KR100987280B1 - 파우치형 리튬 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재로 된 음극, 리튬 함유 산화물로 된 양극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체: 상기 전극조립체가 수용되는 공간을 제공하도록 시트로 형성된 파우치형 케이스; 및 상기 전극조립체에 주입된 비수 전해액을 구비하고, 상기 비수 전해액은, 리튬염과, 환형 카보네이트 화합물(a) 및 프로피오네이트계 화합물, 메틸 부티레이트, 프로필 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 선형 에스테르 화합물 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물(b)을 포함하는 비선형 카보네이트계 비수 전해액이고, LiPF6 1M 용해시 23˚C에서 상기 비수 전해액의 이온전도도는 9 mS/cm 이상이다. 본 발명의 파우치형 리튬 이차전지는 고율 방전특성이 우수하면서도, 전지의 부품(swelling)현상을 개선하여 파우치형 전지의 취약성을 보완할 수 있다.
Description
본 발명은 시트로 형성된 파우치형 케이스를 구비한 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대되면서, 이러한 전자 기기의 전원으로 사용되는 전지의 고에너지 밀도화에 대한 요구가 높아지고 있다. 리튬 이차전지는 이러한 요구를 가장 잘 충족시킬 수 있는 전지로서, 현재 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조가 가능한데, 대표적인 형상으로는 각형 리튬 이차전지, 원통형 리튬 이차전지 및 파우치형 리튬 이차전지를 들 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 파우치형 리튬 이차전지(10)는 전극조립체(11)와 이를 수용하는 공간을 제공하는 케이스(12)를 포함한다. 전극조립체(11)는 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재로 된 음극, 리튬 함유 산화물로 된 양극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터를 구비한다. 전극조립체(11)의 양극과 음극의 일 가장자리로부터는 양극 탭과 음극 탭이 각각 인출되어 탭부(13)를 구성하고, 이들은 극판별로 집합된 상태에서 상호 통전가능하도록 되어 있다. 상기 탭부(13)는 외부 단자와 접속가능한 전극 단자와 각각 용접되어 있다.
파우치형 리튬 이차전지(10)는 고분자 필름과 알루미늄 등의 금속시트를 라미네이트하여 형성한 시트로 제조한 파우치형 케이스(12)를 구비한다. 상기 케이스(12)에는 전극조립체(11)가 수용될 수 있는 공간부가 형성되어 있으며, 통상적으로 상부 및 하부 케이스가 상호 분리 가능하도록 접합되어 있다. 전술한 구조의 파우치형 리튬 이차전지(10)는 전극조립체(11)를 공간부가 형성된 파우치형 케이스(12) 내에 실장한 다음, 전해액을 주입한다. 그리고, 파우치형 케이스(12)의 주변부에 열과 압력을 가하여 견고하게 밀봉시켜 파우치형 리튬 이차전지(10)를 완성한다.
이와 같이, 파우치형 리튬 이차전지는 시트로 된 파우치형 케이스를 이용하므로, 가볍고 다양한 형태의 리튬 이차전지를 제조할 수 있으며 제조공정 또한 단순하다는 장점이 있다, 반면, 파우치형 케이스를 사용함으로 인하여, 원통형이나 각형 전지에 비해 내압증가로 인한 부품(swelling) 현상에 취약하다는 문제점이 있다. 전지가 부품에 따라 그 두께는 증가하게 되므로 핸드폰 및 노트북 등의 셋트에서 문제를 유발함은 물론, 전지의 안전성과 성능에도 큰 영향을 미친다.
이러한 전지의 부품현상은 디메틸 카보네이트를 첨가한 비수 전해액을 주입한 리튬 이차전지에서 더욱 증대된다.
예를 들어, 일본등록특허공보 3032338호는 에틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트 및 메틸 프로피오네이트로 된 3성분계 유기용매를 함유한 비수전해액 이차전지를 개시한다. 선형 카보네이트로서 디메틸카보네이트를 첨가한 비수 전해액은 고율 방전특성이 양호하나, 디메틸카보네이트의 끓는 점이 낮아 전지의 과열이나 고온 방치시 전지의 부품현상이 심각해진다. 한편, 선형 카보네이트로서 에틸메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트를 첨가하거나 디메틸카보네이트를 소량만 첨가하는 경우, 전지의 부품현상은 개선되나, 고율 방전특성이 저하된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하여, 고율 방전특성이 우수하면서도, 전지의 부품(swelling)현상을 개선하여 파우치형 전지의 취약성을 보완할 수 있는 파우치형 리튬 이차전지를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 파우치형 리튬 이차전지는, 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재로 된 음극, 리튬 함유 산화물로 된 양극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체: 상기 전극조립체가 수용되는 공간을 제공하도록 시트로 형성된 파우치형 케이스; 및 상기 전극조립체에 주입된 비수 전해액을 구비하고, 상기 비수 전해액은, 리튬염과, 환형 카보네이트 화합물(a) 및 프로피오네이트계 화합물, 메틸 부티레이트, 프로필 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 선형 에스테르 화합물 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물(b)을 포함하는 비선 형 카보네이트계 비수 전해액이고, LiPF6 1M 용해시 23 ℃에서 상기 비수 전해액의 이온전도도는 9 mS/cm 이상이다.
본 발명의 파우치형 리튬 이차전지에 있어서, 상기 (a) 성분인 환형 카보네이트 화합물과 (b) 성분인 선형 에스테르 화합물의 혼합비(a:b)는 부피비로 2:8 내지 4:6인 것이 바람직하다.
본 발명의 파우치형 리튬 이차전지에 있어서, 환형 카보네이트 화합물로는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 이들 중 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 에틸 프로피오네이트계 화합물로는 에틸 프로피오네이트, 에틸 3-플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트, 2-플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2-디플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3-플루오로프로파노에이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트 등을 각각 단독으로 또는 이들 중 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 파우치형 리튬 이차전지는 선형 카보네이트 화합물을 배제하면서 이온 전도도가 높은 소정의 혼합 유기용매를 사용하므로서, 고율 방전특성이 우수할 뿐만 아니라 파우치형 케이스 사용에 기인한 취약점인 부품(swelling)현상도 개선된다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 파우치형 리튬 이차전지는 선형 카보네이트 화합물을 배제하면서 이온 전도도가 높은 소정의 혼합 유기용매를 사용하는데 그 특징이 있다. 즉, 본 발명에 따라 파우치형 리튬 이차전지에 주입된 비수 전해액은, 리튬염과, 환형 카보네이트 화합물(a) 및 프로피오네이트계 화합물, 메틸 부티레이트, 프로필 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 선형 에스테르 화합물 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물(b)을 포함하는 비선형 카보네이트계 비수 전해액이고, LiPF6 1M 용해시 23 ℃에서 상기 비수 전해액의 이온전도도는 9 mS/cm 이상이다.
환형 카보네이트 화합물은 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 전지의 충방전 용량 향상에 기여한다. 환형 카보네이트 화합물로는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 이들 중 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 특히, 에틸렌 카보네이트(또는 플루오로에틸렌 카보네이트) 또는 에틸렌 카보네이트(또는 플루오로에틸렌 카보네이트)와 프로필렌 카보네이트의 혼합물은 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염 을 더욱 잘 해리시킨다.
본 발명에서 사용되는 상기 프로피오네이트계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 프로피오네이트계 에스테르 화합물이 바람직하다:
식 중에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄상 또는 분지상의 C1~6알킬기이며, 상기 R1 및 R2는 각각 적어도 하나의 할로겐으로 치환되거나 비치환될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 프로피오네이트계 에스테르 화합물의 비제한적인 예는, 메틸 프로피오네이트계 화합물, 에틸 프로피오네이트계 화합물, 프로필 프로피오네이트계 화합물 및 부틸 프로피오네이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함한다. 에틸 프로피오네이트계 에스테르 화합물이 바람직하다.
에틸 프로피오네이트계 화합물, 메틸 부티레이트 및 프로필 아세테이트와 같은 선형 에스테르 화합물은 빙점이 낮고 비등점이 비교적 높으며, 우수한 저온 특성을 나타낸다. 또한, 탄소재 음극에 대한 반응성이 비교적 낮다. 이러한 선형 에스테르 화합물은 전술한 환형 카보네이트와 혼합되어 특히 리튬 이차전지의 고율 방전 특성에 기여한다. 즉, 전술한 선형 에스테르 화합물은 리튬 이온을 적절하게 배위하여 상온 및 저온에서 높은 이온 전도도를 나타냄으로써 전지의 고율 방전특성을 향상시킨다. 또한, 전지 충전시 양극에서의 전해액 분해 반응에 대한 저항성을 높임으로서 전지의 부품현상을 억제하고 전지의 수명성능을 향상시킨다. 더불어, 탄산 에스테르계 용매만을 비수 전해액으로 사용할 때보다 전극에 대한 젖음성(wettability)이 향상되므로, 전극 표면에 리튬 덴트라이트(dendrite) 형성을 억제하여 전지의 안전성 향상에 기여한다. 이들 선형 에스테르 화합물들은 각각 단독으로 또는 이들 중 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 에틸 프로피오네이트계 화합물로는 에틸 프로피오네이트, 에틸 3-플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트, 2-플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2-디플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3-플루오로프로파노에이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트 등을 각각 단독으로 또는 이들을 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
전술한 본 발명의 비수 전해액은 LiPF6 1M 용해시 23℃에서 상기 비수 전해액의 이온전도도는 9 mS/cm 이상이다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 환형 카보네이트 화합물(a)과 특정의 선형 에스테르 화합물(b)을 포함하는 비수 전해액은 전지의 고율 방전특성 향상을 위하여 LiPF6 1M 용해시 23℃에서 이온전도도가 9 mS/cm 이상을 나타내도록 그 비율이 조절된다. 비수 전해액의 이온전도도가 9 mS/cm 이상이면, 다른 선형 카보네이트와는 달리 디메틸 카보네이트를 사용한 혼합 유기용매와 거의 대등한 이온전도도를 나타냄을 알 수 있다. 이러한 측면에서 (a) 성분인 환형 카보네이트 화합물과 (b) 성분인 선형 에스테르 화합물의 바람직한 혼합비(a:b)는 부피비로 2:8 내지 4:6이다.
본 발명의 리튬 이차전지의 비수 전해액은 카보네이트 화합물로서 전술한 환형 카보네이트 화합물과 선형 에스테르 화합물, 즉 비선형 카보네이트계 유기용매를 사용한다. 따라서, 선형 카보네이트 화합물은 첨가되지 않으나, 본 발명의 목적을 저하시키지 않는 범위 내에서 미량 첨가하는 것을 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 파우치형 리튬 이차전지에 사용되는 비수 전해액에 있어서, 전해질로서 포함되는 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있는데, 상기 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LIBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, CF3SO3Li, LiC(CF3SO2)3 등을 들 수 있다. 이 외에, 리튬 이차전지의 비수 전해액에는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한도 내에서 락톤, 에테르, 에스테르, 아세토니트릴, 락탐, 케톤 등의 화합물을 더 첨가할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 파우치형 리튬 이차전지는 도 1에 도시한 바와 같이, 통상적인 구조를 갖는다. 즉, 본 발명의 파우치형 리튬 이차전지는, 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재로 된 음극, 리튬 함유 산화물로 된 양극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체: 상기 전극조립체가 수용되는 공간을 제공하도록 시트로 형성된 파우치형 케이스; 및 상기 전극조립체에 주입된 비수 전해액을 구비한다. 전극 조립체에 주입되는 비수 전해액의 구성은 전술한 바와 같다.
리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재로 된 음극 및 리튬 함유 산화물로 된 양극은 리튬 이차전지 제조에 통상적으로 사용되던 것들이 모두 사용될 수 있다.
예를 들어, 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재로는 저결정성 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소(hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연(Kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정피치(Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다. 이때 음극은 결착제를 포함할 수 있으며, 결착제로는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 공중합체, 및 개질된 SBR 공중합체 등, 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다.
또한, 리튬 함유 산화물로 된 양극의 활물질로는 리튬 함유 전이금속 산화물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 예를 들면 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-yCoyO2, LiCo1-yMnyO2, LiNi1-yMnyO2(O≤y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4(0<z<2), LiCoPO4 및 LiFePO4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 파우치형 리튬 이차전지의 전극은 통상적인 방법, 예를 들어 전극 활물질 입자와 바인더 고분자를 필요에 따라 도전재, 분산제와 함께 용매에 첨가하여 슬러리를 제조한 후, 집전체에 도포 및 압축한 다음 건조하여 제조할 수 있다. 또한, 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터로는, 종래에 세퍼레이터로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름이 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용될 수 있다. 이 외에 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 전지 조립체가 수납되는 파우치형 케이스는 고분자 필름과 알루미늄 등의 금속시트를 라미네이트하여 형성한 시트와 같이 통상적인 시트, 보다 구체적인 예를 들면 알루미늄 시트의 양면에 폴리에틸렌 시트가 라미네이트된 시트와 같은 통상적인 시트로 파우치형 케이스를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하 기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석 되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1
에틸렌 카보네이트 : 에틸 프로피오네이트 = 3 : 7(v:v)의 조성을 갖는 혼합 유기용매에 LiPF6를 1M 첨가하여 비수 전해액을 제조하였다.
LiCoO2를 양극 활물질로 한 양극과 인조 흑연을 음극 활물질로 한 음극 사이에 폴리에틸렌 다공성 막을 개재시켜 전극조립제를 제조한 다음, 이를 폴리플로필렌/알루미늄/폴리프로필렌의 시트로 제조한 파우치형 케이스에 수납하여 밀봉하였다. 여기에 전술한 방법으로 제조한 비수 전해액을 주입하여 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다.
실시예 2
에틸 프로피오네이트 대신 메틸 부티레이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다.
실시예 3
에틸 프로피오네이트 대신 프로필 아세테이트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다.
실시예 4
에틸렌 카보네이트 : 에틸 프로피오네이트를 조성을 2 : 8(v:v)로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다.
실시예 5
에틸렌 카보네이트 : 에틸 프로피오네이트를 조성을 4 : 6(v:v)으로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 1
혼합 유기용매의 종류 및 조성을 에틸렌 카보네이트 : 디메틸카보네이트 = 3 : 7(v:v)로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 2
혼합 유기용매의 종류 및 조성을 에틸렌 카보네이트 : 에틸메틸카보네이트 = 3 : 7(v:v)로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다.
비교예 3
혼합 유기용매의 종류 및 조성을 에틸렌 카보네이트 : 디에틸카보네이트 = 3 : 7(v:v)로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다.
<고율 충방전 테스트>
전술한 방법에 따라 실시예 및 비교예에서 제조된 파우치형 전지를 0.2 C로 3회 충방전을 실시하고, 이어서 0.2C 충전 및 2C 방전을 실시하였다. 측정된 0.2C 방전 용량, 2C 방전 용량 및 이들의 비율을 표 1에 나타내었다.
<고온 저장시 부품 현상 테스트>
전술한 방법에 실시예 및 비교예에서 제조된 파우치형 전지를 1시간 동안 상온에서 90℃까지 승온시킨 후, 90℃에서 4시간을 유지하였다. 90℃에서 4시간 보존시 증가된 두께를 표 1에 나타내었다.
표 1에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 5의 파우치형 리튬 이차전지는 비교예 2 및 3과는 달리 에틸렌 카보네이트 및 디메틸카보네이트의 혼합 유기용매를 사용한 비교예 1과 대등한 수준의 양호한 2C 방전 용량을 나타냄을 알 수 있다. 한편, 비교예 1의 파우치형 리튬 이차전지는 고온 보존시 두께 증가가 매우 커서 전지의 부품 현상이 크나, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5의 파우치형 리튬 이차전지는 비교예 2 및 3과 같이 미미한 두께 변화만이 관찰되었다.
도 1은 통상적인 파우치형 리튬 이차전지의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 에틸렌카보네이트와 다른 유기용매(x)의 혼합 유기용매에 LiPF6 1M를 용해시킨 다음, 혼합 유기용매의 조성비(%)에 따라 23 ℃에서 측정한 비수 전해액의 이온전도도를 도시한 그래프이다.
Claims (12)
- 음극, 양극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터를 구비한 전극조립체;상기 전극조립체가 수용되는 공간을 제공하도록 시트로 형성된 파우치형 케이스; 및상기 전극조립체에 주입된 비수 전해액을 구비하고,상기 비수 전해액은,리튬염과, 환형 카보네이트 화합물(a) 및 프로피오네이트계 화합물, 메틸 부티레이트, 프로필 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 선형 에스테르 화합물 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물(b)을 포함하는 비선형 카보네이트계 비수 전해액이고,LiPF6 1M 용해시 23 ℃에서 상기 비수 전해액의 이온전도도는 9 mS/cm 이상인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 (a) 성분과 (b) 성분의 혼합비(a:b)는 부피비로 2:8 내지 4:6인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 환형 카보네이트 화합물은 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트 및 부틸렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 프로피오네이트계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 프로피오네이트계 에스테르 화합물인 것을 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지:[화학식 1]
식 중에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 직쇄상 또는 분지상의 C1~6알킬기이며, 상기 R1 및 R2는 각각 적어도 하나의 할로겐으로 치환되거나 비치환될 수 있다. - 제4항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 프로피오네이트계 에스테르 화합물은 메틸 프로피오네이트계 화합물, 에틸 프로피오네이트계 화합물, 프로필 프로피오네이트계 화합물 및 부틸 프로피오네이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제5항에 있어서,상기 에틸 프로피오네이트계 화합물은 에틸 프로피오네이트, 에틸 3-플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트, 2-플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2-디플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3-플루오로프로파노에이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트 및 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, CF3SO3Li 및 LiC(CF3SO2)3으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 음극은 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재로 된 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제8항에 있어서,상기 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재는 저결정성 탄소 또는 고결정성 탄소인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 양극은 리튬 함유 산화물로 된 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제10항에 있어서,상기 리튬 함유 산화물은 리튬 함유 전이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
- 제11항에 있어서,상기 리튬 함유 전이금속 산화물은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-yCoyO2, LiCo1-yMnyO2, LiNi1-yMnyO2(O≤y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4(0<z<2), LiCoPO4 및 LiFePO4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이 들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
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