KR101294764B1 - Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 상기 전해액은 비수성 유기용매; 리튬염; 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 하기 화학식 1의 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione) 화합물의 제1첨가제 및 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 가지는 카보네이트 유도체의 제2첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

Figure 112007090023713-pat00001

본 발명의 전해액은 수명특성이 우수하고, 저온 방전용량 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다.

Figure R1020070130806

전해액, 수명, 저온방전, TPDONE

The present invention relates to a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery comprising the same, the electrolyte is a non-aqueous organic solvent; Lithium salts; And an additive, wherein the additive is [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dithiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4] Of a carbonate derivative having a substituent selected from the group consisting of a first additive of a, 5-d] [1,3] dithiole-2,5-dione) compound and a halogen, a cyano group (CN) and a nitro group (NO 2 ) It is characterized by including a second additive.

[Formula 1]

Figure 112007090023713-pat00001

The electrolyte solution of the present invention can provide a lithium secondary battery having excellent life characteristics and excellent low temperature discharge capacity characteristics.

Figure R1020070130806

Electrolyte, Life, Low Temperature Discharge, TPDONE

Description

리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 {Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same} Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same {Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same}

본 발명은 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수명특성 및 저온방전특성이 우수한 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery comprising the same, and more particularly, to a lithium secondary battery electrolyte having excellent life characteristics and low temperature discharge characteristics, and a lithium secondary battery comprising the same.

최근 전자, 통신, 컴퓨터 산업 등의 급속한 발전에 힘입어 기기의 소형, 경량화 및 고기능화와 함께, 캠코더, 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 전자제품의 사용이 일반화됨으로써, 가볍고 오래 사용할 수 있으며 신뢰성이 높은 전지에 대한 요구가 높아지고 있다. 특히, 충전가능한 리튬 이차 전지는 기존의 납축 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지 등과 비교할 때 단위 중량 당 에너지 밀도가 3배 정도 높고, 급속 충전이 가능하기 때문에 국내외에서 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.With the recent rapid development of the electronics, telecommunications, and computer industries, the use of portable electronic products such as camcorders, mobile phones, notebook PCs, etc., as well as the compactness, light weight, and high functionality of the devices are becoming common. The demand for it is increasing. In particular, the rechargeable lithium secondary battery has a high energy density per unit weight of about 3 times higher than conventional lead acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and nickel-zinc batteries, and can be rapidly charged. Development is underway.

리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 리튬 금속 산화물이 사용되고, 음극 활물질로는 리튬 금속, 리튬 합금, (결정질 또는 비정질) 탄소 또는 탄소 복합체가 사용되고 있다. 리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형 등이 있다.Lithium metal oxide is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, and lithium metal, a lithium alloy, (crystalline or amorphous) carbon or a carbon composite material is used as a negative electrode active material. A lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the type of separator and electrolyte used, and may be cylindrical, square or pouch type depending on the form.

리튬 이차 전지의 평균 방전 전압은 3.6∼3.7V 정도로 다른 알칼리 전지, Ni-MH 전지, Ni-Cd 전지 등에 비하여 높은 전력을 얻을 수 있다. 그러나 이런 높은 구동 전압을 내기 위해서는 충방전 전압영역인 0∼4.2V에서 전기화학적으로 안정한 전해액 조성물이 요구된다.The average discharge voltage of the lithium secondary battery is about 3.6 to 3.7 V, and high power can be obtained as compared with other alkaline batteries, Ni-MH batteries, Ni-Cd batteries and the like. However, in order to produce such a high driving voltage, an electrochemically stable electrolyte composition is required in the charge and discharge voltage range of 0 to 4.2 V.

이러한 이유로 리튬 이차 전지용 전해액으로는 리튬염을 비수계 유기용매에 용해시킨 유기 전해액이 사용되며, 이때 유기용매로는 이온전도도와 유전율이 높으면서 점도가 낮은 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다. 그런데, 이러한 조건들 모두 만족하는 단일의 비수계 유기용매가 현실적으로 존재하지 않기 때문에 고유전율의 유기용매와 저유전율의 유기용매의 혼합용매를 사용하거나 고유전율의 유기용매와 저점도의 유기용매의 혼합용매를 사용한다.For this reason, an organic electrolyte solution in which lithium salts are dissolved in a non-aqueous organic solvent is used as an electrolyte for a lithium secondary battery. In this case, it is preferable to use an organic solvent having high ionic conductivity and high dielectric constant and low viscosity. However, since there is no single non-aqueous organic solvent that satisfies all of these conditions, a mixed solvent of a high dielectric constant organic solvent and a low dielectric constant organic solvent or a mixture of a high dielectric constant organic solvent and a low viscosity organic solvent is used. Solvent is used.

미국특허 제6,114,070호에서는 사슬형 카보네이트(chain carbonate) 및 환형 카보네이트(cycliccarbonate)의 혼합용매로서 디메틸 카보네이트 또는 디에틸 카보네이트와, 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트를 혼합하여 유기용매의 이온전도도를 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이들 혼합 용매는 보통 120℃ 이하에서는 사용이 가능하나 그 이상의 온도가 되면 증기압에 의해 가스가 발생 하여 전지가 스웰링되어 사용이 불가능해지는 문제점이 있다.US Patent No. 6,114,070 discloses a method of improving ionic conductivity of an organic solvent by mixing dimethyl carbonate or diethyl carbonate and ethylene carbonate or propylene carbonate as a mixed solvent of chain carbonate and cyclic carbonate. It is. However, these mixed solvents can be used usually below 120 ℃ but when the temperature is higher than the gas generated by the vapor pressure there is a problem that the battery is swelling and can not be used.

미국특허 제5,352,548호에는 비닐렌 카보네이트(VC)의 함량이 적어도 20%인 유기용매를 포함하는 전해액이 개시되어 있다. 하지만, 비닐렌 카보네이트는 에틸렌 카보네이트나 프로필렌 카보네이트 및 감마부티로락톤에 비하여 유전상수 값이 작아 주 용매로서 사용되었을 때 전지의 충방전 특성과 효율 특성이 저하되는 문제점이 있다.U.S. Patent 5,352,548 discloses an electrolyte comprising an organic solvent having a vinylene carbonate (VC) content of at least 20%. However, vinylene carbonate has a low dielectric constant compared to ethylene carbonate, propylene carbonate, and gamma butyrolactone, and thus has a problem in that charge and discharge characteristics and efficiency characteristics of a battery are reduced when used as a main solvent.

이와 같은 비수성 유기용매의 문제점을 해결하기 위하여 관련하여, 성능이 우수한 첨가제를 전해액에 첨가하여 전지특성을 더 향상시키고자 하는 연구가 꾸준히 진행되고 있으나, 특정 첨가제를 전해액에 첨가하는 경우 전지 성능 중 일부 항목의 성능 향상은 기대할 수 있으나, 다른 항목의 성능을 감소시키는 경우가 많다.In order to solve the problems of the non-aqueous organic solvent, researches have been continuously conducted to further improve battery characteristics by adding an additive having excellent performance to the electrolyte, but in the case of adding a specific additive to the electrolyte, You can expect some items to improve performance, but they often reduce the performance of others.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지특성 중 수명특성이 우수할 뿐만 아니라 저온방전특성도 뛰어난 리튬 이차 전지용 전해액을 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an electrolyte solution for a lithium secondary battery having excellent life characteristics among battery characteristics and excellent low temperature discharge characteristics.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 비수성 유기용매; 리튬염; 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 하기 화학식 1의 [1,3]디치올로[4,5- d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione) 화합물의 제1첨가제 및 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 가지는 카보네이트 유도체의 제2첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In order to achieve the object as described above, the present invention is a non-aqueous organic solvent; Lithium salts; And an additive, wherein the additive is [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dithiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4] Of a carbonate derivative having a substituent selected from the group consisting of a first additive of a, 5-d] [1,3] dithiole-2,5-dione) compound and a halogen, a cyano group (CN) and a nitro group (NO 2 ) It provides a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery comprising the same, characterized in that it comprises a second additive.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112007090023713-pat00002
Figure 112007090023713-pat00002

또한, 본 발명은 상기 제1첨가제의 함량은 상기 전해액 전체 100 중량% 대비 0.1 내지 3 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In addition, the present invention provides a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery comprising the content of the first additive is 0.1 to 3% by weight based on 100% by weight of the total electrolyte.

또한, 본 발명은 상기 제2첨가제의 함량은 상기 전해액 전체 100 중량% 대비 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In addition, the present invention provides a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery comprising the content of the second additive is 0.1 to 10% by weight relative to the total 100% by weight of the electrolyte.

또한, 본 발명은 상기 제2첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery comprising the second additive is fluoroethylene carbonate.

따라서 본 발명의 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지는 전해액에 첨가제로써 0.1 중량% 내지 3 중량%의 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디 치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione) 및 0.1 중량% 내지 10 중량%의 플로오르에틸렌 카보네이트를 첨가함으로써 수명특성이 우수하고, 저온 방전용량 특성이 우수한 이차전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the lithium secondary battery electrolyte of the present invention and a lithium secondary battery comprising the same are 0.1 wt% to 3 wt% of [1,3] dichiol [4,5-d] [1,3] dithiol as an additive to the electrolyte. Lifetime by adding -2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2,5-dione) and 0.1% to 10% by weight of fluoroethylene carbonate It is effective in providing a secondary battery having excellent characteristics and excellent low-temperature discharge capacity characteristics.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 이하 본 발명의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof will be more clearly understood by the following detailed description of the present invention.

본 발명은 수명특성 및 저온방전특성 개선을 목적으로, 비수성 유기용매 및 리튬염을 포함하는 전해액에, 첨가제로써 하기 [화학식 1]의 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione) 화합물의 제1첨가제 및 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 가지는 카보네이트 유도체의 제2첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention, as an additive to the electrolyte containing a non-aqueous organic solvent and lithium salt for the purpose of improving the life characteristics and low-temperature discharge characteristics, [1,3] dichilo [4,5-d] First additives of [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2,5-dione) compounds and halogen, cyano groups It provides a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery comprising the second additive of a carbonate derivative having a substituent selected from the group consisting of (CN) and nitro group (NO 2 ).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112007090023713-pat00003
Figure 112007090023713-pat00003

본 발명에 따른 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, a lithium secondary battery including an electrolyte according to the present invention will be described.

먼저, 본발명에 따른 전해액은 비수성 유기용매를 포함하며, 상기 비수성 유 기용매로는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 사용할 수 있다. 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC) 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르로는 부티로락톤(BL), 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤(valerolactone), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 에테르로는 디부틸 에테르 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 있으나, 본 발명은 비수성 유기용매의 종류에 한정되는 것은 아니다.First, the electrolyte according to the present invention includes a non-aqueous organic solvent, and the non-aqueous organic solvent may be carbonate, ester, ether or ketone. The carbonates include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylpropyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC) ethylene carbonate (EC), Propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) and the like can be used, and the ester is butyrolactone (BL), decanolide (decanolide), valerolactone, mevalonolactone (mevalonolactone) , Caprolactone, n-methyl acetate, n-ethyl acetate, n-propyl acetate, and the like may be used. The ether may be dibutyl ether, and the like, and the ketone may include polymethylvinyl ketone. The present invention is not limited to the type of nonaqueous organic solvent.

상기 비수성 유기용매가 카보네이트계 유기 용매인 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 1:1.5 내지 1:4의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 더 바람직하다. 상기 부피비로 혼합되어야 전해질의 성능이 바람직하게 나타난다.When the non-aqueous organic solvent is a carbonate-based organic solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, the cyclic carbonate and the chain carbonate are preferably used by mixing in a volume ratio of 1: 1 to 1: 9, and more preferably used by mixing in a volume ratio of 1: 1.5 to 1: 4. The performance of the electrolyte is preferable when mixed in the above volume ratio.

본 발명의 전해액은 상기 카보네이트계 용매에 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 방향족 탄화수소계 유기용매로는 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다.The electrolyte solution of the present invention may further include an aromatic hydrocarbon organic solvent in the carbonate solvent. An aromatic hydrocarbon compound may be used as the aromatic hydrocarbon organic solvent.

방향족 탄화수소계 유기용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로벤젠, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 트리플루오로톨루엔, 자일렌 등이 있 다. 방향족 탄화수소계 유기용매를 포함하는 전해질에서 카보네이트계 용매/방향족 탄화수소계 용매의 부피비가 1:1 내지 30:1인 것이 바람직하다. 상기 부피비로 혼합되어야 전해질의 성능이 바람직하게 나타난다.Specific examples of the aromatic hydrocarbon-based organic solvent include benzene, fluorobenzene, chlorobenzene, nitrobenzene, toluene, fluorotoluene, trifluorotoluene, xylene and the like. In the electrolyte containing an aromatic hydrocarbon-based organic solvent, the volume ratio of the carbonate solvent / aromatic hydrocarbon solvent is preferably 1: 1 to 30: 1. The performance of the electrolyte is preferable when mixed in the above volume ratio.

다음으로, 본 발명에 따른 전해액은 리튬염을 포함하며, 상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 그 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6 , LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2x +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임) 및 LiSO3CF3로 이루어진 군에서 선택되는 것을 하나 이상 또는 이들의 혼합물을 포함한다.Next, the electrolyte according to the present invention comprises a lithium salt, the lithium salt acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of the basic lithium battery, for example LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x +1 SO 2 ) ( CyF 2x +1 SO 2 ), where x and y are natural water and LiSO 3 CF 3 and include one or more or mixtures thereof.

이때, 상기 리튬염의 농도는 0.6 내지 2.0M 범위 내에서 사용할 수 있으며, 0.7 내지 1.6M 범위가 바람직하다. 리튬염의 농도가 0.6M 미만이면 전해액의 전도가 낮아져 전해액 성능이 떨어지고, 2.0M을 초과하는 경우에는 전해액의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소되는 문제점이 있다.At this time, the concentration of the lithium salt can be used in the range of 0.6 to 2.0M, preferably in the range of 0.7 to 1.6M. If the concentration of the lithium salt is less than 0.6M, the conductivity of the electrolyte is lowered and the performance of the electrolyte is lowered. If the lithium salt is more than 2.0M, the viscosity of the electrolyte is increased, thereby reducing the mobility of lithium ions.

다음으로, 본 발명에 따른 전해액은 첨가제로써 [화학식 1]의 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione) 화합물을 포함한다.Next, the electrolyte according to the present invention is an additive of [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] as an additive. dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2,5-dione) compounds.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112007090023713-pat00004
Figure 112007090023713-pat00004

전지 제조시 첨가제가 들어가는 것이 일반적인 것은 아니나, 특별히 각 부문의 특성, 예를 들면 수명특성, 저온 고율방전 특성, 고온 안전성, 과충전 방지, 고온 부풀림 개선 등을 향상시키고자 하는 경우에 목적에 따라 첨가제가 첨가되는 것으로서, 본 발명에서는 수명특성 및 저온방전특성의 향상을 위하여 상기 첨가제가 사용된 것이라고 할 수 있다.Although it is not common to include additives in battery manufacturing, additives may be added depending on the purpose, especially in order to improve the characteristics of each sector, for example, life characteristics, low temperature high rate discharge characteristics, high temperature safety, overcharge prevention, and high temperature swelling. As added, in the present invention, it can be said that the additive is used to improve the life characteristics and low temperature discharge characteristics.

상기 [화학식 1]의 첨가제의 함량은 전체 전해액 100중량% 대비 0.1 내지 3 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.The content of the additive of [Formula 1] is preferably added in 0.1 to 3% by weight relative to 100% by weight of the total electrolyte.

상기 함량이 0.1 중량% 미만인 경우는 저온방전특성을 향상시키는 효과가 없으며, 3 중량%를 초과하는 경우는 저온방전특성을 향상시키는 효과가 없을 뿐만 아니라, 상기 첨가제가 포함됨에 따라 상대적으로 다른 첨가제가 포함되는 양이 줄어들게 되어 다른 전지 특성이 저하되는 경향이 있고, 특히, 본 발명에서는 수명특성이 좋지 않은 문제점이 발생하였다.When the content is less than 0.1% by weight, there is no effect of improving the low temperature discharge characteristics, and when the content is more than 3% by weight, there is no effect of improving the low temperature discharge characteristics. There is a tendency that the amount contained is reduced and other battery characteristics are lowered, and in particular, the present invention has a problem that the life characteristics are not good.

다음으로, 본 발명에 따른 전해액은 첨가제로 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 가지는 카보네이트 유도체를 더 포함한다. 상기 카보네이트 유도체의 첨가제를 첨가하면, 고온 스웰링 특성과 용량, 수명, 저온 특성 등 전기화학적 특성이 우수한 전지를 제공할 수 있어 바람직하다. 이러한 첨가제로서 하기 화학식 2의 에틸렌 카보네이트 유도체가 바람직하며, 플루오로에틸렌 카보네이트가 가장 바람직하다.Next, the electrolyte according to the present invention further comprises a carbonate derivative having a substituent selected from the group consisting of halogen, cyano group (CN) and nitro group (NO 2 ) as an additive. Adding an additive of the carbonate derivative is preferable because it can provide a battery having excellent electrochemical characteristics such as high temperature swelling characteristics, capacity, lifespan, and low temperature characteristics. As such an additive, an ethylene carbonate derivative represented by the following Chemical Formula 2 is preferable, and fluoroethylene carbonate is most preferred.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112007090023713-pat00005
Figure 112007090023713-pat00005

(상기 식에서 X는 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택됨.)(Wherein X is selected from the group consisting of halogen, cyano group (CN) and nitro group (NO 2 ).)

상기 첨가제는 전해액 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 첨가제의 사용량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 전지 내부에서의 가스 발생 억제 효과를 기대하기 어렵고, 또한, 수명특성이 좋지 않은 문제점이 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우에는 고온에서 부푸는 문제가 발생하고, 저온방전용량이 좋지 않은 문제점이 있다.The additive is preferably included in 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total electrolyte. When the amount of the additive is less than 0.1 parts by weight, it is difficult to expect the effect of suppressing gas generation inside the battery, and there is a problem in that the life characteristics are not good, and when it exceeds 10 parts by weight, a problem of swelling at high temperature occurs. , Low temperature discharge capacity is not good.

다음으로, 본 발명의 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지는 양극 및 음극을 포함한다.Next, the lithium secondary battery including the electrolyte solution of the present invention includes a positive electrode and a negative electrode.

상기 양극은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하며, 이러한 양극 활물질의 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, 또는 LiNi1 -x- yCo xMyO2(0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속)와 같은 리튬-전이금속 산화물을 사용한다.The positive electrode includes a positive electrode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions. Representative examples of the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , or LiNi 1 Lithium-transition metal oxides such as x- y Co xMyO 2 (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1, M is a metal of Al, Sr, Mg, La, etc.) are used .

상기 음극은 리튬 이온을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하며, 이러한 음극 활물질로는 결정질 또는 비정질의 탄소, 또는 탄소 복합체의 탄소계 음극 활물질을 사용한다.The negative electrode includes a negative electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and the negative electrode active material uses crystalline or amorphous carbon or a carbon-based negative electrode active material of a carbon composite.

상기 양극 및 음극 활물질을 적당한 두께와 길이로 박판의 집전체에 각각 도포하여 절연체인 세퍼레이터와 함께 감거나 적층하여 전극군을 만든 다음, 캔 또는 이와 유사한 용기에 넣은 후, 본 발명의 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조한다. 상기 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 수지가 사용될 수 있다.Applying the positive electrode and the negative electrode active material to the current collector of a thin plate with a suitable thickness and length, respectively, wound or laminated with a separator as an insulator to make an electrode group, and then put it in a can or a similar container, and then inject the electrolyte solution of the present invention A lithium secondary battery is manufactured. As the separator, a resin such as polyethylene or polypropylene may be used.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예 일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1]Example 1

양극 활물질로서 LiCoO2, 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 도전제로서 카본을 92:4:4의 중량비로 혼합한 다음, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 양극 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 20㎛의 알루미늄 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 양극을 제조하였다. 음극 활물질로 인조 흑연, 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무 및 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 96:2:2의 중량비로 혼합한 다음 물에 분산시켜 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 15㎛의 구리 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 음극을 제조하였다.LiCoO2 as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder and carbon as a conductive agent were mixed in a weight ratio of 92: 4: 4, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a positive electrode slurry. . The slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and rolled to prepare a positive electrode. Synthetic graphite as a negative electrode active material, styrene-butadiene rubber as a binder, and carboxymethyl cellulose as a thickener were mixed in a weight ratio of 96: 2: 2, and then dispersed in water to prepare a negative electrode active material slurry. This slurry was coated on a copper foil having a thickness of 15 mu m, followed by drying and rolling to prepare a negative electrode.

상기 제조된 전극들 사이에 두께 20㎛의 폴리에틸렌(PE) 재질의 필름 세퍼레이터를 넣어 권취 및 압축하여 각형 캔에 삽입하였다.A film separator made of a polyethylene (PE) material having a thickness of 20 μm was put between the prepared electrodes and then wound and compressed, and inserted into a rectangular can.

상기 각형 캔에 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. 상기 전해액은 에틸렌 카보네이트/에틸메틸카보네이트/디메틸 카보네이트 혼합 용매(1:1:1)에 LiPF6을 1M 용해시킨 다음, 첨가제로써 [1,3]디치올로[4,5-d][1.3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1.3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE) 화합물 및 플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC)를 첨가하여 제조하였으며, 이때, 상기 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE) 화합물은 0.5 중량%를 첨가하고, 상기 플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC)는 3 중량%를 첨가하였다.An electrolyte was injected into the square can to prepare a lithium secondary battery. The electrolyte solution was dissolved 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / ethylmethylcarbonate / dimethyl carbonate mixed solvent (1: 1: 1), and then added as [1,3] dichiol [4,5-d] [1.3] as an additive. Prepared by addition of a dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1.3] dithiole-2,5-dione) (TPDONE) compound and fluoro ethylene carbonate (FEC), At this time, the [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] 0.5 wt% of dithiole-2,5-dione) (TPDONE) compound was added, and 3 wt% of the fluoroethylene carbonate (FEC) was added.

[실시예 2][Example 2]

[1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE) 화합물을 1 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.[1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2 , 5-dione) (TPDONE) was carried out in the same manner as in Example 1, except that 1% by weight of the compound was added.

[실시예 3][Example 3]

[1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE) 화합물을 1 중량%를 첨가하고, 플루오르 에틸 렌 카보네이트(FEC)를 5 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.[1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2 , 5-dione) (TPDONE) was added in the same manner as in Example 1 except that 1% by weight of the compound and 5% by weight of fluoroethylene carbonate (FEC).

[실시예 4]Example 4

[1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE) 화합물을 3 중량%를 첨가하고, 플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC)를 5 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.[1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2 , 5-dione) (TPDONE) was added in the same manner as in Example 1, except that 3% by weight of the compound and 5% by weight of fluoroethylene carbonate (FEC).

[실시예 5][Example 5]

플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC)를 10 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It carried out similarly to Example 1 except adding 10 weight% of fluoro ethylene carbonate (FEC).

[비교예 1]Comparative Example 1

[1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE) 화합물을 3 중량%를 첨가하고, 플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC)를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.[1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2 , 5-dione) (TPDONE) was added in the same manner as in Example 1 except that 3% by weight of the compound was not added and fluoroethylene carbonate (FEC) was not added.

[비교예 2]Comparative Example 2

[1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE) 화합물을 첨가하지 않고, 플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC)를 5 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.[1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2 The same procedure as in Example 1 was carried out except that 5 wt% of fluoroethylene carbonate (FEC) was added without addition of, 5-dione) (TPDONE) compound.

[비교예 3][Comparative Example 3]

[1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE) 화합물을 5 중량%를 첨가하고, 플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC)를 5 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.[1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2 , 5-dione) (TPDONE) was added in the same manner as in Example 1 except that 5% by weight of the compound and 5% by weight of fluoroethylene carbonate (FEC).

[비교예 4][Comparative Example 4]

플루오르 에틸렌 카보네이트(FEC)를 15 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It carried out similarly to Example 1 except having added 15 weight% of fluoro ethylene carbonate (FEC).

상기 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 4의 리튬 전지를 0.5C 충방전 속도로 4.2V CC-CV 3시간 충전하여 표준용량을 측정하였으며, 1C 충방전 속도로 4.2V CC-CV 3시간 충전하고, 1C 충방전속도로 3V CC 방전하는 것을 100회 실시후, 100회째의 용량유지율을 상기 표준용량을 기준으로 100회 용량을 백분율로 표시하였다.The lithium batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 were charged at 0.5 C charge / discharge rate for 3 hours at 4.2 V CC-CV, and the standard capacity was measured, and charged at 4.2 V CC-CV for 3 hours at 1 C charge / discharge rate. After 100 times of performing 3V CC discharge at 1C charge / discharge rate, the capacity retention rate of the 100th time was expressed as a percentage of 100 times based on the standard capacity.

또한, 상기 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 4의 리튬 전지를 상온에서 0.5C 충방전 속도로 4.2V CC-CV 3시간 충전하고, -20℃에서 4시간 방치한 후 0.5C 충방전속도로 3.2V CC 방전하여 저온방전용량을 측정하였으며, 이때, 저온방전용량은 상온방전용량을 기준으로 저온에서의 방전용량을 백분율로 표시하였다.In addition, the lithium battery of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 was charged with 4.2V CC-CV for 3 hours at 0.5C charge and discharge rate at room temperature, and left at -20 ° C for 4 hours, and then charged with 0.5C charge and discharge rate. The low-temperature discharge was measured by 3.2V CC discharge, and the low-temperature discharge was expressed as a percentage of the discharge capacity at low temperature based on the room temperature discharge.

상기 측정결과를 하기 표 1에 나타내었다.The measurement results are shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

구분division TPDONE(중량%)TPDONE (% by weight) FEC(중량%)FEC (% by weight) 100회 용량(%)100 times capacity (%) -20℃ 방전용량(%)-20 ℃ discharge capacity (%) 실시예1Example 1 0.50.5 33 93.093.0 3636 실시예2Example 2 1One 33 93.593.5 3838 실시예3Example 3 1One 55 94.094.0 3434 실시예4Example 4 33 55 9191 2424 실시예5Example 5 0.50.5 1010 91.091.0 1818 비교예1Comparative Example 1 33 00 78.078.0 55 비교예2Comparative Example 2 00 55 90.090.0 1515 비교예3Comparative Example 3 55 55 81.081.0 1515 비교예4Comparative Example 4 0.50.5 1515 88.088.0 88

상기 표 1에 나타낸 결과로부터, 실시예 1 내지 5의 100회 용량은 90% 이상으로 수명특성이 매우 양호함을 알 수 있고, -20℃ 방전용량에 있어서도 실시예 5를 제외하고는 24%이상으로 매우 양호함을 알 수 있다.From the results shown in Table 1, it can be seen that the 100-time capacity of Examples 1 to 5 is 90% or more, which is very good in life characteristics, and 24% or more except for Example 5 even at -20 ° C discharge capacity. It can be seen that very good.

다만, 실시예 5의 경우 -20℃ 방전용량이 18%로 다른 실시예보다는 낮으나, 비교예에 비하여는 높음을 알 수 있고, 이는 비교예 5의 수치를 바탕으로 판단시 FEC의 함량이 커질수록 -20℃ 방전용량이 감소함을 알 수 있고, 특히 FEC 함량이 15 중량%, 즉 10 중량%를 초과하는 경우에는 -20℃ 방전용량이 현저하게 감소함을 알 수 있다.However, in Example 5, the discharge capacity of -20 ° C was 18%, which is lower than that of the other examples, but it was higher than that of the comparative example, which was determined based on the numerical value of Comparative Example 5, so that the larger the content of FEC was, It can be seen that the -20 ° C discharge capacity is reduced, especially when the FEC content exceeds 15% by weight, that is, 10% by weight -20 ° C discharge capacity is significantly reduced.

또한, TPDONE만을 포함하는 비교예 1의 경우 -20℃ 방전용량과 100회 용량이 모두 좋지 않음을 알 수 있고, FEC만을 포함하는 비교예 2의 경우 100회 용량특성은 좋으나, -20℃ 방전용량특성이 좋지 않음을 알 수 있다.In addition, in the case of Comparative Example 1 containing only TPDONE, it can be seen that both -20 ° C discharge capacity and 100 times capacity are not good.In Comparative Example 2 including only FEC, the capacity of 100 times is good, but -20 ° C discharge capacity is good. It can be seen that the characteristics are not good.

또한, TPDONE를 5 중량%, 즉, 3 중량%를 초과하여 포함하는 비교예 3의 경우 0.5 중량%를 포함하는 실시예 5보다 -20℃ 방전용량특성이 좋지 않음을 알 수 있고, 100회 용량에 있어서는 현저하게 감소함을 알 수 있다.In addition, in the case of Comparative Example 3 containing more than 5% by weight, ie, 3% by weight of TPDONE, it can be seen that the discharge capacity characteristic of -20 ° C is not as good as that of Example 5 including 0.5% by weight, and 100 times the capacity. It can be seen that the decrease significantly.

따라서, 본 발명에서는 상술한 표 1의 측정치를 바탕으로, [1,3]디치올 로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE)는 전체 전해액 100 중량% 대비 0.1 중량% 내지 3 중량%의 범위로 포함하면서, 플루오르에틸렌카보네이트(FEC)를 전체 전해액 100 중량% 대비 0.1 중량% 내지 10 중량%의 범위로 포함하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, based on the measurement values in Table 1 described above, [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2,5-dione) (TPDONE) comprises fluoroethylene carbonate (FEC), in the range of 0.1% to 3% by weight relative to 100% by weight of the total electrolyte. It is preferably included in the range of 0.1% to 10% by weight relative to 100% by weight of the total electrolyte.

다음으로, 이하에서 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE)과 플루오르에틸렌카보네이트(FEC)의 포함 여부에 따른 특성을 비교하기 위하여 상기 실시예 1 내지 3와 비교예 1, 2의 리튬 전지의 수명특성을 측정하였다.Next, [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1, 3] The life characteristics of the lithium batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were measured to compare the properties of dithiole-2,5-dione (TPDONE) and fluoroethylene carbonate (FEC). It was.

상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1, 2의 리튬 전지를 0.5C 충방전 속도로 4.2V CC-CV 3시간 충전하여 초기용량을 측정하였으며, 1C 충방전 속도로 4.2V CC-CV 3시간 충전하고, 1C 충방전속도로 3V CC 방전하는 것을 100회 실시후, 각각의 사이클 수에 따른 용량을 도 1에 도시하였으며, 각각의 사이클 수에 따른 용량유지율을 상기 초기용량을 기준으로 백분율로 표시하여 도 2에 도시하였다.The lithium batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were charged with 4.2V CC-CV for 3 hours at 0.5C charge / discharge rate, and the initial capacity was measured, and 4.2V CC-CV for 3 hours at 1C charge / discharge rate. After 100 times of 3C CC discharge at 1C charge and discharge rate, the capacity according to each cycle number is shown in FIG. 1, and the capacity retention rate according to each cycle number is expressed as a percentage based on the initial capacity. 2 is shown.

도 1은 충방전 사이클에 따른 용량의 변화를 나타내는 그래프, 도 2는 충방전 싸이클에 따른 용량유지율의 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing a change in capacity according to the charge and discharge cycle, Figure 2 is a graph showing a change in capacity retention rate according to the charge and discharge cycle.

도 1을 참조하여 설명하면, 실시예 1 내지 3, 비교예 1,2의 초기용량은 각각 902mAh, 898mAh, 900mAh, 885mAh 및 893mAh이었으며, 100회째 용량은 각각 839mAh, 840mAh, 843mAh, 690mAh 및 804mAh이었고, 따라서, 초기용량에 있어서는 차이를 보이지 않으나, 충방전 사이클 수가 증가함에 따라 TPDONE만을 포함하는 비교예 1의 경우 현저하게 용량이 감소함을 알 수 있고, FEC만을 포함하는 비교예 2의 경우 본 발명의 실시예보다 용량이 감소함을 알 수 있다.1, the initial capacities of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were 902 mAh, 898 mAh, 900 mAh, 885 mAh and 893 mAh, respectively, and the 100th capacities were 839 mAh, 840 mAh, 843 mAh, 690 mAh and 804 mAh, respectively. Therefore, the initial capacity does not show a difference, but as the number of charge / discharge cycles increases, it can be seen that the capacity of the comparative example 1 including only TPDONE significantly decreases, and in the case of the comparative example 2 including only FEC It can be seen that the capacity is reduced compared to the embodiment of.

또한, 도 2를 참조하여 설명하면, 실시예 1 내지 3, 비교예 1,2의 초기용량 100% 대비 100회째 용량유지율은 각각 93%, 93.5%, 94%, 18% 및 90%였으며, 따라서, 충방전 사이클 수가 증가함에 따라 TPDONE만을 포함하는 비교예 1의 경우 현저하게 용량유지율이 감소함을 알 수 있고, FEC만을 포함하는 비교예 2의 경우 본 발명의 실시예보다 용량유지율이 감소함을 알 수 있다.In addition, referring to FIG. 2, the capacity retention ratios of the 100th to 100% initial capacities of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were 93%, 93.5%, 94%, 18%, and 90%, respectively. As the number of charge / discharge cycles increases, it can be seen that the capacity retention rate is significantly decreased in Comparative Example 1 including only TPDONE, and that in Comparative Example 2 including only FEC, capacity retention is reduced compared to the embodiment of the present invention. Able to know.

즉, 본 발명에서 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione)(TPDONE)과 플루오르에틸렌카보네이트(FEC)를 동시에 사용하는 것은 이들을 각각으로 사용하는 것보다 용량유지율 특성에서 효과가 있음을 알 수 있다.In other words, in the present invention, [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1, 3] The use of dithiole-2,5-dione (TPDONE) and fluoroethylene carbonate (FEC) at the same time is more effective in capacity retention characteristics than their respective use.

따라서, 본 발명에 따른 리튬이차전지는 전해액에 첨가제로써 0.1 중량% 내지 3 중량%의 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione) 및 0.1 중량% 내지 10 중량%의 플로오르에틸렌 카보네이트를 첨가함으로써 수명특성이 우수하고, 저온 방전용량 특성이 우수한 이차전지를 제공할 수 있다.Therefore, the lithium secondary battery according to the present invention is 0.1 wt% to 3 wt% of [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dichiol-2,5-dione as an additive to an electrolyte solution. Excellent service life by adding ([1,3] dithiolo [4,5-d] [1,3] dithiole-2,5-dione) and 0.1 wt% to 10 wt% of fluoroethylene carbonate A secondary battery having excellent discharge capacity characteristics can be provided.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.

도 1은 충방전 사이클에 따른 용량의 변화를 나타내는 그래프,1 is a graph showing a change in capacity according to a charge and discharge cycle,

도 2는 충방전 싸이클에 따른 용량유지율의 변화를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing a change in capacity retention rate according to charge and discharge cycles.

Claims (10)

비수성 유기용매;Non-aqueous organic solvents; 리튬염; 및Lithium salts; And 첨가제를 포함하고,Contains additives, 상기 첨가제는 하기 화학식 1의 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione) 화합물의 제1첨가제 및 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 가지는 카보네이트 유도체의 제2첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전해액.The additive is [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dithiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [ 1,3] dithiole-2,5-dione) a first additive of the compound and a second additive of a carbonate derivative having a substituent selected from the group consisting of halogen, cyano group (CN) and nitro group (NO 2 ) The electrolyte solution for lithium secondary batteries characterized by the above-mentioned. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007090023713-pat00006
Figure 112007090023713-pat00006
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1첨가제의 함량은 상기 전해액 전체 100 중량% 대비 0.1 내지 3 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전해액.The content of the first additive is a lithium secondary battery electrolyte, characterized in that 0.1 to 3% by weight relative to the total 100% by weight of the electrolyte. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2첨가제의 함량은 상기 전해액 전체 100 중량% 대비 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전해액.The content of the second additive is a lithium secondary battery electrolyte, characterized in that 0.1 to 10% by weight relative to the total 100% by weight of the electrolyte. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2첨가제는 하기 화학식 2의 에틸렌 카보네이트 유도체인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전해액.The second additive is an ethylene carbonate derivative represented by the following formula (2) for a lithium secondary battery electrolyte. [화학식 2][Formula 2]
Figure 112007090023713-pat00007
Figure 112007090023713-pat00007
(상기 식에서 X는 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택됨.)(Wherein X is selected from the group consisting of halogen, cyano group (CN) and nitro group (NO 2 ).)
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전해액.The second additive is fluoroethylene carbonate, characterized in that the electrolyte for lithium secondary batteries. 비수성 유기용매, 리튬염 및 첨가제를 포함하는 전해액;An electrolyte comprising a non-aqueous organic solvent, a lithium salt, and an additive; 상기 리튬을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극; 및A positive electrode including a positive electrode active material capable of intercalating and deintercalating the lithium; And 상기 리튬을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하는 음극을 포함하고,A negative electrode including a negative electrode active material capable of intercalating and deintercalating the lithium; 상기 첨가제는 하기 화학식 1의 [1,3]디치올로[4,5-d][1,3]디치올-2,5-디온([1,3]dithiolo[4,5-d][1,3]dithiole-2,5-dione) 화합물의 제1첨가제 및 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 가지는 카보네이트 유도체의 제2첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The additive is [1,3] dichiolo [4,5-d] [1,3] dithiol-2,5-dione ([1,3] dithiolo [4,5-d] [ 1,3] dithiole-2,5-dione) a first additive of the compound and a second additive of a carbonate derivative having a substituent selected from the group consisting of halogen, cyano group (CN) and nitro group (NO 2 ) A lithium secondary battery, characterized in that. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112007090023713-pat00008
Figure 112007090023713-pat00008
제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1첨가제의 함량은 상기 전해액 전체 100 중량% 대비 0.1 내지 3 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The content of the first additive is a lithium secondary battery, characterized in that 0.1 to 3% by weight based on 100% by weight of the total electrolyte. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2첨가제의 함량은 상기 전해액 전체 100 중량% 대비 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The content of the second additive is a lithium secondary battery, characterized in that 0.1 to 10% by weight relative to the total 100% by weight of the electrolyte. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2첨가제는 하기 화학식 2의 에틸렌 카보네이트 유도체인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The second additive is a lithium secondary battery, characterized in that the ethylene carbonate derivative of the formula (2). [화학식 2][Formula 2]
Figure 112007090023713-pat00009
Figure 112007090023713-pat00009
(상기 식에서 X는 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택됨.)(Wherein X is selected from the group consisting of halogen, cyano group (CN) and nitro group (NO 2 ).)
제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제2첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The second additive is a lithium secondary battery, characterized in that fluoroethylene carbonate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20070091938A (en) * 2006-03-08 2007-09-12 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery
JP2007281107A (en) 2006-04-05 2007-10-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electricity storage device
JP2007324103A (en) 2006-06-05 2007-12-13 Sony Corp Electrolyte and battery using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004111374A (en) 2002-08-29 2004-04-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electrochemical device
KR20070091938A (en) * 2006-03-08 2007-09-12 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery
JP2007281107A (en) 2006-04-05 2007-10-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electricity storage device
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