KR101641763B1 - High voltage lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

양극; 음극; 세퍼레이터; 및 겔 폴리머 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서, 상기 겔 폴리머 전해질은 아크릴레이트계 중합체를 포함하고, 상기 전지의 충전 전압은 4.3V 내지 5.0V 범위인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 고전압 리튬 이차 전지는 4.3V 이상의 고전압에서 용량 특성이 우수하다.anode; cathode; A separator; And a gel polymer electrolyte, wherein the gel polymer electrolyte comprises an acrylate polymer, and the charging voltage of the battery is in the range of 4.3 V to 5.0 V. Description: . The high-voltage lithium secondary battery of the present invention has excellent capacity characteristics at a high voltage of 4.3 V or higher.

Description

고전압 리튬 이차 전지 {HIGH VOLTAGE LITHIUM SECONDARY BATTERY}HIGH VOLTAGE LITHIUM SECONDARY BATTERY Technical Field [1] The present invention relates to a high-

본 발명은 고전압 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 2 내지 6개의 아크릴레이트기를 갖는 모노머를 포함하는 겔 폴리머 전해질을 포함하고, 충전 전압이 4.3V 내지 5.0V 범위인 고전압 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-voltage lithium secondary battery, and more particularly, to a high-voltage lithium secondary battery including a gel polymer electrolyte including monomers having 2 to 6 acrylate groups and having a charging voltage ranging from 4.3 V to 5.0 V .

최근 전자, 정보통신 산업의 발전은 전자기기의 휴대화, 소형화, 경량화, 고성능화를 통하여 급속한 성장을 보이고 있다. 따라서 이들 휴대용 전자기기의 전원으로 고성능의 리튬 이차 전지가 채용되고 있으며, 수요가 급증하고 있다. 충전과 방전을 거듭하며 사용하는 이차 전지는 정보통신을 위한 휴대용 전자 기기나 전기 자전거, 전기 자동차 등의 전원으로 필수적이다. Recently, the development of electronics and information and communication industry has been rapidly growing through the portability, miniaturization, light weight, and high performance of electronic devices. Therefore, a high performance lithium secondary battery is being used as a power source for these portable electronic devices, and the demand is rapidly increasing. Rechargeable batteries that are used repeatedly for charging and discharging are essential for power supply for portable electronic devices, electric bicycles, and electric vehicles for information and communication.

특히, 이들의 제품성능이 핵심부품인 전지에 의해 좌우되므로 고용량 전지에 대한 소비자들의 요구가 증대되고 있다. 이러한 전지의 고용량화에 의해 전지 시스템의 고전압화가 진행되고 있는 추세이다. Particularly, since the performance of these products depends on the battery, which is a core component, the demand for high capacity batteries is increasing. As the capacity of such a battery is increased, the battery system is progressing in high voltage.

이에 기존의 리튬 이차 전지의 경우 3.0V 내지 4.2V의 충전 전압에서 충전하고 있었으나, 이보다 높은 충전 전압(4.3V 내지 5.0V)을 적용함으로써 보다 높은 에너지 용량을 발휘하고자 하는 연구가 진행되고 있다.Conventional lithium secondary batteries have been charged at a charging voltage of 3.0 V to 4.2 V, but studies have been made to exhibit a higher energy capacity by applying a higher charging voltage (4.3 V to 5.0 V).

그러나 통상 사용되고 있는 음극, 양극, 비수성 카보네이트계 용매를 전해액으로 사용하는 경우에는 통상적인 충전전위인 4.2V 보다 높은 전압으로 충전하면 산화력이 높아져, 충방전 사이클이 진행될수록 음극, 양극이 열화되고, 전해액의 분해반응이 진행되어 수명특성이 급격하게 떨어지는 문제점이 있다.However, when a negative electrode, a positive electrode, or a non-aqueous carbonate-based solvent is used as an electrolyte solution, charging is performed at a voltage higher than 4.2 V, which is a typical charging potential, so that the oxidizing power is increased. As the charging / There is a problem that the decomposition reaction of the electrolytic solution proceeds and the lifetime characteristics are rapidly deteriorated.

한편, 종래의 양극 활물질인 LiCoO2의 경우, 고전압에 적용할 경우 열적 특성 및 전기화학적 특성이 부적합하여 이에 대한 개선이 요구된다.
On the other hand, LiCoO 2 , which is a conventional cathode active material, is inadequate in terms of thermal characteristics and electrochemical characteristics when it is applied to a high voltage.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 4.3V 내지 5.0V의 고전압에서 수명특성과 용량특성이 우수한 고전압 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a high-voltage lithium secondary battery having excellent lifetime characteristics and capacity characteristics at a high voltage of 4.3 V to 5.0 V.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양극; 음극; 세퍼레이터; 및 겔 폴리머 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서, 상기 겔 폴리머 전해질은 아크릴레이트계 중합체를 포함하고, 상기 전지의 충전 전압은 4.3V 내지 5.0V 범위인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지를 제공한다.According to an aspect of the present invention, cathode; A separator; And a gel polymer electrolyte, wherein the gel polymer electrolyte comprises an acrylate polymer, and the charging voltage of the battery ranges from 4.3V to 5.0V.

또한, 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하는 단계; 및According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a battery, including: inserting an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode into a battery case; And

상기 전지 케이스에 겔 폴리머 전해질용 조성물을 주입하고 중합시켜 겔 폴리머 전해질을 형성시키는 단계를 포함하며,Injecting a composition for a gel polymer electrolyte into the battery case and polymerizing the gel polymer electrolyte to form a gel polymer electrolyte,

상기 겔 폴리머 전해질용 조성물은 전해액 용매; 이온화 가능한 리튬염; 및 2 내지 6개의 아크릴레이트기를 갖는 모노머를 포함는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 제조방법을 제공한다.
The composition for the gel polymer electrolyte may include an electrolyte solvent; Ionizable lithium salts; And a monomer having 2 to 6 acrylate groups. The present invention also provides a method for producing a lithium secondary battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 4.3 V 이상의 고전압에서 충전하여도 수명특성과 용량특성이 우수하다.
The lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention is excellent in life characteristics and capacity characteristics even when charged at a high voltage of 4.3 V or more.

도 1은 실시예 1과 2, 및 비교예 1과 2에서 제조된 리튬 이차 전지를 4.3V의 고전압에서 충전한 경우 전지의 용량을 나타내는 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the capacity of a lithium secondary battery manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 when the battery is charged at a high voltage of 4.3 V. FIG.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 양극; 음극; 세퍼레이터; 및 겔 폴리머 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서, 상기 겔 폴리머 전해질은 아크릴레이트계 중합체를 포함하고, 상기 전지의 충전 전압은 4.3V 내지 5.0V 범위인 것을 특징으로 하는 고전압 리튬 이차 전지인 것을 특징으로 한다.A lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes: a positive electrode; cathode; A separator; And a gel polymer electrolyte, wherein the gel polymer electrolyte comprises an acrylate-based polymer, and the charging voltage of the battery is in the range of 4.3 V to 5.0 V. The lithium secondary battery according to claim 1, .

상기 겔 폴리머 전해질은 전해액 용매; 이온화 가능한 리튬염; 및 2 내지 6개의 아크릴레이트기를 갖는 모노머를 포함하는 겔 폴리머 전해질용 조성물을 중합시켜 이루어질 수 있다.Wherein the gel polymer electrolyte comprises an electrolyte solvent; Ionizable lithium salts; And a monomer having 2 to 6 acrylate groups.

상기 2 내지 6개의 아크릴레이트기를 갖는 모노머는 분지형이 바람직하며, 예를 들어, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. The monomer having 2 to 6 acrylate groups is preferably branched and is, for example, selected from the group consisting of ditrimethylolpropane tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate Any one or a mixture of two or more thereof may be used.

상기 모노머는 겔 폴리머 전해질용 조성물 총 중량에 대해 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.5 중량%내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
The monomer may be contained in an amount of 0.1 wt% to 10 wt%, preferably 0.5 wt% to 5 wt% based on the total weight of the composition for a gel polymer electrolyte.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전해질에 포함되는 이온화 가능한 리튬염은 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, CF3SO3Li, LiC(CF3SO2)3 및 LiC4BO8로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the invention, the ionizable lithium salt contained in the electrolyte, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, LiClO 4, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , CF 3 SO 3 Li, LiC (CF 3 SO 2 ) 3 and LiC 4 BO 8 , or a mixture of two or more thereof. no.

또한, 본 발명에 사용되는 전해액 용매로는 리튬 이차 전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 에테르, 에스테르, 아미드, 선형 카보네이트, 환형 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.As the electrolyte solvent used in the present invention, any of those commonly used in an electrolyte for a lithium secondary battery can be used without limitation, and examples thereof include an ether, an ester, an amide, a linear carbonate and a cyclic carbonate, Can be mixed and used.

그 중에서 대표적으로 환형 카보네이트, 선형 카보네이트 또는 이들의 혼합물인 카보네이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기 환형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 있다. 또한 상기 선형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트(MPC) 및 에틸프로필 카보네이트(EPC)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Among them, a carbonate compound which is typically a cyclic carbonate, a linear carbonate or a mixture thereof may be included. Specific examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, A carbonate, a vinylene carbonate, and a halide thereof, or a mixture of two or more thereof. Specific examples of the linear carbonate compound include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC) and ethyl propyl carbonate , Or a mixture of two or more thereof may be used. However, the present invention is not limited thereto.

특히, 상기 카보네이트계 전해액 용매 중 환형 카보네이트인 프로필렌 카보네이트 및 에틸렌 카보네이트는 고점도의 유기 용매로서 유전율이 높아 전해액 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 환형 카보네이트에 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트 또는 디메틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 가지는 전해액을 만들 수 있어서 더욱 바람직하게 사용될 수 있다. In particular, propylene carbonate and ethylene carbonate, which are cyclic carbonates in the carbonate electrolyte solution, are highly viscous organic solvents having a high dielectric constant and can dissociate the lithium salt in the electrolytic solution well. Thus, cyclic carbonates such as ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate Or a low viscosity, low dielectric constant linear carbonate such as dimethyl carbonate in an appropriate ratio can be used to more advantageously use an electrolytic solution having a high electrical conductivity.

또한, 상기 전해액 용매 중 에스테르로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Examples of the ester in the electrolyte solvent include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate,? -Butyrolactone,? -Valerolactone,? -Caprolactone,? -Valerolactone And? -Caprolactone, or a mixture of two or more thereof, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 겔 폴리머 전해질용 조성물은 중합 개시제를 더 포함할 수 있으며, 상기 중합 개시제는 당 업계에 알려진 통상적인 중합 개시제가 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the composition for gel polymer electrolyte may further comprise a polymerization initiator, and the polymerization initiator may be a conventional polymerization initiator known in the art.

상기 중합 개시제의 비제한적인 예로는 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide), 아세틸 퍼옥사이드(acetyl peroxide), 디라우릴 퍼옥사이드(dilauryl peroxide), 디-tert-부틸 퍼옥사이드(di-tert-butyl peroxide), t-부틸 퍼옥시-2-에틸-헥사노에이트(t-butyl peroxy-2-ethyl-hexanoate), 큐밀 하이드로퍼옥사이드(cumyl hydroperoxide) 및 하이드로겐 퍼옥사이드(hydrogen peroxide) 등의 유기과산화물류나 히드로과산화물류와 2,2'-아조비스(2-시아노부탄), 2,2'-아조비스(메틸부티로니트릴), AIBN(2,2'-Azobis(iso-butyronitrile)) 및 AMVN(2,2'-Azobisdimethyl-Valeronitrile) 등의 아조 화합물류 등이 있으나, 이에 한정하지 않는다.Non-limiting examples of the polymerization initiator include benzoyl peroxide, acetyl peroxide, dilauryl peroxide, di-tert-butyl peroxide, organic peroxides such as t-butyl peroxy-2-ethyl-hexanoate, cumyl hydroperoxide and hydrogen peroxide, and hydroperoxides such as hydroperoxide, Azobis (isobutyronitrile) and AMVN (2-cyanobutane), 2,2'-azobis (methylbutyronitrile), AIBN , 2'-azobisdimethyl-valeronitrile), and the like, but the present invention is not limited thereto.

상기 중합 개시제는 전지 내에서 열, 비제한적인 예로 30℃ 내지 100℃의 열에 의해 분해되거나 상온(5℃ 내지 30℃)에서 분해되어 라디칼을 형성하고, 자유라디칼 중합에 의해 상기 2 내지 6개의 아크릴레이트기를 갖는 모노머와 반응하여 겔 폴리머 전해질을 형성할 수 있다.The polymerization initiator can be decomposed by heat in a battery, in a non-limiting example, at 30 ° C to 100 ° C or decomposed at room temperature (5 ° C to 30 ° C) to form radicals, and the radical polymerization is carried out by free radical polymerization. Lt; RTI ID = 0.0 > polymer. ≪ / RTI >

또한, 상기 중합 개시제는 겔 폴리머 전해질용 조성물 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 2 중량부%의 양으로 사용될 수 있다. 중합 개시제가 2 중량%를 초과하면 겔 폴리머 전해질용 조성물을 전지 내에 주액하는 도중 겔화가 너무 빨리 일어나거나 미반응 중합 개시제가 남아 나중에 전지 성능에 악영향을 미치는 단점이 있고, 반대로 중합 개시제가 0.01 중량% 미만이면 겔화가 잘 이루어지지 않는 문제가 있다.The polymerization initiator may be used in an amount of 0.01% by weight to 2% by weight based on the total weight of the composition for a gel polymer electrolyte. When the amount of the polymerization initiator is more than 2% by weight, gelation occurs too early or the unreacted polymerization initiator remains after the liquid polymer composition is injected into the cell, which adversely affects battery performance. On the other hand, , There is a problem that the gelation is not performed well.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해질은 상기 기재된 성분들 이외에, 당 업계에 알려진 기타 첨가제 등을 선택적으로 함유할 수 있다.In addition to the components described above, the electrolyte according to one embodiment of the present invention may optionally contain other additives known in the art.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하는 단계; 및 상기 전지 케이스에 겔 폴리머 전해질용 조성물을 주입하고 중합시켜 겔 폴리머 전해질을 형성시키는 단계를 포함하며, 상기 겔 폴리머 전해질용 조성물은 전해액 용매; 이온화 가능한 리튬염; 및 2 내지 6개의 아크릴레이트기를 갖는 모노머를 포함는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is also provided a method of manufacturing a battery, comprising: inserting an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode into a battery case; And injecting a composition for a gel polymer electrolyte into the battery case and polymerizing the gel polymer electrolyte to form a gel polymer electrolyte, wherein the gel polymer electrolyte composition comprises: an electrolyte solvent; Ionizable lithium salts; And a monomer having 2 to 6 acrylate groups. The present invention also provides a method for producing a lithium secondary battery.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 겔 폴리머 전해질은 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전술한 겔 폴리머 전해질용 조성물을 중합시켜 형성된 것이다. 예를 들면, 전해질은 이차 전지의 내부에서 겔 폴리머 전해질용 조성물을 in -situ 중합하여 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the gel polymer electrolyte is formed by polymerizing a composition for a gel polymer electrolyte described above according to a conventional method known in the art. For example, the electrolyte can be formed by in- situ polymerization of a composition for a gel polymer electrolyte inside a secondary battery.

보다 바람직한 일 실시 형태를 들면, (a) 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)된 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하는 단계 및 (b) 상기 전지 케이스에 겔 폴리머 전해질용 조성물을 주입한 후 중합시켜 겔 폴리머 전해질을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.(A) inserting an electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode into a battery case, and (b) inserting a gel polymer electrolyte And then polymerizing the gel polymer electrolyte to form a gel polymer electrolyte.

리튬 이차 전지 내 in - situ 중합 반응은 열 중합을 통해 진행될 수 있다. 이때, 중합 시간은 대략 2분 내지 12시간 정도 소요되며, 열 중합 온도는 30 내지 100℃ 가 될 수 있다.The in - situ polymerization in the lithium secondary battery can proceed through thermal polymerization. In this case, the polymerization time is about 2 minutes to 12 hours, and the thermal polymerization temperature is 30 to 100 ° C.

이와 같은 중합 반응에 의한 겔화를 거치게 되면 겔 폴리머 전해질이 형성되며, 전해질 염이 전해액 용매에 해리된 액체 전해액이 상기 형성된 겔 폴리머 내에 균일하게 함침될 수 있다.When the gelation by the polymerization reaction is performed, a gel polymer electrolyte is formed, and a liquid electrolyte in which the electrolyte salt is dissociated into the electrolyte solvent can be uniformly impregnated in the formed gel polymer.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 전극은 당 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 전극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전제, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 전극을 제조할 수 있다.The electrode of the lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention can be manufactured by a conventional method known in the art. For example, a slurry may be prepared by mixing and stirring a solvent, if necessary, a binder, a conductive agent, and a dispersant in an electrode active material, coating the electrode active material with a collector of a metal material, have.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 양극에 포함되는양극 활물질은 4.3V 내지 5.0V 범위의 고전압에 적용될 수 있고 리튬을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션 할 수 있는 화합물이면 제한되지 않고 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the positive electrode active material contained in the positive electrode may be applied to a high voltage in the range of 4.3 V to 5.0 V, and is not limited as long as it is a compound capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium. .

구체적으로, 상기 양극 활물질은, 고용량 특성을 갖는 육박정계 층상 암염 구조, 올리빈 구조, 큐빅구조를 갖는 스피넬의 리튬 전이금속 산화물, 그 외에 V2O5, TiS, MoS로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 복합 산화물을 포함할 수 있다. Specifically, the cathode active material may be any one selected from the group consisting of V 2 O 5 , TiS, and MoS, a lithium transition metal oxide of spinel having a cubic system layered salt structure, olivine structure, cubic structure, Or a composite oxide of two or more of them.

더욱 구체적으로, 예를 들면 하기 화학식 1 내지 3에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 양극 활물질을 포함할 수 있다:More specifically, it may include, for example, a cathode active material which is any one selected from the following Chemical Formulas 1 to 3, or a mixture of two or more thereof:

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Li[LixNiaCobMnc]O2 (0 < x ≤ 0.3, 0.3 ≤ c ≤ 0.7, 0 < a+b < 0.5, x+a+b+c=1) ;Li [Li x Ni a Co b Mn c ] O 2 (0 <x? 0.3, 0.3? C? 0.7, 0 <a + b <0.5, x + a + b + c = 1);

<화학식 2>(2)

LiMn2 - xMxO4 (M=Ni, Co, Fe, P, S, Zr, Ti 및 Al로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소, 0 < x ≤ 2) ;LiMn 2 - x M x O 4 (M = at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, P, S, Zr, Ti and Al, 0 <x? 2);

<화학식 3>(3)

Li1 + aCoxM1 - xAX4 (M=Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn 및 Y 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이고, X는 O, F, 및 N으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며, A는 P, S 또는 이들의 혼합 원소이고, 0≤a≤0.2, 0.5≤x≤1임).Li, Zr, Ce, In, Zn and Y are selected from the group consisting of Li 1 + a Co x M 1 - x AX 4 (M = Al, Mg, Ni, Co, Mn, Ti, Ga, Cu, V, Nb, X is at least one element selected from the group consisting of O, F and N, A is P, S or a mixed element thereof, and 0? A? 0.2 and 0.5? X? 1.

상기 양극 활물질은 바람직하게는 상기 화학식 1에서 0.4≤c≤0.7, 0.2 ≤a+b<0.5이고, LiNi0 .5Mn1 .5O4, LiCoPO4 및 LiFePO4 로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. To the cathode active material is preferably a in the formula 1 0.4≤c≤0.7, 0.2 ≤a + b < 0.5, LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4, LiCoPO 4 And LiFePO 4 , or a mixture of two or more thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 음극에 있어서, 음극 활물질로는 통상적으로 리튬 이온이 흡장 및 방출될 수 있는 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 탄소재를 사용할 수 있는데, 탄소재로는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소 (soft carbon) 및 경화탄소 (hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연 (Kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정피치 (Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다. In the negative electrode according to an embodiment of the present invention, a carbonaceous material, lithium metal, silicon, or tin which lithium ions can be occluded and discharged is usually used as the negative electrode active material. Preferably, carbon materials can be used, and carbon materials such as low-crystalline carbon and highly-crystalline carbon can be used. Examples of the low crystalline carbon include soft carbon and hard carbon. Examples of highly crystalline carbon include natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch carbon fiber high temperature sintered carbon such as mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes.

상기 양극 및/또는 음극은 바인더와 용매, 필요에 따라 통상적으로 사용될 수 있는 도전제와 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 집전체에 도포하고 압축하여 음극을 제조할 수 있다. The anode and / or the cathode can be prepared by preparing a slurry by mixing and stirring a binder and a solvent, a conductive agent and a dispersant, which can be conventionally used according to need, applying the slurry to a current collector, and compressing the anode to produce a cathode.

상기 바인더로는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부티렌 고무(SBR), 불소 고무, 다양한 공중합체 등의 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HEP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, Polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) Various kinds of binder polymers such as sulfonated EPDM, styrene butylene rubber (SBR), fluorine rubber, and various copolymers can be used.

또한, 세퍼레이터로는 종래에 세퍼레이터로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the separator, a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, for example, a polyolefin such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene / butene copolymer, an ethylene / hexene copolymer and an ethylene / methacrylate copolymer A porous polymer film made of a high molecular weight polymer may be used alone or in a laminated manner, or a nonwoven fabric made of a conventional porous nonwoven fabric such as a glass fiber having a high melting point, a polyethylene terephthalate fiber or the like may be used. It is not.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치 (pouch)형 또는 코인 (coin)형 등이 될 수 있다.The outer shape of the lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention is not particularly limited, but may be cylindrical, square, pouch type, coin type, or the like using a can.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

실시예Example

이하 실시예 및 실험예를 들어 더욱 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
EXAMPLES The present invention will be further illustrated by the following examples and experimental examples, but the present invention is not limited by these examples and experimental examples.

실시예Example 1 One

<겔 폴리머 전해질용 조성물 제조>&Lt; Preparation of composition for gel polymer electrolyte &

에틸렌 카보네이트(EC) : 에틸메틸카보네이트(EMC) = 1:2(부피비)의 조성을 갖는 비수 전해액 용매에 LiPF6를 1M 농도가 되도록 용해하여 전해액을 준비하였다. 상기 전해액 100 중량부에 대해 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트 5 중량부 및 중합 개시제로서 t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 0.25 중량부를 첨가하여 겔 폴리머 전해질용 조성물을 제조하였다.
An electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 in a non-aqueous electrolyte solvent having a composition of ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC) = 1: 2 (volume ratio) so as to have a concentration of 1M. 5 parts by weight of ditrimethylolpropane tetraacrylate and 0.25 part by weight of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate as a polymerization initiator were added to 100 parts by weight of the electrolytic solution to prepare a gel polymer electrolyte composition.

<코인형 이차 전지의 제조><Preparation of coin-shaped secondary battery>

양극 제조Anode manufacturing

양극 활물질로 Li[Li0 .29Ni0 .14Co0 .11Mn0 .46]O2 94 중량%, 도전제로 카본 블랙(carbon black) 3 중량%, 바인더로 PVdF 3 중량%를 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께가 20㎛ 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포하고, 건조하여 양극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 제조하였다.
Li in the positive electrode active material [Li 0 .29 Ni 0 .14 Co 0 .11 Mn 0 .46] O 2 94 % by weight, the conductive agent of carbon black (carbon black) 3% by weight, 3% by weight of PVdF as a binder, solvent, N -Methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode mixture slurry. The positive electrode mixture slurry was applied to an aluminum (Al) thin film having a thickness of about 20 mu m and dried to produce a positive electrode, followed by roll pressing to produce a positive electrode.

음극 제조Cathode manufacture

음극 활물질로 탄소 분말, 바인더로 PVdF, 도전제로 카본 블랙(carbon black)을 각각 96 중량%, 3 중량% 및 1 중량%로 하여 용매인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 혼합물 슬러리를 두께가 10㎛의 음극 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포하고, 건조하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 음극을 제조하였다.
A negative electrode mixture slurry was prepared by adding carbon powder as a negative electrode active material, PVdF as a binder, and carbon black as a conductive material to 96 wt%, 3 wt% and 1 wt%, respectively, as a solvent. The negative electrode mixture slurry was applied to a copper (Cu) thin film as an anode current collector having a thickness of 10 mu m and dried to prepare a negative electrode, followed by roll pressing to produce a negative electrode.

전지 제조Battery Manufacturing

상기 양극, 음극 및 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 (PP/PE/PP) 3층으로 이루어진 세퍼레이터를 이용하여 전지를 조립하였으며, 조립된 전지에 상기 제조된 겔 폴리머 전해질용 조성물을 주입한 후 질소 분위기 하에서 80℃로 2~30분간 가열하여 이차 전지를 제조하였다.
The battery was assembled using the positive electrode, the negative electrode and a separator composed of three layers of polypropylene / polyethylene / polypropylene (PP / PE / PP). The prepared gel polymer electrolyte composition was injected into the assembled battery, At 80 DEG C for 2 to 30 minutes to prepare a secondary battery.

실시예Example 2 2

실시예 1의 겔 폴리머 전해질용 조성물 제조에 있어서, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트 대신 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 이차 전지를 제조하였다.A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that dipentaerythritol pentaacrylate was used instead of ditrimethylolpropane tetraacrylate in the preparation of the gel polymer electrolyte composition of Example 1.

비교예Comparative Example 1 One

실시예 1의 겔 폴리머 전해질용 조성물 제조에 있어서, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트와 t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 이차 전지를 제조하였다.
Except that ditrimethylolpropane tetraacrylate and t-butylperoxy-2-ethylhexanoate were not used in the preparation of the gel polymer electrolyte composition of Example 1, A battery was prepared.

비교예Comparative Example 2 2

실시예 1의 양극 제조에 있어서, 양극 활물질로 LiCoO2를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 이차 전지를 제조하였다.
A secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that LiCoO 2 was used as the positive electrode active material in the production of the positive electrode of Example 1.

실험예Experimental Example

실시예 1과 2, 및 비교예 1과 2에서 제조된 이차 전지(전지용량 4.3mAh)를 55℃에서 0.7C의 정전류 4.3V가 될 때까지 충전하고, 이후 4.3V의 정전압으로 충전하여 충전전류가 0.215mA가 되면 충전을 종료하였다. 이후 10분간 방치한 다음 0.5C의 정전류로 3.0V가 될 때까지 방전하였다. 상기 충방전을 30회 사이클 행한 후 전지 용량을 측정하여 도 1에 나타내었다. The secondary batteries (battery capacity: 4.3 mAh) produced in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were charged at a constant current of 0.7 C at a temperature of 55 캜 until a constant current of 4.3 V was obtained and then charged at a constant voltage of 4.3 V, The charging was terminated. After that, it was left for 10 minutes and then discharged at a constant current of 0.5 C until it reached 3.0 V. [ The battery was charged and discharged for 30 cycles, and the battery capacity was measured and shown in Fig.

구체적으로 도 1을 참조로 살펴보면, 약 5회째 사이클 미만에서는 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2의 용량이 유사하였으나, 약 5회째 사이클 이후 비교예 1과 2는 용량이 급격히 감소하였다. 특히 양극 활물질로 LiCoO2를 사용한 비교예 2의 경우 5회째 사이클부터 현저히 감소하였고 30회째에는 용량이 0mAh에 가까웠다. 반면, 실시예 1과 2는 고전압에서도 30회째 사이클까지 우수한 용량을 보였고, 비교예 1과 2에 비해 2 내지 4배 이상의 용량 특성을 보였다.Specifically, referring to FIG. 1, the capacities of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were similar at less than about 5th cycle, but the capacities of Comparative Examples 1 and 2 rapidly decreased after about 5th cycle. Particularly, Comparative Example 2 using LiCoO 2 as a cathode active material significantly decreased from the fifth cycle, and the capacity was close to 0 mAh at the 30th cycle. On the other hand, Examples 1 and 2 exhibited excellent capacity up to the 30th cycle even at a high voltage and exhibited capacity characteristics of 2 to 4 times or more as compared with Comparative Examples 1 and 2.

따라서, 실시예 1 및 2에서 제조된 전지를 4.3V의 고전압에서 충전하여 30 사이클 진행 후 전지의 용량은 비교예 1 또는 2에서 제조된 전지의 용량에 비해 크게 향상되었음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the capacity of the battery prepared in Examples 1 and 2 after 30 cycles of charging at a high voltage of 4.3 V was greatly improved as compared with the capacity of the battery prepared in Comparative Example 1 or 2. [

Claims (16)

양극; 음극; 세퍼레이터; 및 겔 폴리머 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지에 있어서,
상기 양극은 4.3V 내지 5.0V 범위의 고전압에 적용되고, 리튬을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션하며, 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 양극 활물질을 포함하고,
상기 겔 폴리머 전해질은 아크릴레이트계 중합체를 포함하고, 상기 전지의 충전 전압은 4.3V 내지 5.0V 범위인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
<화학식 1>
Li[LixNiaCobMnc]O2
(0 < x ≤ 0.3, 0.4 ≤ c ≤ 0.7, 0.2 ≤ a+b < 0.5, x+a+b+c=1)
anode; cathode; A separator; And a gel polymer electrolyte, the lithium secondary battery comprising:
Wherein the anode is reversibly intercalated and deintercalated with lithium at a high voltage in the range of 4.3 V to 5.0 V and comprises a cathode active material comprising a compound of Formula 1,
Wherein the gel polymer electrolyte comprises an acrylate-based polymer, and the charging voltage of the battery ranges from 4.3 V to 5.0 V.
&Lt; Formula 1 >
Li [Li x Ni a Co b Mn c ] O 2
(0 <x? 0.3, 0.4? C? 0.7, 0.2? A + b? 0.5, x + a + b + c = 1)
제 1 항에 있어서,
상기 겔 폴리머 전해질은 전해액 용매; 이온화 가능한 리튬염; 및 2 내지 6개의 아크릴레이트기를 갖는 모노머를 포함하는 조성물을 중합시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the gel polymer electrolyte comprises an electrolyte solvent; Ionizable lithium salts; And a monomer having 2 to 6 acrylate groups.
삭제delete 삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 모노머는 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
3. The method of claim 2,
Wherein the monomer is any one selected from the group consisting of ditrimethylolpropane tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate, or a mixture of two or more thereof.
제 2 항에 있어서,
상기 모노머는 조성물 총 중량에 대해 0.1 중량% 내지 10 중량%의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
3. The method of claim 2,
Wherein the monomer is contained in an amount of 0.1% by weight to 10% by weight based on the total weight of the composition.
제 2 항에 있어서,
상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, CF3SO3Li, LiC(CF3SO2)3 및 LiC4BO8로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
3. The method of claim 2,
The lithium salt is LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 , LiAsF 6, LiClO 4, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) 2, CF 3 SO 3 Li, LiC (CF 3 SO 2 ) 3 and LiC 4 BO 8 , or a mixture of two or more thereof.
제 2 항에 있어서,
상기 전해액 용매는 선형 카보네이트, 환형 카보네이트 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
3. The method of claim 2,
Wherein the electrolyte solvent is a linear carbonate, a cyclic carbonate, or a combination thereof.
제 8 항에 있어서,
상기 선형 카보네이트는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
9. The method of claim 8,
Wherein the linear carbonate comprises any one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate and ethyl propyl carbonate, or a mixture of two or more thereof. battery.
제 8 항에 있어서,
상기 환형 카보네이트는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
9. The method of claim 8,
The cyclic carbonate may be at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, Or a mixture of two or more thereof. The lithium secondary battery according to claim 1,
제 1 항에 있어서,
상기 음극은 탄소재 음극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode comprises a carbonaceous anode active material.
양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하는 단계; 및
상기 전지 케이스에 겔 폴리머 전해질용 조성물을 주입하고 중합시켜 겔 폴리머 전해질을 형성시키는 단계를 포함하며,
상기 겔 폴리머 전해질용 조성물은 전해액 용매; 이온화 가능한 리튬염; 및 2 내지 6개의 아크릴레이트기를 갖는 모노머를 포함하며,
상기 양극은 4.3V 내지 5.0V 범위의 고전압에 적용되고, 리튬을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션하며, 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항에 따른 리튬 이차 전지의 제조방법.
<화학식 1>
Li[LixNiaCobMnc]O2
(0 < x ≤ 0.3, 0.4 ≤ c ≤ 0.7, 0.2 ≤ a+b < 0.5, x+a+b+c=1)
Inserting an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode into a battery case; And
Injecting a composition for a gel polymer electrolyte into the battery case and polymerizing the gel polymer electrolyte to form a gel polymer electrolyte,
The composition for the gel polymer electrolyte may include an electrolyte solvent; Ionizable lithium salts; And a monomer having 2 to 6 acrylate groups,
The positive electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode is applied to a high voltage in the range of 4.3 V to 5.0 V and reversibly intercalates and deintercalates lithium, Wherein the lithium secondary battery is a lithium secondary battery.
&Lt; Formula 1 >
Li [Li x Ni a Co b Mn c ] O 2
(0 <x? 0.3, 0.4? C? 0.7, 0.2? A + b? 0.5, x + a + b + c = 1)
제 12 항에 있어서,
상기 겔 폴리머 전해질용 조성물은 중합 개시제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the composition for the gel polymer electrolyte further comprises a polymerization initiator.
제 12 항에 있어서,
상기 중합은 30 ℃ 내지 100 ℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the polymerization is carried out at a temperature ranging from 30 ° C to 100 ° C.
제 12 항에 있어서,
상기 모노머는 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the monomer is any one selected from the group consisting of ditrimethylolpropane tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate, or a mixture of two or more thereof. Gt;
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11075400B2 (en) 2016-11-21 2021-07-27 Lg Chem, Ltd. Lithium-sulfur battery

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016053041A1 (en) * 2014-10-02 2016-04-07 주식회사 엘지화학 Gel polymer electrolyte and lithium secondary battery containing same
US10276893B2 (en) 2014-10-02 2019-04-30 Lg Chem, Ltd. Gel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR102255536B1 (en) 2017-11-30 2021-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 Composition for gel polymer electrolyte, gel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
US20210043934A1 (en) * 2018-04-27 2021-02-11 Lg Chem, Ltd. Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
CN111430780B (en) * 2020-04-28 2023-03-28 孚能科技(赣州)股份有限公司 Electrolyte raw material composition, electrolyte, lithium ion secondary battery and preparation method thereof
CN111816925B (en) * 2020-08-14 2022-11-29 中南大学 Solid-state battery and preparation method thereof
CN113839096B (en) * 2021-08-20 2024-02-27 深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司 Preparation method of electrolyte, lithium ion battery and preparation method of lithium ion battery

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000188129A (en) * 1998-12-22 2000-07-04 Hitachi Maxell Ltd Polymer electrolyte battery
JP5013386B2 (en) * 2000-11-17 2012-08-29 日立マクセルエナジー株式会社 Positive electrode active material for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery using the same
JP2003068137A (en) * 2001-08-23 2003-03-07 Nippon Kayaku Co Ltd Resin composition for polymer solid electrolyte, polymer solid electrolyte and polymer battery
US20030104282A1 (en) * 2001-11-15 2003-06-05 Weibing Xing In situ thermal polymerization method for making gel polymer lithium ion rechargeable electrochemical cells
KR100529085B1 (en) * 2003-09-24 2005-11-15 삼성에스디아이 주식회사 Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery fabricated using same
US7422826B2 (en) * 2004-04-07 2008-09-09 Greatbatch Ltd. In situ thermal polymerization method for making gel polymer lithium ion rechargeable electrochemical cells
JP2007039266A (en) * 2005-08-02 2007-02-15 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Manufacturing method of lithium-manganese-nickel complex oxide and positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary cell
CN101188282B (en) * 2006-03-20 2010-09-08 日立麦克赛尔株式会社 Nonaqueous secondary battery and its using method
JP5318766B2 (en) * 2006-09-25 2013-10-16 エルジー・ケム・リミテッド Non-aqueous electrolyte and electrochemical device including the same
KR101000171B1 (en) * 2006-12-21 2010-12-10 주식회사 엘지화학 Gel polymer electrolyte composition, gel polymer electrolyte and electrochemical device comprising the same
KR101173200B1 (en) * 2008-08-05 2012-08-10 주식회사 엘지화학 Method of preparing gel polymer electrolyte secondary battery and Gel polymer electrolyte secondary battery
KR100998102B1 (en) * 2009-03-04 2010-12-02 주식회사 엘지화학 Electrolyte comprising eutectic mixture and electrochemical device containing the same
CN102544456B (en) * 2010-12-14 2014-10-22 苏州大学 Cathode material of secondary battery and preparation method thereof as well as anode and secondary battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11075400B2 (en) 2016-11-21 2021-07-27 Lg Chem, Ltd. Lithium-sulfur battery

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