KR101094580B1 - Allylsulfonate derivative and secondary battery using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규 알릴술포네이트 유도체(allylsulfonate derivative), 알릴술포네이트 유도체를 포함하는 비수 전해액, 고체 전해질 계면(SEI) 막이 표면에 형성된 전극, 및 상기 비수 전해액 및/또는 전극을 구비하여 전지의 용량 보존 특성과 수명 특성이 향상된 이차전지에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 알릴술포네이트 유도체는 화학식 CH2=CH-CH2-SO2-OR로 표시되며, R은 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)기, 및 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 벤질기로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 할로겐원자는 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된다. The present invention provides a novel allylsulfonate derivative, a nonaqueous electrolyte containing an allylsulfonate derivative, an electrode on which a solid electrolyte interface (SEI) film is formed on the surface, and the nonaqueous electrolyte and / or an electrode to preserve the capacity of a battery. The present invention relates to a secondary battery having improved characteristics and lifetime characteristics. Specifically, the allylsulfonate derivative of the present invention is represented by the formula CH 2 = CH-CH 2 -SO 2 -OR, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms containing at least one halogen atom, at least one halogen atom Is selected from the group consisting of a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms including one or more halogen atoms, and a benzyl group containing one or more halogen atoms, wherein the halogen atoms are F, Cl , Br and I.

Description

알릴술포네이트 유도체 및 이를 이용한 이차전지 {ALLYLSULFONATE DERIVATIVE AND SECONDARY BATTERY USING THE SAME}Allylsulfonate derivative and secondary battery using same {ALLYLSULFONATE DERIVATIVE AND SECONDARY BATTERY USING THE SAME}

본 발명은 신규 알릴술포네이트 유도체(allylsulfonate derivative), 알릴술포네이트 유도체를 포함하는 비수 전해액, 고체 전해질 계면(SEI) 막이 표면에 형성된 전극, 및 상기 비수 전해액 및/또는 전극을 구비하여 전지의 용량 보존 특성과 수명 특성이 향상된 이차전지에 관한 것이다. The present invention provides a novel allylsulfonate derivative, a nonaqueous electrolyte containing an allylsulfonate derivative, an electrode on which a solid electrolyte interface (SEI) film is formed on the surface, and the nonaqueous electrolyte and / or an electrode to preserve the capacity of a battery. The present invention relates to a secondary battery having improved characteristics and lifetime characteristics.

최근 전자기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 전원으로 작용하는 전지도 소형화 및 경량화가 요구되고 있다. 소형 경량화 및 고용량으로 충방전 가능한 전지로서 이차 전지가 실용화되고 있으며, 소형 비디오 카메라, 휴대전화, 노트퍼스컴 등의 휴대용 전자 및 통신기기 등에 이용되고 있다.In recent years, with the trend of miniaturization and weight reduction of electronic devices, miniaturization and weight reduction of batteries serving as power sources are also required. BACKGROUND ART Secondary batteries have been put to practical use as small-sized, light-weight, high-capacitance rechargeable batteries, and are used in portable electronic and communication devices such as small video cameras, mobile phones, and notebook computers.

이차 전지는 일반적으로 양극 활물질로 LiCoO2등의 리튬 금속 산화물을 사용한 양극, 음극 활물질로 탄소재를 사용한 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 고분자 소재의 다공성 분리막이 위치한 구조에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염을 용해한 비수계 전해액을 리튬 이온의 전달 매질로 사용하여 제조될 수 있다.Secondary batteries generally have a positive electrode using a lithium metal oxide such as LiCoO 2 as a positive electrode active material, a negative electrode using a carbonaceous material as a negative electrode active material, and a porous separator of a polymer material between the positive electrode and the negative electrode such as LiPF 6 and LiBF 4. It can be prepared using a non-aqueous electrolyte solution in which lithium salt is dissolved as a transfer medium for lithium ions.

상기 비수계 전해액은 전지의 작동 및 사용과 관련하여, 일반적으로 하기와 같은 특성이 요구된다. 첫째, 음극과 양극에서 리튬 이온의 삽입 및 탈리시 두 전극 사이에 이온을 충분히 전달할 수 있어야 하며, 둘째, 두 전극 간의 전위차에서 전기화학적으로 안정하여, 전해액 성분의 분해 등의 부반응 발생 염려가 적어야 한다.The non-aqueous electrolyte generally requires the following characteristics with respect to the operation and use of the battery. First, it must be able to sufficiently transfer ions between two electrodes during insertion and desorption of lithium ions from the cathode and anode, and second, it is electrochemically stable at the potential difference between the two electrodes, so that there is little concern about side reactions such as decomposition of electrolyte components. .

그러나, 카보네이트계 유기 용매와 같은 통상의 전해액 용매는 충방전 중 전극 표면에서 분해되어 전지 내 부반응을 일으킬 수 있으며, 특히 프로필렌 카보네이트(PC) 용매는 탄소계 음극에서 흑연 층간에 코인터컬레이션되어, 음극의 구조를 붕괴시킬 수 있다.However, conventional electrolyte solvents, such as carbonate-based organic solvents, may decompose on the electrode surface during charge and discharge, causing side reactions in the battery. In particular, propylene carbonate (PC) solvent is co-intercalated between the graphite layers at the carbon-based negative electrode, The structure of the cathode may be disrupted.

한편, 상기 문제는 전지의 초기 충전시 카보네이트계 유기 용매의 전기적 환원에 의해 음극 표면에 형성되는 고체 전해질 계면(solid electrolyte interface, 이하 SEI)막에 의해서 해결될 수 있는 것으로 알려졌다. 그러나, 이러한 SEI막 형성시 전해액 내의 리튬 이온이 비가역적으로 관여함으로써, 전지의 초기 용량을 필수적으로 감소되는 문제가 있으며, 이는 이론 용량이 작은 탄소재 음극에서 특히 문제된다.On the other hand, the problem can be solved by a solid electrolyte interface (SEI) film formed on the surface of the negative electrode by the electrical reduction of the carbonate-based organic solvent during the initial charging of the battery. However, since lithium ions in the electrolyte are irreversibly involved in forming the SEI film, there is a problem that the initial capacity of the battery is essentially reduced, which is particularly problematic in a carbon material negative electrode having a small theoretical capacity.

또한, 상기에서 형성된 SEI막은 일반적으로 전기화학적으로 안정하지 못하여 붕괴되기 쉽다. 따라서, 전지의 충방전 중 음극 표면에서 전해액 분해 등의 부반응이 일어날 수 있으며, 이로 인해 전지 용량이 지속적으로 감소될 수 있다. 또한, 상기 부반응에 의한 가스 발생으로 전지가 부풀거나 내압이 증가하는 현상이 나타날 수 있다.In addition, the SEI film formed above is generally not electrochemically stable and easily collapses. Therefore, side reactions such as decomposition of the electrolyte may occur on the surface of the negative electrode during charging and discharging of the battery, and thus battery capacity may be continuously reduced. In addition, a phenomenon in which the battery swells or the internal pressure increases may occur due to the gas generated by the side reaction.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 1,3-프로판설톤(1,3-propanesultone; 일본특허 출원번호 1999-339850)을 전해액에 첨가하는 방법이 제시되었다. 그러나, 상기 방법에 의한 경우 충방전 초기에는 전지 용량 감소를 줄여주는 효과를 보이지만 사이클이 지속되면서 서서히 용량이 감소하는 결과를 보여, 여전히 상기와 같은 문제점이 존재한다.In order to solve the above problems, a method of adding 1,3-propanesultone (Japanese Patent Application No. 1999-339850) to the electrolyte has been proposed. However, the above method shows an effect of reducing battery capacity at the beginning of charge / discharge, but shows a result of gradually decreasing capacity as the cycle continues, and there are still problems as described above.

일반적으로 고리형 술포네이트 화합물(대표적인 예로 1,3-프로판 설톤)이 이차전지의 전해액 첨가제로 사용되는 경우에 안정한 고체 전해질 계면(SEI) 막이 형성된다고 알려진 반면, 선형 술포네이트 화합물의 경우는 고리형 술포네이트 화합물에 비해 그 효과가 작은 것으로 알려져 있다.Generally it is known that a stable solid electrolyte interface (SEI) membrane is formed when a cyclic sulfonate compound (typically 1,3-propane sultone) is used as an electrolyte additive in a secondary battery, whereas in the case of a linear sulfonate compound It is known that the effect is small compared with a sulfonate compound.

그러나 본 발명자들은, 선형 술포네이트 화합물 중에서 할로겐원자를 포함하는 알릴 술포네이트 유도체를 전해액 첨가제로 사용하는 경우, 이차전지의 음극 상에 안정한 고체 전해질 계면 막을 형성함으로써, 전지의 용량보존 특성을 향상시킬 수 있다는 것을 밝혀 내었다.However, the inventors of the present invention can improve the capacity retention characteristics of a battery by forming a stable solid electrolyte interfacial film on a negative electrode of a secondary battery when an allyl sulfonate derivative including a halogen atom is used as an electrolyte additive in a linear sulfonate compound. It turns out that it is.

이에 본 발명은 신규 알릴술포네이트 유도체, 및 이를 이용한 비수 전해액 및 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 비수 전해액 및/또는 전극을 포함하는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel allylsulfonate derivative, and a nonaqueous electrolyte and an electrode using the same. In addition, an object of the present invention is to provide a secondary battery comprising the nonaqueous electrolyte and / or the electrode.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트(allylsulfonate) 유도체를 제공한다.The present invention provides an allylsulfonate derivative represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112007064606047-pat00001
Figure 112007064606047-pat00001

화학식 1에서, R은 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)기, 및 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 벤질기로 이루어진 군에서 선택되며; 상기 할로겐원자는 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된다. In Formula 1, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms including one or more halogen atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms including one or more halogen atoms, and an aryl having 6 to 12 carbon atoms including one or more halogen atoms ) And a benzyl group containing one or more halogen atoms; The halogen atom is selected from the group consisting of F, Cl, Br and I.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체; 전해액 용매; 및 전해질 염을 포함하는 비수 전해액을 제공한다.In addition, the present invention is an allyl sulfonate derivative represented by Formula 1; Electrolyte solvents; And it provides a nonaqueous electrolyte containing an electrolyte salt.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체의 환원체를 포함하는 고체 전해질 계면(SEI) 막이 표면의 일부 또는 전부에 형성된 전극을 제공한다.The present invention also provides an electrode in which a solid electrolyte interface (SEI) film including a reduced substance of the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1 is formed on part or all of the surface thereof.

또한, 본 발명은 상기 비수 전해액 및/또는 상기 전극을 포함하는 이차전지를 제공한다.In addition, the present invention provides a secondary battery including the nonaqueous electrolyte and / or the electrode.

본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체를 전해액 첨가제로 사용함으로써, 이차전지의 음극 표면 상에 보다 안정한 고체 전해질 계면(SEI) 막을 형성할 수 있으며, 나아가 전지의 용량 보존 특성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by using the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1 as an electrolyte additive, a more stable solid electrolyte interface (SEI) film can be formed on the negative electrode surface of the secondary battery, and further, the capacity storage characteristics and the life characteristics of the battery. Can improve.

본 발명에서 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체는 선형 술포네이트계 화합물이며, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 신규 화합물로서, 비수 전해액 첨가제로 사용될 수 있다.In the present invention, the allylsulfonate derivative represented by Formula 1 is a linear sulfonate-based compound, and may be used as a nonaqueous electrolyte additive as a novel compound including one or more halogen atoms.

상기 할로겐 원자는 F, Cl, Br 및 I 중에서 선택될 수 있으며, F(플루오린)가 바람직하다.The halogen atom may be selected from F, Cl, Br and I, with F (fluorine) being preferred.

본 발명에서 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체의 예로는, 플루오로메틸 알릴술포네이트(fluoromethyl allylsulfonate), 디플루오로메틸 알릴술포네이트(difluoromethyl allylsulfonate), 트리플루오로메틸 알릴 설포네이트(trifluoromethyl allyllsulfonate), 2-플루오로에틸 알릴술포네이트(2-fluoroethyl allylsulfonate), 2,2-디플루오로에틸 알릴술포네이트(2,2-difluoroethyl allylsulfonate), 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트(2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate), 펜타플루오로에틸 알릴술포네이트(pentafluoroethyl allylsulfonate), 3-플루오로프로필 알릴술포네이트(3-fluoropropyl allylsulfonate), 3,3-디플루오로프로필 알릴술포네이트(3,3-difluoropropyl allylsulfonate), 3,3,3-트리플루오로프로필 알릴술포네이트(3,3,3-trifluoropropyl allylsulfonate), 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 알릴술포네이트(2,2,3,3,3-pentafluoropropyl allylsulfonate), 헥사플루오로이소프로필 알릴술포네이트(hexafluoroisopropyl allylsulfonate), 1H, 1H, 3H-헥사플루오로부틸 알릴술포네이트(1H, 1H, 3H-hexafluorobutyl allylsulfonate), 2-(퍼플루오로부틸)에틸 알릴술포네이트(2-(perfluorobutyl)ethyl allylsulfonate), 3-(퍼플루오로부틸)프로필 알릴술포네이트(3-(perfluorobutyl)propyl allylsulfonate), 2-(퍼플루오로헥실)에틸 알릴술포네이트(2-(perfluorohexyl)ethyl allylsulfonate), 3-(퍼플루오로헥실)프로필 알릴술포네이트(3-(perfluorohexyl)propyl allylsulfonate), 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 알릴술포네이트(2-(perfluorooctyl)ethyl allylsulfonate), 3-(퍼플루오로옥틸)프로필 알릴술포네이트(3-(perfluorooctyl)propyl allylsulfonate), 2-(퍼플루오로데실)에틸 알릴술포네이트(2-(perfluorodecyl)ethyl allylsulfonate), 3-(퍼플루오로데실)프로필 알릴술포네이트(3-(perfluorodecyl)propyl allylsulfonate), 4-플루오로페닐 알릴 술포네이트(4-fluorophenyl allylsulfonate), 3-플루오로페닐 알릴 술포네이트(3-fluorophenyl allylsulfonate), 2,4-디플루오로페닐 알릴술포네이트(2,4-difluorophenyl allylsulfonate), 펜타플루오로페닐 알릴술포네이트(pentafluorophenyl allylsulfonate), 4-플루오로벤질 알릴 술포네이트(4-fluorobenzyl allylsulfonate), 3-플루오로벤질 알릴 술포네이트(3-fluorobenzyl allylsulfonate), 2,4-디플루오로벤질 알릴술포네이트(2,4-difluorobenzyl allylsulfonate), 펜타플루오로벤질 알릴술포네이트(pentafluorobenzyl allylsulfonate) 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the allylsulfonate derivative represented by Formula 1 in the present invention, fluoromethyl allylsulfonate, difluoromethyl allylsulfonate, trifluoromethyl allylsulfonate, trifluoromethyl allyllsulfonate ), 2-fluoroethyl allylsulfonate, 2,2-difluoroethyl allylsulfonate, 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate (2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate), pentafluoroethyl allylsulfonate, 3-fluoropropyl allylsulfonate, 3,3-difluoropropyl allylsulfonate ( 3,3-difluoropropyl allylsulfonate), 3,3,3-trifluoropropyl allylsulfonate (3,3,3-trifluoropropyl allylsulfonate), 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl allylsulfonate ( 2,2,3,3,3-pentafluoropro pyl allylsulfonate, hexafluoroisopropyl allylsulfonate, 1H, 1H, 3H-hexafluorobutyl allylsulfonate (1H, 1H, 3H-hexafluorobutyl allylsulfonate), 2- (perfluorobutyl) ethyl 2- (perfluorobutyl) ethyl allylsulfonate, 3- (perfluorobutyl) propyl allylsulfonate, 2- (perfluorohexyl) ethyl allylsulfonate (2- (perfluorohexyl) ethyl allylsulfonate, 3- (perfluorohexyl) propyl allylsulfonate, 2- (perfluorooctyl) ethyl allylsulfonate (2- (perfluorooctyl) ethyl allylsulfonate) 3- (perfluorooctyl) propyl allylsulfonate, 2- (perfluorodecyl) ethyl allylsulfonate, 3- (perfluorooctyl) propyl allylsulfonate Rodecyl) propyl allylsulfonate (3- (perfluorodecyl) propyl allylsulfonate), 4-pleat 4-fluorophenyl allylsulfonate, 3-fluorophenyl allylsulfonate, 2,4-difluorophenyl allylsulfonate, pentafluoro Pentafluorophenyl allylsulfonate, 4-fluorobenzyl allylsulfonate, 3-fluorobenzyl allylsulfonate, 2,4-difluorobenzyl allylsulfonate (2,4-difluorobenzyl allylsulfonate), pentafluorobenzyl allylsulfonate, and the like, but are not limited thereto.

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체는 하기 반응식 1에 따라 알릴술포닐 할라이드계 화합물 및 할로겐원자를 포함하는 알코올 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다.The allylsulfonate derivative represented by Formula 1 according to the present invention may be prepared by reacting an allylsulfonyl halide compound and an alcohol compound including a halogen atom according to Scheme 1 below.

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112007064606047-pat00002
Figure 112007064606047-pat00002

반응식 1에서, R은 화학식 1에 정의된 것과 동일하며; X는 F, Cl, Br, 및 I 로 이루어진 군에서 선택된다.In Scheme 1, R is the same as defined in Formula 1; X is selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I.

본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체를 비수 전해액의 일 구성 성분으로 사용함으로써, 음극 표면상에 할로겐원자, 바람직하게는 플루오린 원자가 포함된 술포네이트계의 고체 전해질 계면(SEI) 막을 형성하여 전지의 충방전 용량 보존 특성을 향상시키는 것이 특징이다. The present invention provides a sulfonate-based solid electrolyte interface (SEI) membrane containing a halogen atom, preferably a fluorine atom, on a negative electrode surface by using an allylsulfonate derivative represented by Formula 1 as one component of a nonaqueous electrolyte. It is characterized by improving the charge and discharge capacity storage characteristics of the battery.

일반적으로, 카보네이트계 유기 용매에 의해 형성된 SEI 막은 약하며 다공성(porous)이고 조밀하지 못하여 충방전이 진행됨에 따라 증가된 전기화학적 에너지와 열에너지에 의하여 붕괴되기 쉽다. 또한, 이로 인해 노출된 음극 표면과 주위의 전해액 사이에 지속적인 부반응이 일어나 전지 내 리튬 이온이 지속적으로 소모될 수 있고, 나아가 전지의 용량 및 수명 특성의 저하가 초래될 수 있다. In general, the SEI membrane formed by the carbonate-based organic solvent is weak, porous and not dense, and is easily collapsed by increased electrochemical energy and thermal energy as charging and discharging proceeds. In addition, this may result in a sustained side reaction between the exposed negative electrode surface and the surrounding electrolyte solution, thereby continually consuming lithium ions in the battery, and in addition, lowering the capacity and life characteristics of the battery.

이에, 본 발명에서는 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체를 전해액 첨가제로 사용함으로써, 조기에 SEI 막을 형성할 수 있을 뿐 아니라 보다 안정한 SEI 막을 형성하여 전지의 용량 보존 특성을 향상시킬 수 있다. 이러한 전지의 제반 성능 향상 작용은 하기와 같이 추정 가능하나, 이에 의해 제한되는 것은 아니다.Thus, in the present invention, by using the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1 as an electrolyte additive, it is possible not only to form an SEI film at an early stage but also to form a more stable SEI film, thereby improving capacity storage characteristics of the battery. The overall performance improvement of the battery can be estimated as follows, but is not limited thereto.

구체적으로, 본 발명에서 전해액의 일 구성 성분으로 사용되는 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체는 초기 충전시 음극 표면 상에 SEI 막을 형성할 수 있는데, 이때 생성되는 SEI 막은 할로겐원자, 바람직하게는 플루오린 성분이 함 유된 술포네이트 라디칼(ROSO2 -) 및 상기 유도체의 술포네이트기에 도입된 알릴 라디칼이 형성될 수 있다. 상기 할로겐원자, 바람직하게는 플루오린 성분이 함유된 술포네이트 라디칼은 전해액 내의 리튬 이온과 결합하게 되는데(ROSO2 -Li+), 이들은 중합 가능한 작용기로서, 기타 전해액 성분과 함께 다양한 형태의 중합 반응을 수행할 수 있다. 그 결과, 본 발명에서는 종래 카보네이트계 유기 용매에 의해 형성된 SEI 막에 비해, 보다 안정한 SEI 막이 형성될 수 있다.Specifically, the allylsulfonate derivative represented by Formula 1 used as one component of the electrolyte in the present invention may form an SEI film on the surface of the cathode during initial charging, wherein the resulting SEI film is a halogen atom, preferably fluorine Sulfonate radicals containing the lean component (ROSO 2 ) and allyl radicals introduced into the sulfonate groups of the derivatives can be formed. The sulfonate radicals containing the halogen atom, preferably the fluorine component, are combined with lithium ions in the electrolyte (ROSO 2 - Li + ), which are polymerizable functional groups, and together with other electrolyte components, undergo various types of polymerization reactions. Can be done. As a result, in the present invention, a more stable SEI film can be formed compared to the SEI film formed by the conventional carbonate organic solvent.

즉, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체는 전기적 환원시 하기 화학식 2와 같이 황-탄소 결합이 끊어지면서 알릴 라디칼과 술포네이트 라디칼이 형성되게 되는데, 이때 알릴 라디칼은 공명 구조(resonance)를 갖기 때문에 에너지적으로 안정한 중간체(intermediate)이다. 따라서, 환원적 분해 시 알릴 라디칼과 술포네이트 라디칼의 형성은 kinetic상 유리하게 작용하게 되며, 이는 곧 할로겐 성분이 함유된 술포네이트 라디칼(ROSO2 -)이, 일예로 플루오로알킬 술포네이트 라디칼이, 기타 전해액 성분과 함께 다양한 형태의 중합 반응을 수행할 때에도 kinetic상 유리하게 작용할 수 있다. That is, the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1 of the present invention will form an allyl radical and a sulfonate radical while the sulfur-carbon bond is broken as shown in Chemical Formula 2 below, wherein the allyl radical has a resonance structure. It is an energy stable intermediate because it has Thus, the formation of allyl radicals and sulfonate radicals in reductive degradation is advantageously kinetic, which means that the halogen-containing sulfonate radicals (ROSO 2 ), for example fluoroalkyl sulfonate radicals, When performing various types of polymerization reactions with other electrolyte components, it may also be advantageously kinetic.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112007064606047-pat00003
Figure 112007064606047-pat00003

화학식 2에서, R은 화학식 1에 정의된 것과 동일하다.In formula (2), R is the same as defined in formula (1).

또한, 이때 생성되는 SEI 막은 술포네이트 뿐만 아니라 할로겐원자, 바람직하게는 플루오린을 함유하고 있기 때문에, SEI 막의 열적 안정성뿐만 아니라 계면 저항을 감소시키고 리튬 이온 전도성을 향상시키는 효과 등이 있다.In addition, since the SEI film produced at this time contains not only sulfonate but also halogen atoms, preferably fluorine, not only thermal stability of the SEI film but also an effect of reducing interfacial resistance and improving lithium ion conductivity.

본 발명의 비수 전해액에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체의 함량은 전지의 성능을 향상시키고자 하는 목표에 따라 조절 가능하나, 전해액 100 중량부 당 0.1 내지 20 중량부가 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체의 함량이 0.1 중량부 미만이면 원하는 cycle 보존 효과가 미미하며, 20 중량부를 초과하는 경우 전지의 저항이 커질 수 있다.In the non-aqueous electrolyte of the present invention, the content of the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1 may be adjusted according to the goal of improving the performance of the battery, but preferably 0.1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the electrolyte. When the content of the allylsulfonate derivative represented by Formula 1 is less than 0.1 part by weight, the desired cycle preservation effect is insignificant, and when the content of the allylsulfonate derivative is greater than 20 parts by weight, the resistance of the battery may increase.

본 발명의 비수 전해액은 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체 이외에 당업계에 알려진 통상적인 전해액 성분, 예컨대 전해질 염과 전해액 용매를 포함한다.The nonaqueous electrolyte solution of the present invention includes conventional electrolyte solution components known in the art, for example, an electrolyte salt and an electrolyte solvent, in addition to the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1.

상기 전해액 용매는 통상 비수 전해액용 유기 용매로 사용하고 있는 것이면 특별히 제한하지 않으며, 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 락톤, 에테르, 에스테르, 아세토니트릴, 락탐, 케톤 및/또는 이들의 할로겐 유도체를 사용할 수 있다.The electrolyte solvent is not particularly limited as long as it is usually used as an organic solvent for nonaqueous electrolyte, and cyclic carbonate, linear carbonate, lactone, ether, ester, acetonitrile, lactam, ketone and / or halogen derivatives thereof may be used.

상기 환형 카보네이트의 예로는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC), 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC) 등이 있고, 상기 선형 카보네이트의 예로는 디에틸 카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 디프로필 카보네이트(DPC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 및 메틸 프로필 카보네이트(MPC) 등이 있다. 상기 락톤의 예로는 감마부티로락톤(GBL)이 있으며, 상기 에테르의 예로는 디부틸에테르, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 1,2- 디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄 등이 있다. 상기 에스테르의 예로는 메틸 포메이트, 에틸 포메이트, 프로필 포메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 피발레이트 등이 있다. 또한, 상기 락탐으로는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등이 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 있다. 또한, 이들 유기 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), fluoroethylene carbonate (FEC), and the like. Examples of the linear carbonate include diethyl carbonate (DEC) and dimethyl carbonate. (DMC), dipropyl carbonate (DPC), ethylmethyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC), and the like. Examples of the lactone include gamma butyrolactone (GBL), and examples of the ether include dibutyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and the like. Examples of such esters include methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, butyl propionate, methyl pivalate and the like. In addition, the lactam includes N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and the like, and the ketone includes polymethylvinyl ketone. In addition, these organic solvents can be used individually or in mixture of 2 or more types.

특히, 전해액의 리튬 이온의 해리 및 전달 능력을 높이기 위해, 높은 극성을 갖는 환형 카보네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 전해액의 점도 상승에 의한 리튬 이온 전도도의 감소를 방지하기 위해, 환형 카보네이트와 선형 카보네이트를 혼용하는 것이 더욱 바람직하다. 비제한적인 예로 에틸렌 카보네이트의 저온 성능 저하의 문제를 해결하기 위해 에틸렌 카보네이트와 프로필렌 카보네이트를 혼용할 수 있다.In particular, in order to increase the dissociation and transfer ability of lithium ions of the electrolyte, it is preferable to use a cyclic carbonate having a high polarity. Moreover, in order to prevent the fall of lithium ion conductivity by the viscosity increase of electrolyte solution, it is more preferable to mix cyclic carbonate and linear carbonate. As a non-limiting example, ethylene carbonate and propylene carbonate may be mixed to solve the problem of low temperature performance of ethylene carbonate.

본 발명의 전해액에 사용 가능한 전해질 염은 통상 비수 전해액용 전해질 염으로 사용하고 있는 것이면 특별히 제한하지 않는다. 상기 전해질 염의 비제한적인 예는 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 양이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 음이온을 포함하며, 상기 양이온과 음이온의 조합으로 이루어진 염이다. 특히, 리튬 염이 바람직하다. 이들 전해질 염은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The electrolyte salt which can be used for the electrolyte solution of the present invention is not particularly limited as long as it is usually used as an electrolyte salt for nonaqueous electrolyte solution. The electrolytic salt, non-limiting example, A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, K +, and contains such an alkali metal cation or a cation made of a combination of B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 And an anion consisting of anions such as SO 2 ) 3 or a combination thereof, and a salt consisting of a combination of the cation and an anion. In particular, lithium salts are preferred. These electrolyte salts can be used individually or in mixture of 2 or more types.

본 발명에 따른 전극은 표면의 일부 또는 전부에 고체 전해질 계면(SEI) 막이 형성된 전극으로서, 상기 SEI 막은 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체의 환원체를 포함하는 것을 특징으로 한다. The electrode according to the present invention is an electrode having a solid electrolyte interface (SEI) film formed on part or all of its surface, and the SEI film is characterized in that it comprises a reducing agent of the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1.

상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체의 환원체는 앞서 언급한 바와 같이 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체가 환원 분해되어 생성되는 것으로서, 알릴 라디칼과 할로겐원자가 함유된 술포네이트 라디칼(ROSO2 -)을 포함할 수 있으며, 추가적으로 상기 라디칼들과 비수 전해액 성분과의 화학반응 결과물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 SEI 막은 이차전지의 초기 충전시 또는 이후 충방전시 형성될 수 있다.The reducing agent of the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1 is produced by reduction decomposition of the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1 as described above, and includes an allyl radical and a sulfonate radical containing a halogen atom (ROSO 2). - ) And may further include the result of the chemical reaction between the radicals and the non-aqueous electrolyte component. In addition, the SEI film may be formed during initial charging or subsequent charge / discharge of the secondary battery.

본 발명에 따른 상기 전극은, 당업계에 알려진 통상의 방법에 따라 제조된 전극을 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체를 함유한 비수 전해액 내에서 1회 이상 환원시켜 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 전극은 당 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조된 양극과 음극 사이에 다공성의 세퍼레이터를 넣고, 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체를 포함하는 비수 전해액을 투입한 후, 1회 이상 충전하여 제조할 수 있다.The electrode according to the present invention can be prepared by reducing the electrode prepared according to a conventional method known in the art one or more times in a non-aqueous electrolyte containing an allylsulfonate derivative represented by the formula (1). In addition, the electrode according to the present invention is a porous separator between the positive electrode and the negative electrode prepared by a conventional method known in the art, and a non-aqueous electrolyte containing an allylsulfonate derivative represented by the formula (1) After that, it can be prepared by charging one or more times.

본 발명에 따른 이차전지는 양극, 음극 및 비수 전해액을 포함하는 이차전지 로서, (i) 상기 비수 전해액은 본 발명에 따른 비수 전해액; 또는 (ii) 상기 양극 및 음극 중 하나 이상은 본 발명에 따라 표면의 일부 또는 전부에 고체 전해질 계면(SEI) 막이 형성된 전극; 또는 (iii) 상기 (i)과 (ii) 모두 해당되는 것이 특징이다.A secondary battery according to the present invention is a secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a nonaqueous electrolyte, (i) the nonaqueous electrolyte is a nonaqueous electrolyte according to the present invention; Or (ii) at least one of the positive electrode and the negative electrode comprises: an electrode in which a solid electrolyte interface (SEI) film is formed on part or all of the surface according to the present invention; Or (iii) both (i) and (ii).

본 발명에 따른 이차전지는 리튬금속 이차전지, 리튬이온 이차전지, 리튬폴리머 이차전지 또는 리튬이온폴리머 이차전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다. The secondary battery according to the present invention is preferably a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery.

본 발명의 이차전지는 당 기술 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 비제한적인 예를 들면, 양극과 음극 사이에 다공성의 세퍼레이터를 넣고 본 발명에 따른 비수 전해액을 투입하여 제조할 수 있다.The secondary battery of the present invention can be prepared according to conventional methods known in the art. For example, the non-aqueous electrolyte according to the present invention may be prepared by placing a porous separator between the positive electrode and the negative electrode.

본 발명의 이차전지에서, 전극(양극 및/또는 음극)은 SEI 막이 형성되지 않은 통상적인 전극, 및/또는 본 발명에 따라 표면의 일부 또는 전부에 고체 전해질 계면(SEI) 막이 형성된 전극일 수 있다. In the secondary battery of the present invention, the electrodes (anode and / or negative electrode) may be conventional electrodes in which no SEI film is formed, and / or electrodes in which a solid electrolyte interface (SEI) film is formed on part or all of the surface according to the present invention. .

이때, 상기 SEI 막이 형성되지 않은 통상적인 전극은, 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 전극활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산재를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 전극을 제조할 수 있다.In this case, the conventional electrode in which the SEI film is not formed may be manufactured by a conventional method known in the art. For example, a slurry may be prepared by mixing and stirring a solvent, a binder, a conductive material, and a dispersant in an electrode active material, and then applying (coating) to a current collector of a metal material, compressing, and drying the electrode to prepare an electrode. have.

전극활물질은 양극활물질 또는 음극활물질을 사용할 수 있다. The electrode active material may be a positive electrode active material or a negative electrode active material.

양극활물질은 종래 이차전지의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질 이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 LiMxOy(M = Co, Ni, Mn, CoaNibMnc)와 같은 리튬 전이금속 복합산화물(예를 들면, LiMn2O4 등의 리튬 망간 복합산화물, LiNiO2 등의 리튬 니켈 산화물, LiCoO2 등의 리튬 코발트 산화물 및 이들 산화물의 망간, 니켈, 코발트의 일부를 다른 전이금속 등으로 치환한 것 또는 리튬을 함유한 산화바나듐 등) 또는 칼코겐 화합물(예를 들면, 이산화망간, 이황화티탄, 이황화몰리브덴 등) 등이 있다. 바람직하게는 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 (여기에서, 0≤Y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4(여기에서, 0<Z<2), LiCoPO4, LiFePO4 또는 이들의 혼합물 등이 있다.As the cathode active material, a conventional cathode active material that can be used for the cathode of a conventional secondary battery may be used, and a non-limiting example thereof is lithium such as LiM x O y (M = Co, Ni, Mn, Co a Ni b Mn c ). Transition metal composite oxides (for example, lithium manganese composite oxides such as LiMn 2 O 4 , lithium nickel oxides such as LiNiO 2 , lithium cobalt oxides such as LiCoO 2 , and some of the manganese, nickel and cobalt oxides of these oxides And the like, or a vanadium oxide containing lithium) or a chalcogen compound (for example, manganese dioxide, titanium disulfide, molybdenum disulfide, and the like). Preferably LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi 1-Y Co Y O 2 , LiCo 1-Y Mn Y O 2 , LiNi 1-Y Mn Y O 2 (where 0 ≦ Y <1), Li (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2-z Ni z O 4 , LiMn 2-z Co z O 4 ( Here, 0 <Z <2), LiCoPO 4 , LiFePO 4, or a mixture thereof is mentioned.

음극활물질은 종래 전기 화학 소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 리튬 금속, 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 흑연(graphite), 탄소 섬유(carbon fiber), 흑연화 탄소, 또는 기타 탄소류 등의 리튬 흡착물질 등이 있다. 기타, 리튬을 흡장 및 방출할 수 있고, 리튬에 대한 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2 등과 같은 금속 산화물을 사용할 수 있다. 특히, 흑연, 탄소섬유(carbon fiber), 활성화 탄소, 흑연화 탄소 등의 탄소재가 바람직하다.The negative electrode active material may be a conventional negative electrode active material that can be used for the negative electrode of the conventional electrochemical device, non-limiting examples thereof lithium metal, lithium alloy, carbon, petroleum coke that can occlude and release lithium ions ), Activated carbon, graphite (graphite), carbon fiber (carbon fiber), graphitized carbon, or other lithium adsorbents such as carbons. In addition, metal oxides such as TiO 2 , SnO 2, and the like, which can occlude and release lithium, and have a potential with respect to lithium of less than 2V, can be used. In particular, carbon materials, such as graphite, carbon fiber, activated carbon, and graphitized carbon, are preferable.

금속 재료의 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 상기 전극활물질의 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 양극 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.The current collector of the metal material is a metal having high conductivity, and any metal can be used as long as the slurry of the electrode active material can be easily adhered and is not reactive in the voltage range of the battery. Non-limiting examples of the positive electrode current collector is a foil produced by aluminum, nickel or a combination thereof, and non-limiting examples of the negative electrode current collector is produced by copper, gold, nickel or copper alloy or a combination thereof Foil and the like.

사용 가능한 바인더의 비제한적인 예로는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 등이 있다.Non-limiting examples of binders that can be used include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and the like.

도전재로는 전기화학소자에서 화학변화를 일으키지 않는 전자 전도성 물질이면 특별한 제한이 없다. 일반적으로 카본블랙(carbon black), 흑연, 탄소섬유, 카본 나노튜브, 금속분말, 도전성 금속산화물, 유기 도전재 등을 사용할 수 있고, 현재 도전재로 시판되고 있는 상품으로는 아세틸렌 블랙계열 (쉐브론 케미컬 컴퍼니(Chevron Chemical Company) 또는 걸프 오일 컴퍼니 (Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙 (Ketjen Black) EC 계열(아르막 컴퍼니 (Armak Company) 제품), 불칸 (Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼 P (엠엠엠(MMM)사 제품)등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.The conductive material is not particularly limited as long as it is an electronic conductive material that does not cause chemical change in the electrochemical device. In general, carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotubes, metal powder, conductive metal oxide, organic conductive materials, and the like can be used, and currently commercially available products as acetylene black series (Chevron Chemical) Chevron Chemical Company or Gulf Oil Company, etc., Ketjen Black EC series (Armak Company), Vulcan XC-72 (Cabot Company) (Cabot Company)) and Super P (MMM), but are not limited thereto.

용매의 비제한적인 예로는 NMP(N-메틸 피롤리돈), DMF(디메틸 포름아미드), 아세톤, 디메틸 아세트아미드 등의 유기 용매 또는 물 등이 있으며, 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 용매의 사용량은 슬러리의 도포 두께, 제조 수율을 고려하여 상기 전극활물질, 바인더, 도전재를 용해 및 분산 시킬 수 있는 정도이면 충분하다.Non-limiting examples of the solvent include an organic solvent such as NMP (N-methyl pyrrolidone), DMF (dimethyl formamide), acetone, dimethyl acetamide or water, and these solvents alone or in combination of two or more thereof. Can be used. The amount of the solvent is sufficient to dissolve and disperse the electrode active material, the binder, and the conductive material in consideration of the coating thickness of the slurry and the production yield.

상기 세퍼레이터는 특별한 제한이 없으나, 다공성 세퍼레이터를 사용하는 것이 바람직하며, 비제한적인 예로는 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 또는 폴리올레핀계 다공성 세퍼레이터 등이 있다.The separator is not particularly limited, but it is preferable to use a porous separator, and non-limiting examples include a polypropylene-based, polyethylene-based, or polyolefin-based porous separator.

본 발명에 따른 이차 전지의 외형은 제한이 없으나, 캔으로 된 원통형, 코인형, 각형 또는 파우치(pouch)형이 가능하다.The appearance of the secondary battery according to the present invention is not limited, but can be cylindrical, coin-shaped, square or pouch (pouch) of the can.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples are merely to illustrate the invention and the present invention is not limited by the following examples.

(합성예 1) 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate의 합성Synthesis Example 1 Synthesis of 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate

아세토니트릴(CH3CN) 150 mL에 2,2,2-트리플루오로에탄올(2,2,2-trifluoroethanol) 14 g (0.14 mol) 및 알릴술포닐 클로라이드(allylsulfonyl chloride) 20 g (0.14 mol)를 교반하면서 투입하였다. 반응 용기의 온도를 0 ℃로 낮춘 후 트리에틸아민 14.5 g (0.14 mol)를 서서히 적가한 후, 2시간 동안 교반하여 반응을 진행하였다(하기 반응식 2 참조).14 g (0.14 mol) of 2,2,2-trifluoroethanol and 20 g (allylsulfonyl chloride) in 20 mL (0.14 mol) of acetonitrile (CH 3 CN) Was added while stirring. After the temperature of the reaction vessel was lowered to 0 ° C., 14.5 g (0.14 mol) of triethylamine was slowly added dropwise, followed by stirring for 2 hours to proceed with the reaction (see Scheme 2 below).

[반응식 2]Scheme 2

Figure 112007064606047-pat00004
Figure 112007064606047-pat00004

상기의 반응 혼합물을 100 mL의 물로 희석한 후 에틸아세테이트(EtOAc)로 유 기층을 추출하고, 여기에 소듐설페이트(Na2SO4)를 가하여 여분의 물을 제거하였다. 그 후, 회전 증발기를 이용하여 농축시켜 얻은 반응 혼합물을 증류(50 ℃, 1mmHg)하여 정제하였다.After diluting the reaction mixture with 100 mL of water, the organic layer was extracted with ethyl acetate (EtOAc), and sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) was added thereto to remove excess water. Thereafter, the reaction mixture obtained by concentration using a rotary evaporator was purified by distillation (50 ° C, 1 mmHg).

상기로부터 25 g (86% 수율)의 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트(2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate)를 얻을 수 있었으며, NMR 및 Mass Spectroscopy로 확인하였다.25 g (86% yield) of 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate (2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate) was obtained from the above, and confirmed by NMR and Mass Spectroscopy.

1H NMR (400MHz, CDCl3): δ 5.88 (m, 1H), 5.53 (m, 2H), 4.50 (q, J = 1.5Hz, 2H), 3.94 (d, J = 6.5Hz, 2H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3): δ 5.88 (m, 1H), 5.53 (m, 2H), 4.50 (q, J = 1.5 Hz, 2H), 3.94 (d, J = 6.5 Hz, 2H).

MS (EI): calcd for C5H7F3O8S, 204; Found: 204.MS (EI): calcd for C 5 H 7 F 3 O 8 S, 204; Found: 204.

(합성예 2) 4-fluorophenyl allylsulfonate의 합성Synthesis Example 2 Synthesis of 4-fluorophenyl allylsulfonate

아세토니트릴(CH3CN) 100 mL에 4-플루오로페놀(4-fluorophenol) 10 g (0.089 mol) 및 알릴술포닐 클로라이드(allylsulfonyl chloride) 12.5 g (0.089 mol)를 교반하면서 투입하였다. 반응 용기의 온도를 0 ℃로 낮춘 후 트리에틸아민 9.0 g (0.089 mol)를 서서히 적가한 후, 2시간 동안 교반하여 반응을 진행하였다(하기 반응식 3 참조).To 100 mL of acetonitrile (CH 3 CN), 10 g (0.089 mol) of 4-fluorophenol and 12.5 g (0.089 mol) of allylsulfonyl chloride were added with stirring. After the temperature of the reaction vessel was lowered to 0 ° C., 9.0 g (0.089 mol) of triethylamine was slowly added dropwise, followed by stirring for 2 hours to proceed with the reaction (see Scheme 3 below).

[반응식 3]Scheme 3

Figure 112007064606047-pat00005
Figure 112007064606047-pat00005

상기의 반응 혼합물을 100 mL의 물로 희석한 후 에틸아세테이트(EtOAc)로 유 기층을 추출하고, 여기에 소듐설페이트(Na2SO4)를 가하여 여분의 물을 제거하였다. 이어서, 회전 증발기를 이용하여 농축시켜 얻은 반응 혼합물을 실리카 젤 크로마토 그래피(silica gel chromatography) 방법으로 정제하였다. 상기로부터 16.3 g (85% 수율)의 4-플루오로페닐 알릴술포네이트(4-fluorophenyl allylsulfonate)를 얻을 수 있었으며, NMR 및 Mass Spectroscopy로 확인하였다.After diluting the reaction mixture with 100 mL of water, the organic layer was extracted with ethyl acetate (EtOAc), and sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) was added thereto to remove excess water. Then, the reaction mixture obtained by concentration using a rotary evaporator was purified by silica gel chromatography. 16.3 g (85% yield) of 4-fluorophenyl allylsulfonate was obtained from the above, and confirmed by NMR and Mass Spectroscopy.

1H NMR (400MHz, CDCl3): δ 7.26 (m, 2H), 7.09(t, J = 5.0Hz, 2H), 5.97 (m, 1H), 5.55 (m, 2H), 3.97 (d, J = 8.0Hz, 2H). 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3): δ 7.26 (m, 2H), 7.09 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 5.97 (m, 1H), 5.55 (m, 2H), 3.97 (d, J = 8.0 Hz, 2H).

MS (EI): calcd for C9H9FO3S, 216; Found: 216.MS (EI): calcd for C 9 H 9 FO 3 S, 216; Found: 216.

(실시예 1) 비수 전해액 및 이차전지의 제조Example 1 Manufacture of Non-aqueous Electrolyte and Secondary Battery

비수 전해액 제조Manufacture of nonaqueous electrolyte

에틸렌 카보네이트: 프로필렌 카보네이트: 디에틸 카보네이트= 1:1:2 (부피비)의 1M LiPF6 용액에 상기 합성예 1에서 제조된 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트(2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate)를 2.0 중량부 첨가하여 전해액을 제조하였다.2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate (2,2,2) prepared in Synthesis Example 1 in a 1M LiPF 6 solution of ethylene carbonate: propylene carbonate: diethyl carbonate = 1: 1: 2 (volume ratio) -trifluoroethyl allylsulfonate) was added 2.0 parts by weight to prepare an electrolyte.

이차전지의 제조Manufacture of Secondary Battery

음극은 흑연화 탄소 활물질 93 중량부 와 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF) 7 중량부에 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrolidone)을 넣어 혼합기에서 2시간 혼합 후 구리 호일 집전체에 코팅하고 130℃에서 건조하여 제조하였다. Negative electrode was mixed with 93 parts by weight of graphitized carbon active material and 7 parts by weight of polyvinylidene difluoride (PVDF) as a solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, and mixed in a mixer for 2 hours. After coating on a copper foil current collector and dried at 130 ℃.

양극은 LiCoO2 91 중량부, PVDF 3 중량부 및 도전성 탄소 6 중량부의 조성과 용매인 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하여 혼합기에서 2시간 혼합 후 알루미늄 호일 집전체에 코팅하고 130℃에서 건조하고 제조하였다. The positive electrode was coated with an aluminum foil current collector after mixing for 2 hours in a mixer using 91 parts by weight of LiCoO 2 , 3 parts by weight of PVDF and 6 parts by weight of conductive carbon and a solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, at 130 ° C. Dried and prepared.

양극을 원형으로 절단한 후 코인(coin)형 캔에 넣고 세퍼레이터(celgard 2400)을 배치하고 원형으로 절단된 음극을 놓았다. 이를 상기 제조된 전해액으로 충분히 함침시킨 후 코인형 cap을 덮고 프레스하여 코인형 전지를 제조하였다. The anode was cut in a circular shape, placed in a coin-shaped can, and a separator (celgard 2400) was placed, and the cathode cut in a circular shape was placed. This was sufficiently impregnated with the prepared electrolyte, and then covered with a coin-type cap and pressed to produce a coin-type battery.

(실시예 2) 비수 전해액 및 이차전지의 제조Example 2 Fabrication of Nonaqueous Electrolyte and Secondary Battery

비수 전해액의 제조 시 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트를 2.0 중량부 대신 0.5 중량부 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액, 및 이차전지를 제조하였다.A nonaqueous electrolyte and a secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate was added in an amount of 0.5 parts by weight instead of 2.0 parts by weight.

(실시예 3) 비수 전해액 및 이차전지의 제조Example 3 Fabrication of Non-Aqueous Electrolyte and Secondary Battery

비수 전해액의 제조 시 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트를 2.0 중량부 대신 6.0 중량부 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액, 및 이차전지를 제조하였다.A nonaqueous electrolyte and a secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that 6.0 parts by weight of 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate was added instead of 2.0 parts by weight.

(실시예 4) 비수 전해액 및 이차전지의 제조Example 4 Fabrication of Nonaqueous Electrolyte and Secondary Battery

비수 전해액의 제조 시 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트를 2.0 중량부 대신 10.0 중량부 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액, 및 이차전지를 제조하였다.A nonaqueous electrolyte and a secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that 10.0 parts by weight of 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate was added instead of 2.0 parts by weight.

(실시예 5) 비수 전해액 및 이차전지의 제조Example 5 Fabrication of Nonaqueous Electrolyte and Secondary Battery

비수 전해액의 제조 시 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트 대신 합성예 2에서 제조한 4-플루오로페닐 알릴술포네이트(4-fluorophenyl allylsulfonate)를 2.0 중량부 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액, 및 이차전지를 제조하였다.Except for adding 2.0 parts by weight of 4-fluorophenyl allylsulfonate prepared in Synthesis Example 2 instead of 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate in preparing the nonaqueous electrolyte solution, A nonaqueous electrolyte solution and a secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1.

(비교예 1) 비수 전해액 및 이차전지의 제조Comparative Example 1 Manufacture of Non-Aqueous Electrolyte and Secondary Battery

비수 전해액의 제조 시 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트를 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액, 및 이차전지를 제조하였다.A nonaqueous electrolyte solution and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate was not added during the preparation of the nonaqueous electrolyte solution.

(비교예 2) 비수 전해액 및 이차전지의 제조Comparative Example 2 Fabrication of Non-Aqueous Electrolyte and Secondary Battery

비수 전해액의 제조 시 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트 대신 에틸 알릴술포네이트를 2.0 중량부 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액, 및 이차전지를 제조하였다.A nonaqueous electrolyte and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that 2.0 parts by weight of ethyl allylsulfonate was added instead of 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate in the preparation of the nonaqueous electrolyte. .

[실험예 1] 리튬 이차 전지의 성능 평가Experimental Example 1 Performance Evaluation of Lithium Secondary Battery

상기 실시예 1~5 및 비교예 1~2에서 제조된 이차 전지를 25℃에서 4.2 V까지 0.5C의 속도로 충전하고 4.2 V에서 전류가 0.05mA 이하가 될 때까지 충전하며, 3V까지 0.5C의 속도로 방전하여 충전 및 방전 실험을 하였다. 50 사이클 방전용량 유지율(%)은 50사이클 후 방전용량과 초기 방전용량의 비를 백분율화하여 표현하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The secondary batteries prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2 were charged at 25 ° C. to 4.2 V at a rate of 0.5 C, and charged at 4.2 V until the current became 0.05 mA or less, and 0.5 C to 3 V. Charge and discharge experiments were performed by discharging at a rate of. The 50-cycle discharge capacity retention rate (%) is expressed as a percentage of the ratio of the discharge capacity and the initial discharge capacity after 50 cycles. The results are shown in Table 1 below.

화합물compound 첨가량 wt%Addition wt% 전해액 조성
(부피비)
Electrolyte composition
(Volume ratio)
50 사이클 방전용량
유지율(%)
50 cycles discharge capacity
Retention rate (%)
실시예 1Example 1 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate 2.02.0 1M LiPF6
EC:PC:DEC=1:1:2
1M LiPF6
EC: PC: DEC = 1: 1: 2
92.792.7
실시예 2Example 2 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate 0.50.5 1M LiPF6
EC:PC:DEC=1:1:2
1M LiPF6
EC: PC: DEC = 1: 1: 2
84.284.2
실시예 3Example 3 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate 6.06.0 1M LiPF6
EC:PC:DEC=1:1:2
1M LiPF6
EC: PC: DEC = 1: 1: 2
91.791.7
실시예 4Example 4 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate 1010 1M LiPF6
EC:PC:DEC=1:1:2
1M LiPF6
EC: PC: DEC = 1: 1: 2
89.189.1
실시예 5Example 5 4-플루오로페닐
알릴술포네이트
4-fluorophenyl
Allylsulfonate
2.02.0 1M LiPF6
EC:PC:DEC=1:1:2
1M LiPF6
EC: PC: DEC = 1: 1: 2
90.290.2
비교예 1Comparative Example 1 -- -- 1M LiPF6
EC:PC:DEC=1:1:2
1M LiPF6
EC: PC: DEC = 1: 1: 2
73.273.2
비교예 2Comparative Example 2 에틸 알릴술포네이트Ethyl allylsulfonate 2.02.0 1M LiPF6
EC:PC:DEC=1:1:2
1M LiPF6
EC: PC: DEC = 1: 1: 2
81.981.9

표 1에서, 본 발명에 따라 전해액 첨가제로 플루오로알킬 알릴술포네이트 유도체를 사용한 실시예 1 내지 5의 전지는 어떠한 화합물도 첨가하지 않은 전해액을 사용한 비교예 1의 전지에 비하여 더 높은 방전 용량 유지율을 보였다. 또한, 본 발명에 따라 전해액 첨가제로 플루오로알킬 알릴술포네이트 유도체를 사용한 실시예 1 내지 5의 전지는 플루오린이 함유되지 않은 알릴술포닐 화합물을 사용한 전지(비교예 2)보다 더 높은 방전 용량 유지율을 보였다. In Table 1, the batteries of Examples 1 to 5 using fluoroalkyl allylsulfonate derivatives as electrolyte additives according to the present invention exhibit higher discharge capacity retention rates compared to the batteries of Comparative Example 1 using electrolytes without addition of any compounds. Seemed. Further, according to the present invention, the batteries of Examples 1 to 5 using fluoroalkyl allylsulfonate derivatives as electrolyte additives had higher discharge capacity retention rates than those using the allylsulfonyl compound containing no fluorine (Comparative Example 2). Seemed.

상기로부터 할로겐원자, 바람직하게는 플루오린을 갖는 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체를 포함하는 전해액을 사용하는 경우, 어떠한 화합물도 첨가하지 않은 전해액 사용 시 또는 할로겐원자를 포함하지 않은 알릴술포네이트 유도체를 포함하는 전해액 사용 시보다 안정한 SEI막이 음극 표면 상에 형성됨으로써 전지의 방전 용량 보존 특성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.When using an electrolyte solution containing an allylsulfonate derivative represented by the formula (1) having a halogen atom, preferably fluorine from the above, when using an electrolyte solution without addition of any compound or an allylsulfonate derivative containing no halogen atom It was found that a more stable SEI film was formed on the surface of the negative electrode when using an electrolyte solution containing a, thereby improving discharge capacity storage characteristics and lifetime characteristics of the battery.

[실험예 2] 음극 표면의 SEI 막 형성 확인 실험Experimental Example 2 SEI Film Formation Confirmation Experiment on Cathode Surface

본 발명의 신규 알릴술포네이트 유도체 화합물에 의한 음극 표면상의 SEI 피막 형성 여부를 확인하기 위하여 하기와 같은 실험을 실시하였다.In order to confirm the formation of the SEI film on the surface of the negative electrode by the novel allylsulfonate derivative compound of the present invention, the following experiment was conducted.

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 비교예 2 에서 각각 제조된 전지들을 23 ℃에서 0.2C로 충방전 3회 실시한 후, 방전 상태에서 전지를 분해하여 음극을 채취하였다. 이후 채취된 음극에 대하여 DSC (Differential Scanning Calorimetry) 분석을 실시하였으며 그 결과를 도 1에 나타내었다. 이때 발열 peak 온도는 일반적으로 음극 표면에 형성된 SEI 막의 열적 붕괴에 의한 것으로 추정된다.The batteries prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 2 were charged and discharged three times at 0.2 ° C. at 23 ° C. three times, and then, the batteries were disassembled in a discharged state to collect a negative electrode. Afterwards, the collected negative electrode was subjected to differential scanning calorimetry (DSC) analysis, and the results are shown in FIG. 1. At this time, the exothermic peak temperature is generally due to the thermal collapse of the SEI film formed on the surface of the cathode.

실험결과, 본 발명에 따라 전해액 구성 성분으로 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체 화합물을 사용한 실시예 1 전지의 음극은, 어떠한 화합물도 첨가하지 않은 전해액을 사용한 비교예 1 전지의 음극에 비하여 더 높은 발열 peak 온도를 보였다. 이는 알릴술포네이트 유도체 화합물을 사용한 실시예 1 전지의 음극 SEI 막이 어떠한 화합물도 첨가하지 않은 전해액을 사용한 비교예 1 전지의 음극 SEI 막보다 더 높은 열 안정성을 갖는다는 것을 의미한다. 또한, 실시예 1 전지의 음극은, 플루오린이 함유되지 않은 알릴술포닐 화합물 (비교예 2)을 사용한 전지의 음극보다 더 높은 발열 peak 온도를 보였다.As a result, the negative electrode of the Example 1 battery using the allylsulfonate derivative compound represented by the formula (1) as an electrolyte solution component according to the present invention was higher than the negative electrode of the Comparative Example 1 battery using the electrolyte solution without any compound added thereto. Exothermic peak temperature was shown. This means that the negative electrode SEI membrane of the Example 1 battery using the allylsulfonate derivative compound has higher thermal stability than the negative electrode SEI membrane of the Comparative Example 1 battery using the electrolyte solution without adding any compound. In addition, the negative electrode of the battery of Example 1 showed a higher exothermic peak temperature than the negative electrode of the battery using the allylsulfonyl compound (Comparative Example 2) containing no fluorine.

상기로부터 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체 화합물을 포함하는 전해액을 사용하는 경우, 음극 표면상에 보다 안정한 SEI막이 형성됨을 알 수 있었다.When the electrolyte solution containing the allylsulfonate derivative compound represented by the formula (1) from the above, it was found that a more stable SEI film is formed on the surface of the negative electrode.

도 1은 실험예 2에 따른 DSC(differential scanning calorimetry) 분석 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the results of differential scanning calorimetry (DSC) analysis according to Experimental Example 2. FIG.

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트(allylsulfonate) 유도체.Allyl sulfonate derivative represented by the following formula (1). [화학식 1][Formula 1]
Figure 112011037956332-pat00006
Figure 112011037956332-pat00006
화학식 1에서, R은 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기 및 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 벤질기로 이루어진 군에서 선택되며; 상기 할로겐원자는 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된다.In formula 1, R is selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms containing at least one halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms including at least one halogen atom and a benzyl group containing at least one halogen atom; The halogen atom is selected from the group consisting of F, Cl, Br and I.
하기 반응식 1에 따라 알릴술포닐 할라이드계 화합물 및 할로겐원자를 포함하는 알코올 화합물을 반응시켜 제조되는 것이 특징인 하기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체.An allylsulfonate derivative represented by the following Chemical Formula 1, which is prepared by reacting an allylsulfonyl halide compound and an alcohol compound including a halogen atom according to Scheme 1 below. [반응식 1]Scheme 1
Figure 112011037956332-pat00007
Figure 112011037956332-pat00007
반응식 1에서, R은 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)기, 및 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 벤질기로 이루어진 군에서 선택되며; X는 F, Cl, Br, 및 I로 이루어진 군에서 선택되며;In Scheme 1, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms containing at least one halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms including at least one halogen atom, and an aryl having 6 to 12 carbon atoms including at least one halogen atom ) And a benzyl group containing one or more halogen atoms; X is selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I; [화학식 1][Formula 1]
Figure 112011037956332-pat00011
Figure 112011037956332-pat00011
화학식 1에서, R은 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)기, 및 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 벤질기로 이루어진 군에서 선택되며; 상기 할로겐원자는 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된다.In Formula 1, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms including one or more halogen atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms including one or more halogen atoms, and an aryl having 6 to 12 carbon atoms including one or more halogen atoms ) And a benzyl group containing one or more halogen atoms; The halogen atom is selected from the group consisting of F, Cl, Br and I.
하기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체; 전해액 용매; 및 전해질 염을 포함하는 비수 전해액.An allylsulfonate derivative represented by Formula 1 below; Electrolyte solvents; And an electrolyte salt. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007064606047-pat00008
Figure 112007064606047-pat00008
화학식 1에서, R은 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)기, 및 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 벤질기로 이루어진 군에서 선택되며; 상기 할로겐원자는 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된다.In Formula 1, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms including one or more halogen atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms including one or more halogen atoms, and an aryl having 6 to 12 carbon atoms including one or more halogen atoms ) And a benzyl group containing one or more halogen atoms; The halogen atom is selected from the group consisting of F, Cl, Br and I.
제3항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체는 플루오로메틸 알릴술포네이트, 디플루오로메틸 알릴술포네이트, 트리플루오로메틸 알릴 설포네이트, 2-플루오로에틸 알릴술포네이트, 2,2-디플루오로에틸 알릴술포네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트, 펜타플루오로에틸 알릴술포네이트, 3-플루오로프로필 알릴술포네이트, 3,3-디플루오로프로필 알릴술포네이트, 3,3,3-트리플루오로프로필 알릴술포네이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 알릴술포네이트, 헥사플루오로이소프로필 알릴술포네이트, 1H, 1H, 3H-헥사플루오로부틸 알릴술포네이트, 2-(퍼플루오로부틸)에틸 알릴술포네이트, 3-(퍼플루오로부틸)프로필 알릴술포네이트, 2-(퍼플루오로헥실)에틸 알릴술포네이트, 3-(퍼플루오로헥실)프로필 알릴술포네이트, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 알릴술포네이트, 3-(퍼플루오로옥틸)프로필 알릴술포네이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸 알릴술포네이트, 3-(퍼플루오로데실)프로 필 알릴술포네이트, 4-플루오로페닐 알릴 술포네이트, 3-플루오로페닐 알릴 술포네이트, 2,4-디플루오로페닐 알릴술포네이트, 펜타플루오로페닐 알릴술포네이트, 4-플루오로벤질 알릴 술포네이트, 3-플루오로벤질 알릴 술포네이트, 2,4-디플루오로벤질 알릴술포네이트, 및 펜타플루오로벤질 알릴술포네이트로 이루어진 군에서 선택되는 것이 특징인 비수 전해액.According to claim 3, wherein the allylsulfonate derivative represented by Formula 1 is fluoromethyl allylsulfonate, difluoromethyl allylsulfonate, trifluoromethyl allyl sulfonate, 2-fluoroethyl allylsulfonate, 2 , 2-difluoroethyl allylsulfonate, 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate, pentafluoroethyl allylsulfonate, 3-fluoropropyl allylsulfonate, 3,3-difluoropropyl Allylsulfonate, 3,3,3-trifluoropropyl allylsulfonate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl allylsulfonate, hexafluoroisopropyl allylsulfonate, 1H, 1H, 3H Hexafluorobutyl allylsulfonate, 2- (perfluorobutyl) ethyl allylsulfonate, 3- (perfluorobutyl) propyl allylsulfonate, 2- (perfluorohexyl) ethyl allylsulfonate, 3- (Perfluorohexyl) propyl allylsulfonate, 2- (perfluoro Octyl) ethyl allylsulfonate, 3- (perfluorooctyl) propyl allylsulfonate, 2- (perfluorodecyl) ethyl allylsulfonate, 3- (perfluorodecyl) propyl allylsulfonate, 4-fluoro Rophenyl allyl sulfonate, 3-fluorophenyl allyl sulfonate, 2,4-difluorophenyl allylsulfonate, pentafluorophenyl allylsulfonate, 4-fluorobenzyl allyl sulfonate, 3-fluorobenzyl allyl A nonaqueous electrolyte, characterized in that it is selected from the group consisting of sulfonates, 2,4-difluorobenzyl allylsulfonate, and pentafluorobenzyl allylsulfonate. 제3항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체의 함량은 비수 전해액 100 중량부 당 0.1 내지 20 중량부인 것이 특징인 비수 전해액.The nonaqueous electrolyte of claim 3, wherein the content of the allylsulfonate derivative represented by Chemical Formula 1 is 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the nonaqueous electrolyte. 제3항에 있어서, 상기 전해액 용매는 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 락톤, 에테르, 에스테르, 아세토니트릴, 락탐, 케톤 및 이들의 할로겐 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 것이 특징인 비수 전해액.4. The nonaqueous electrolyte of claim 3, wherein the electrolyte solvent is selected from the group consisting of cyclic carbonates, linear carbonates, lactones, ethers, esters, acetonitrile, lactams, ketones, and halogen derivatives thereof. 제3항에 있어서, 상기 전해질 염은 (i) Li+, Na+ 및 K+로 이루어진 군에서 선택되는 양이온과The method of claim 3, wherein the electrolyte salt is (i) a cation selected from the group consisting of Li + , Na + and K + and (ii) PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 - 및 C(CF2SO2)3 -로 이루어진 군에서 선택되는 음이온의 조합으로 이루어지는 것이 특징인 비수 전해액. (ii) PF 6 -, BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 - and C (CF 2 SO 2) 3 - is characterized by a non-aqueous electrolyte comprising a combination of an anion selected from the group consisting of. 하기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체의 환원체를 포함하는 고체 전해질 계면(SEI)막이 표면의 일부 또는 전부에 형성된 전극.An electrode formed on part or all of a surface of a solid electrolyte interface (SEI) film including a reducing agent of an allylsulfonate derivative represented by Formula 1 below. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007064606047-pat00009
Figure 112007064606047-pat00009
화학식 1에서, R은 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 탄소수 6 내지 12의 아릴(aryl)기, 및 하나 이상의 할로겐원자를 포함하는 벤질기로 이루어진 군에서 선택되며; 상기 할로겐원자는 F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택된다.In Formula 1, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms including one or more halogen atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms including one or more halogen atoms, and an aryl having 6 to 12 carbon atoms including one or more halogen atoms ) And a benzyl group containing one or more halogen atoms; The halogen atom is selected from the group consisting of F, Cl, Br and I.
제8항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 알릴술포네이트 유도체는 플루오로메틸 알릴술포네이트, 디플루오로메틸 알릴술포네이트, 트리플루오로메틸 알릴 설포네이트, 2-플루오로에틸 알릴술포네이트, 2,2-디플루오로에틸 알릴술포네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 알릴술포네이트, 펜타플루오로에틸 알릴술포네이트, 3-플루오로프로필 알릴술포네이트, 3,3-디플루오로프로필 알릴술포네이트, 3,3,3-트리플루오로프로필 알릴술포네이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필 알릴술포네이트, 헥사플루오로이소프로필 알릴술포네이트, 1H, 1H, 3H-헥사플루오로부틸 알릴술포네이트, 2-(퍼플루오로부틸)에틸 알릴술포네이트, 3-(퍼플루오로부틸)프로필 알릴술 포네이트, 2-(퍼플루오로헥실)에틸 알릴술포네이트, 3-(퍼플루오로헥실)프로필 알릴술포네이트, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 알릴술포네이트, 3-(퍼플루오로옥틸)프로필 알릴술포네이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸 알릴술포네이트, 3-(퍼플루오로데실)프로필 알릴술포네이트, 4-플루오로페닐 알릴 술포네이트, 3-플루오로페닐 알릴 술포네이트, 2,4-디플루오로페닐 알릴술포네이트, 펜타플루오로페닐 알릴술포네이트, 4-플루오로벤질 알릴 술포네이트, 3-플루오로벤질 알릴 술포네이트, 2,4-디플루오로벤질 알릴술포네이트, 및 펜타플루오로벤질 알릴술포네이트로 이루어진 군에서 선택되는 것이 특징인 전극.According to claim 8, wherein the allylsulfonate derivative represented by Formula 1 is fluoromethyl allylsulfonate, difluoromethyl allylsulfonate, trifluoromethyl allyl sulfonate, 2-fluoroethyl allylsulfonate, 2 , 2-difluoroethyl allylsulfonate, 2,2,2-trifluoroethyl allylsulfonate, pentafluoroethyl allylsulfonate, 3-fluoropropyl allylsulfonate, 3,3-difluoropropyl Allylsulfonate, 3,3,3-trifluoropropyl allylsulfonate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl allylsulfonate, hexafluoroisopropyl allylsulfonate, 1H, 1H, 3H Hexafluorobutyl allylsulfonate, 2- (perfluorobutyl) ethyl allylsulfonate, 3- (perfluorobutyl) propyl allylsulfonate, 2- (perfluorohexyl) ethyl allylsulfonate, 3 -(Perfluorohexyl) propyl allylsulfonate, 2- (perfluoro Octyl) ethyl allylsulfonate, 3- (perfluorooctyl) propyl allylsulfonate, 2- (perfluorodecyl) ethyl allylsulfonate, 3- (perfluorodecyl) propyl allylsulfonate, 4-fluoro Phenyl allyl sulfonate, 3-fluorophenyl allyl sulfonate, 2,4-difluorophenyl allylsulfonate, pentafluorophenyl allylsulfonate, 4-fluorobenzyl allyl sulfonate, 3-fluorobenzyl allyl sulfo Nate, 2,4-difluorobenzyl allylsulfonate, and pentafluorobenzyl allylsulfonate. 양극, 음극 및 비수 전해액을 포함하는 이차전지로서, A secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a nonaqueous electrolyte, (i) 상기 비수 전해액은 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 비수 전해액; 또는 (i) the nonaqueous electrolyte solution according to any one of claims 3 to 7; or (ii) 상기 양극 및 음극 중 하나 이상은 제8항 또는 제9항에 따른 전극; 또는 (ii) at least one of the positive electrode and the negative electrode comprises an electrode according to claim 8 or 9; or (iii) 상기 (i)과 (ii) 모두 해당되는 것이 특징인 이차전지.(iii) A secondary battery characterized in that both (i) and (ii) are applicable.
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