiBF4를 0.2 중량% 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The LiBF 4 was carried out the same as in Example 1 except that 0.2% by weight.

<< 비교예Comparative example 4> 4>

트리 메틸 실릴 포스페이트 2중량% 와 LiBF4 0.2중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Tree was performed in the same manner as in Example 1 except that 2-methyl-silyl phosphate was added to 0.2% by weight LiBF 4% by weight.

2. 고율특성 평가2. High rate characteristic evaluation

상기 실시예들 및 비교예에 의해 제조된 샘플들을 각 0.2~4.0 C-rate의 범위에서 고율특성을 측정하였으며, 이때 0.2 C-rate 대비 각 율별 방전량을 % 값으로 표 1에 나타내었다.The samples prepared by the above Examples and Comparative Examples were measured for a high rate characteristic in the range of 0.2 ~ 4.0 C-rate, and the discharge amount for each rate compared to 0.2 C-rate is shown in Table 1 as a% value.

Figure 112006097766443-PAT00005
Figure 112006097766443-PAT00005

표 1을 참조하면, 0.5 C-rate에서는 비교예 1의 값이 실시예들에 비해 거의 차이가 없다가 1.0 C-rate을 지나면서 서서히 비교예 1의 샘플의 경우 방전량이 줄어들기 시작하여 4.0 C-rate에선 실시예들의 경우는 대략 70% 대의 방전량을 가지고 있었으나, 비교예 1의 경우엔 50% 미만으로 방전량이 떨어짐을 알 수 있다.Referring to Table 1, at 0.5 C-rate, the value of Comparative Example 1 has almost no difference compared to the Examples, but after 1.0 C-rate, the discharge amount of the sample of Comparative Example 1 gradually decreased to 4.0 C. In -rate, the embodiments had a discharge amount of approximately 70%, but in Comparative Example 1, the discharge amount dropped to less than 50%.

도 2는 상기 실시예 2와 비교예 1에 대하여 1.0 C-rate에서의 수명특성을 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the results of comparing the life characteristics at 1.0 C-rate with respect to Example 2 and Comparative Example 1.

도 2를 참조하면 실시예 2의 경우엔 사이클이 거듭될 수록 정전용량(capacity; mAh)이 서서히 증가하고 300 cycle 이후에도 정전용량이 10%정도 감소하는데 그쳤음에 비해, 비교예 1의 경우엔 사이클이 거듭될 수록 정전용량이 급격하게 감소하여 150 cycle 전후에서 수명이 다하게 됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, in the case of Example 2, as the cycle is repeated, the capacity (mAh) gradually increases, and the capacitance decreases by about 10% even after 300 cycles. It can be seen that as the value is repeated, the capacitance decreases rapidly and the end of life is reached around 150 cycles.

표 2는 트리 메틸 실릴 포스파이트(trimethylsilyl phosphite)를 사용한 실시예 1~4와 트리 메틸 실릴 포스파이트를 사용하지 않거나, 트리 메틸 실릴 포스페이트(trimethylsilyl phosphate)를 사용한 비교예 1~4에 대한 점도, 이온전도도, 60℃에서 30일간 보관한 후의 두께(mm), 보존용량(mAh), 60℃에서 30일간 보관한 후의 회복용량(mAh), OCV(open circuit voltage), IR(mW) 값을 측정한 결과를 비교한표이다.Table 2 shows the viscosity and ions for Examples 1 to 4 using trimethylsilyl phosphite and Comparative Examples 1 to 4 without using trimethylsilyl phosphite or using trimethylsilyl phosphate. Conductivity, thickness after 30 days storage at 60 ° C (mm), storage capacity (mAh), recovery capacity after 30 days storage at 60 ° C (mAh), OCV (open circuit voltage) and IR (mW) A table comparing the results.

Figure 112006097766443-PAT00006
Figure 112006097766443-PAT00006

표 2를참조하면 트리메틸 실릴 포스파이트를 첨가한 전해액(실시예 1 내지 4)이 트리메틸실릴 포스페이트, LiBF4를 각각 또는 동시에 첨가한 전해액(비교예 1 내지 4)에 비해 점도가 낮으며 고온 특히 60℃에서 30일후의 두께증가율에 있어서는 약 8 내지 28% 개선된 효과가 있고, OCV는 2 내지 9% 개선된 효과가 있었으며, IR은 13 내지 29% 정도 개선된 효과가 있었다. Referring to Table 2, the electrolytic solution (Trials 1 to 4) to which trimethyl silyl phosphite was added has a lower viscosity than the electrolytic solution (Comparative Examples 1 to 4) to which trimethylsilyl phosphate and LiBF 4 were added, respectively, or at the same time. The thickness increase rate after 30 days at ℃ was about 8 to 28% improved, OCV 2 to 9% improved, IR was 13 to 29% improved.

또한, 트리메틸실릴 포스파이트는 트리메틸 실릴 포스페이트와는 다르게 첨가량이 증가하여도 고온 특성이 열화되지 않는 특징도 가지고 있다.In addition, trimethylsilyl phosphite, unlike trimethyl silyl phosphate, also has a feature that high-temperature characteristics are not deteriorated even if the amount of addition is increased.

이것은 P에 산소가 이중 결합되어 있는 트리메틸 실릴 포스페이트에 비해 P에 산소가 이중 결합 되어 있지 않은 트리 메틸 실릴 포스파이트가 점도 특성이 우수하며, 음극에 생성된 피막이 고온에서 보다 안정하기 때문이다.This is because trimethyl silyl phosphite having no oxygen double bonds to P has superior viscosity characteristics compared to trimethyl silyl phosphate having oxygen double bonds to P, and the film formed at the cathode is more stable at high temperatures.

또한, 트리메틸 실릴 포스페이트는 첨가량이 증가할수록 점도가 증가하는 특성을 가지는데 이는 P원자에 이중결합으로 산소가 붙어 있는 구조 때문이다. 따라서 이러한 이중 결합으로 결합된 산소를 제거한 트리 메틸 실릴 포스파이트는 일정량을 첨가하더라도 점도가 증가하지 않는다는 장점이 있다.In addition, the trimethyl silyl phosphate has a characteristic that the viscosity increases as the amount of addition increases, because of the structure that oxygen is attached to the P atoms as a double bond. Therefore, the trimethyl silyl phosphite from which the oxygen bonded by the double bond is removed has the advantage that the viscosity does not increase even if a certain amount is added.

이러한 물리화학적 특성의 차이를 이용하여 종래에 트리메틸 실릴 포스페이트를 사용하는 경우 발생하는 고온 방치시의 문제점과 첨가량이 증가할 수록 점도가 증가하는 문제점을 해결하여 리튬 2차 전지의 특성을 개선 하였다.By using such a difference in physicochemical properties, the problem of high temperature standing that occurs when using conventional trimethyl silyl phosphate and a problem of increasing viscosity as the amount of addition increases are solved, thereby improving the characteristics of the lithium secondary battery.

이와같이 리튬 2차 전지용 비수성 전해액에 트리 메틸 실릴 포스파이트를 첨가하면 고온에서 장시간 방치하더라도 두께증가율이 낮으며 고온 보존용량 및 회복용량에서도 우수한 특성을 보인다.As such, when trimethylsilyl phosphite is added to the non-aqueous electrolyte for lithium secondary batteries, the thickness increase rate is low even when left at a high temperature for a long time, and shows excellent characteristics in high temperature storage capacity and recovery capacity.

이상 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings and tables, the present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various forms, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. Those skilled in the art can understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

본 발명의 실시예에 따른 리튬 2차전지용 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 2차전지에 의하면 기본적인 전지의 성능은 그대로 유지하면서 고율특성과 수명특성을 향상시킬 수 있게 된다.According to the non-aqueous electrolyte lithium secondary battery and the lithium secondary battery including the same according to an embodiment of the present invention it is possible to improve the high rate characteristics and life characteristics while maintaining the performance of the basic battery.

Claims (12)

비수성 유기용매와, 상기 비수성 유기용매에 용해되어 있는 리튬염을 포함하는 기본전해액;A basic electrolyte solution containing a non-aqueous organic solvent and a lithium salt dissolved in the non-aqueous organic solvent; 상기 기본전해액에 하기 화학식 1로 표시되는 트리메틸실릴 포스파이트가 첨가되는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액.A non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries, characterized in that trimethylsilyl phosphite represented by the following formula (1) is added to the basic electrolyte solution.
Figure 112006097766443-PAT00007
Figure 112006097766443-PAT00007
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기본 전해액 100중량부에 대하여 트리메틸실릴 포스파이트를 0.01~20 중량부 포함한 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액.A non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries, comprising 0.01 to 20 parts by weight of trimethylsilyl phosphite based on 100 parts by weight of the base electrolyte. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기본 전해액 100중량부에 대하여 트리메틸실릴 포스파이트를 0.2~5.0 중량부 포함한 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액.A non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries comprising 0.2 to 5.0 parts by weight of trimethylsilyl phosphite based on 100 parts by weight of the basic electrolyte solution. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비수성 유기용매는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 1,2-부틸렌카보네이트(BC), 2,3-부틸렌카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌카보네이트 중 하나 이상의 환형 카보네이트계 유기용매와; 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트(DPC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸프로필카보네이트(MPC) 및 에틸프로필카보네이트(EPC) 중 하나 이상의 사슬형 카보네이트계 유기용매가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액.The non-aqueous organic solvent is ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate (BC), 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pen At least one cyclic carbonate-based organic solvent of thiylene carbonate; The chain carbonate organic solvent of at least one of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC) and ethyl propyl carbonate (EPC) A non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries, which is mixed. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 환형 카보네이트계 유기용매와 사슬형 카보네이트계 유기용매는 부피비로 1:1 내지 1:9의 비율로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액.The cyclic carbonate organic solvent and the chain carbonate organic solvent are non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries, characterized in that they are mixed in a volume ratio of 1: 1 to 1: 9. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비수성 유기용매로서 카보네이트계 유기용매는 하기 화학식 2으로 표시 되는 방향족 탄화수소계 화합물 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액.As the non-aqueous organic solvent, the carbonate-based organic solvent further comprises an aromatic hydrocarbon-based compound represented by the following formula (2).
Figure 112006097766443-PAT00008
Figure 112006097766443-PAT00008
(단, R은 할로겐 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, q는 0 내지 6의 정수임)(Wherein R is a halogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and q is an integer of 0 to 6)
제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 방향족 탄화수소계 화합물은 벤젠, 플루오로벤젠, 브로모벤젠, 클로로벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 플로오로톨루엔, 다이플로오로톨루엔, 트리플루오로톨루엔 중 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액.The aromatic hydrocarbon compound is lithium secondary, characterized in that one of benzene, fluorobenzene, bromobenzene, chlorobenzene, toluene, xylene, mesitylene, fluoro toluene, difluoro toluene, trifluoro toluene Non-aqueous electrolyte solution for batteries. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 방향족 탄화수소계 화합물과 상기 카보네이트계 용매는 1:1 내지 1:30의 비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액.The aromatic hydrocarbon compound and the carbonate solvent is a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery, characterized in that mixed in a ratio of 1: 1 to 1:30. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리튬염은 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, LiSbF6, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2, 단 x 및 y는 자연수), LiCl, 및 LiI 중에서 선택되는 하나 이상이고, 그 농도가 전체 전해액 내에서 0.6 내지 2.0M인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 비수성 전해액.The lithium salt may be LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 , wherein x and y are natural numbers), LiCl, and At least one selected from LiI, the concentration is 0.6 to 2.0M in the total electrolyte, characterized in that the non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 전해액;The electrolyte of any one of claims 1 to 9; 상기 전해액을 사이에 두고 서로 대향되게 위치하는 양전극과 음전극으로 구성된 전극부; 및An electrode unit including positive and negative electrodes positioned to face each other with the electrolyte interposed therebetween; And 상기 양전극과 음전극을 전기적으로 분리해주는 세퍼레이터를 포함하는 리튬 2차전지.Lithium secondary battery comprising a separator for electrically separating the positive electrode and the negative electrode. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 양전극은 금속에 LixMn1 - yMyA2,, LixMn2O4 - zXz, LixMn2 - yMyM'zA4, LixCo1 - yMyA2,The positive electrode is Li x Mn 1 - y M y A 2 , Li x Mn 2 O 4 - z X z , Li x Mn 2 - y M y M ' z A 4 , Li x Co 1 - y M y A 2 , LixCo1 - yMyO2 - zXz, LixNi1 - yMyO2 - zXz, LixNi1 - yCoyO2 - zXz, LixNi1 -y- zCoyMzAα, LixNi1 -y- zCoyMzO2 Xα, LixNi1 -y- zMnyMzAα, LixNi1 -y- zMnyMzO2 Xα 중 선택되는 하나 이상의 활물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지. Li x Co 1 - y M y O 2 - z X z, Li x Ni 1 - y M y O 2 - z X z, Li x Ni 1 - y Co y O 2 - z X z, Li x Ni 1 - y- z Co y M z A α , Li x Ni 1 -y- z Co y M z O 2 X α , Li x Ni 1 -y- z Mn y M z A α , Li x Ni 1 -y - z Mn y M z O 2 X α lithium secondary battery, characterized in that the coating is at least one active material selected from. (상기에서 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2이고,(Wherein 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2, M과 M'은 동일하거나 서로 다르며 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되며,M and M 'are the same or different and include Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V and rare earths Selected from the group of elements, A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고,A is selected from the group consisting of O, F, S and P, X는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다)X is selected from the group consisting of F, S and P) 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 음전극은 금속에 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소복합체, 탄소섬유, 리튬금속, 리튬합금, 리튬 복합체 중 선택되는 하나 이상의 활물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.The negative electrode is a lithium secondary battery characterized in that the metal is coated with at least one active material selected from crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, lithium alloy, lithium composite.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100248039A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
US8936881B2 (en) 2011-02-09 2015-01-20 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable lithium battery
US9040203B2 (en) 2013-01-16 2015-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US9054375B2 (en) 2009-11-10 2015-06-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable lithium battery
US9564662B2 (en) 2013-01-29 2017-02-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Protection circuit module integrated cap assembly, and method of manufacturing cap assembly and secondary battery
KR20190040769A (en) * 2017-10-11 2019-04-19 인천대학교 산학협력단 Efficient Electrolyte to Improve the Surface Stability of Graphite Anodes and lithium ion rechargeable battery including thereof
JP2019537195A (en) * 2016-09-21 2019-12-19 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se Electrochemical cells containing bifunctional silyl phosphonates

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100248039A1 (en) * 2009-03-31 2010-09-30 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
US8420265B2 (en) * 2009-03-31 2013-04-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
US9054375B2 (en) 2009-11-10 2015-06-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable lithium battery
US8936881B2 (en) 2011-02-09 2015-01-20 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable lithium battery
US9040203B2 (en) 2013-01-16 2015-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US9564662B2 (en) 2013-01-29 2017-02-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Protection circuit module integrated cap assembly, and method of manufacturing cap assembly and secondary battery
JP2019537195A (en) * 2016-09-21 2019-12-19 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se Electrochemical cells containing bifunctional silyl phosphonates
KR20190040769A (en) * 2017-10-11 2019-04-19 인천대학교 산학협력단 Efficient Electrolyte to Improve the Surface Stability of Graphite Anodes and lithium ion rechargeable battery including thereof

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