KR100589321B1 - 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 - Google Patents
리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 Download PDFInfo
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Abstract
Description
100회(%) | 2A(충전) | 2A(방전) | 고온두께 | 고온회복량 | ||
No. 1 | 비교예 | 95 | 폭발 | 폭발 | 5% | 89% |
No. 2 | 비교예 | 42 | 폭발없음 | 폭발 | 30% | 65% |
No. 3 | 비교예 | 95 | 폭발없음 | 폭발 | 50% | 32% |
No. 4 | 실시예 | 94 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 5 | 실시예 | 94 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 6 | 실시예 | 94 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 7 | 실시예 | 94 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 8 | 실시예 | 93 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 9 | 실시예 | 90 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 10 | 실시예 | 93 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 11 | 실시예 | 93 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 12 | 실시예 | 95 | 폭발없음 | 폭발없음 | 1% | 98% |
No. 13 | 비교예 | 72 | 폭발 | 폭발 | 20% | 80% |
No. 14 | 비교예 | 55 | 폭발 | 폭발 | 40% | 72% |
No. 15 | 실시예 | 94 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 16 | 실시예 | 95 | 폭발없음 | 파열 | 15% | 84% |
No. 17 | 실시예 | 95 | 폭발없음 | 파열 | 25% | 75% |
No. 18 | 실시예 | 95 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 19 | 실시예 | 92 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 20 | 실시예 | 90 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 21 | 실시예 | 85 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 22 | 실시예 | 80 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
No. 23 | 비교예 | 94 | 폭발없음 | 폭발 | 50% | 50% |
No. 24 | 비교예 | 94 | 폭발없음 | 폭발 | 50% | 50% |
No. 25 | 비교예 | 90 | 폭발없음 | 폭발 | 50% | 32% |
No. 26 | 실시예 | 89 | 폭발없음 | 폭발없음 | 3% | 95% |
인화점 (℃) | 연소열 (KJ/Kg) | |
EC | 160 | 14,965 |
FEC | 122 | 10,672 |
PC | 132 | 18,970 |
DEC | 31 | 24,114 |
EMC | 24 | 19,780 |
DMC | 18 | 17,131 |
FE | 인화점 없음 | 10,100 |
GBL | 98 | 24,110 |
Claims (50)
- 환형 카보네이트 및 γ-부티로락톤을 포함하는 비수성 유기 용매;전자흡인기(electron withdrawing group)를 가지는 에스테르 화합물; 및2개 이상의 솔트를 포함하고,상기 환형 카보네이트와 γ-부티로락톤은 비수성 유기 용매의 총 부피에 대하여 50부피%를 초과하는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에 있어서, 상기 에스테르 화합물은 환형 에스테르 화합물인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제2항에 있어서, 상기 전자 흡인기는 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제4항에 있어서, 상기 환형 에스테르 화합물은 플루오로에틸렌카보네이트, 디플루오로에틸렌카보네이트, 플루오로프로필렌카보네이트, 디플루오로프로필렌카보네이트, 트리플루오로프로필렌카보네이트, 플루오로감마부티로락톤, 디플루오로감마부티로락톤, 클로로에틸렌카보네이트, 디클로로에틸렌카보네이트, 클로로프로필렌카보네이트, 디클로로프로필렌카보네이트, 트리클로로프로필렌카보네이트, 클로로감마부티로락톤, 디클로로감마부티로락톤, 브로모에틸렌카보네이트, 디브로모에틸렌카보네이트, 브로모프로필렌카보네이트, 디브로모프로필렌카보네이트, 트리브로모프로필렌카보네이트, 브로모감마부티로락톤, 디브로모감마부티로락톤, 니트로에틸렌카보네이트, 니트로프로필렌카보네이트, 니트로감마부티로락톤, 시아노에틸렌카보네이트, 시아노프로필렌카보네이트, 시아노감마부티로락톤 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에 있어서, 상기 에스테르 화합물의 첨가량이 전해질에 대하여 0.1 중량% 이상 25 중량% 이하의 범위인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에 있어서, 상기 솔트는 LiBF4를 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제7항에 있어서, 상기 LiBF4의 첨가량이 0.001mol/L 이상 1mol/L 이하의 범위인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에 있어서, 상기 환형 카보네이트는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제9항에 있어서, 상기 환형 카보네이트의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 50 부피% 이하인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제10항에 있어서, 상기 환형 카보네이트의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 5 부피% 내지 30 부피%인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에 있어서, 상기 γ-부티로락톤의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 1 부피% 내지 90 부피%인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제12항에 있어서, 상기 γ-부티로락톤의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 10 부피% 내지 60 부피%인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에 있어서, 상기 전해질은 저점도 용매를 더 포함하는 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제14항에 있어서, 상기 저점도 용매가 비수성 유기용매에 대하여 1부피% 내지 50 부피%의 범위에서 첨가되어 있는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에 있어서, 상기 전해질의 유전율이 10 내지 80의 범위에 있는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에 있어서, 상기 전해질이 겔형성 화합물을 더 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제17항에 있어서, 상기 겔형성 화합물이 2관능기 이상을 가지는 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌 옥사이드(PPO), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리메타크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리(에스테르)(메타)아크릴레이트 및 이들의 중합체로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에 있어서, 상기 솔트는 LiPF6, Li[N(SO2C2F6)2 ], Li[B(OCOCF3)4], Li[B(OCOC2F5)4] 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 제1 솔트와 LiBF4 의 제2 솔트를 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제19항에 있어서, 상기 솔트는 LiPF6의 제1 솔트와 LiBF4의 제2 솔트를 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
- 리튬의 흡장, 방출이 가능한 음극,리튬의 흡장, 방출이 가능한 양극, 및환형 카보네이트 및 γ-부티로락톤을 포함하는 비수성 유기 용매; 전자흡인기를 가지는 에스테르 화합물; 및 2개 이상의 솔트를 포함하는 전해질로 이루어지고,상기 환형 카보네이트와 γ-부티로락톤은 비수성 유기 용매의 총 부피에 대하여 50부피%를 초과하는 것인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 에스테르 화합물은 환형 에스테르 화합물인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 전자 흡인기는 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지.
- 제22항에 있어서, 상기 환형 에스테르 화합물은 플루오로에틸렌카보네이트, 디플루오로에틸렌카보네이트, 플루오로프로필렌카보네이트, 디플루오로프로필렌카보네이트, 트리플루오로프로필렌카보네이트, 플루오로감마부티로락톤, 디플루오로감마부티로락톤, 클로로에틸렌카보네이트, 디클로로에틸렌카보네이트, 클로로프로필렌카보네이트, 디클로로프로필렌카보네이트, 트리클로로프로필렌카보네이트, 클로로감마부티로락톤, 디클로로감마부티로락톤, 브로모에틸렌카보네이트, 디브로모에틸렌카보네이트, 브로모프로필렌카보네이트, 디브로모프로필렌카보네이트, 트리 브로모프로필렌카보네이트, 브로모감마부티로락톤, 디브로모감마부티로락톤, 니트로에틸렌카보네이트, 니트로프로필렌카보네이트, 니트로감마부티로락톤, 시아노에틸렌카보네이트, 시아노프로필렌카보네이트, 시아노감마부티로락톤 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 에스테르 화합물의 첨가량이 전해질에 대하여 0.1 중량% 이상 25 중량% 이하의 범위인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 솔트는 LiBF4를 포함하는 것인 리튬 이차 전지.
- 제27항에 있어서, 상기 LiBF4의 첨가량이 0.001mol/L 이상 1mol/L 이하의 범위인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 환형 카보네이트는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 환형 카보네이트의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 50 부피% 이하인 리튬 이차 전지.
- 제30항에 있어서, 상기 환형 카보네이트의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 5 부피% 내지 30 부피%인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 γ-부티로락톤의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 1부피% 내지 90부피%인 리튬 이차 전지.
- 제32항에 있어서, 상기 γ-부티로락톤의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 10 부피% 내지 60 부피%인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 전해질은 저점도 용매를 더 포함하는 리튬 이차 전지.
- 제34항에 있어서, 상기 저점도 용매가 비수성 유기용매에 대하여 1부피% 내지 50부피%의 범위에서 첨가되어 있는 것인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 전해질이 겔형성 화합물을 더 포함하는 것인 리튬 이차 전지.
- 제36항에 있어서, 상기 겔형성 화합물이 2관능기 이상을 가지는 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌 옥사이드(PPO), 폴리아크릴로니 트릴(PAN), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리메타크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리(에스테르)(메타)아크릴레이트 및 이들의 중합체로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 솔트는 LiPF6, Li[N(SO2C2F6) 2], Li[B(OCOCF3)4], Li[B(OCOC2F5)4] 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 제1 솔트와 LiBF4의 제2 솔트를 포함하는 것인 리튬 이차 전지.
- 제38항에 있어서, 상기 솔트는 LiPF6의 제1 솔트와 LiBF4의 제2 솔트를 포함하는 것인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 양극은 하기 (1) 내지 (14)로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 화합물을 양극 활물질로 포함하는 것인 리튬 이차 전지:LixMn1-yMyA2 (1)LixMn1-yMyO2-zXz (2)LixMn2O4-zXz (3)LixMn2-yMyM'zA4 (4)LixCo1-yMyA2 (5)LixCo1-yMyO2-zXz (6)LixNi1-yMyA2 (7)LixNi1-yMyO2-zXz (8)LixNi1-yCoyO2-zXz (9)LixNi1-y-zCoyMzAα (10)LixNi1-y-zCoyMzO 2-αXα (11)LixNi1-y-zMnyMzAα (12)LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα (13)LixMn2-y-zMyM'zA4 (14)상기 식에서 0.9 ≤ x ≤ 1.1, 0 ≤ y ≤ 0.5, 0 ≤ z ≤ 0.5, 0 ≤ α ≤ 2;M 과 M' 은 동일하거나 서로 다르며, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Ni, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되고A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고,X 는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택됨.
- 제21항에 있어서, 상기 음극은 d002 층간거리(interplanar distance)가 3.35∼3.38Å인 탄소재 물질을 음극 활물질로 포함하는 것인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 음극은 X-선 회절(X-ray diffraction)에 의한 Lc(crystallite size)가 적어도 20㎚ 이상인 탄소재 물질을 음극 활물질로 포함하는 것인 리튬 이차 전지.
- 제21항에 있어서, 상기 음극은 700 ℃ 이상에서 발열 피크를 가지는 탄소재 물질을 음극 활물질로 포함하는 것인 리튬 이차 전지.
- 리튬의 흡장, 방출이 가능한 음극 (여기서 상기 음극의 표면에는 보론을 포함하는 피막이 형성되어 있음),리튬의 흡장, 방출이 가능한 양극, 및환형 카보네이트 및 γ-부티로락톤을 포함하는 비수성 유기 용매; 전자흡인기를 가지는 에스테르 화합물; 및 2개 이상의 솔트를 포함하는 전해질로 이루어지는 리튬 이차 전지.
- 리튬의 흡장, 방출이 가능한 음극,리튬의 흡장, 방출이 가능한 양극, 및플루오르화 환형 에스테르 및 음극 피막 개질제가 첨가되어 이루어지는 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지.
- 제45항에 있어서, 상기 플루오르화 환형 에스테르가 플루오르화 에틸렌카보네이트인 리튬 이차 전지.
- 제45항에 있어서, 상기 전해질에 대한 상기 플루오르화 환형 에스테르의 첨가량이 0.1 중량% 이상 25 중량% 이하의 범위인 리튬 이차 전지.
- 제45항에 있어서, 상기 음극 피막 개질제가 LiBF4이며, 상기 전해질에 대한 상기 음극 피막 개질제의 첨가량이 0.001mol/L 이상 1mol/L 이하의 범위이고, 상기 전해질에 LiPF6가 0.1 mol/L 이상 1.5 mol/L 이하의 범위에서 첨가되어 있는 리튬 이차 전지.
- 제45항에 있어서, 상기 전해질에 γ-부티로락톤이 1부피% 이상 90부피% 이하의 범위에서 첨가되어 있는 리튬 이차 전지.
- 제45항에 있어서, 상기 전해질에 플루오르화에테르가 1부피% 이상 50 부피% 이하의 범위에서 첨가되어 있는 것을 리튬 이차 전지.
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