KR101062126B1 - 리튬이온 이차전지용 비수 전해액 및 이를 함유한 리튬이온이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬이온 이차전지용 비수 전해액 및 이를 함유한 리튬이온 이차전지에 관한 것이다. 본 발명의 리튬이온 이차전지용 비수 전해액은, 리튬염 및 유기용매를 포함하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액에 있어서, 상기 유기용매가 카보네이트 화합물, 선형 에스테르 화합물 및 선형 에스테르 분해 억제제를 포함 한다. 본 발명의 리튬이온 이차전지용 비수 전해액은 선형 에스테르 화합물 및 선형 에스테르 분해 억제제를 함유함으로써 종래의 전해액에 비해 저온 충방전 특성이 개선되고 고온에서의 팽창(swelling)현상을 억제한다.
리튬이온 이차전지, 비수 전해액, 분해 억제제

Description

리튬이온 이차전지용 비수 전해액 및 이를 함유한 리튬이온 이차전지{NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SOLUTION FOR LITHIUM ION SECONDARY BATTERY AND LITHIUM ION SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 리튬이온 이차전지용 비수 전해액 및 이를 함유한 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.
최근 정보 통신 산업의 발전에 따라 전자 기기가 소형화, 경량화, 박형화 및 휴대화됨에 따라, 이러한 전자 기기의 전원으로 사용되는 전지의 고에너지 밀도화에 대한 요구가 높아지고 있다. 리튬이온 이차전지는 이러한 요구를 가장 잘 충족시킬 수 있는 전지로서, 현재 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 리튬이온 이차전지는 캐소드, 애노드 및 캐소드와 애노드 사이에 리튬 이온의 이동 경로를 제공하는 전해질과 세퍼레이터로 구성되는 전지로서, 리튬 이온이 상기 캐소드 및 애노드에서 삽입/탈삽입될 때의 산화, 환원 반응에 의해 전기에너지를 생성한다.
이러한 리튬이온 이차전지의 최초의 형태는 에너지 밀도가 높은 리튬 금속을 음극으로 하고, 액체 용매를 전해질로 하는 것이었는데, 이러한 리튬금속 이차전지는 덴드라이트(dendrite) 현상으로 인해서 수명이 떨어지는 단점이 있었다. 이러한 단점을 개선하기 위하여 리튬 금속 대신에 리튬 이온을 다량 흡수할 수 있는 탄소재를 음극으로 하고, 유기 액체 또는 고체 고분자를 전해질로 구성한 리튬이온 이차전지가 개발되었다.
그러나, 음극 활물질로 탄소재를 사용한 리튬이온 이차전지는, 전해액으로서 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 등의 환형 카보네이트와 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트 등의 선형 카보네이트의 혼합물을 사용하는데, 이러한 비수 전해액은 저온에서의 리튬 이온 전도도가 낮다는 문제점이 있다. 이로 인해, 리튬이온 이차전지는 낮은 충방전 사이클 효율을 가지며, 이는 저온 충방전시 불리한 점으로 작용한다.
따라서, 비수 전해액을 사용하는 이차전지에 있어서, 전지의 고율 충방전 특성을 개선하기 위한 연구가 계속되고 있다. 일본등록특허 제3032338호 및 일본등록특허 제3032339호에는 고율 충방전 특성 및 저온 충방전 사이클 효율 개선을 위해 환형 카보네이트, 선형 카보네이트 및 선형 에스테르 화합물의 3성분계 유기용매를 사용한 비수 전해액을 개시하고 있다.
그러나, 상기와 같은 3성분계 비수 전해액은 저온 충방전 특성이 일부 개선되기는 하지만, 고온에서의 팽창(swelling) 현상이 증대하는 문제점이 있다. 이에 리튬이온 이차전지의 충방전 효율의 향상 및 고온에서의 팽창 문제 해결을 위한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하여, 충방전 특성이 우수하면서도 고온에서의 팽창(swelling)현상을 현저하게 감소시킬 수 있는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 리튬이온 이차전지용 비수 전해액은, 리튬염 및 유기용매를 포함하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액에 있어서, 상기 유기용매가 카보네이트 화합물, 선형 에스테르 화합물 및 선형 에스테르 분해 억제제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 리튬이온 이차전지용 비수 전해액은 선형 에스테르 화합물 및 선형 에스테르 분해 억제제를 함유함으로써 종래의 전해액과는 달리 저온 충방전 특성이 우수하면서도 고온에서의 팽창(swelling)현상이 크게 억제될 수 있다.
본 발명에 따른 선형 에스테르 화합물은 다음의 화학식 1로 나타내질 수 있다:
Figure 112008040627337-pat00001
R1 및 R2는 각각 서로 독립적으로 탄소수 1~5의 직쇄상 또는 분지상의 알킬 기이며, 상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 적어도 하나의 할로겐으로 치환되거나 비치환될 수 있다. 이러한 선형 에스테르 화합물을 구체적으로 예를 들면, 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 메틸 프로피오네이트(methyl propionate), 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate), 프로필 프로피오네이트(propyl propionate), 부틸 프로피오네이트(butyl propionate), 메틸 부티레이트(methyl butyrate), 에틸 부티레이트(ethyl butyrate)로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전술한 본 발명에 따른 선형 에스테르 분해 억제제의 대표적인 예로는 피롤(pyrrole), 티오펜(thiophene), 아닐린(aniline), 비페닐(biphenyl), 사이클로 헥실벤젠(cyclehexyl benzene), 플루오로 톨루엔(fluoro-toluene), 트리스(트리플루오로에틸)포스페이트(tris(trifluoroethyl)phosphate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), γ-발레로락톤(γ-valerolactone), 부티로니트릴(buryronitrile), 헥산니트릴(hexanenitrile), 숙시노니트릴(succinonitrile), 아디포니트릴(adiponitrile) 발레로니트릴(valeronitrile), 실록산(siloxane), 실란(silane), 및 이들의 할로겐화 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
전술한 본 발명의 비수 전해액에 포함되는 리튬염은 리튬이온 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 상기 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, CF3SO3Li 및 LiC(CF3SO2)3로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 있다.
전술한 본 발명의 비수 전해액에 포함되는 카보네이트 화합물은 리튬이온 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 상기 카보네이트 화합물의 대표적인 예로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 3-플루오로에틸렌 카보네이트(3-fluoroethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 메틸프로필 카보네이트(methylpropyl carbonate), 에틸프로필 카보네이트(ethylpropyl carbonate), 메틸에틸 카보네이트(methylethyl carbonate) 및 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 비수 전해액은 상기 카보네이트 화합물 100중량부에 대하여 선형 에스테르 화합물 약 100 ~ 약 250 중량부, 선형 에스테르 분해 억제제 약 0.1 ~ 약 20 중량부가 포함되어 본 발명이 목적하는 효과를 더욱 잘 나타낼 수 있다.
전술한 리튬이차전지용 비수 전해액은 리튬이온 이차전지의 제조에 사용될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 리튬이온 이차전지용 비수 전해액은 이차전지의 저온 충방전 특성을 향상시킴과 동시에 팽창현상을 억제할 수 있다.
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.
본 발명의 리튬이온 이차전지용 비수 전해액은, 리튬염 및 유기용매를 포함하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액에 있어서, 상기 유기용매가 카보네이트 화합물, 선형 에스테르 화합물 및 선형 에스테르 분해 억제제를 포함한다.
본 발명은 리튬이온 이차전지에 사용될 수 있는 비수 전해액으로서 선형 에스테르 화합물 및 선형 에스테르 분해 억제제를 포함하는 것에 특징이 있다. 본 발명의 비수 전해액은 선형 에스테르 화합물을 함유함으로써 저온 충방전 특성을 향상시킬 수 있다. 하지만, 전술한 선형 에스테르 화합물은 양극 계면에서 부반응을 일으켜 팽창(swelling)현상의 원인이 되는 기체를 발생시키므로, 이러한 팽창 현상을 막기 위해 선형 에스테르 분해 억제제가 사용된다.
본 발명에 따른 선형 에스테르 화합물은 저온 충방전 특성을 더욱 향상시키기 위해 다음의 화학식 1로 나타내지는 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112008040627337-pat00002
R1 및 R2는 독립적으로 탄소수 1~5의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기이며, 상기 R1 및/또는 R2는 적어도 하나의 할로겐으로 치환되거나 비치환될 수 있다.
상기 선형 에스테르 화합물은 대표적으로 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 메틸 프로피오네이트(methyl propionate), 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate), 프로필 프로피오네이트(propyl propionate), 부틸 프로피오네이트(butyl propionate), 메틸 부티레이트(methyl butyrate), 에틸 부티레이트(ethyl butyrate)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 예시할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
전술한 본 발명에 따른 선형 에스테르 분해 억제제는 대표적으로 피롤(pyrrole), 티오펜(thiophene), 아닐린(aniline), 비페닐(biphenyl), 사이클로 헥실벤젠(cyclehexyl benzene), 플루오로 톨루엔(fluoro-toluene), 트리스(트리플루오로에틸)포스페이트(tris(trifluoroethyl)phosphate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), γ-발레로락톤(γ-valerolactone), 부티로니트릴(buryronitrile), 헥산니트릴(hexanenitrile), 숙시노니트릴(succinonitrile), 아디포니트릴(adiponitrile), 발레로니트릴(valeronitrile), 실록산(siloxane), 실란(silane) 및 이들의 할로겐화 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것들을 예시할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전술한 본 발명의 비수 전해액에 전해질로서 포함되는 리튬염은 리튬이온 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 상기 리튬염의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, CF3SO3Li 및 LiC(CF3SO2)3로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 있다.
전술한 본 발명의 비수 전해액에 포함되는 카보네이트 화합물로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 3-플루오로에틸렌 카보네이트(3-fluoroethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 메틸프로필 카보네이트(methylpropyl carbonate), 에틸프로필 카보네이트(ethylpropyl carbonate), 메틸에틸 카보네이트(methylethyl carbonate) 및 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있다. 특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate) 및 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate)는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate) 및 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate)와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 리튬이온 이차전지용 비수 전해액은 상기 카보네이트 화합물 100 중량부에 대하여 선형 에스테르 화합물 약 100 ~ 약 250 중량부, 선형 에스테르 분해 억제제 약 0.1 ~ 약 20 중량부가 포함되는 것이 바람직한 예시가 될 수 있다. 선형 에스테르 화합물은 상기 함량 범위에서 본 발명이 목적하는 효과를 더욱 잘 나타낼 뿐 아니라 이온 전도도의 향상 및 선형 에스테르 화합물로 인한 부반응의 감소 효과도 증대된다. 또한, 선형 에스테르 분해 억제제도 상기 함량 범위에서 본 발명이 목적하는 효과인 선형 에스테르 화합물의 분해를 억제하는 효과를 더욱 잘 나타낸다.
전술한 본 발명의 리튬이온 이차전지용 비수 전해액은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어진 전극 구조체에 주입하여 리튬이온 이차전지로 제조된다. 전극 구조체를 이루는 양극, 음극 및 세퍼레이터는 리튬이온 이차전지 제조에 통상적으로 사용되던 것들이 모두 사용될 수 있다.
구체적인 예로, 양극 활물질로는 리튬함유 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. 또한, 이러한 산화물(oxide) 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등도 사용될 수 있다.
음극 활물질로는 통상적으로 리튬이온이 삽입/탈삽입될 수 있는 탄소재, 리 튬금속, 규소 또는 주석 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 탄소재를 사용할 수 있는데, 탄소재로는 저결정 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), 또는 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) 등, 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다.
또한, 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 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 리튬이온 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1
에틸 카보네이트(ethyl carbonate, EC) 100중량부에 대해, 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate,EP) 230중량부를 혼합한 용매에 LiPF6를 첨가하여 1M LiPF6 용액을 제조한 후, 비페닐(biphenyl,BP) 3.3중량부를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.
실시예 2~7
카보네이트 화합물 및 선형 에스테르 화합물의 양을 하기 표 1에 나타난 바와 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.
비교예 1
에틸 카보네이트(ethyl carbonate, EC) 100중량부에 대해, 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate,EP) 230중량부를 혼합한 유기 용매에 LiPF6를 첨가하여 비수 전해액으로서 1M LiPF6 용액을 제조하였다.
비교예 2
선형 에스테르 화합물로서 메틸 프로피오네이트(methyl propionate, MP)를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.
비교예 3
선형 에스테르 화합물 대신 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC)를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.
비교예 4
에틸 카보네이트 100중량부, 디에틸 카보네이트 117중량부 및 에틸 프로피오네이트 117중량부를 혼합한 유기 용매를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.
비교예 5
에틸 카보네이트 100중량부, 디에틸 카보네이트 230중량부 및 γ-부티로락톤 를 혼합한 유기 용매를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.
상기 실시예 1~7 및 비교예 1~4에 따라 제조된 비수 전해액을 포함하고 양극으로 LiCoO2, 음극으로 인조 흑연을 사용하여 통상적인 방법으로 리튬이온 이차전지를 파우치 형태로 제조하였다. 제조된 전지를 다음과 같은 방법으로 저온 방전 용량 및 고온에서의 팽창 정도를 측정하였다.
저온 방전 용량 측정
제조된 전지를 상온에서 초기 충방전 후, 충방전을 0.2C로 3회 실시하고, 5 번째 방전 용량을 표 1에 나타내었다. 이어서 상온에서 0.2C로 충전하고 -20℃ 에서 0.2C로 방전한 용량의 상온 0.2C 방전 용량에 대한 비율을 표 1에서 함께 나타내었다.
고온 팽창 정도 측정
제조된 전지를 상온에서 초기 충방전 후, 충방전을 0.2C로 3회 실시하고 마지막 회에서 충전 상태에서 종료하였다. 충전상태의 전지를 상온에서 90℃까지 1시간 동안 승온, 4시간 동안 유지, 그리고 상온까지 1시간 동안 감온하면서 두께 변화를 측정하였다. 측정결과를 표 1에 나타내었다.

용매 분해 억제제 상온방전용량
(mAh)
상온 방전용량 대비
-20℃ 방전용량비율(%)
고온에서의 두께 증가
(mm)
종류 혼합비
실시예 1 EC:EP 100:230 비페닐 910 80 0.21
실시예 2 EC:EP 100:230 γ-부티로락톤 900 81 0.14
실시예 3 EC:EP 100:230 트리스(트리플루오로에틸)포스페이트 905 80 0.08
실시예 4 EC:EP 100:230 숙시노니트릴 908 81 0.11
실시예 5 EC:MP 100:230 γ-부티로락톤 911 85 0.35
실시예 6 EC:DEC:EP 100:117:117 γ-부티로락톤 909 72 0.11
실시예 7 EC:EP 100:230 사이클로 헥실벤젠 909 81 0.19
비교예 1 EC:EP 100:230 - 905 82 0.84
비교예 2 EC:MP 100:230 - 909 88 1.55
비교예 3 EC:DEC 100:230 - 910 73 0.57
비교예 4 EC:DEC:EP 100:117:117 - 905 43 0.57
비교예 5 EC:DEC 100:230 γ-부티로락톤 908 74 0.55
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 선형 에스테르 화합물을 포함하는 비수 전해액인 실시예 1~7 및 비교예 1, 2 및 4의 경우에는 선형 에스테르 화합물을 전혀 사용하지 않은 비교예 3 및 5에 비해 저온 방전 특성이 우수한 것을 알 수 있다.
또한, γ-부티로락톤을 포함하지만 선형 에스테르 화합물을 포함하지 않는 비교예 5에서, 분해억제제 단독으로는 우수한 저온 방전 특성 및 팽창 현상의 뚜렷한 감소를 나타낼 수 없음을 알 수 있다.
또한, 선형 에스테르 화합물과 선형 에스테르 분해 억제제를 함께 사용한 실시예 1~7은 선형 에스테르 분해 억제제를 사용하지 않은 비교예 1~4보다 고온 팽창 현상이 현저히 감소함을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 리튬염 및 유기용매를 포함하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액에 있어서,
    상기 유기용매는 카보네이트 화합물 100 중량부, 프로피오네이트계 에스테르 화합물 100 ~ 250 중량부 및 프로피오네이트계 에스테르 분해 억제제 0.1 ~ 20 중량부를 포함하고,
    상기 프로피오네이트계 에스테르 화합물은 다음의 화학식 1로 표시되며,
    상기 분해 억제제는 피롤, 티오펜, 아닐린, 비페닐, 사이클로 헥실벤젠, 플루오로 톨루엔, 트리스(트리플루오로에틸)포스페이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, 부티로니트릴, 헥산니트릴, 숙시노니트릴, 아디포니트릴, 발레로니트릴, 실록산, 실란 및 이들의 할로겐화 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 리튬이온 이차전지용 비수 전해액:
    [화학식 1]
    Figure 112011013933230-pat00003
    상기 화학식 1에서,
    R1은 CH3CH2 기이고, R2는 탄소수 1~5의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기이며, 상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 적어도 하나의 할로겐으로 치환되거나 비치환된다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로피오네이트계 에스테르 화합물은 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트 및 부틸 프로피오네이트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액.
  3. 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 리튬이온 이차전지용 비수 전해액.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카보네이트 화합물은 에틸렌 카보네이트, 3-플루오로에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트 및 부틸렌 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액.
  5. 삭제
  6. 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어진 전극 구조체와 여기에 주입되는 비수 전해액을 포함하는 리튬이온 이차전지에 있어서,
    상기 비수 전해액은 제1항의 리튬이온 이차전지용 비수 전해액인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
  7. 리튬염 및 유기용매를 포함하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액에 있어서,
    상기 유기용매는 카보네이트 화합물 100 중량부, 프로피오네이트 에스테르 화합물 100 ~ 250 중량부 및 프로피오네이트 에스테르 분해 억제제 0.1 ~ 20 중량부를 포함하고,
    상기 프로피오네이트 에스테르 화합물은 에틸 프로피오네이트 또는 메틸 프로피오네이트이며,
    상기 분해 억제제는 비페닐, 사이클로 헥실벤젠, 트리스(트리플루오로에틸)포스페이트, γ-부티로락톤, 숙시노니트릴, 발레로니트릴, 실록산 및 실란으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액.
  8. 리튬염 및 유기용매를 포함하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액에 있어서,
    상기 유기용매는 카보네이트 화합물 100 중량부, 프로피오네이트 에스테르 화합물 100 ~ 250 중량부 및 프로피오네이트 에스테르 분해 억제제 0.1 ~ 20 중량부를 포함하고,
    상기 프로피오네이트 에스테르 화합물은 에틸 프로피오네이트이며,
    상기 분해 억제제는 비페닐, 사이클로 헥실벤젠, 트리스(트리플루오로에틸)포스페이트, γ-부티로락톤, 숙시노니트릴, 발레로니트릴, 실록산 및 실란으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 비수 전해액.
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