KR100611449B1 - Nonaqueous Electrolyte for Battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1의 디클로로벤젠을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기용매 및 리튬염으로 이루어진 전지용 비수전해액에 관한 것으로, 본 발명의 전지용 비수전해액을 적용한 전지는 충방전 수명 성능이 우수하고 고온에서의 두께 증가율이 감소되며 고온에서의 용량 저장 특성이 우수한 이점을 갖는다.The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for batteries comprising an organic solvent and a lithium salt, characterized in that it comprises dichlorobenzene of the formula (1), the battery to which the non-aqueous electrolyte for batteries of the present invention is excellent in charge and discharge life performance at high temperature The increase in thickness is reduced and the capacity storage characteristics at high temperatures have the advantage of being excellent.

[화학식][Formula]

Figure 112003050299675-pat00001
Figure 112003050299675-pat00001

리튬전지, 비수전해액, 유기용매, 리튬염, 디클로로벤젠, 충방전수명성능, 고온안정성, 두께증가율Lithium battery, non-aqueous electrolyte, organic solvent, lithium salt, dichlorobenzene, charge and discharge life performance, high temperature stability, thickness increase rate

Description

전지용 비수전해액 {Nonaqueous Electrolyte for Battery} Nonaqueous Electrolyte for Battery {Nonaqueous Electrolyte for Battery}             

도 1은 본 발명에 따른 비수전해액을 사용하는 전지와 종래의 비수전해액을 사용한 전지의 충방전 수명 성능을 비교한 그래프도, 1 is a graph comparing charge and discharge life performance of a battery using a nonaqueous electrolyte according to the present invention and a battery using a conventional nonaqueous electrolyte.

도 2는 본 발명에 따른 비수전해액을 사용하는 전지와 종래의 비수전해액을 사용한 전지의 충전 상태에서의 90℃ 고온에서 시간에 따른 두께 증가를 비교한 그래프이다.Figure 2 is a graph comparing the increase in thickness with time at a high temperature of 90 ℃ in a state of charge of a battery using a non-aqueous electrolyte according to the present invention and a battery using a conventional non-aqueous electrolyte.

본 발명은 전지용 비수전해액에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기용매 및 리튬염으로 이루어진 리튬 전지용 비수전해액에 있어서 디클로로벤젠을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온에서의 두께 증가율이 감소되고 고온에서의 용량 저장 특성이 우수한전지용 비수전해액에 관한 것이다.The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for batteries, and more particularly, to a non-aqueous electrolyte for lithium batteries comprising an organic solvent and a lithium salt, the dichlorobenzene is included in the thickness increase rate at high temperatures, and the capacity storage characteristics at high temperatures. It relates to this excellent nonaqueous electrolyte solution for batteries.

리튬 2차전지는 에너지 밀도가 높고 자기방전률이 낮으며 경량이라는 장점을 가지고 있어, 노트북 컴퓨터, 켐코더, 휴대폰, 디지털 카메라 등의 박형 및 경량화 가 요구되는 휴대전자기기의 고성능 에너지원으로 각광받고 있다. 이러한 리튬 2차전지는 일반적으로 양극 활물질로는 리튬 금속 혼합 산화물을 사용하고, 음극 재료로는 탄소 재료 또는 금속 리튬 등을 사용한다. 리튬 전지는 통상 높은 압력으로 설계되므로 전해액으로는 높은 전압에서도 견딜 수 있는 유기용매, 즉 비수전해액을 사용하는데, 주로 유기용매에 리튬염을 용해시킨 것이 사용된다.Lithium secondary batteries have high energy density, low self-discharge rate, and light weight, making them popular as high-performance energy sources for portable electronic devices requiring thin and lightweight notebook computers, camcorders, mobile phones, and digital cameras. Such lithium secondary batteries generally use a lithium metal mixed oxide as a positive electrode active material, and use a carbon material or metal lithium as a negative electrode material. Since a lithium battery is usually designed at high pressure, an organic solvent that can withstand high voltages, that is, a non-aqueous electrolyte, is used as an electrolyte, and a lithium salt dissolved in an organic solvent is mainly used.

일반적으로 전지에 사용되는 전해액은 음극을 구성하는 탄소와 반응하여 음극 표면에 엷은 막을 형성하나, 형성되는 막의 종류는 전해액에 사용되는 용매나 첨가제 등에 따라서 크게 달라져 전지 성능에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 따라서, 비수전해액의 조성을 최적화하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 최근 전지의 우수한 충방전 수명 성능 및 고온 안정성 성능에 대한 요구가 증가되고 있어, 이를 충족시키기 위하여 전해액에 특정 화합물을 부가하는 기술들이 개발되고 있다.In general, the electrolyte used in the battery reacts with the carbon constituting the negative electrode to form a thin film on the surface of the negative electrode, but the type of the formed film is greatly influenced by the solvent and additives used in the electrolyte, which is known to have a great effect on the battery performance. . Therefore, studies for optimizing the composition of the non-aqueous electrolyte are being actively conducted. In particular, the demand for excellent charge and discharge life performance and high temperature stability performance of the battery has recently increased, and in order to satisfy this, technologies for adding a specific compound to the electrolyte have been developed.

이러한 종래 기술의 일례로 일본특개평9-63649호는 비수전해액에 1% 이상의 CO2를 첨가하여 유기용매와 리튬염의 반응을 방지함으로써 전해액의 분해를 방지하여 전지의 충방전 수명을 향상시키는 방법을 개시하고 있다. 일본특개평9-6344호는 플로라이드가 치환된 환상카보네이트 화합물을 10중량% 이상 첨가하여 전지의 안전성 및 방전 특성을 향상시키는 방법을 제안하였다. As an example of such a prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-63649 discloses a method of improving the charge and discharge life of a battery by preventing decomposition of the electrolyte by adding 1% or more of CO 2 to the nonaqueous electrolyte and preventing the reaction between the organic solvent and the lithium salt. It is starting. Japanese Patent Laid-Open No. 9-6344 has proposed a method of improving the safety and discharge characteristics of a battery by adding at least 10% by weight of a cyclic cyclic substituted carbonate compound.

한편 일본특개평8-236155호는 아민화합물을 첨가하여 전해액의 분해를 억제함으로써 전지의 충방전 수명 성능을 향상시키는 방법을 제시하였다. 미국특허 제 5,709,968호에서는 알킬기와 할로겐기가 치환된 벤젠화합물을 사용하여 과충전시 전지의 열폭주 현상을 억제하는 기술을 제안하였다.On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 8-236155 proposes a method of improving the charge / discharge life performance of a battery by adding an amine compound to suppress decomposition of the electrolyte. US Patent No. 5,709,968 proposes a technique for suppressing the thermal runaway phenomenon of the battery during overcharge by using a benzene compound substituted with an alkyl group and a halogen group.

그러나, 전지 성능 향상을 위하여 특정 화합물을 전해액에 첨가하는 상술한 바와 같은 대부분의 종래 기술들은 전지의 성능 중 일부 항목의 성능은 향상시키나 다른 항목의 성능을 오히려 감소시키는 문제점이 있다. 예를 들어, 전해액에 어떤 첨가제를 부가하면 충방전 수명성능은 향상되나 고온 안정성이 감소하는 등의 문제점이 발생한다.However, most of the conventional techniques as described above, in which a specific compound is added to an electrolyte solution to improve battery performance, have the problem of improving the performance of some items of the battery, but rather reducing the performance of other items. For example, when an additive is added to the electrolyte, charge and discharge life performance is improved, but high temperature stability is reduced.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 출원인은 선출원한 국내 특허출원 제 99-10777호에서 비수전해액에 할로겐화 벤젠 화합물을 첨가하여 기본 전해액의 성능을 저하시키지 않으면서 전지의 충방전 수명 성능을 향상시키는 기술을 제안하였다. 본 발명자들은 전지의 충방전 수명 성능, 고온에서의 안정성 등의 전지의 제반 특성을 고르게 향상시킬 수 있는 비수전해액을 개발하기 위해 예의 연구한 결과, 상기 할로겐화 벤젠 화합물 중 디클로로벤젠이 특히 전지의 충방전 수명성능 향상 및 고온 부풀림 안정성을 크게 향상시킬 수 있다는 사실을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다. In order to overcome this problem, the present applicant proposes a technique for improving the charge / discharge life performance of a battery without adding a halogenated benzene compound to the non-aqueous electrolyte in the prior patent application No. 99-10777. It was. The present inventors earnestly researched to develop a non-aqueous electrolyte solution which can evenly improve various characteristics of the battery such as the charge / discharge life performance of the battery, stability at high temperature, and the like. The present invention has been completed by discovering the fact that it is possible to greatly improve the life performance and high temperature swelling stability.

본 발명의 하나의 목적은 기본 전해액의 성능은 저하되지 않으면서 전지의 충방전 수명 성능이 향상된 신규한 전지용 비수전해액을 제공하는 것이다. One object of the present invention is to provide a novel nonaqueous electrolyte solution for batteries with improved charge and discharge life performance of the battery without degrading the performance of the basic electrolyte solution.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적에 더하여 고온 방치시 전지의 두께 증가율 이 현저하게 감소되고 고온에서의 용량 저장 특성이 향상된 전지용 비수전해액을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte solution for batteries in which the thickness increase rate of the battery is significantly reduced and the capacity storage characteristics at high temperatures are improved in addition to the above object.

즉, 본 발명은 유기용매 및 리튬염으로 이루어진 리튬 전지용 비수전해액에 있어서 디클로로벤젠을 0.1 내지 50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 비수전해액을 제공하는 것이다.
That is, the present invention provides a nonaqueous electrolyte solution for a battery comprising 0.1 to 50% by weight of dichlorobenzene in the nonaqueous electrolyte solution for a lithium battery composed of an organic solvent and a lithium salt.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 리튬 전지용 비수전해액은 유기용매에 리튬염을 용해시킨 비수전해액으로서 하기 화학식 1의 디클로로벤젠(dichlorobenzene)을 0.1 내지 50중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.Non-aqueous electrolyte for lithium batteries of the present invention is characterized in that it contains 0.1 to 50% by weight of dichlorobenzene of the general formula (1) as a non-aqueous electrolyte in which lithium salt is dissolved in an organic solvent.

Figure 112003050299675-pat00002
Figure 112003050299675-pat00002

본 발명에서 상기 화학식 1의 디클로로벤젠은 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠 및 1,4-디클로로벤젠으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종이다. 본 발명에서 디클로로벤젠의 첨가량은 0.1 내지 50 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%이다. 본 발명에서 디클로로벤젠의 첨가량이 0.1 중량% 미만이면 본 발명에서 의도하는 고온충방전 수명 성능, 고온 안정성, 및 고온 방치시의 두께 증가율 감소 효과를 충분하게 수득할 수 없고, 이와 반대로 50중량%를 초과하는 경우에는 디클 로로벤젠을 추가하는 만큼 상기 효과가 비례하여 증가하는 것이 아니기 때문에 경제적인 측면에서 바람직하지 않다. In the present invention, the dichlorobenzene of Formula 1 is one selected from the group consisting of 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene and 1,4-dichlorobenzene. The amount of dichlorobenzene added in the present invention is 0.1 to 50% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight. When the amount of dichlorobenzene added in the present invention is less than 0.1% by weight, the high temperature charge-discharge life performance, high temperature stability, and the effect of decreasing the thickness increase rate at the time of leaving the high temperature, which are intended in the present invention, cannot be sufficiently obtained. If it exceeds, since the effect does not increase proportionally as adding dichlorobenzene, it is not preferable from an economic point of view.

리튬 2차전지 등의 전지는 만충전 상태에서 고온 저장시 전해액의 분해가 진행되어 계속적으로 기체가 발생하며 이로 인해 전지의 두께가 팽창한다. 이와 같이 전지의 두께가 증가하는 경우 전지의 장착에 문제가 발생할 수 있기 때문에 전지는 고온방치시 두께 증가율이 적은 것이 바람직하다. 본 발명에서 유기용매에 리튬염을 용해시킨 기본 전해액에 디클로로벤젠을 첨가할 경우 고온 저장시에도 전해액의 분해가 억제되어 전지의 두께 증가율이 현저하게 감소되며 아울러 전지의 충방전 수명 성능 및 고온에서의 용량 저장 특성도 현저하게 향상된다. Batteries such as a lithium secondary battery decompose the electrolyte during high temperature storage in a fully charged state, and continuously generate gas, thereby expanding the thickness of the battery. As such, when the thickness of the battery increases, a problem may occur in the mounting of the battery. Therefore, the battery preferably has a small thickness increase rate at high temperature. In the present invention, when dichlorobenzene is added to the basic electrolyte solution in which lithium salt is dissolved in the organic solvent, decomposition of the electrolyte solution is suppressed even at high temperature storage, thereby significantly reducing the thickness increase rate of the battery and at the same time, charging / discharging life performance of the battery and capacity at high temperature. Storage characteristics are also significantly improved.

본 발명에서 전해액으로는 탄산염계 유기용매를 사용하고 용질로는 LiPF6 등의 리튬염을 사용할 수 있다. 본 발명의 전지용 비수전해액의 바람직한 조성의 일례는 리튬염이 0.8 내지 2M로 용해된 환형 탄산염계 유기용매와 선형 탄산염계 유기용매 등의 혼합 유기용매 중에 디클로로벤젠을 0.1 내지 50 중량% 포함하는 것이다. In the present invention, a carbonate organic solvent may be used as the electrolyte, and a lithium salt such as LiPF 6 may be used as the solute. One example of a preferable composition of the nonaqueous electrolyte solution for batteries of the present invention is to contain 0.1 to 50% by weight of dichlorobenzene in a mixed organic solvent such as a cyclic carbonate organic solvent and a linear carbonate organic solvent in which lithium salt is dissolved at 0.8 to 2 M.

본 발명에서 사용가능한 비수전해액의 유기용매로는 예를들면 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, γ-부틸로락톤 등의 환상 카보네이트 화합물 (Cyclic carbonate), 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 에틸프로필카보네이트 등의 선형 카보네이트 화합물(Chain carbonate), 프로필아세테이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부 틸아세테이트, 메틸프로피온산, 에틸프로피온산 등을 들 수 있다. 본 발명에서 유기 용매는 바람직하게 환형 탄산염계 유기용매(예컨대, 탄산 에틸렌 및 탄산프로필렌)와 선형 탄산염계 유기용매 (예컨대, 탄산디메틸, 탄산디에틸, 탄산에틸메틸, 탄산메틸프로필)를 2종 이상 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 바람직한 유기 용매의 예는 탄산에틸렌과 탄산디메틸을 혼합한 것이다. As the organic solvent of the non-aqueous electrolyte which can be used in the present invention, for example, cyclic carbonate compounds (Cyclic carbonate) such as ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl propyl carbonate Linear carbonate compounds such as ethyl methyl carbonate and ethyl propyl carbonate, propyl acetate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionic acid, ethyl propionic acid, and the like. In the present invention, the organic solvent is preferably a cyclic carbonate organic solvent (for example, ethylene carbonate and propylene carbonate) and a linear carbonate organic solvent (for example, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl). It is more preferable to mix and use. Examples of preferred organic solvents are a mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate.

상술한 유기용매 이외에도, 필요에 따라 아세트산프로필, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 프로피온산메틸 및 프로피온산에틸 등으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상을 추가로 혼합하여 사용할 수도 있다. 각 군으로부터 선택된 유기용매의 혼합비는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 제한되지 아니하며, 통상의 리튬 전지용 비수전해액 제조시의 혼합비를 따른다.In addition to the above-mentioned organic solvent, one or more selected from the group consisting of propyl acetate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate and the like may be further mixed and used as necessary. The mixing ratio of the organic solvent selected from each group is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and the mixing ratio in the production of a non-aqueous electrolyte for lithium batteries is generally used.

한편, 본 발명의 비수전해액에 포함되는 리튬염으로는 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiN(C2F5SO3)2 등으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 LiPF6를 사용한다. 본 발명에서 리튬염의 농도는 바람직하게 0.8 ~ 2M 범위인데, 리튬염의 농도가 0.8 M 미만이면 전해액의 전도도가 낮아져 전해액 성능이 저하될 수 있고, 2 M을 초과하는 경우 저온에서 점도 증가로 인해 저온 성능이 저하될 수도 있다.Meanwhile, as the lithium salt contained in the nonaqueous electrolyte of the present invention, one or more selected from the group consisting of LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2 , and the like are used. Preferably, LiPF 6 is used. In the present invention, the concentration of the lithium salt is preferably in the range of 0.8 ~ 2M, when the concentration of the lithium salt is less than 0.8 M, the conductivity of the electrolyte is lowered, the performance of the electrolyte may be lowered. This may be degraded.

본 발명의 전지용 비수전해액을 사용하여 통상의 방법에 따라 리튬 전지를 제조할 수 있으며, 이와 같이 제조된 리튬 전지는 충방전 수명 성능 및 고온 (90℃) 방치 시 전해액의 분해에 따른 전지 내부의 기체 발생이 억제되기 때문에, 전 지의 두께가 팽창하는 부풀림 현상이 방지되고 고온에서의 용량 저장특성 또한 우수하다.The lithium non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be used to manufacture a lithium battery according to a conventional method, and the lithium battery thus prepared is a gas inside the battery due to charge and discharge life performance and decomposition of the electrolyte when left at a high temperature (90 ° C.). Since the occurrence is suppressed, the swelling phenomenon that the thickness of the battery expands is prevented and the capacity storage characteristic at high temperature is also excellent.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but these examples are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the present invention.

실시예 1Example 1

탄산에틸렌(EC)과 탄산에틸메틸(EMC)을 1:2의 부피비율로 혼합한 용매에 용질로서 LiPF6를 1M 용해시킨 것을 기본 비수전해액으로 하고, 이러한 기본 비수전해액에 1,4-디클로로벤젠을 2중량%를 첨가하여 최종 비수전해액을 수득하였다. 이와 같이 하여 제조된 전지용 비수전해액을 이용하여 SLPB 393452 전지를 제조하되, 음극 활물질로는 흑연을 사용하였고, 결착제로 불화비닐리덴수지(PVDF)를 사용하였다. 양극 활물질로는 LiCoO2를 사용하였고 결착제로 PVDF를 사용하였으며 도전제로 아세틸렌블랙을 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 전지의 충방전 수명 성능을 평가하여 도 1에 그래프로 나타내고 4.2V까지 표준충전한 후 90℃에서 시간에 따른 두께 증가를 측정하여 도 2에 나타내었다. A solution of 1 M of LiPF 6 dissolved as a solute in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 1: 2 was used as a basic nonaqueous electrolyte, and 1,4-dichlorobenzene was used as the basic nonaqueous electrolyte. 2% by weight of the final nonaqueous electrolyte was obtained. A SLPB 393452 battery was prepared using the nonaqueous electrolyte solution prepared as above, but graphite was used as a negative electrode active material, and vinylidene fluoride resin (PVDF) was used as a binder. LiCoO 2 was used as a cathode active material, PVDF was used as a binder, and acetylene black was used as a conductive agent. The charging and discharging life performance of the battery thus prepared was evaluated and graphically shown in FIG. 1, and after charging standard to 4.2V, the thickness increase with time at 90 ° C. was shown in FIG. 2.

비교예 1Comparative Example 1

디클로로벤젠을 첨가하지 않고 탄산에틸렌(EC)과 탄산에틸메틸(EMC)을 1:2의 부피 비율로 혼합한 용매에 용질로서 LiPF6를 1M 용해시킨 기본 전해액을 이용하여 전지를 제조하고 그와 같이 하여 수득된 전지의 충방전 수명 성능 및 90℃에서의 두께 증가를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하여 그 결과를 각각 도 1 및 도 2에 함께 나타내었다. A battery was prepared using a basic electrolyte solution containing 1 M of LiPF 6 as a solute in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 1: 2 without adding dichlorobenzene. The charge and discharge life performance of the battery obtained and the increase in thickness at 90 ° C. were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown together in FIGS. 1 and 2, respectively.

비교예 2Comparative Example 2

비교예로서 디클로로벤젠을 첨가하지 않고 기본 비수전해액으로서 탄산에틸렌(EC); 탄산에틸메틸(EMC); 플루오로벤젠을 4:5:1의 부피비율로 혼합한 용매에 용질로서 LiPF 6 를 1M 용해시킨 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 전지를 제조하고 그와 같이 하여 수득된 전지의 90℃에서의 두께 증가를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하여 그 결과를 도 2에 함께 나타내었다. As a comparative example, ethylene carbonate (EC) as a basic non-aqueous electrolyte without addition of dichlorobenzene; Ethyl methyl carbonate (EMC); A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1 M of LiPF 6 was dissolved as a solute in a solvent in which fluorobenzene was mixed at a volume ratio of 4: 5: 1, to thereby obtain a battery. The increase in thickness at 90 ° C. of the battery was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown together in FIG. 2.

전지 성능 평가 방법How to evaluate battery performance

* 충방전 수명 성능: 전지를 1C-mA에서 4.2V까지 충전한 후 1C-mA에서 3.0V까지 방전시키는 것을 1 사이클로 하여 200 사이클 반복실시하면서 전지의 표준 용량(mAh)을 매 사이클 마다 측정하였다. * Charge / discharge life performance : The standard capacity (mAh) of the battery was measured every cycle while the battery was charged from 1 C-mA to 4.2 V and then repeatedly discharged from 1 C-mA to 3.0 V for 200 cycles.

* 고온에서의 두께 증가율: 90℃ 고온에서의 두께 증가율 측정은 4.2V까지 표준 충전한 후 90℃의 열풍오븐 내의 두께 측정용 게이지 사이에 전지를 고정시킨 후 300G의 무게를 가한 후 두께 변화를 시간에 따라 측정하였다. * Thickness increase rate at high temperature: 90 ℃ Temperature increase rate is measured after charging the battery between the gauges for measuring thickness in hot air oven at 90 ℃ after standard charging up to 4.2V. Measured according to.

도 1의 그래프를 통해서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 디클로로벤젠을 첨가한 비수전해액을 적용한 전지는 디클로로벤젠을 포함시키지 않은 비교예의 전지에 비하여 전지의 충방전 수명 성능이 크게 향상되었다. 또한 도 2의 그래프를 통해서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 비수전해액은 전지에 적용시 90℃ 고온에서의 두께 증가가 훨씬 감소되었으며, 특히 이러한 두께 증가율 감소 효과는 본 발명의 디클로로벤젠을 적용한 경우가 비교예 2의 다른 할로겐 화합물(플루오로벤젠)을 적용한 경우에 비하여 월등히 우수하였다. As can be seen from the graph of FIG. 1, the battery to which the nonaqueous electrolyte solution containing the dichlorobenzene of the present invention is applied has a significant improvement in the charge / discharge life performance of the battery as compared to the battery of the comparative example which does not contain dichlorobenzene. In addition, as can be seen through the graph of Figure 2, the non-aqueous electrolyte of the present invention was significantly reduced in thickness increase at 90 ℃ high temperature when applied to the battery, in particular, the effect of reducing the thickness increase is the case of applying the dichlorobenzene of the present invention It was much better than the case where another halogen compound (fluorobenzene) of Comparative Example 2 was applied.

실시예 2 ∼ 7Examples 2-7

탄산에틸렌(EC)의 첨가량을 40 중량%로 고정한 후 탄산에틸메틸(EMC)의 첨가량을 10 중량%에서 55 중량%로 변화시키고, 1,4-디클로로벤젠의 첨가량을 5 중량%에서 50 중량%로 변화시키면서 혼합하여 수득한 용매에 용질로서 LiPF6를 1M 용해시켜 비수전해액을 수득하였다. 이와 같이 하여 제조된 전지용 비수전해액들을 이용하여 SLPB 393452 전지를 제조하되, 음극 활물질로는 흑연을 사용하였고, 결착제로 PVDF를 사용하였다. 양극 활물질로는 LiCoO2를 사용하였고 결착제로 PVDF를 사용하였으며 도전제로 아세틸렌블랙을 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 전지의 표준 용량과 90℃에서 4시간 후의 전지의 두께를 평가하여 하기 표 1에 나타내었다. After the amount of ethylene carbonate (EC) was fixed to 40% by weight, the amount of ethyl methyl carbonate (EMC) was changed from 10% to 55% by weight, and the amount of 1,4-dichlorobenzene was added to 5% by weight to 50% by weight. 1 M of LiPF 6 was dissolved as a solute in a solvent obtained by mixing while changing to a nonaqueous electrolyte. The SLPB 393452 battery was prepared using the nonaqueous electrolytes prepared as described above, but graphite was used as a negative electrode active material and PVDF was used as a binder. LiCoO 2 was used as a cathode active material, PVDF was used as a binder, and acetylene black was used as a conductive agent. The standard capacity of the battery thus prepared and the thickness of the battery after 4 hours at 90 ° C. were evaluated and shown in Table 1 below.

비교예 3Comparative Example 3

디클로로벤젠을 첨가하지 않고 탄산에틸렌(EC) 40 중량%와 탄산에틸메틸(EMC) 60중량%를 혼합한 용매에 용질로서 LiPF6를 1M 용해시켜 비수전해액을 수득하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조한 후 제조된 전지의 표준 용량과 90℃에서 4시간 후의 두께를 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다. A non-aqueous electrolyte was obtained by dissolving 1 M of LiPF 6 as a solute in a solvent in which 40 wt% of ethylene carbonate (EC) and 60 wt% of ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed without adding dichlorobenzene. After the battery was prepared, the standard capacity of the prepared battery and the thickness after 4 hours at 90 ° C. were evaluated and shown in Table 1 below.

용매 조성 (중량%)Solvent Composition (wt%) 표준용량 (mA)Standard capacity (mA) 고온에서의 두께 증가 (mm)Thickness increase at high temperature (mm) ECEC EMCEMC 1,4-디클로로벤젠1,4-dichlorobenzene 비교예 3Comparative Example 3 40 중량%40 wt% 60 중량%60 wt% 0 중량%0 wt% 660660 4.904.90 실시예 2Example 2 40 중량%40 wt% 55 중량%55 wt% 5 중량%5 wt% 670670 4.054.05 실시예 3Example 3 40 중량%40 wt% 50 중량%50 wt% 10 중량%10 wt% 665665 4.004.00 실시예 4Example 4 40 중량%40 wt% 40 중량%40 wt% 20 중량%20 wt% 660660 3.983.98 실시예 5Example 5 40 중량%40 wt% 30 중량%30 wt% 30 중량%30 wt% 640640 3.983.98 실시예 6Example 6 40 중량%40 wt% 20 중량%20 wt% 40 중량%40 wt% 625625 3.983.98 실시예 7Example 7 40 중량%40 wt% 10 중량%10 wt% 50 중량%50 wt% 620620 3.983.98

본 발명에 의한 전지용 비수전해액은 충방전 수명 성능이 우수하고 고온에서의 두께 증가가 현저하게 억제되어 고온 안정성이 뛰어난 이점을 갖는다.  The nonaqueous electrolyte solution for batteries according to the present invention has an excellent charge / discharge life performance and remarkably suppresses the increase in thickness at a high temperature, thereby having an excellent high temperature stability.

Claims (4)

양극으로서 리튬계 활물질, 음극으로서 흑연계 활물질을 채택하는 리튬2차 전지용 전해액으로서, 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트 중에서 선택되는 하나 이상의 환형탄산염계 유기용매와 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 에틸메틸카보네이트 및 메틸프로필카보네이트 중에서 선택되는 하나 이상의 선형탄산염계 유기용매를 혼합한 용매에 하기 화학식 1로 표현되는 디클로로벤젠으로서 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠 및 1,4-디클로로벤젠 중에서 선택되는 하나 이상을 1 내지 15 중량% 포함하고, LiPF6, LiAsF6, LiBF4, LiCF3SO3로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 리튬염을 포함하되, 그 농도는 0.8 내지 2M인 것을 특징으로 하는 전지용 비수전해액.An electrolyte solution for lithium secondary batteries that employs a lithium-based active material as a positive electrode and a graphite-based active material as a negative electrode, and at least one cyclic carbonate organic solvent selected from ethylene carbonate and propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, and ethyl methyl. Dichlorobenzene represented by the following Chemical Formula 1 in a solvent in which at least one linear carbonate-based organic solvent selected from carbonate and methylpropyl carbonate is mixed, among 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene and 1,4-dichlorobenzene 1 to 15% by weight of one or more selected, LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 It comprises at least one lithium salt selected from the group, the concentration is 0.8 to 2M A nonaqueous electrolyte solution for a battery. [화학식 1][Formula 1]
Figure 712006001409303-pat00003
Figure 712006001409303-pat00003
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 유기용매는 γ-부틸로락톤, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 메틸프로피온산 및 에틸프로피온산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 비수전해액.The method of claim 1, wherein the organic solvent further comprises one or two or more selected from the group consisting of γ- butyrolactone, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionic acid and ethyl propionic acid. A nonaqueous electrolyte solution for the battery. 삭제delete
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