KR100408513B1 - 리튬 2차전지용 유기전해액 및 이를 채용한 리튬 2차전지 - Google Patents

리튬 2차전지용 유기전해액 및 이를 채용한 리튬 2차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬염; 고유전율 용매, 저점도 용매 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합 유기용매; 및 무기첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 유기전해액 및 이를 채용하는 리튬 2차전지에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 리튬 2차전지용 유기전해액은 이온전도도, 저온저장성 및 자기방전특성이 향상된다는 잇점이 있다.
상기 식중, x 와 y는 각각 0 내지 4의 정수이며, 서로 독립적임.

Description

리튬 2차 전지용 유기전해액 및 이를 채용한 리튬 2차전지
본 발명은 리튬 2차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온저장특성, 전지 용량, 충방전 사이클 특성 및 자기방전율을 개선할 수 있는 리튬 2차 전지용 유기전해액 및 이를 채용한 리튬 2차 전지에 관한 것이다.
최근, 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화가 급속도로 이루어지고 있으며, 특히 사무자동화 분야에 있어서는 데스크탑형 컴퓨터에서 랩탑형, 노트북형 컴퓨터로 소형 경량화되고 있다. 또한, 전자 수첩, 전자스틸 카메라 등이 출현하면서 종래의 하드디스크, 플로피디스크의 소형화와 더불어 새로운 소형 메모리미디어인 메모리카드의 연구도 진행되고 있다.
이와 같은 전자기기의 소형화, 경량화, 박형화 경향에 맞추어 이들에게 전력을 공급하는 2차전지에 대해서도 고성능화가 요구되고 있다.
이런 요망에 부응하여, 납 전지나 니켈-카드뮴 전지를 대신할 고에너지 밀도 전지로서 리튬 2차전지의 개발이 급속하게 진행되고 있다.
리튬 2차전지는 양극 활물질로 금속 산화물 또는 황화물, 예를 들면, TiS2, MoS2, CoO2, V2O5, FeS, NbS2, ZrS2, MnO2등의 전이금속 화합물 또는 이들과 Li과의 복합화합물, 또는 전이금속 칼코겐(chalcogen) 화합물 등의 무기재료를 사용한 예가 많이 나오고 있고, 음극 활물질로는 리튬 금속이나 그 합금 또는 탄소재 등이 사용되고 있다. 음극 활물질로 리튬 금속이나 합금을 사용한 것을 리튬금속 전지라고 하며, 탄소재료를 사용하는 것을 리튬이온 전지라고 한다.
상기 무기재료를 양극 활물질로 사용하는 리튬 2차전지는 일반적으로 활물질 자체의 밀도가 높기 때문에 높은 에너지 밀도를 갖는 전지를 구성하기가 쉽다는 장점이 있는 반면, 전지의 충방전시 수반되는 전극반응에 있어서, 리튬이온이 활물질내로 확산되는 속도가 느리기 때문에 고부하가 걸리는 경우에 전압강하를 일으켜 급속 충방전으로 인한 손상을 입기 쉽다는 단점을 갖고 있다.
또한, 상기 무기재료 자체는 가공성이 떨어지고 도전성도 낮은 편이기 때문에, 전극으로 가공하는 경우에는 결착제 및 도전제를 첨가하는 것이 일반적이다. 이 때 사용되는 결착제는 전해액에 용해되기 어려울 정도로 융점이 높은 고융점 물질로서 미립자 형태가 바람직한데, 현재로는 테프론 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 결착제를 사용하고 있다. 상기 무기재료는 상기 결착제에 의해 고정되고 그 사이에는 아세틸렌 블랙 등의 도전제를 사용하여 집전한다. 그러나, 충방전을 반복하게 되면 무기 활물질 결정 내의 전해질 양이온의 삽입-방출 효율이 저하되며, 중량당 또는 체적당 에너지 효율도 저하된다.
최근에는 리튬 2차 전지의 활물질로서 음이온을 가역적으로 흡장-방출시킬 수 있으며, 전극반응을 할 수 있는 도전성 고분자가 개발되었다. 전지로 사용되는 도전성 고분자로는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리아닐린 등이 보고된 바 있다. 도전성 고분자는 가볍고, 출력밀도가 크며, 재료특유의 성질인 도전성에 의해 집전성이 우수하여 100% 방전심도에서도 사이클 특성이 우수하다. 또한, 무기재료와는 달리 자기 결착성도 양호하다. 그러나, 도전성 고분자는 무기재료에 비해 부피밀도가 낮기 때문에 체적당 에너지 밀도가 낮다는 문제가 있다.
상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 일본 특허공개 평3-301068호에는 도전성 고분자와 무기재료를 복합사용하여 서로의 단점을 보완하는 방법이 개시되어 있다. 그리고 이와 같은 복합 전극재료와 함께 사용되는 전해질로는 LiClO4, LiBF4, LiAsF6, Li(CF3SO3)2N 등이 있으나, 이들은 저온 및 고온 등의 혹독한 환경에서 성능의 열화가 심하고, 사이클 특성 및 전기화학적 특성이 만족스럽지 않다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 도전성 고분자와 입자상 무기재료를 사용하는 복합전극을 사용하는 리튬 2차전지의 저온저장 특성, 충방전 사이클 특성 및 자기방전특성을 개선시킬 수 있는 유기전해액을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 유기전해액을 채용함으로써 저온저장특성, 충방전 사이클 특성 및 자기방전특성이 개선된 리튬 2차전지를 제공하는 것이다.
도 1은 유기전해액의 전위창 특성을 도시한 그래프이고,
도 2는 2016 코인형 전지의 단면도이고,
도 3은 전지의 용량특성을 도시한 그래프이고,
도 4는 각형 리튬이온 폴리머전지의 단면도이고,
도 5는 전지의 사이클 수명특성을 나타낸 그래프이고,
도 6은 전지의 저온저장 특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 기술적 과제는 리튬염; 고유전율 용매, 저점도 용매 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합 유기용매; 및 무기첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 유기전해액에 의하여 이루어질 수 있다:
[화학식 1]
상기 식중, x 및 y는 0 내지 4의 정수이고, 서로 독립적임.
유기전해액은 리튬염을 유기용매에 용해시킨 이온전도체로서, 리튬이온의 전도성, 전극에 대한 화학적 및 전기화학적 안정성이 우수하여야 한다. 그리고 사용가능한 온도 범위가 넓어야 하는 동시에, 제조단가가 낮아야 한다.
상기 유기용매로는 이온전도도와 유전율이 높으면서 점도가 낮은 유기용매를 사용하는 것이 바람직한데, 이러한 조건을 모두 만족하는 단일의 유기용매가 현재까지는 존재하지 않기 때문에 고유전율의 유기용매와 저점도의 유기용매의 혼합 유기용매가 통상 사용되고 있다.
본 발명의 유기전해액에 사용되는 고유전율 용매로는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 또는 감마 부티로락톤 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물이 바람직하고, 저점도 용매로는 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메톡시에탄 또는 지방산 에스테르 유도체 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물이 바라직하다.
본 발명의 유기전해액은 상기 고유전율 용매 및 저점도 용매외에도 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 융점과 점도가 낮고, 높은 전압에서도 분해되지 않으므로 저온 저장성, 이온 전도도, 사이클 특성 및 내산화분해성을 높이는데 기여한다.
본 발명의 유기전해액은 상기 고유전율 용매, 저점도 용매 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합 부피비가 30-50 : 30-40 : 20-30 인 것이 바람직하다.
본 발명의 유기전해액에 사용되는 전해질로는 통상적으로 사용되는 리튬염, 예를 들어 LiClO4, LiBF4, LiAsF6, Li(CF3SO3)2N, LiPF6등을 사용할 수 있으나, 그 중에서도 LiPF6가 바람직하다.
또한, 본 발명의 유기전해액은 자기 방전에 의한 용량감소를 방지하기 위하여 무기첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 무기첨가제로는 LiBO2, Li2CO3, Li3PO4, Li3N 등을 사용할 수 있으나, 그 중에서도 리튬붕산화합물(LiBO2)이 가장 바람직하다. 무기첨가제의 첨가량은 유기전해액 1ℓ당 10-4내지 8×10-3몰이 바람직하다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 상기한 바와 같은 본 발명의 유기전해액을 채용하는 리튬 2차전지에 의하여 이루어질 수 있다. 본 발명의 유기전해액은 복합전극을 사용하는 리튬 2차전지 뿐만 아니라 리튬함유 금속산화물 또는 황화물을 사용하는 리튬 2차전지에도 사용할 수 있으며, 이밖에도 겔형 고분자 고체 전해질을 구비하고 있는 리튬 이온 폴리머전지에도 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 유기전해액은 완전고체형 리튬폴리머전지를 제외한 모든 리튬 2차전지에 적용가능하다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 리튬 2차전지에 사용되는 세퍼레이터로는 전해액의 이온 이동에 대한 저항이 낮으면서 용액 보유 특성이 우수한 것이 주로 사용되는데, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등으로부터 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 부직포 또는 직포를 예로 들 수 있다.
본 발명의 유기전해액을 사용하는 리튬 폴리머전지에서는 세퍼레이터로서, 폴리비닐리덴플루오라이드와 육불화 프로필렌이 88 : 12로 공중합된 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리머는 전극의 지지체 역할을 함과 동시에 전해액을 함습하는 세퍼레이터로서의 역할을 하기 때문에 전극과 세퍼레이터 사이의 계면에 존재하는 졔면저항을 획기적으로 줄일 수 있다는 특징을 갖고 있다.
이하에서 본 발명을 실시예를 들어 상세하게 설명하고자 한다. 하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 LiPF6은 일본 하시모토 주식회사의 전지시약급 제품을 정제없이 사용하였고, 무기첨가제로는 알드리치사(Aldrich Chem. Co.)의 99+% 이상의 순도를 갖는 붕산리튬화합물을, 플루카사(Fluka Co.)의 분자체를 이용하여 수분을 제거한 다음 사용하였다. 유기전해액 제조시 사용된 용매는 증류과정을 거친 다음, 플루카사의 분자체를 이용하여 수분을 제거하였다. 그리고, 모든 실험은 아르곤 가스(99.9999% 이상) 분위기하에서 실시하였다.
<실시예 1>
화학식 1의 화합물로는 에틸메틸카보네이트를 사용하여 다음과 같은 방법에 따라 유기전해액을 제조하였다.
먼저 전기맨틀속에 에틸렌카보네이트가 담긴 시약통을 넣은 다음, 70 ∼ 80 ℃로 서서히 가열하여 액화시켰다. 이어서, 전해액을 보관할 플라스틱 샘플병에 1M-LiPF6용액을 만들 수 있는 함량의 LiPF6와 저융점 용매인 에틸메틸카보네이트 용매를 부가한 다음, 격렬하게 흔들어주어 상기 LiPF6을 에틸메틸카보네이트에 완전히 용해시켰다. 여기에 10-3M의 LiBO2분말을 부가하고 격렬하게 흔들어준 다음 맨틀로 녹인 에틸렌카보네이트를 피펫으로 적가하면서 격렬하게 흔들어 주었다. 이어서 디메틸카보네이트를 부가하고 세게 흔들어 완전히 혼합되도록 하였다. 이 때 에틸렌카보네이트, 에틸메틸카보네이트 및 디메틸카보네이트의 부피비는 35 : 45 : 20 으로 하였다.
상기 유기전해액이 들어있는 플라스틱 용기내에 마그네틱바를 넣고, 용기의 마개 주위를 파라핀 쉬트로 감아서 수분의 영향이 최소화되도록한 다음 전기스터러로 하룻동안 교반하여 LiBO2분말이 완전히 용해되도록 하였다.
이상과 같이 제조한 유기전해액을 드라이박스 안에서 20일 동안 보관한 다음 카알피셔(Karl-Fisher) 적정법(사용기기: 스위스 메트롬사의 737KF 쿨로미터)을 사용하여 상기 유기전해액 내의 수분량을 측정하였다. 수분측정결과, 유기전해액 내의 수분 함유량은 대략 10ppm이었다.
<비교예 1>
에틸메틸카보네이트를 부가하지 않고, 에틸렌카보네이트와 디메틸카보네이트의 부피비를 1 : 1 로 한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
<비교예 2>
디메틸카보네이트 대신 디에틸카보네이트를 사용한 점을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
<비교예 3>
디메틸카보네이트 대신 디메톡시에탄을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 벙법으로 유기전해액을 제조하였다.
<비교예 4>
디메틸카보네이트 대신 에틸메틸카보네이트를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
<비교예 5>
디메틸카보네이트 대신 에틸메틸카보네이트를 사용하였으며, 에틸렌카보네이트와 에틸메틸카보네이트의 혼합 부피비를 1 : 2 로 한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
<비교예 6>
디메틸카보네이트 대신 에틸메틸카보네이트를 사용하였으며, 에틸렌카보네이트와 에틸메틸카보네이트의 혼합 부피비를 2 : 1 로 한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
<비교예 7>
10-2M의 LiBO2분말을 부가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
<비교예 8>
10-5M의 LiBO2분말을 부가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
<비교예 9>
LiBO2분말을 부가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1-9에 따라 제조된 유기전해액의 이온전도도, 전위창 및 저온저장성을 평가하였다. 이 때 상기 특성 평가는 다음과 같은 방법에 따라 실시하였다.
1) 전해액의 이온전도도
드라이 박스에서 논-블로킹(non-blocking) 측정셀을 조립하였다. 측정하고자 하는 전해액 약 15 ㎖와 백금전극을 사용하였고, 셀이 공기와 접촉하는 것을 차단하기 위하여 시약 보관용 금속 박막 케이스에 보관하였다. 상기 금속 박막 케이스에 보관된 셀을 외부로 꺼내어 항온항습조에서 1시간동안 보관한 다음, 임피던스 측정기로 임피던스를 측정함으로써 전도도를 평가하였다.
2) 전해액의 저온저장성
30㎖ 플라스틱 용기에 전해액 15㎖를 넣은 다음, 마개를 덮는다. 상기 마개주위를 파라핀 필름으로 감아서 공기와의 접촉을 완전히 차단시킨 다음, 이 용기를 항온항습기(TABAI사)에서 -30℃ 및 -40℃에서 24시간동안 방치하였다. 그리고 나서, 전해액내에서 용매와 리튬염이 상분리되는 현상이나 전해액의 동결여부를 육안으로 관찰하여 저온저장성을 평가하였다.
상술한 방법에 따라 실시예 1 및 비교예 1-9에 따라 제조된 유기전해액의 이온전도도 및 저온저장성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
상기 표 1로부터 본 발명에 의한 실시예 1의 유기전해액은 이온전도도 및 저온저장성이 양호하다는 것을 알 수 있다.
3) 전위창
실시예 1 및 비교예 1, 2, 3, 4, 6의 유기전해액에 대하여 전위주사측정법(cyclic voltammography)을 이용하여 전위창 범위를 측정하였다. 3극 측정셀을 사용하였으며, 카본전극과 리튬금속 전극을 각각 사용하였다. 1 ㎒의 주파수에서 주사속도는 1 mV/sec로 하였으며, 측정 결과를 도 1에 도시하였다. 도 1에 의하면 본 발명에 의한 유기전해액의 전위창 범위가 넓게 나타남을 알 수 있다.
<실시예 3>
본 발명의 유기전해액을 채용한 전지의 충방전 특성을 알아보기 위하여 도 2에 도시된 2016 타입의 코인전지를 사용하였다. 양극(24) 활물질로는 LiCoO2를 사용하고, 음극(23)에는 금속 리튬을 사용하여 다음과 같이 제조하였다.
LiCoO2를 비이커에 담고 130℃의 진공 분위기 하에서 12시간 동안 건조시켰다. 도전제인 Super-P 카본(M.M.M. Carbon Co.제품)도 동일한 방법으로 진공건조시켰다. 진공건조시킨 LiCoO295 중량부와 Super-P 카본 5 중량부를 믹서기에 넣고 3600 rpm의 속도에서 30분간 혼련시켰다. 결합제인 폴리테트라플루오로에틸렌 분말 8 중량부를 N-메틸피롤리돈 용액에 첨가한 혼합용액 15 중량부에 상기 혼합분말 85 중량부를 부가하였다. 상기 결과물을 소정 점도의 슬러리가 될 때까지 간헐적으로 약 2시간 동안 교반하였다. 상기 슬러리를 닥터 블레이드를 사용하여 알루미늄호일 위에 두께 200㎛가 되도록 캐스팅한 다음 50℃의 오븐에서 5시간 동안 건조시켜 N-메틸피롤리돈이 완전히 제거되도록 하였다. 상기 결과물을 로울러를 이용하여 두께가 150㎛가 되도록 압착한 다음 도 2에 도시된 2016 타입 코인형 전지에 맞도록 가공하였다.
세퍼레이터(25)로는 훽스트 셀라니즈사(Hoechst Cellanese Co.)의 셀가드2400(Cellgard 2400)을 사용하였으며, 세퍼레이터(25)를 음극(23)과 양극(24) 사이에 놓고 실시예 1 및 비교예 9의 유기전해액에 10분간 담궜다. 10분 후 이를 꺼내어 크램프머신을 사용, 스테인레스제 케이스(21), 스테인레스제 뚜껑(22), 절연 개스킷(26)으로 완전히 밀폐된 2016 타입 코인형 전지를 제조하였다.
전지의 이론 용량은 약 3 mAh가 되도록 하였으며, 충방전기(Maccor사)를 이용하여 실시예 1 및 비교예 9의 유기전해액으로 제조한 전지의 충방전특성 및 수명특성을 측정하였다. 충전 및 방전은 20℃에서 5시간율(0.2C)로 실시하였고, 충방전 전압은 2.8 내지 4.2V 이었으며, 그 결과는 각각 도 3에 나타내었다. 도 3에 의하면, LiBO2를 첨가한 실시예 1의 유기전해액을 사용한 경우 충전후 방전용량은 약 144.2 mAh를 나타내는 반면, LiBO2를 첨가하지 않은 비교예 9의 유기전해액을 사용한 경우에는 135 mAh이어서 유기전해액에 무기첨가제를 첨가하는 경우 방전특성이 향상된다는 것을 알 수 있었다.
<실시예 4>
본 발명의 유기전해액을 도 5에 도시된 바와 같은 리튬폴리머 전지에 적용하였다. 리튬이온 폴리머전지는 구리집전체(51), 음극(52), 세퍼레이터(53), 양극(56) 및 알루미늄 집전체(55)로 이루어져 있다.
고분자 매트릭스로는 폴리비닐리덴플루오라이드와 육불화프로필렌의 공중합체(PVdF-HFP)인 Kynar 2801(Altochem. Co. 제품)을 사용하였다.
양극(56)은 아세톤 250㎖에 양극 활물질인 LiCoO265 중량부, 가소제인 디부틸프탈레이트 20 중량부 및 Kynar 15 중량부를 넣고 흔들어준 다음 50 내지 60℃의 오븐에서 Kynar를 충분히 용해시켰다. 볼밀기기로 48시간 동안 혼합시킨 다음 닥터블레이드를 사용하여 두께 120㎛가 되도록 캐스팅한 다음 대기중에서 건조시켜 전극을 제조하였다.
음극(52)의 경우에는 양극 활물질 대신 음극 활물질인 그라파이트계 카본 활물질 65중량부를 사용하여 양극 제조시와 동일한 방법으로 전극을 제조하였다.
세퍼레이터(53)는 아세톤 250㎖에 Kynar 고분자 30 g, 디부틸프탈레이트 40 g 및 산화규소 30 g을 혼합한 다음 50 내지 60℃의 오븐에서 고분자가 충분히 용해되도록 하였다. 닥터블레이드를 사용하여 두께 50 내지 55㎛로 캐스팅한 다음 공기중에서 건조시켜 아세톤을 휘발시켰다.
이상과 같이 제조한 양극, 음극, 세퍼레이터를 이용하여 도 5에 도시된 바와 같은 리튬이온 폴리머전지를 제조하였다.
1) 충방전 특성
양극 활물질이 LiCoO2인 경우 130mAh/g을 기준으로 하여 전지의 이론용량을 계산한 다음 양극과 음극의 용량비율이 1 : 2.1 내지 2.2가 되도록 구성하였다. 2.8 내지 4.2 V 범위에서 10시간율로 충전과 방전을 2회 실시하여 화성하였다.
전지의 충방전 사이클은 정전류/정전압 조건에서 2시간율로 2.8 내지 4.2 V에서 실시하였으며 정전압구간은 정전류구간의 1/10로 하였다. 전지의 용량 및 충방전 사이클수명은 도 5에 나타나 있다. 도 5에 의하면, 사이클이 진행될수록 LiBO2를 첨가한 실시예 1의 유기전해액은 수명특성이 7 내지 10% 향상되는 것을 알 수 있다.
2) 저온 방전 특성
실시예 1 및 비교에 1, 3, 4의 유기전해액을 사용하여 제조한 전지를, 2시간율로 4.2 V까지 정전류/정전압 조건에서 충전하였다. 충전된 전지를 -20 ℃에서 16시간 동안 방치한 다음 0.5, 1, 2, 5, 10 시간율에서 2.5 V까지 방전하였다. 그 결과는 도 6에 나타내었는데, 그래프에서 ●는 비교예 1, ○는 비교예 3, ▼은 비교예 4, ▽은 실시예 1의 유기전해액을 사용한 경우이다. 도 6에 의하면, 실시예 1의 유기전해액을 사용한 경우는 비교예 1, 3, 4의 유기전해액을 사용한 경우보다 저온 방전특성이 향상된다는 것을 알 수 있다.
3) 자기방전 특성
실시예 1 및 비교예 1-9의 유기전해액을 사용한 전지에 대하여, 화성단계가 완료된 전지를 5시간율로 4.2 V까지 정전류/정전압 조건에서 충전한 다음 5시간율로 방전시켰다. 다시, 5시간율로 4.2 V까지 정전류/정전압 조건에서 충전한 다음 25℃에서 30일간 방치하고 나서 5시간율로 방전시켰다. 실험결과는 표 2에 나타나있다.
상기 표 2로부터, 실시예 1의 유기전해액을 사용한 경우를 비교예 1-9의 유기전해액을 사용한 경우와 비교하면 10-3몰의 LiBO2를 첨가한 실시예 1의 유기전해액을 사용한 경우는 30일후의 자기방전율이 10% 미만으로 유지되었음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 2차전지용 유기전해액은 이온전도도 및 저온저장 특성이 우수하고 전위창 영역이 넓을 뿐만 아니라 자기방전율의 감소로 인하여 용량특성이 향상되는 잇점이 있다. 따라서, 본 발명의 전해액을 채용하는 리튬 2차전지는 전지의 용량이 크고 사이클이 진행되어도 안정적인 충방전 특성을 나타낼 뿐 아니라 전지의 수명 특성 또한 양호하다.

Claims (7)

  1. 리튬염; 고유전율 용매, 저점도 용매 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 혼합 유기용매; 및 무기첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 유기전해액.
    [화학식 1]
    상기 식중, x 및 y는 각각 0 내지 4의 정수이며, 서로 독립적임.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기첨가제는 LiBO2, Li2CO3, Li3PO4, Li3N 으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 유기전해액.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기첨가제의 함량이 유기전해액 1ℓ당 10-4내지 8×10-3몰인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 유기전해액.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고유전율 용매, 저점도 용매 및 상기 화학식 1의 화합물의 혼합 부피비가 30-50 : 30-40 : 20-30 인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 유기전해액.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고유전율 용매가 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 및 감마 부티로락톤으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 유기전해액.
  6. 제1항에 있어서, 상기 저점도 용매가 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메톡시에탄 및 지방산 에스테르 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지용 유기전해액.
  7. 리튬-함유 금속의 산화물 또는 황화물을 포함하는 양극;
    금속 리튬, 리튬 합금 또는 탄소재를 포함하는 음극; 및
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 유기전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.
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