KR100407486B1 - Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬염과 혼합유기용매를 포함하는 유기전해액에 있어서, 상기 혼합유기용매가 고유전율 용매와, 저비점 용매와 하기 화학식 1의 화합물 및 화학식 2의 화합물중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전해액 및 이를 포함하는 리튬 전지에 관한 것으로, 본 발명의 유기전해액은 이온전도도 및 충방전특성 및 내연성이 우수하며, 본 발명의 전해액을 채용하는 리튬전지는 전지의 용량이 크고 사이클이 진행되어도 안정적인 충방전특성과 스웰링현상이 방지된 고성능 리튬 전지를 구성할 수 있다.The present invention provides an organic electrolyte solution comprising a lithium salt and a mixed organic solvent, wherein the mixed organic solvent includes a high dielectric constant solvent, a low boiling point solvent, at least one selected from a compound of Formula 1 and a compound of Formula 2 It relates to an organic electrolyte solution and a lithium battery comprising the same, the organic electrolyte of the present invention is excellent in ion conductivity, charge and discharge characteristics and flame resistance, the lithium battery employing the electrolyte solution of the present invention has a large battery capacity and progress cycle Even if it is possible to configure a high performance lithium battery with stable charge and discharge characteristics and swelling phenomenon is prevented.

상기식중, R1, R2, R3, R4, R5, R6는 서로 독립적으로 수소, 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 5의 선형 알킬기 및 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 are independently of each other hydrogen, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with unsubstituted or halogen atoms and substituted with unsubstituted or halogen atoms It is selected from the group consisting of a cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

Description

유기전해액 및 이를 채용한 리튬 전지{Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same}Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same

본 발명은 리튬 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온전도도 및 난연성이 향상되고, 전지의 온도가 상승하여도 스웰링이 방지되어 전지두께가 일정하여 안정성이 향상된 비수계 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium battery, and more particularly, to a non-aqueous electrolyte and a lithium battery employing the same, which improves ion conductivity and flame retardancy, prevents swelling even when the temperature of the battery rises, and thus improves stability due to constant battery thickness. It is about.

비디오 카메라, 휴대용 전화, 노트북 PC 등의 휴대용 전자기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로서 사용되는 전지에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, 충전가능한 리튬 2차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈수소 전지, 니켈아연 전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 3배정도 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 가장 주목받고 있는 전지중의 하나로 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.As the weight reduction and the high functionalization of portable electronic devices such as video cameras, portable telephones, notebook PCs, and the like have progressed, many studies have been made on batteries used as driving power sources. In particular, the rechargeable lithium secondary battery has the highest energy density per unit weight and can be rapidly charged compared to the conventional lead storage battery, nickel-cadmium battery, nickel hydrogen battery, nickel zinc battery, etc. Hanaro R & D is actively progressing.

리튬 2차전지에 있어서, 캐소드로는 TiO2, MoS2, CoO2, V2O5, FeS, NbS2,MnO2등의 전이금속 화합물 또는 이들과 리튬과의 산화물들이 활물질로서 사용되고 있으며, 애노드로는 리튬 금속, 그의 합금 또는 탄소재료등이 활물질로서 사용되고 있다.In the lithium secondary battery, as a cathode, transition metal compounds such as TiO 2 , MoS 2 , CoO 2 , V 2 O 5 , FeS, NbS 2 , MnO 2 , or oxides thereof and lithium are used as active materials, and the anode As the furnace, lithium metal, an alloy thereof, or a carbon material is used as the active material.

또한 전해질로는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질이나 고체전해질로 분류되는데, 액체전해질을 사용하는 경우는 누액에 따른 화재의 위험성 및 기화에 따른 전지의 파손등과 같은 안정성과 관련한 많은 문제점이 발생된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 방법이 제안되었다. 고체전해질은 일반적으로 전해액의 누출 위험이 없고 가공하기가 용이하기 때문에 많은 관심속에서 연구가 진행되고 있으며, 그중에서도 특히 고분자 고체 전해질에대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 알려진 고분자 고체전해질은 유기전해액이 전혀 함유되지 않은 완전 고체형과 유기전해액을 함유하고 있는 겔형으로 나눌수 있다.In addition, the electrolyte is classified into a liquid electrolyte or a solid electrolyte according to the type of electrolyte. When a liquid electrolyte is used, many problems related to stability, such as a risk of fire due to leakage and breakage of the battery due to vaporization, are generated. In order to solve this problem, a method of using a solid electrolyte instead of a liquid electrolyte has been proposed. Solid electrolytes are generally researched in a lot of interest because there is no risk of leakage of electrolytes and they are easy to process. Among them, researches on polymer solid electrolytes are particularly active. Currently known polymer solid electrolytes can be divided into a completely solid form containing no organic electrolyte and a gel containing an organic electrolyte.

통상 리튬전지는 높은 작동전압에서 구동이 되기 때문에 기존의 수계전해액은 사용할수가 없다. 가장 큰 이유는 수용매를 사용할 경우에서는 애노드인 리튬과 수용액이 격렬하게 반응하기 때문이다. 따라서 수용액이 아닌 리튬염을 유기용매에 용해시킨 유기전해액이 리튬전지에 사용되며, 이때 유기용매로서는 이온전도도와 유전율이 높으면서 점도가 낮은 유기용매를 사용하는 것이 바람직한데, 이러한 조건을 모두 만족하는 단일의 유기용매는 얻기 힘들기 때문에 고유전율의 유기용매와 저유전율 유기용매의 혼합용매계 또는 고유전율의 유기용매와 저점도의 유기용매의 혼합용매계 등을 사용하고 있다.In general, lithium batteries are driven at high operating voltages, so existing aqueous electrolytes cannot be used. The main reason is that when the aqueous solvent is used, the anode lithium and the aqueous solution react violently. Therefore, an organic electrolyte solution in which lithium salt is dissolved in an organic solvent rather than an aqueous solution is used in a lithium battery. In this case, it is preferable to use an organic solvent having high ionic conductivity and low dielectric constant and low viscosity. Since organic solvents are difficult to obtain, a mixed solvent system of a high dielectric constant organic solvent and a low dielectric constant organic solvent or a mixed solvent system of a high dielectric constant organic solvent and a low viscosity organic solvent is used.

미국 특허 제6,114,070호 및 제6,048,637호에서는 선형 카보네이트 및 환상형 카보네이트의 혼합용매로서 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트와 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트를 혼합하여 유기용매의 이온전도도를 향상시키는 노력이 있어 왔다.In US Pat. Nos. 6,114,070 and 6,048,637, efforts have been made to improve the ionic conductivity of organic solvents by mixing dimethyl carbonate or diethyl carbonate with ethylene carbonate or propylene carbonate as a mixed solvent of linear carbonate and cyclic carbonate.

그러나 이들 혼합용매는 보통 120℃ 이하에서는 사용이 가능하나 그 이상의 온도가 되면 증기압에 의해 가스가 발생하여 전지가 스웰링되어 사용이 불가능해지는 문제점이 있었다.However, these mixed solvents can usually be used below 120 ℃ but when the temperature is higher than the gas generated by the vapor pressure there was a problem that the battery is swelled and can not be used.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 끓는점이 높으면서 휘발이 거의 없으며, 안전성이 더욱 향상되고 난연성, 충방전 싸이클특성이 개선된 유기전해액을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an organic electrolyte solution having a high boiling point and almost no volatilization, further improving safety and flame retardancy and charging / discharging cycle characteristics.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 유기 전해액을 채용하는 리튬 전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lithium battery employing the organic electrolyte.

도 1은 본 발명의 실시예 4 및 비교예 2의 전해액을 사용한 전지를 0.2C로 충전했을때의 비교 프로파일을 나타낸 도면이고,1 is a view showing a comparison profile when the battery using the electrolyte solution of Example 4 and Comparative Example 2 of the present invention at 0.2C,

도 2는 본 발명의 실시예 4 및 비교예 2의 전해액을 사용한 전지를 0.2C로 충방전했을때의 비교 프로파일을 나타낸 도면이고,2 is a view showing a comparison profile when the battery using the electrolyte solution of Example 4 and Comparative Example 2 of the present invention when charged and discharged at 0.2C,

도 3는 본 발명의 실시예 5 및 비교예 2의 전해액을 사용한 전지의 방전용량비교를 나타낸 도면이고,3 is a view showing a discharge capacity comparison of a battery using the electrolyte solution of Example 5 and Comparative Example 2 of the present invention,

도 4는 본 발명의 합성예 1에 따라 제조된 5-메틸-1,3-디옥소란-2-온(5-methyl-1,3-dioxolan-2-on)의 NMR 스펙트럼이고,4 is an NMR spectrum of 5-methyl-1,3-dioxolan-2-on prepared according to Synthesis Example 1 of the present invention,

도 5는 본 발명의 실시예 4의 전해액을 사이클릭볼타메트리법을 이용하여 안정성을 측정한 도면이고,5 is a view of measuring the stability of the electrolyte solution of Example 4 using the cyclic voltammetry method,

도 6는 탄소 애노드를 이용하여 본 발명의 실시예 4의 전해액에 있어서, 리튬 이온의 흡탈착 경향을 알 수 있는 전압-전류 그래프이다.6 is a voltage-current graph showing a tendency of adsorption and desorption of lithium ions in the electrolyte solution of Example 4 of the present invention using a carbon anode.

상기 본 발명의 첫번째 기술적 과제는 리튬염과 혼합 유기용매를 포함하는 유기 전해액에 있어서,In the first technical problem of the present invention is an organic electrolyte comprising a lithium salt and a mixed organic solvent,

상기 혼합 유기용매가 고유전율용매와, 저비점용매와, 하기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전해액에 의하여 이루어진다.The mixed organic solvent comprises a high dielectric constant solvent, a low boiling point solvent, and at least one selected from the compounds represented by Formulas 1 and 2 below.

<화학식 1><Formula 1>

<화학식 2><Formula 2>

상기식중, R1, R2, R3, R4, R5, R6는 서로 독립적으로 수소, 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 5의 선형 알킬기 및 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 are independently of each other hydrogen, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with unsubstituted or halogen atoms and substituted with unsubstituted or halogen atoms It is selected from the group consisting of a cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

바람직하게는, 상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6중 적어도 하나는 불소기로 치환된 선형 알킬기 또는 고리형 알킬기인 것이 바람직하다.Preferably, at least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 is preferably a linear or cyclic alkyl group substituted with a fluorine group.

또한, 본 발명의 두번째 기술적 과제는 캐소드;In addition, the second technical problem of the present invention is a cathode;

애노드; 및Anode; And

리튬염과, 고유전율 용매와 저비점 용매와, 상기 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물중 선택된 1종 이상 포함하는 혼합 유기용매를 포함하는 비수계 전해액;을 포함하는 리튬전지에 의하여 이루어진다.And a non-aqueous electrolyte comprising a lithium salt, a high dielectric constant solvent, a low boiling point solvent, and a mixed organic solvent including at least one selected from the compounds represented by Formulas 1 and 2.

<화학식 1><Formula 1>

<화학식 2><Formula 2>

상기식중, R1, R2, R3, R4, R5, R6는 서로 독립적으로 수소, 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 5의 선형 알킬기 및 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 are independently of each other hydrogen, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with unsubstituted or halogen atoms and substituted with unsubstituted or halogen atoms It is selected from the group consisting of a cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

본 발명의 유기전해액은 고유전율용매와 저비점용매의 혼합물에 화학식 1의 화합물 및/또는 화학식 2의 화합물을 부가한 데 그 특징이 있다.The organic electrolyte of the present invention is characterized by adding a compound of formula 1 and / or a compound of formula 2 to a mixture of a high dielectric constant solvent and a low boiling point solvent.

<화학식 1><Formula 1>

<화학식 2><Formula 2>

상기식중, R1, R2, R3, R4, R5, R6는 서로 독립적으로 수소, 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 5의 선형 알킬기 및 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 are independently of each other hydrogen, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with unsubstituted or halogen atoms and substituted with unsubstituted or halogen atoms It is selected from the group consisting of a cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.

상기 화학식 1 및 2에서, 비치환된 선형 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 등이 있고, 할로겐 원자로 치환된 선형 알킬기의 구체적인 예로는 트리플루오로메틸기, 펜타플루오르에틸기 등이 있고, 비환된 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기의 구체적인 예로는 페닐기 등이 있고, 할로겐 원자로 치환된 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기의 구체적인 예로는 플루오로페닐기 등이 있다.In Formulas 1 and 2, specific examples of the unsubstituted linear alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, and the like, and specific examples of the linear alkyl group substituted with halogen atom include trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, and the like. Specific examples of the cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms include a phenyl group and the like, and specific examples of the cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms substituted with a halogen atom include a fluorophenyl group and the like.

바람직하게는, 상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6중 적어도 하나는 트리플루오로메틸기와 같이 불소기로 치환된 선형 알킬기, 플루오로페닐기와 같이 불소로 치환된 고리형 알킬기인 것이 바람직하다.Preferably, at least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 is a cyclic group substituted with fluorine such as a linear alkyl group substituted with a fluorine group, such as a trifluoromethyl group, and a fluorophenyl group. It is preferable that it is an alkyl group.

본 발명의 유기전해액에 있어서, 고유전율용매와 저비점 용매의 총부피는 80 내지 90%이며, 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물중에서 선택된 하나 이상의 총부피는 10 내지 20%인 것이 바람직하다. 만약 이 범위를 벗어나면 전지의 두께가 현격하게 부풀어 오르고 이온전도도 및 전지의 충방전 특성이 저하되는 문제점을 안고 있다. 그리고 고유전율 용매와 저비점용매의 혼합부피비는 30:70 내지 50:50이다.In the organic electrolyte solution of the present invention, the total volume of the high dielectric constant solvent and the low boiling point solvent is 80 to 90%, and the total volume of at least one selected from the compounds represented by Formulas 1 and 2 is preferably 10 to 20%. If out of this range, the thickness of the battery is significantly inflated, and the ion conductivity and the charge and discharge characteristics of the battery are deteriorated. The mixing volume ratio of the high dielectric constant solvent and the low boiling point solvent is 30:70 to 50:50.

또한 상기 고유전율용매는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 또는 감마 -부티로락톤을 사용하는것이 바람직하며, 저비점 용매는 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트. 디에틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄 또는 지방산 에스테르 유도체 등을 사용하는것이 바람직하다.In addition, the high dielectric constant solvent is preferably ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, or gamma-butyrolactone, the low boiling point solvent is dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate. Preference is given to using diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethoxyethane, diethoxyethane or fatty acid ester derivatives.

상기 화학식 1의 화합물은 5-메틸-1,3-디옥소란-2-온(5-methyl-1,3-dioxolan-2-on)(R2(또는 R3)는 CH3, R1, R3(또는 R2), R4는 모두 H인 경우), 4,5-디메틸-1,3-디옥소란-2-온(4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-on)(R2(또는 R3)는 CH3, R1, R3(또는 R2), R4는 모두 H인 경우), 5-트리플루오로메틸-1,3-디옥소란-2-온(5-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-on)(R1, R2(또는 R3), R4는 모두 H, R3(또는 R2)이CF3인 경우) 등이 바람직하며 특히 R1, R4는 수소기이고 R2및 R3중 하나가 트리플루오로메틸기로 치환된 것이 더욱 바람직하다. 그리고 화학식 2의 화합물은 디-메틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디오네이트(Di-methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate)(R5및 R6이 모두 메틸기인 경우), 디-에틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디오네이트(Di-ethyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate)(R5및 R6이 모두 에틸기인 경우), 에틸, 메틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디오네이트(Ethyl,methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate)(R5이 메틸기이고, R6이 에틸기인 경우), 메틸, 트리플루오로메틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디오네이트(methyl, trifluoromethyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate) 등이 있고, 그중에서도 특히 R5및 R6중 적어도 하나가 메틸기와 트리플루오로메틸기로 치환된 것이 더욱 바람직하다.The compound of Formula 1 is 5-methyl-1,3-dioxolan-2-on (5-methyl-1,3-dioxolan-2-on) (R 2 (or R 3 ) is CH 3 , R 1 , R 3 (or R 2 ), when R 4 is all H, 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one (4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2- on) (R 2 (or R 3 ) is CH 3 , R 1 , R 3 (or R 2 ), where R 4 is all H), 5-trifluoromethyl-1,3-dioxolane-2 -On (5-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-on) (R 1 , R 2 (or R 3 ) and R 4 are all H, when R 3 (or R 2 ) is CF 3) and the like are preferred. More preferably, R 1 , R 4 are hydrogen groups and one of R 2 and R 3 is substituted with a trifluoromethyl group. And the compound of formula 2 is di-methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate (when both R 5 and R 6 are methyl groups) , Di-ethyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate (when both R 5 and R 6 are ethyl groups), ethyl, methyl- 4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate (Ethyl, methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate) (when R 5 is a methyl group and R 6 is an ethyl group), methyl, trifluoromethyl- 4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate (methyl, trifluoromethyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate) and the like, among which at least one of R 5 and R 6 is a methyl group and a trifluoromethyl group More preferably substituted.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 이온전도도를 저하시키지 않으면서 난연성을 증대시키는 역할을 하며, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 전해액의 분해를 억제하고 전지내에서 발생하는 열을 흡수하는 역할을 한다.The compound represented by Chemical Formula 1 serves to increase the flame retardancy without lowering the ionic conductivity, and the compound represented by Chemical Formula 2 serves to suppress decomposition of the electrolyte and absorb heat generated in the battery.

또한 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2의 화합물을 함께 사용하는 경우 그 혼합부피비는 1:9 내지 9:1이며, 특히 3:1인 것이 보다 바람직하다.In addition, when using the compound of Formula 1 and Formula 2 together, the mixing volume ratio is 1: 9 to 9: 1, more preferably 3: 1.

또한 상기 리튬염은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiN(CF3SO2), LiBF4, LiC(CF3SO2)3, LiN(C2F5SO2)2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물이 바람직하다. 그리고 전해액에서의 리튬염의 농도는 0.5 내지 2M 정도인 것이 바람직하다.In addition, the lithium salt may be used as long as it is commonly used in lithium batteries, and LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ), LiBF 4 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , Preference is given to at least one compound selected from the group consisting of LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 . And it is preferable that the density | concentration of the lithium salt in electrolyte solution is about 0.5-2 M.

본 발명의 전해액을 채용한 리튬 전지 및 그 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다. 본 발명의 리튬 전지는 그 형태가 특별히 제한되지는 않으며, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 2차 전지, 리튬 1차 전지 모두가 가능하다.A lithium battery employing the electrolyte solution of the present invention and a manufacturing method thereof will be described. The lithium battery of the present invention is not particularly limited in form, and both lithium secondary batteries such as lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, and lithium primary batteries can be used.

먼저, 캐소드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 캐소드 활물질 조성물을 준비한다. 이 캐소드 활물질 조성물을 알루미늄 집전체상에 직접 코팅 및 건조하여 캐소드 극판을 준비한다. 또는 상기 캐소드 활물질 조성물을 별도의 지지체상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 알루미늄 집전체상에 라미네이션하여 캐소드 극판을 제조하는 것도 가능하다.First, a cathode active material composition is prepared by mixing a cathode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent. The cathode active material composition is directly coated and dried on an aluminum current collector to prepare a cathode electrode plate. Alternatively, the cathode active material composition may be cast on a separate support, and then the film obtained by peeling from the support may be laminated on an aluminum current collector to manufacture a cathode electrode plate.

상기 캐소드 활물질로는 리튬 함유 금속 산화물로서, 특히 LiCoO2, LiMnxO2x, LiNi1-xMnxO2x(x=1, 2)등을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 도전제로는 카본 블랙을 사용하며, 결합제로는 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물을 사용하며, 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤 등을 사용한다. 이 때 캐소드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다.As the cathode active material, it is preferable to use LiCoO 2 , LiMn x O 2x , LiNi 1-x Mn x O 2x (x = 1, 2) or the like as a lithium-containing metal oxide. Carbon black is used as the conductive agent, and vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, and mixtures thereof are used. N-methylpyrrolidone, acetone, and the like are used as the solvent. At this time, the content of the cathode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent is at a level commonly used in lithium batteries.

상술한 캐소드 극판 제조시와 마찬가지로, 애노드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 애노드 활물질 조성물을 제조하며, 이를 구리 집전체에 직접코팅하거나 별도의 지지체상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 애노드 활물질 필름을 구리 집전체에 라미네이션하여 애노드 극판을 얻는다. 애노드 활물질로는 리튬 금속, 리튬 합금, 탄소재 또는 그래파이트를 사용한다. 그리고 애노드 활물질 조성물에서 도전제, 결합제 및 용매는 캐소드의 경우와 동일하게 사용된다. 그리고 경우에 따라서는 상기 캐소드 전극 활물질 조성물 및 애노드 전극 활물질 조성물에 가소제를 더 부가하여 전극판 내부에 기공을 형성하기도 한다.As in the case of manufacturing the cathode electrode plate described above, an anode active material composition is prepared by mixing an anode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent, which is directly coated on a copper current collector or cast on a separate support and peeled from the support. The film is laminated on a copper current collector to obtain an anode plate. As the anode active material, lithium metal, lithium alloy, carbon material or graphite is used. In the anode active material composition, the conductive agent, the binder, and the solvent are used in the same manner as in the case of the cathode. In some cases, a plasticizer is further added to the cathode electrode active material composition and the anode electrode active material composition to form pores inside the electrode plate.

한편, 세퍼레이터로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하다. 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 그 조합물중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직포 형태이여도 무방하다. 이를 보다 상세하게 설명하면 리튬 이온 전지의 경우에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 재료로 된 권취가능한 세퍼레이타를 사용하며, 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기전해액 함침 능력이 우수한 세퍼레이타를 이용하는데, 이러한 세퍼레이타는 하기 방법에 따라 제조가능하다.On the other hand, any separator can be used as long as it is commonly used in lithium batteries. As long as it is conventionally used in a lithium battery, it can use all, and it is especially preferable that it is low resistance with respect to the ion migration of electrolyte, and excellent electrolyte solution moisture-absorbing ability. More specifically, the material selected from glass fiber, polyester, teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), and combinations thereof may be nonwoven or woven. In more detail, a lithium ion battery uses a windable separator made of a material such as polyethylene or polypropylene, and a lithium ion polymer battery uses a separator having excellent organic electrolyte impregnation ability. Such a separator can be manufactured according to the following method.

즉, 고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이타 조성물을 준비한다.That is, a separator composition is prepared by mixing a polymer resin, a filler, and a solvent.

상기 세퍼레이타 조성물을 전극상에 직접적으로 코팅 및 건조하여 세퍼레이타 필름을 형성하거나 또는 상기 세퍼레이타 조성물을 지지체상에 캐스팅 및 건조한 다음, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이타 필름을 전극 상부에 라미네이션하여 형성할 수 있다.The separator composition is directly coated and dried on an electrode to form a separator film, or the separator composition is cast and dried on a support, and then the separator film peeled from the support is deposited on the electrode. It can be formed by lamination.

상기 고분자 수지는 특별히 한정되지는 않으나, 전극판의 결합제에 사용되는 물질들이 모두 사용가능하다. 여기에는 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 및 그 혼합물을 사용할 수 있다. 그중에서도 특히 헥사플루오로프로필렌 함량이 8 내지 25중량%인 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머를 사용한다.The polymer resin is not particularly limited, but any material used for the binder of the electrode plate may be used. Vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate and mixtures thereof can be used here. Among them, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer having a hexafluoropropylene content of 8 to 25% by weight is used.

상술한 바와 같은 캐소드 극판과 애노드 극판사이에 세퍼레이타를 배치하여 전지 구조체를 형성한다. 이러한 전지 구조체를 와인딩하거나 접어서 원통형 전지 케이스나 또는 각형 전지 케이스에 넣은 다음, 본 발명의 유기 전해액을 주입하면 리튬 이온 전지가 완성된다. 또는 상기 전지 구조체를 바이셀 구조로 적층한 다음, 이를 유기 전해액에 함침시키고, 얻어진 결과물을 파우치에 넣어 밀봉하면 리튬 이온 폴리머 전지가 완성된다.A separator is disposed between the cathode electrode plate and the anode electrode plate as described above to form a battery structure. The battery structure is wound or folded, placed in a cylindrical battery case or a square battery case, and then the organic electrolyte solution of the present invention is injected to complete a lithium ion battery. Alternatively, the battery structure is stacked in a bi-cell structure, and then impregnated in the organic electrolyte, and the resultant is placed in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하되, 본발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following Examples, but the present invention is not necessarily limited thereto.

<합성예 1>Synthesis Example 1

마그네틱 스터러가 장치된 둥근 바닥 플라스크내에 질소 가스를 퍼지하면서 2-메틸-1,3-프로판디올(36g,0.40mol), 디메틸카보네이트(72g, 0.80mol)과 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드(0.40g, 0.0040mol)을 넣고 이 혼합물을 120℃에서 6시간동안 가열하였다. 상기 혼합물을 500mL 둥근 바닥 플라스크로 옮기고 대기압에서 증류를 실시하여 메탄올을 제거하였다. 상기 반응 혼합물을 기체 크로마토그래피(GC)를 분석하였다. 분석결과 출발물질인 2-메틸-1,3-프로판디올의 약 90%가 변환되었다는 것을 알 수 있었다. 미반응 2-메틸-1,3-프로판디올의 완전한 변환을 위하여 반응 혼합물에 디메틸카보네이트(20g, 0.22mol)를 첨가하고 1시간동한 격렬하게 반응시킨 후, 대기압에서 증류를 실시하여 메탄올을 제거하였다. 이와 같이 메탄올을 제거한 후, 반응 결과물을 진공증류(0.5torr)하여 정제하였다. 진공증류 결과, 5-메틸-1,3-디옥소란-2-온(비점: 74~75℃, 순도: 99%) 37g을 얻을 수 있었다.2-methyl-1,3-propanediol (36 g, 0.40 mol), dimethyl carbonate (72 g, 0.80 mol) and tetra-n-butylammonium bromide (0.40) while purging nitrogen gas in a round bottom flask equipped with a magnetic stirrer g, 0.0040 mol) and the mixture was heated at 120 ° C. for 6 hours. The mixture was transferred to a 500 mL round bottom flask and distilled at atmospheric pressure to remove methanol. The reaction mixture was analyzed by gas chromatography (GC). Analysis showed that about 90% of the starting material 2-methyl-1,3-propanediol was converted. For complete conversion of unreacted 2-methyl-1,3-propanediol, dimethyl carbonate (20 g, 0.22 mol) was added to the reaction mixture and reacted vigorously for 1 hour, followed by distillation at atmospheric pressure to remove methanol. It was. After removing methanol as described above, the reaction product was purified by vacuum distillation (0.5torr). As a result of vacuum distillation, 37 g of 5-methyl-1,3-dioxolan-2-one (boiling point: 74 to 75 ° C, purity: 99%) was obtained.

이와 같이 형성된 5-메틸-1,3-디옥소란-2-온의 구조는 도 4의 NMR 스펙트럼에 나타난 바와 같다. 이를 참조하면, 1.0ppm 부근에서의 두개의 피크는 메틸기를 나타내는 것이고, 4.1ppm에서의 피크는 4번, 6번 탄소 자리의 두개의 카본을 나타내므로 이의 구조와 일치한다는 것을 확인할 수 있었다.The structure of 5-methyl-1,3-dioxolan-2-one thus formed is as shown in the NMR spectrum of FIG. 4. Referring to this, the two peaks in the vicinity of 1.0ppm represents a methyl group, and the peak at 4.1ppm represents two carbons of the 4th and 6th carbon sites.

<합성예 2>Synthesis Example 2

2-메틸-1,3-프로판디올 0.22mol과 디메틸카보네이트(0.44mol)과 테트라메틸암모늄 화합물 (0.0022mol)를 넣고 질소분위기에서 반응을 시킨 것을 제외하고는, 합성예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 디-메틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디이오네이트(Di-methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate)을 제조하였다. 이 반응 혼합물을 GC를 이용하여 분석한 결과에 의하면, 출발물질의 약 75%가 변환됨을 알 수 있었다.The same procedure as in Synthesis Example 1 was carried out except that 0.22 mol of 2-methyl-1,3-propanediol, dimethyl carbonate (0.44 mol), and tetramethylammonium compound (0.0022 mol) were added thereto and reacted in a nitrogen atmosphere. Di-methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate (Di-methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate) was prepared. Analysis of the reaction mixture using GC showed that about 75% of the starting material was converted.

<실시예 1><Example 1>

LiCoO295wt%, 결착제로 PVdF 2wt% 및 전자의 이동을 개선하기 위한 카본 도전제 3wt%를 혼합하고 여기에 N-메틸피롤리돈(NMP) (100ml) 및 세라믹볼을 부가한 다음, 이 혼합물을 200ml 플라스틱병에 넣고 10시간동안 잘 혼련시켰다. 그리고 15㎛두께의 알루미늄박위에 250㎛ 간격의 닥터 블래이드로 캐스팅을 실시하여 캐소드전극을 얻은다음 이것을 약 110℃ 오븐에 넣고 약 12시간동안 건조를 하여 NMP가 완전히 날라가도록 만든 다음, 이것을 다시 roll press를 이용하여 두께 95㎛의 캐소드전극을 얻을 수 있었다.95 wt% of LiCoO 2 , 2 wt% of PVdF as a binder, and 3 wt% of carbon conductive agent to improve the transport of electrons were added thereto, followed by addition of N-methylpyrrolidone (NMP) (100 ml) and ceramic balls, and this mixture In a 200 ml plastic bottle and knead well for 10 hours. Then, cast a 250 μm-thick doctor blade on a 15 μm-thick aluminum foil to obtain a cathode electrode, place it in an oven at about 110 ° C., dry it for about 12 hours, and let NMP fly off completely. Using the method, a cathode having a thickness of 95 µm was obtained.

애노드 활물질은 흑연계 MCMB 2528(Osaka Gas Co.) 93wt%에 결착제로 PVdF 7wt%에 NMP를 첨가하여 잘 섞은 다음 세라믹볼을 넣고 약 10시간동안 잘 혼련시켰다. 이 혼합물을 두께 19㎛의 동박위에 300㎛ 간격의 닥터 블레이드로 캐스팅을 하여 애노드 전극을 얻은 다음, 이것을 캐소드와 마찬가지로 90℃ 오븐에 넣고 약 10시간동안 건조하여 NMP가 완전히 날라가도록 하였다. 이 극판을 다시 롤 프레스하여 120㎛두께의 애노드 전극을 얻을 수 있었다.The anode active material was mixed well by adding NMP to PVdF 7wt% as a binder to 93wt% graphite MCMB 2528 (Osaka Gas Co.), and then kneading well for about 10 hours. The mixture was cast on a copper foil having a thickness of 19 μm with a doctor blade spaced 300 μm to obtain an anode electrode, which was then placed in a 90 ° C. oven like a cathode, and dried for about 10 hours to allow NMP to be completely blown off. The electrode plate was roll-pressed again to obtain an anode electrode having a thickness of 120 µm.

세퍼레이터로는 두께 20㎛의 폴리에틸렌/폴리프로필렌 미다공성막(미국 Hoest Cellanese사)을 사용하였다.As a separator, a polyethylene / polypropylene microporous membrane (US Hoest Cellanese) having a thickness of 20 μm was used.

상기 캐소드와 애노드 및 세퍼레이타를 이용하여 전극 구조체를 제조하였고, 이를 전지 케이스내에 수납하고 전해액을 주입하여 용량 800mAh 각형 전지를 제조하였다. 이 때 본 전해액 조성 실험을 위해서 총 10개의 전지를 제조하였다.An electrode structure was manufactured using the cathode, the anode, and the separator. The electrode structure was accommodated in a battery case and an electrolyte was injected to prepare a capacity 800mAh square battery. At this time, a total of 10 batteries were prepared for the present electrolyte composition experiment.

상기 전해액으로는 에틸렌카보네이트 40부피% , 디메틸카보네이트 40부피%, 5-메틸-1,3-디옥소란-2-온 15부피%, 디-메틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디오네이트 5부피% 를 혼합한 후, 리튬염으로는 1M LiPF6를 사용하였다.Examples of the electrolyte include 40% by volume of ethylene carbonate, 40% by volume of dimethyl carbonate, 15% by volume of 5-methyl-1,3-dioxolane-2-one, and di-methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptane. After mixing 5% by volume of dionate, 1M LiPF 6 was used as the lithium salt.

<실시예 2><Example 2>

유기 전해액으로서, 에틸렌카보네이트 40부피% 및 디에틸카보네이트 40부피% 및 5-메틸-1,3-디옥소란-2-온 20부피%의 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.As the organic electrolyte, the same method as in Example 1, except that 40 vol% of ethylene carbonate, 40 vol% of diethyl carbonate and 20 vol% of 5-methyl-1,3-dioxolane-2-one were used. Was carried out.

<실시예 3><Example 3>

유기 전해액으로서, 에틸렌카보네이트 40부피% 및 디에틸카보네이트 50부피% 및 5-메틸- 1,3-디옥소란-2-온 10부피%의 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.As the organic electrolyte, the same method as in Example 1, except that 40 vol% of ethylene carbonate, 50 vol% of diethyl carbonate, and 10 vol% of 5-methyl-1,3-dioxolane-2-one were used. Was carried out.

<실시예 4><Example 4>

유기 전해액으로서, 에틸렌카보네이트 40부피%, 디에틸카보네이트 20부피%, 디메틸카보네이트 20부피% 및 5-메틸-1,3-디옥소란-2-온 20부피%의 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.As the organic electrolyte solution, except that 40 vol% of ethylene carbonate, 20 vol% of diethyl carbonate, 20 vol% of dimethyl carbonate and 20 vol% of 5-methyl-1,3-dioxolan-2-one were used, It carried out by the same method as Example 1.

<실시예 5>Example 5

고분자 전해질 형성용 조성물은, VdF-HFP 공중합체 형성용 모노머 용액(15g)을 실시예 4의 전해액 100㎖가 들어가 있는 250㎖ 병에 넣은 다음, 이것을 80℃의 오븐에서 약 1시간동안 방치한 다음 이를 세게 흔들어서 완전히 녹여서 준비하였다.In the composition for forming a polymer electrolyte, the monomer solution for forming a VdF-HFP copolymer (15 g) was placed in a 250 ml bottle containing 100 ml of the electrolyte of Example 4, and then left in an oven at 80 ° C. for about 1 hour. Shake it vigorously to prepare it by melting completely.

캐소드 및 애노드는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 후 캐소드를 유리판위에 펼치고 그 위에 고분자 전해질 형성용 조성물을 부어 200㎛ 두께의 닥터 블래이드로 캐스팅을 한 다음 드라이 분위기에서 약 1분정도 방치하여 고분자 전해질이 형성되도록 하였다.Cathode and anode were prepared in the same manner as in Example 1, and then the cathode was spread on a glass plate, and the polymer electrolyte forming composition was poured thereon, cast into a doctor blade having a thickness of 200 μm, and left in a dry atmosphere for about 1 minute. This was made to form.

애노드도 캐소드와 동일하게 유리판위에 고분자 전해질 형성용 조성물을 캐스팅하여 고분자 전해질이 표면에 코팅된 애노드를 얻었다. 그 후, 캐소드와 애노드를 약 5cm의 간격을 두고 포개어 젤리롤 타입으로 와인딩한 다음, 압력이 96N/cm2인 핫프레스로 약 1분간 눌러서 각형의 리튬 폴리머 전지를 얻었다.The anode was cast in the same manner as the cathode on the glass plate to form a composition for forming a polymer electrolyte to obtain an anode coated on the surface of the polymer electrolyte. Thereafter, the cathode and the anode were stacked with a gap of about 5 cm and wound into a jelly roll type, and then pressurized with a hot press of 96 N / cm 2 for about 1 minute to obtain a rectangular lithium polymer battery.

<비교예 1>Comparative Example 1

유기 전해액으로서, 에틸렌카보네이트 40부피%, 디메틸카보네이트 40부피%, 메틸에틸카보네이트 20부피%의 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.As an organic electrolyte solution, it carried out by the same method as Example 1 except having used the mixture of 40 volume% of ethylene carbonate, 40 volume% of dimethyl carbonate, and 20 volume% of methyl ethyl carbonate.

<비교예 2>Comparative Example 2

유기 전해액으로서, 에틸렌카보네이트 30부피%, 메틸에틸카보네이트 55부피%, 프로필렌카보네이트 5% 및 플루오로벤젠 10부피%의 혼합물을 사용한 것을제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.The organic electrolytic solution was carried out in the same manner as in Example 1, except that 30 vol% of ethylene carbonate, 55 vol% of methyl ethyl carbonate, 5% of propylene carbonate, and 10 vol% of fluorobenzene were used.

임피던스(Solartron 1260) 분석기를 이용하여 실시예 1-5 및 비교예 1-2의 유기 전해액의 이온전도도를 10kHz에서 측정하였고, 그 결과는 표 1과 같았다. 또한 전해액의 난연성 평가를 위해, 폭 15mm, 길이 320mm, 두께 200㎛인 거름종이를 전해액에 각각 10분간 침적시킨후 각각의 시험지를 핀으로 잡아서 수직으로 3분간 세워두어 여분의 전해액이 완전히 없는 상태로 만들었다. 그 후 난연성 전해액을 함침시킨 상태에서 거름지를 25mm간격으로 샘플대의 지지체위에 놓고 수평으로 고정하고, 이 샘플대를 배기가 잘 되는 hood내에서 연소시켜 연소속도를 측정하여 표 1과 같은 결과를 얻었다.The ion conductivity of the organic electrolyte of Examples 1-5 and Comparative Examples 1-2 was measured at 10 kHz using an impedance (Solartron 1260) analyzer, and the results are shown in Table 1 below. In addition, to evaluate the flame retardancy of the electrolyte solution, the filter paper having a width of 15 mm, a length of 320 mm, and a thickness of 200 μm was dipped into the electrolyte for 10 minutes, and each test paper was held with a pin and stood vertically for 3 minutes, so that no extra electrolyte was completely removed. made. Then, in the state impregnated with the flame-retardant electrolyte solution, the filter paper was placed on the support of the sample stand at 25 mm intervals and fixed horizontally, and the sample stand was burned in a well-ventilated hood to measure the burning rate.

한편 전지의 스웰링 정도를 알아보기위해 0.2C로 충방전을 실시한 다음, 다시 2C로 충방전을 실시한후 디지탈 캘리퍼스를 이용하여 전지 두께를 측정하여 표 1과 같은 결과을 얻었다.On the other hand, to determine the degree of swelling of the battery after charging and discharging at 0.2C, and then again charging and discharging at 2C and measured the thickness of the battery using a digital caliper to obtain the results shown in Table 1.

전해액 샘플Electrolyte sample 이온전도도(10-3S/cm)Ion Conductivity (10 -3 S / cm) 연소속도(mm/min)Burning speed (mm / min) 스웰링정도(mm)Swelling accuracy (mm) 실시예 1Example 1 10.310.3 1.11.1 6.286.28 실시예 2Example 2 10.110.1 1.51.5 6.346.34 실시예 3Example 3 10.710.7 1.71.7 6.306.30 실시예 4Example 4 10.510.5 2.42.4 6.296.29 비교예 1Comparative Example 1 11.211.2 17.717.7 6.536.53 비교예 2Comparative Example 2 10.310.3 3.53.5 6.376.37

상기 표 1과 같이 상기 실시예 1 내지 4의 전해액은 비교예의 이온전도도보다는 약간 떨어지기는 하나 통상의 리튬 이온 전지 및 리튬 폴리머 전지용 전해액으로서 적용가능한 이온전도도 즉, 8.0 x 10-3mS/cm 이상의 이온전도도값을 만족시킨다는 것을 알 수 있었다. 그리고 실시예 1-4의 전해액은 비교예 1-2의 경우에 비하여 난연성이 향상되고, 특히 충방전을 반복실시하여도 스웰링이 일어나지 않고 일정한 전지 두께를 유지하여 안정성이 향상된 효과를 보인다. 또한 이들 전해액을 사용한 전지의 특성 실험을 통하여 도1 내지 3과 같은 충방전 프로파일결과를 얻을 수 있었다.As shown in Table 1, the electrolyte of Examples 1 to 4 is slightly inferior to the ion conductivity of Comparative Example, but is applicable to conventional lithium ion batteries and lithium polymer batteries, that is, ion conductivity, that is, ion conductivity of 8.0 × 10 −3 mS / cm or more. It can be seen that the value is satisfied. In addition, the electrolyte solution of Examples 1-4 is improved in flame retardancy compared to the case of Comparative Example 1-2, and particularly, even after repeated charging and discharging, swelling does not occur and maintains a constant battery thickness, thereby showing an effect of improving stability. In addition, the charge and discharge profile results shown in FIGS.

도 1 내지 도 3은 실시예 4 및 5에 따른 전해액을 사용한 경우와 비교예 2의 전해액을 사용한 전지와 비교하였을 경우 충방전 프로파일의 변화가 거의 없어 안정된 전지특성을 보여주고 있다.1 to 3 show stable battery characteristics because there is almost no change in charge / discharge profile when using the electrolyte according to Examples 4 and 5 and the battery using the electrolyte of Comparative Example 2.

도 5는 사이클릭볼타메트리법을 이용하여 실시예 4의 전해액을 전지에 적용하였을 경우, 전지의 사용구간인 2.5V ~ 4.2V 영역에서 안정된 전지 특성을 보인다는 것을 알 수 있었다.5 shows that when the electrolyte solution of Example 4 was applied to a battery by using the cyclic voltammetry method, stable battery characteristics were shown in a region of 2.5 V to 4.2 V, which is the use period of the battery.

도 6은 본 발명의 실시예 4의 전해액이 첨가된 전지의 애노드 표면에서 산화환원이 잘 이루어지고 있는지를 알아보는 실험으로 도면에서 알 수 있듯이 약 0.5V 영역에서 리튬 이온의 흡탈착이 잘 이루어지고 있음을 알 수 있다.FIG. 6 is an experiment to check whether the redox is well performed on the anode surface of the battery to which the electrolyte solution of Example 4 is added, as shown in the drawing. It can be seen that.

본 발명에 따른 유기전해액은 이온전도도 및 충방전특성 및 내연성이 우수하여, 이 유기 전해액을 채용하면 전지의 용량이 크고 사이클이 진행되어도 안정적인 충방전특성을 나타낼뿐 아니라 전지온도가 상승하여도 스웰링이 방지되어 안정성이 우수한 특성을 나타내는 리튬 전지를 제조할 수 있게 된다.The organic electrolyte according to the present invention has excellent ion conductivity, charge / discharge characteristics, and flame resistance. When the organic electrolyte solution is employed, not only the battery has a large capacity and exhibits stable charge / discharge characteristics even when the cycle proceeds, but also the swelling of the battery temperature increases. This can be prevented and a lithium battery having excellent stability can be produced.

Claims (8)

리튬염과 혼합유기용매를 포함하는 유기 전해액에 있어서,In an organic electrolyte solution containing a lithium salt and a mixed organic solvent, 상기 혼합유기용매가,The mixed organic solvent, 고유전율 용매와. 저비점 용매와, 하기 화학식 1 및 화학식 2의 화합물중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전해액:With high dielectric constant solvent. An organic electrolyte comprising a low boiling point solvent and at least one selected from compounds of Formulas 1 and 2: <화학식 1><Formula 1> <화학식 2><Formula 2> 상기식중, R1, R2, R3, R4, R5, R6는 서로 독립적으로 수소, 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 5의 선형 알킬기 및 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 are independently of each other hydrogen, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with unsubstituted or halogen atoms and substituted with unsubstituted or halogen atoms It is selected from the group consisting of a cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. 제1항에 있어서, 상기 고유전율용매와 저비점용매의 총부피가 80 내지 90%이고, 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물중에서 선택된 1종 이상의 총부피가 10 내지 20%인 것을 특징으로 하는 유기 전해액.The organic electrolyte solution of claim 1, wherein the total volume of the high dielectric constant solvent and the low boiling point solvent is 80 to 90%, and the total volume of at least one selected from the compounds of Formula 1 or Formula 2 is 10 to 20%. . 제1항에서, 상기 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물의 혼합부피비가 1:9 내지 9:1이고, 고유전율 용매와 저비점 용매의 혼합부피비가 30:70 내지 50:50인 것을 특징으로 하는 유기 전해액.The method of claim 1, wherein the mixing volume ratio of the compound of Formula 1 and the compound of Formula 2 is 1: 9 to 9: 1, and the mixing volume ratio of the high dielectric constant solvent and the low boiling point solvent is 30:70 to 50:50 Organic electrolyte. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고유전율 용매는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 및 감마 부티로락톤으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기전해액.The organic electrolytic solution according to claim 1 or 2, wherein the high dielectric constant solvent is selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and gamma butyrolactone. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저비점용매는 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트. 디에틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄 및 지방산 에스테르 유도체로 구성된 군으로 선택되는 것을 특징으로 하는 유기전해액.The method of claim 1 or 2, wherein the low boiling point solvent is dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate. An organic electrolyte solution selected from the group consisting of diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethoxyethane, diethoxyethane and fatty acid ester derivatives. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물이 5-메틸-1,3-디옥소란-2-온, 4,5-메틸-1,3-디옥소란-2-온 또는 5-트리플루오로메틸-1,3-디옥소란-2-온인것을 특징으로 하는 유기전해액.The compound according to claim 1 or 2, wherein the compound of formula 1 is 5-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-methyl-1,3-dioxoran-2-one or An organic electrolytic solution, which is 5-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물이 디-메틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디오네이트, 디-에틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디오네이트 또는 에틸, 메틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디오네이트, 또는 메틸,트리플루오로메틸-4-메틸-2,6-디옥소헵탄디오네이트 인것을 특징으로 하는 유기 전해액.3. The compound of claim 1, wherein the compound of Formula 2 is di-methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate, di-ethyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedio Nate or ethyl, methyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate, or methyl, trifluoromethyl-4-methyl-2,6-dioxoheptanedionate, The organic electrolyte solution characterized by the above-mentioned. 캐소드;Cathode; 애노드; 및Anode; And 리튬염과, 고유전율 용매와, 저비점 용매와, 화학식 1 및 화학식 2로 표시되는 화합물중 선택된 1종 이상을 포함하는 혼합 유기용매를 포함하는 비수계 전해액;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬전지:A non-aqueous electrolyte solution comprising a lithium salt, a high dielectric constant solvent, a low boiling point solvent, and a mixed organic solvent including at least one selected from the compounds represented by Formulas 1 and 2; <화학식 1><Formula 1> <화학식 2><Formula 2> 상기식중, R1, R2, R3, R4, R5, R6는 서로 독립적으로 수소, 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 1 내지 5의 선형 알킬기 및 비치환된 또는 할로겐 원자로 치환된 탄소수 3 내지 6의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 are independently of each other hydrogen, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with unsubstituted or halogen atoms and substituted with unsubstituted or halogen atoms It is selected from the group consisting of a cyclic alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
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