KR101750213B1 - Lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 망간계 산화물 양극 활물질; 탄소계 음극 활물질; 및 리튬테트라플루오로보레이트(Lithium tetrafluoroborate; LiBF4); 및 비닐리덴 카보네이트계 화합물을 포함하는 비수성 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다. 본 발명의 리튬 이차 전지는 고전압에서 전해액과의 부반응을 줄이고, 고용량 발현을 유지하면서 전해액 내에서 용출되는 전이 금속으로 인한 전지의 퇴화를 방지하여 사이클 특성과 고온 저장 특성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a lithium manganese oxide cathode active material; Carbonaceous anode active material; And lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ); And a non-aqueous electrolytic solution containing a vinylidene carbonate-based compound. The lithium secondary battery of the present invention can reduce the side reaction with the electrolyte at high voltage and prevent deterioration of the battery due to the transition metal eluted in the electrolyte solution while maintaining high capacity expression, thereby improving cycle characteristics and high temperature storage characteristics.

Description

리튬 이차 전지{LITHIUM SECONDARY BATTERY}LITHIUM SECONDARY BATTERY [0002]

본 발명은 리튬 망간계 산화물 양극 활물질; 탄소계 음극 활물질; 및 리튬테트라플루오로보레이트(Lithium tetrafluoroborate; LiBF4); 및 비닐리덴 카보네이트계 화합물을 포함하는 비수성 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium manganese oxide cathode active material; Carbonaceous anode active material; And lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ); And a non-aqueous electrolytic solution containing a vinylidene carbonate-based compound.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차 전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차 전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. 최근 휴대용 전기, 전자 기기의 폭발적인 수요 증가로 인해 이차 전지의 수요 역시 급격하게 증가하였고, 특히 리튬 이차 전지는 가장 큰 역할을 담당하여 왔다.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life and low self- It has been commercialized and widely used. In recent years, explosive demand for portable electric and electronic devices has led to a rapid increase in demand for secondary batteries. In particular, lithium secondary batteries have played a major role.

리튬 이차 전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 음극 및 양극으로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조하며, 리튬 이온이 상기 양극 및 음극에서 삽입 및 탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기적 에너지를 생성한다.The lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of inserting and desorbing lithium ions as a cathode and an anode, filling an organic electrolyte or a polymer electrolyte between the anode and the cathode, and inserting and removing lithium ions from the anode and the cathode And generate electrical energy by oxidation and reduction reactions at the time of the oxidation.

이러한 리튬 이차 전지의 음극 활물질로는 리튬 금속, 황 화합물 등의 사용이 고려되고 있으나, 안전성 등의 문제상 대부분 탄소재료가 사용되고 있으며, 이 경우 리튬이차 전지의 용량은 양극의 용량, 즉 양극 활물질에 함유되어 있는 리튬이온의 양에 의해 결정된다.The use of lithium metal, a sulfur compound, or the like is considered as a negative electrode active material of such a lithium secondary battery. However, in view of safety and the like, most carbon materials are used. In this case, the capacity of the lithium secondary battery is determined by the capacity of the positive electrode, And is determined by the amount of lithium ions contained.

일반적으로 양극 활물질로는 주로 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 사용되고 있고, 그 외에 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용이 고려되어 왔다.Generally, lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) is used as the cathode active material, and lithium-containing manganese oxide such as LiMnO 2 having a layered crystal structure and LiMn 2 O 4 having a spinel crystal structure, lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ) Have been considered.

상기와 같은 양극 활물질들 중 LiCoO2는 수명 특성 및 고속 충방전 효율이 우수하여 가장 많이 사용되고 있지만, 고온 안전성 및 구조적 안전성이 떨어지고 원료로서 사용되는 코발트가 고가의 물질이므로 가격 경쟁력 및 대량 생산에 한계가 있다는 단점을 가지고 있다.Of the above cathode active materials, LiCoO 2 is most widely used because it has excellent lifetime characteristics and high charge / discharge efficiency. However, since cobalt used as a raw material is inferior in high temperature safety and structural safety, it is limited in price competitiveness and mass production .

한편, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)은 비교적 값이 싸고 높은 방전 용량의 전지 특성을 나타내고 있으나, 충방전 사이클에 동반하는 체적 변화에 따라 결정구조의 급격한 상전이가 나타나고, 공기와 습기에 노출되었을 때 안전성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.On the other hand, lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ) exhibits a battery characteristic of a relatively low discharge capacity and a relatively low discharge capacity. However, a rapid phase transition of the crystal structure occurs depending on the volume change accompanying the charging / discharging cycle. When exposed to air and moisture There is a problem that safety is deteriorated rapidly.

이에, 양극 활물질로서 리튬 함유 망간 산화물이 제안되었다. 특히, 스피넬 구조의 리튬 함유 망간 산화물은 열적 안전성이 우수하고 가격이 저렴하며 합성이 용이하다는 장점이 있다. 그러나 용량이 작고 부반응에 의한 수명 특성 저하가 있으며 사이클 특성 및 고온 특성이 열악하다는 단점을 가지고 있다.Thus, a lithium-containing manganese oxide has been proposed as a cathode active material. Particularly, the lithium-containing manganese oxide having a spinel structure is advantageous in that it has excellent thermal stability, low cost, and easy synthesis. However, it has a disadvantage in that it has a small capacity, a deterioration in lifetime due to side reactions, and poor cycle characteristics and high temperature characteristics.

그 결과, 스피넬의 저용량 문제를 보완하고 망간계 활물질의 우수한 열적 안전성을 확보하기 위한 층상 구조의 리튬 망간계 산화물이 제안되었다. 특히, Mn의 함량이 기타 전이 금속(들)의 함량보다 많은 층상 구조의 리튬 망간계 산화물은 초기 비가역 용량이 다소 크다는 단점은 있지만 고전압에서 과충전 시 매우 큰 용량을 발현한다. 그러나 평탄준위 이상의 고전압으로 충/방전하여 작동시킬 경우 전극 활물질과 전해액의 부반응(전해액 분해 등)에 의해 전지의 성능에 악영향을 미치게 된다.As a result, a layered lithium manganese oxide has been proposed in order to solve the low-capacity problem of spinel and ensure excellent thermal stability of the manganese-based active material. Particularly, although the lithium manganese-based oxide having a layered structure in which the content of Mn is larger than that of the other transition metal (s) has a disadvantage in that the initial irreversible capacity is somewhat large, it exhibits a very large capacity when overcharged at a high voltage. However, when charged / discharged with a high voltage equal to or higher than a flat level, the cell active material adversely affects the performance of the battery due to a side reaction (electrolytic decomposition, etc.) of the electrolyte.

이에, 리튬 망간계 산화물을 양극 활물질로 포함하는 리튬이차 전지에 있어서, 전해액의 부반응 억제가 가능하고, 전지의 성능을 증가시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, in a lithium secondary battery comprising a lithium manganese oxide as a cathode active material, there is a high need for a technique capable of suppressing side reactions of an electrolyte and increasing the performance of the battery.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 리튬 망간계 산화물의 양극 활물질을 적용한 리튬 이차 전지에 있어서, 고전압에서 전해액과의 부반응을 줄이고, 고용량 발현을 유지하면서 전해액 내에서 용출되는 전이 금속으로 인한 전지의 퇴화를 방지하여 사이클 특성과 고온 저장 특성을 향상시킬 수 있는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.Disclosure of the Invention A problem to be solved by the present invention is to provide a lithium secondary battery to which a cathode active material of lithium manganese oxide is applied in order to reduce a side reaction with an electrolyte at a high voltage and to prevent deterioration of the battery due to a transition metal eluted in the electrolyte while maintaining high- And to improve cycle characteristics and high-temperature storage characteristics of lithium secondary batteries.

상기 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 i) 리튬 망간계 산화물을 양극 활물질로 포함하는 양극; ii) 탄소계 음극 활물질을 포함하는 음극; iii) 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 세퍼레이터; 및 iv) 리튬테트라플루오로보레이트(Lithium tetrafluoroborate; LiBF4) 및 비닐리덴 카보네이트계 화합물을 포함하는 비수성 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a lithium secondary battery comprising: i) a cathode comprising lithium manganese oxide as a cathode active material; ii) a negative electrode comprising a carbon-based negative electrode active material; iii) a separator interposed between the anode and the cathode; And iv) a non-aqueous electrolytic solution containing lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) and a vinylidene carbonate-based compound.

본 발명의 리튬 이차 전지는 고전압에서 전해액과의 부반응을 줄이고, 고용량 발현을 유지하면서 전해액 내에서 용출되는 전이 금속으로 인한 전지의 퇴화를 방지하여 사이클 특성과 고온 저장 특성을 향상시킬 수 있다.The lithium secondary battery of the present invention can reduce the side reaction with the electrolyte at high voltage and prevent deterioration of the battery due to the transition metal eluted in the electrolyte solution while maintaining high capacity expression, thereby improving cycle characteristics and high temperature storage characteristics.

도 1은 실험예 1에 따라, 가스 크로마토그래피(GC)를 이용하여 실시예 1과 2, 및 비교예 1의 리튬 이차 전지의 전해액이 환원되어 발생하는 환원 가스량 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실험예 2에 따라, 실시예 1과 2, 및 비교예 1과 2의 리튬 이차 전지의 사이클 수에 따른 용량 보유율(%)를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실험예 3에 따라, 실시예 1과 2, 및 비교예 1과 2의 리튬 이차 전지의 사이클 수에 따른 SOC 50%에서의 방전 저항 증가율 (%)/100을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실험예 4에 따라, 실시예 1과 2, 및 비교예 1의 리튬 이차 전지의 고온 저장 후 저장 기간에 따른 SOC 50%에서의 방전 저항 증가율 (%)/100을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실험예 5에 따라, 실시예 1과 2, 및 비교예 1의 리튬 이차 전지의 고온 저장 후 저장 기간에 따른 용량 보유율(%)를 나타내는 그래프이다.
FIG. 1 is a graph showing the results of measurement of the amount of reduction gas produced by reduction of an electrolyte solution of lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 using gas chromatography (GC) according to Experimental Example 1. FIG.
2 is a graph showing the capacity retention rate (%) according to the number of cycles of the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 according to Experimental Example 2.
3 is a graph showing discharge resistance increase rate (%) / 100 at SOC 50% according to the number of cycles of lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 according to Experimental Example 3. FIG.
4 is a graph showing discharge resistance increase rate (%) / 100 at SOC 50% according to storage period after high-temperature storage of lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 according to Experimental Example 4. FIG.
5 is a graph showing the capacity retention ratio (%) of the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 according to Experimental Example 5, according to the storage period after storage at a high temperature.

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 실시예를 따르는 리튬 이차 전지는 i) 리튬 망간계 산화물을 양극 활물질로 포함하는 양극; ii) 탄소계 음극 활물질을 포함하는 음극; iii) 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 세퍼레이터; 및 iv) 리튬테트라플루오로보레이트(Lithium tetrafluoroborate; LiBF4) 및 비닐리덴 카보네이트계 화합물을 포함하는 비수성 전해액을 포함한다:A lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention comprises i) a cathode comprising a lithium manganese-based oxide as a cathode active material; ii) a negative electrode comprising a carbon-based negative electrode active material; iii) a separator interposed between the anode and the cathode; And iv) a non-aqueous electrolytic solution comprising lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) and a vinylidene carbonate-based compound:

본 발명의 일 실시예에 따르는 리튬 이차 전지는, 리튬 망간계 산화물의 양극 활물질을 포함하는 양극, 탄소계의 음극 활물질을 포함하는 음극 및 LiBF4 및 비닐리덴 카보네이트계 화합물을 포함하는 비수성 전해액을 동시에 포함함으로써, 고전압에서 전해액과의 부반응을 줄이고, 고용량 발현을 유지하면서 전해액 내에서 용출되는 전이 금속으로 인한 전지의 퇴화를 방지하여 사이클 특성과 고온 저장 특성을 향상시킬 수 있다. A lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a cathode including a cathode active material of lithium manganese oxide, a cathode including a carbon anode active material, a LiBF 4 And a non-aqueous electrolytic solution containing a vinylidene carbonate compound at the same time, it is possible to reduce a side reaction with an electrolyte at a high voltage and prevent deterioration of the battery due to a transition metal eluted in the electrolyte solution while maintaining high capacity expression, The storage characteristics can be improved.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 망간계 산화물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다;According to one embodiment of the present invention, the lithium manganese-based oxide may be represented by the following general formula (1);

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Li[LixNiaCobMnc]O2 (0 ≤ x < 0.5, 0 < a, b < 0.6, x+a+b+c=1, 0.4 < c < 1). Li [Li x Ni a Co b Mn c ] O 2 (0? X <0.5, 0 <a, b <0.6, x + a + b + c = 1, 0.4 <c <1).

일반적으로, 상기 화학식 1과 같이 망간(Mn)의 함량이 기타 전이 금속(들)의 함량보다 많은 리튬 망간계 산화물을 사용하는 리튬 이차 전지는 약 4.3V 이상의 고전압에서 큰 용량을 발현할 수 있다. 하지만, 리튬 망간계 산화물은 충방전 과정에서 비수성 전해액의 환원 분해가 발생하며, 분해되어 발생된 가스들은 전극 사이에서 Li 이온의 이동을 방해하여 전이 금속 석출을 가속화시킬 수 있다. 특히 음극으로 탄소계 음극 활물질을 사용하였을 경우에 전해액의 분해로 인해 용출되는 전이 금속 이온들, 특히 Mn이 탄소계 음극 활물질 표면에 석출이 되면서 Li 이온을 소모해서 전지의 용량 감소 등의 전지의 퇴화가 발생할 수 있다. 이로 인해, 고전압에서 안정적인 사이클 특성을 유지하기 어려운 문제가 있었다.Generally, a lithium secondary battery using a lithium manganese oxide having a manganese (Mn) content higher than that of other transition metal (s) as shown in Formula 1 can exhibit a large capacity at a high voltage of about 4.3 V or more. However, the lithium manganese oxide undergoes reduction decomposition of the non-aqueous electrolytic solution during charging and discharging, and the generated gas interferes with the migration of Li ions between the electrodes, thereby accelerating the precipitation of the transition metal. Particularly, when a carbonaceous anode active material is used as a cathode, transition metal ions, particularly Mn, released due to the decomposition of the electrolyte are precipitated on the surface of the carbonaceous anode active material, and Li ions are consumed, May occur. As a result, there has been a problem that it is difficult to maintain a stable cycle characteristic at a high voltage.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 리튬 망간계 산화물의 양극 활물질을 사용함으로써 이의 이점을 유지하면서, 발생될 수 있는 문제점을 비수성 전해액 첨가제로써 LiBF4 및 비닐리덴 카보네이트계 화합물을 동시에 적용함으로써 해결할 수 있는 것이다.According to one embodiment of the present invention, the problem that can be generated while maintaining the advantages of using the cathode active material of the lithium manganese oxide is solved by simultaneously applying LiBF 4 and a vinylidene carbonate compound as a non-aqueous electrolytic solution additive You can.

즉, 본 발명의 리튬 이차 전지는 상기 화학식 1의 리튬 망간계 산화물을 사용하여 고전압에서의 고용량을 확보할 수 있고, LiBF4를 사용함으로써 음극 표면에 안정적인 LiF 막을 형성하여 전해액 내에서 용출된 전이 금속 이온들이 음극 표면에 석출되는 것을 최소화할 수 있으며, 비닐리덴 카보네이트계 화합물을 사용함으로써 음극 표면에 안정적인 SEI 막을 형성하여 전해액의 부반응으로 인한 과다한 가스의 발생과 낮은 전압에서도 전해액의 환원 분해를 억제할 수 있다. That is, the lithium secondary battery of the present invention can secure a high capacity at a high voltage by using the lithium manganese-based oxide of Formula 1, and by using LiBF 4 , a stable LiF film is formed on the surface of the cathode, It is possible to minimize the precipitation of ions on the surface of the negative electrode. By using a vinylidene carbonate compound, a stable SEI film is formed on the surface of the negative electrode to generate excessive gas due to a side reaction of the electrolyte and suppress the reduction decomposition of the electrolyte even at a low voltage have.

이러한 개선으로 인해 본 발명의 리튬 이차 전지는 약 4.35 V의 고전압 영역에서뿐만 아니라, 약 2.94 V의 낮은 전압 영역에서도 전해액들의 환원 분해 반응을 억제할 수 있고, 약 60℃의 고온 저장 특성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다. Due to such an improvement, the lithium secondary battery of the present invention can suppress the reduction decomposition reaction of electrolytes even in a high voltage region of about 4.35 V as well as a low voltage region of about 2.94 V, and has a high temperature storage characteristic and a long life characteristic Can be improved.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비닐리덴 카보네이트계 화합물은 상기 목적을 달성할 수 있는 것이라면 제한이 없다. 예를 들어, 상기 비닐리덴 카보네이트계 화합물은 비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate; VC), 비닐렌 에틸렌 카보네이트(vinylene ethylene carbonate; VEC), 또는 이들의 조합일 수 있다. 이중에서도 특히 비닐렌 카보네이트가 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the vinylidene carbonate-based compound is not limited as long as the above object can be achieved. For example, the vinylidene carbonate-based compound may be vinylene carbonate (VC), vinylene ethylene carbonate (VEC), or a combination thereof. Of these, vinylene carbonate is particularly preferable.

이 때, 상기 비닐리덴 카보네이트계 화합물의 함량은 전지의 저온 출력 및 사이클 특성 향상 등 본 발명의 효과를 달성하는 데 필요한 양이면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 예를 들어 비수성 전해액 총량을 기준으로 1 내지 3 중량%일 수 있다. 상기 비닐리덴 카보네이트계 화합물의 양이 1 중량% 보다 적으면 첨가에 따라 기대되는 SEI 막 형성이라는 효과를 충분히 발휘하기가 어렵고, 상기 비닐리덴 카보네이트계 화합물의 양이 3 중량%를 초과하면 SEI 막의 두께를 지나치게 두껍게 형성하여 LiBF4에 의해 생성되는 LiF 막의 형성을 방해해서 음극에서 석출되는 전이 금속량이 증가하고 이로 인해 저항이 증가한다는 문제가 발생할 수 있다. At this time, the content of the vinylidene carbonate compound can be used without limitation as long as the amount required to achieve the effect of the present invention, such as improvement of the low temperature output and cycle characteristics of the battery, can be used. For example, To 3% by weight. When the amount of the vinylidene carbonate compound is less than 1% by weight, it is difficult to sufficiently exert the effect of forming the expected SEI film upon addition. When the amount of the vinylidene carbonate compound exceeds 3% by weight, the thickness of the SEI film Is too thick to prevent formation of a LiF film produced by LiBF 4 , thereby increasing the amount of transition metal precipitated in the cathode, thereby increasing the resistance.

또한 SEI 막을 형성하고 남은 비닐리덴 카보네이트계 화합물은 어느 정도는 SEI 피막의 보완에 사용될 수는 있으나, 지나치게 많은 경우 양극 활물질과의 사이에서 부반응을 일으킬 수 있으므로 적당한 양의 첨가가 중요하다.In addition, the vinylidene carbonate compound remaining after forming the SEI film may be used to some extent to supplement the SEI film, but excessive amounts of the vinylidene carbonate compound may cause a side reaction with the cathode active material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 LiBF4는 음극 표면에 안정적인 LiF 막을 형성하여 전해액 내에서 용출된 전이 금속 이온들이 음극 표면에 석출되는 것을 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the LiBF 4 may form a stable LiF film on the surface of the cathode, thereby minimizing the precipitation of transition metal ions eluted in the electrolyte on the surface of the cathode.

상기 LiBF4와 비닐리덴 카보네이트계 화합물의 혼합비는 중량비로서 2:1 내지 2:3인 것이 바람직하다. LiBF4와 비닐리덴 카보네이트계 화합물의 혼합에 있어서, 비닐리덴 카보네이트계 화합물의 함량이 상기 혼합비의 범위를 초과하면 전해액이 환원되어 발생하는 환원 가스종, 예를 들어 CO, CH4 또는 C2H6 등의 발생량이 감소될 수 있으나, LiBF4에 의한 피막이 형성되기 어려워서 음극표면에서 석출되는 전이 금속량이 증가할 수 있다. 반대로, LiBF4의 함량이 상기 혼합비의 범위를 초과하면 전이 금속 이온들의 석출을 예방하는 효과는 상승할 수 있지만 전해액의 이온 전도도가 감소해서 저항 증가의 요인이 될 수 있다. The mixing ratio of LiBF 4 and vinylidene carbonate compound is preferably 2: 1 to 2: 3 by weight. When the content of the vinylidene carbonate compound exceeds the range of the mixing ratio in the mixing of LiBF 4 and the vinylidene carbonate compound, a reducing gas species such as CO, CH 4 or C 2 H 6 The amount of transition metal precipitated on the surface of the negative electrode can be increased because it is difficult to form a coating film of LiBF 4 . On the other hand, if the content of LiBF 4 exceeds the range of the above mixing ratio, the effect of preventing the precipitation of transition metal ions may be increased, but the ion conductivity of the electrolyte may decrease and the resistance may increase.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 LiBF4는 비수성 전해액 중의 농도가 0.1 mole/ℓ 내지 0.3 mole/ℓ인 것이 바람직하며, 0.125 mole/ℓ 내지 0.25 mole/ℓ이 더욱 바람직하다. 상기 LiBF4의 농도가 0.1 mole/ℓ 보다 적으면 사이클 특성과 고온 저장 특성의 개선의 효과가 미미하고, 상기 LiBF4의 농도가 0.3 mole/ℓ를 초과하면 전이 금속 이온들의 석출을 예방하는 효과는 상승할 수 있지만 전해액의 이온 전도도가 감소해서 저항 증가의 요인이 될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the concentration of LiBF 4 in the non-aqueous electrolytic solution is preferably 0.1 mole / liter to 0.3 mole / liter, more preferably 0.125 mole / liter to 0.25 mole / liter. If the concentration of LiBF 4 is less than 0.1 mole / l, the effect of improving cycle characteristics and high-temperature storage characteristics is insignificant. If the concentration of LiBF 4 exceeds 0.3 mole / l, the effect of preventing the precipitation of transition metal ions But the ion conductivity of the electrolytic solution decreases, which may be a factor of increasing the resistance.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비수성 전해액에는 리튬염을 더 포함할 수 있다. 상기 리튬염은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 리튬염을 사용할 수 있으며, 예를 들어 LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiBF4, LiBF6, LiSbF6, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiSO3CF3 및 LiClO4로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the non-aqueous electrolytic solution may further include a lithium salt. Examples of the lithium salt include lithium salts such as LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 4 , LiBF 6 , LiSbF 6 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiSO 3 CF 3 and LiClO 4 , or a mixture of two or more thereof.

상기 LiBF4와 리튬염의 혼합비는 몰비로서, 1:4 내지 1:8인 것이 바람직하다. 상기 리튬염과 LiBF4의 혼합비가 상기 범위를 벗어날 경우, 전해액 내에서 Li 이온의 이동도를 감소시켜 저항 증가를 유발하고 전지의 출력 특성을 감소시킬 수 있다. The molar ratio of LiBF 4 to lithium salt is preferably 1: 4 to 1: 8. When the mixing ratio of the lithium salt and LiBF 4 is out of the above range, the mobility of Li ions is reduced in the electrolyte solution to increase the resistance and decrease the output characteristics of the battery.

한편, 상기 비수성 전해액에 포함될 수 있는 비수성 유기 용매로는, 전지의 충방전 과정에서 산화 반응 등에 의한 분해가 최소화될 수 있고, 첨가제와 함께 목적하는 특성을 발휘할 수 있는 것이라면 제한이 없고, 예를 들어 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤 등일 수 있다. 이들은 단독으로 사용될 수 있고, 2종 이상이 혼용되어 사용될 수 있다. 상기 유기 용매들 중 특히 카보네이트계 유기 용매가 바람직하게 사용될 수 있는데, 환형 카보네이트로는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC) 및 부틸렌 카보네이트(BC)가, 선형 카보네이트로는 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸프로필카보네이트(MPC) 및 에틸프로필 카보네이트(EPC)가 대표적이며, 이중 환형 카보네이트와 선형 카보네이트가 2종 이상 혼합된 것이 바람직하다. On the other hand, the non-aqueous organic solvent that can be included in the non-aqueous electrolyte solution is not limited as long as it can minimize decomposition due to oxidation reaction during charging and discharging of the battery, exhibit desired characteristics together with additives, For example, cyclic carbonates, linear carbonates, esters, ethers or ketones. These may be used alone or in combination of two or more. (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC) are used as the cyclic carbonates, dimethyl carbonate (DMC) is used as the linear carbonate, and ethylene carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC) and ethyl propyl carbonate (EPC) are typical examples. .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 탄소 복합체와 같은 탄소계 음극 활물질이 단독으로 또는 2종 이상이 혼용되어 사용될 수 있으며, 바람직하게는 결정질 탄소로 천연흑연과 인조흑연과 같은 흑연질(graphite) 탄소일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the negative electrode active material may be a carbonaceous negative electrode active material such as a crystalline carbon, an amorphous carbon or a carbon composite, either singly or in combination, Graphite carbon such as natural graphite and artificial graphite.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극 및/또는 음극은 각각 상기 양극 활물질 또는 음극 활물질과 함께, 바인더와 용매, 필요에 따라 통상적으로 사용될 수 있는 도전제와 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 집전체에 도포하고 압축하여 제조될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the positive electrode and / or negative electrode may be prepared by mixing a binder and a solvent, a conductive agent and a dispersant, which can be ordinarily used, if necessary, and a dispersing agent, together with the positive electrode active material or the negative electrode active material, Followed by applying it to the current collector and compressing it.

상기 바인더로는 비닐리덴플루오라이드-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 vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HEP), polyvinylidenefluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, poly Polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), liquefied petroleum resin (EPDM), polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, Various kinds of binder polymers such as polyvinylidene fluoride (EPDM), styrene butylene rubber (SBR), fluorine rubber, various copolymers and the like can be used.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 사용되는 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.The separator used according to an embodiment of the present invention may be a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, for example, an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene / butene copolymer, an ethylene / A porous polymer film made of a polyolefin-based polymer such as an ethylene / methacrylate copolymer may be used alone or in a laminated manner. Alternatively, a porous nonwoven fabric such as a high-melting glass fiber or a polyethylene terephthalate fiber Nonwoven fabric may be used, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 리튬 이차 전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치 (pouch)형 또는 코인 (coin)형 등이 될 수 있다.The external shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape, a square shape, a pouch shape, a coin shape, 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 can 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.

실시예 1Example 1

[비수성 전해액의 제조][Preparation of non-aqueous electrolytic solution]

에틸렌 카보네이트(EC): 에틸메틸 카보네이트(EMC): 디메틸 카보네이트(DMC) =3:3:4 (부피비)의 조성을 갖는 비수성 유기 용매 및 1.0M의 LiPF6를 포함하는 혼합 용매에, 비수성 전해액 총량을 기준으로, LiBF4 2 중량%, 비닐렌 카보네이트(VC) 1 중량%를 첨가하여 비수성 전해액을 제조하였다. A mixed solvent containing a non-aqueous organic solvent having a composition of ethylene carbonate (EC): ethylmethyl carbonate (EMC): dimethyl carbonate (DMC) = 3: 3: 4 (volume ratio) and 1.0M of LiPF 6 was added to a non- Based on the total amount, 2% by weight of LiBF 4 and 1% by weight of vinylene carbonate (VC) were added to prepare a non-aqueous electrolytic solution.

[리튬 이차 전지의 제조][Production of lithium secondary battery]

양극 활물질로서 Li1 . 07Ni0 . 25Mn0 . 42Co0 . 26O2 96 중량%, 도전제로 카본 블랙(carbon black) 3 중량%, 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드(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 1 as a cathode active material . 07 Ni 0 . 25 Mn 0 . 42 Co 0 . 26 O 2 (NMP) as a binder, 3 wt% of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder was added to the positive electrode mixture slurry . The positive electrode mixture slurry was applied to an aluminum (Al) thin film having a thickness of about 20 탆 and dried to produce a positive electrode, followed by a roll press to prepare a positive electrode.

또한, 음극 활물질로 천연 흑연과 연화 탄소(soft carbon) 9:1의 혼합물, 바인더로 SBR과 CMC 2.2:1의 혼합물, 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.Further, as a negative electrode active material, a mixture of natural graphite and soft carbon 9: 1, a mixture of SBR and CMC 2.2: 1 as a binder, carbon black as a conductive agent in an amount of 96 wt%, 3 wt% and 1 wt% Was added to NMP as a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry. 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.

이와 같이 제조된 양극과 음극을 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 혼합 세퍼레이터를 개재시킨 후 통상적인 방법으로 폴리머형 전지 제작 후, 제조된 상기 비수성 전해액을 주액하여 리튬 이차 전지의 제조를 완성하였다.The prepared positive electrode and negative electrode were sandwiched between a polyethylene separator and a polypropylene mixed separator, followed by preparing a polymer type battery by a conventional method, and then injecting the prepared non-aqueous electrolyte solution to complete the production of a lithium secondary battery.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1의 비수성 전해액의 제조에 있어서, 비수성 전해액 총량을 기준으로, 비닐렌 카보네이트(VC) 3 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 비수성 전해액 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3% by weight of vinylene carbonate (VC) was added based on the total amount of the nonaqueous electrolytic solution in the preparation of the nonaqueous electrolytic solution of Example 1, A secondary battery was manufactured.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1의 비수성 전해액의 제조에 있어서, 비닐렌 카보네이트(VC)를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 비수성 전해액 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. A non-aqueous electrolytic solution and a lithium secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that vinylene carbonate (VC) was not used in the preparation of the non-aqueous electrolytic solution of Example 1 above.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 2의 비수성 전해액의 제조에 있어서, LiBF4를 사용하지 않고, 비닐렌 카보네이트(VC) 3 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 수행하여 비수성 전해액 및 리튬 이차 전지를 제조하였다. A non-aqueous electrolytic solution and a lithium secondary battery were prepared in the same manner as in Example 2 except that LiBF 4 was not used and 3% by weight of vinylene carbonate (VC) was added to the non-aqueous electrolytic solution of Example 2 A battery was prepared.

실험예 1 Experimental Example 1

<가스 크로마토그래피(GC)를 이용한 환원 가스량 측정>&Lt; Measurement of reducing gas amount using gas chromatography (GC)

실시예 1과 2, 및 비교예 1의 리튬 이차 전지를 45℃에서 정전류/정전압(CC/CV) 조건에서 4.6V/42.6mA까지 0.1C로 충전한 다음, 정전류(CC) 조건에서 2.94V까지 0.1C로 방전하였고, 이를 1 내지 500 사이클로 반복 실시하였다. 가스 크로마토그래피(gas chromatography; GC-FID/TCD)를 이용하여 500 사이클 후의 전해액이 분해되어 발생하는 환원 가스량을 측정하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다. The lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were charged at 0.1 C up to 4.6 V / 42.6 mA under constant current / constant voltage (CC / CV) conditions at 45 ° C., 0.1 C, which was repeatedly carried out at 1 to 500 cycles. The amount of reducing gas generated by the decomposition of the electrolyte after 500 cycles was measured using gas chromatography (GC-FID / TCD). The results are shown in Fig.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, LiBF4를 포함하나, 비닐렌 카보네이트(VC)를 포함하지 않은 비수성 전해액을 사용한 이차 전지의 경우, 500회 사이클 후 환원 가스 분석 결과 CH4 및 C2H6 등의 환원 가스가 많이 발생한 반면, LiBF4 및 VC를 모두 포함하는 비수성 전해액을 사용한 실시예 1 및 2는 비교예 1에 비해 환원 가스가 눈에 띄게 줄어듦을 확인할 수 있었다. 특히 VC의 함량이 비수성 전해액의 총량을 기준으로 3중량%로 VC 함량을 늘린 경우, 전해액이 환원되어 발생하는 환원 가스의 발생량이 급격히 감소하였다.As can be seen from FIG. 1, in the case of a secondary battery using a non-aqueous electrolytic solution containing LiBF 4 but not including vinylene carbonate (VC), the reduction gas analysis after 500 cycles showed that CH 4 and C 2 H 6 , While LiBF 4 And VC in Examples 1 and 2 using a non-aqueous electrolytic solution, the reduction gas was remarkably reduced as compared with Comparative Example 1. In particular, when the VC content was increased to 3 wt% based on the total amount of the non-aqueous electrolytic solution, the amount of reducing gas generated due to the reduction of the electrolytic solution was drastically decreased.

실험예 2Experimental Example 2

<용량 보유율 측정>&Lt; Measurement of capacity retention rate &

실시예 1과 2, 및 비교예 1과 2의 리튬 이차 전지를 45℃에서 정전류/정전압(CC/CV) 조건에서 4.35V/40.65mA까지 1C로 충전한 다음, 정전류(CC) 조건에서 2.94V까지 2C로 방전하고, 그 방전 용량을 측정하였다. 이를 1 내지 500 사이클로 반복 실시하였고, 측정한 용량 보유율을 도 2에 나타내었다. The lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were charged at 4.degree. C. to 4.35 V / 40.65 mA at a constant current / constant voltage (CC / CV) condition at 45.degree. , And the discharge capacity thereof was measured. This was repeated with 1 to 500 cycles, and the measured capacity retention rate is shown in Fig.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 250 회째 사이클까지는 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 리튬 이차 전지는 비교예 1과 유사한 용량 보유율을 나타내었지만, 약 250 회째 사이클 이후부터 용량 보유율에 있어서 현저한 차이를 보였다. 특히 300회째 사이클 이후부터는 실시예 1 및 2의 리튬 이차 전지의 용량 보유율은 거의 그대로 유지되었으나, 비교예 1의 리튬 이차 전지는 급격히 떨어짐을 알 수 있다. LiBF4 가 포함되지 않은 비교예 2의 리튬 이차 전지는 100 회째 사이클부터 그래프가 급격히 떨어졌다. As can be seen from FIG. 2, the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 according to the present invention exhibited similar capacity retention ratios as those of Comparative Example 1 up to the 250th cycle, but after about 250 cycles, Respectively. In particular, from the 300th cycle onwards, the capacity retention ratios of the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 were substantially maintained, but the lithium secondary battery of Comparative Example 1 dropped sharply. In the lithium secondary battery of Comparative Example 2 not containing LiBF 4 , the graph rapidly dropped from the 100th cycle.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라 LiBF4 및 VC를 모두 포함하는 비수성 전해액을 사용한 실시예 1 및 2의 리튬 이차 전지는 비교예 1 및 2에 비해 45℃의 사이클 특성에 따른 방전 용량 특성이 현저히 우수함을 알 수 있었다. Thus, according to an embodiment of the present invention, LiBF 4 And VC were used, the discharge capacity characteristics of the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 using the non-aqueous electrolytic solution were significantly superior to those of Comparative Examples 1 and 2 in accordance with the cycle characteristics at 45 ° C.

실험예 3Experimental Example 3

<사이클 수에 대한 방전 저항 증가율 측정>&Lt; Measurement of increase rate of discharge resistance to the number of cycles &

실시예 1과 2, 및 비교예 1과 2의 리튬 이차 전지를 상온에서 4.35 V로 충전 처리 한 후, SOC 50%(충전 심도)에서 5C로 10초간 방전하면서 저항을 측정하였다. 이를 0, 100, 300, 500 회째 사이클에서 실시하였고, 사이클 수에 대한 저항 증가율(%)/100을 도 3에 나타내었다. The lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were charged at 4.35 V at room temperature and then discharged at 5 C for 5 seconds at an SOC of 50% (charge depth) to measure the resistance. This was performed at 0, 100, 300, and 500th cycles, and the resistance increase rate (%) / 100 against the number of cycles was shown in FIG.

도 3을 참조하면, 4.35 V로 충전 처리 한 후, 사이클 수에 대한 SOC 50%에서의 방전 저항 증가율은 본 발명의 실시예 1과 2에 따라 LiBF4 및 VC를 모두 포함하는 비수성 전해액을 사용한 리튬 이차 전지가 LiBF4 만을 포함하는 비수성 전해액을 사용한 비교예 1의 리튬 이차 전지에 비해 방전 저항 증가율이 월등히 증가함을 알 수 있다. 특히 100 회째 사이클 이후, 비교예 1과 2는 저항 증가율이 현저히 증가함을 알 수 있고, 이로 인해 전지의 출력이 감소될 수 있음을 예측할 수 있다.3, after the battery was charged at 4.35 V, the rate of increase in discharge resistance at an SOC of 50% with respect to the number of cycles was measured according to Examples 1 and 2 of the present invention using LiBF 4 And VC was used as a non-aqueous electrolytic solution was LiBF 4 The discharge resistance increase rate of the lithium secondary battery of Comparative Example 1 using the non-aqueous electrolytic solution containing only the non-aqueous electrolyte was significantly increased. Especially after 100th cycle, it can be seen that the resistance increase rate is significantly increased in Comparative Examples 1 and 2, and that the output of the battery can be reduced.

따라서, 본 발명의 실시예 1 및 2는 500 회째 사이클까지 저항 증가율이 높지 않아, 전지의 출력 특성이 비교예 1과 2에 비해 우수할 수 있음을 알 수 있다.Thus, it can be seen that the first and second embodiments of the present invention do not have a high rate of resistance increase until the 500th cycle, and that the output characteristics of the battery are superior to those of Comparative Examples 1 and 2.

실험예 4Experimental Example 4

<고온 저장기간에 대한 방전 저항 증가율 측정>&Lt; Measurement of discharge resistance increase rate at high temperature storage period >

실시예 1과 2, 및 비교예 1의 리튬 이차 전지를 4.35 V로 충전 처리하고 60℃에서 1 내지 4주간 저장 후, SOC 50%에서 5C로 10초간 방전하면서 저항을 측정하였다. 1 내지 4주의 저장 기간에 대한 SOC 50%에서의 방전 저항 증가율(%)/100을 도 4에 나타내었다. The lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were filled with 4.35 V, stored at 60 DEG C for 1 to 4 weeks, and then discharged while SOC was 50% to 5C for 10 seconds. 4 shows the discharge resistance increase rate (%) / 100 at SOC 50% for the storage period of 1 to 4 weeks.

도 4를 참조하면, 실시예 1의 경우 60℃에서 저장기간 초기부터 비교예 1에 비해 방전 저항 증가율이 현저히 낮았다. 한편, 실시예 2와 비교예 1의 방전 저항 증가율은 저장기간 1주일째에는 서로 유사한 결과를 나타내었으나, 1주일 이후 비교예 1의 경우 방전 저항 증가율이 현저히 증가함을 확인할 수 있다. 또한 저장기간 4주째에는 실시예 1과 2는 비교예 1에 비해 방전 저항 증가율에 있어 현저한 차이를 보였다.Referring to FIG. 4, in Example 1, the rate of increase in discharge resistance was significantly lower than that in Comparative Example 1 from the beginning of the storage period at 60 ° C. On the other hand, the discharge resistance increase rate of Example 2 and Comparative Example 1 were similar to each other at the first week of the storage period, but it was confirmed that the discharge resistance increase rate of Comparative Example 1 increased significantly after one week. In addition, at the fourth week of the storage period, Examples 1 and 2 showed a marked difference in the discharge resistance increase rate as compared with Comparative Example 1.

이에 따라, 4.35 V의 60℃의 고온 저장 후에도, 본 발명의 실시예 1과 2는 저장 기간이 증가하여도 비교예 1에 비해 방전 저항 증가율이 현저히 낮음을 알 수 있다.Thus, it can be seen that, even after storage at a high temperature of 60 캜 of 4.35 V, the discharge resistance increase rate of Examples 1 and 2 of the present invention is significantly lower than that of Comparative Example 1 even if the storage period is increased.

실험예 5Experimental Example 5

<고온 저장기간에 대한 용량 보유율 측정>&Lt; Measurement of capacity retention rate at high temperature storage period >

실시예 1과 2, 및 비교예 1의 리튬 이차 전지를 상온에서 정전류/정전압(CC/CV) 조건에서 4.35V/40.65mA까지 1C로 충전한 다음, 정전류(CC) 조건에서 2.94V까지 2C로 방전하고, 그 방전 용량을 측정하였다. 1 내지 4주간 저장 후 용량 보유율을 도 5에 나타내었다. The lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were charged at 1 C to 4.35 V / 40.65 mA under a constant current / constant voltage (CC / CV) condition at room temperature. And the discharge capacity thereof was measured. The capacity retention ratio after storage for 1 to 4 weeks is shown in Fig.

도 5을 참조하면, 저장기간 1주일째부터 본 발명의 실시예 1은 비교예 1에 비해 용량 보유율이 현저히 우수하였다. 즉, 60℃에서 저장 기간 4주째에도 실시예 1 및 2는 용량 보유율이 80% 이상을 유지하였고, 특히 실시예 1의 경우 90% 정도의 용량 보유율을 보였다. Referring to FIG. 5, Example 1 of the present invention from the first week of the storage period has a significantly higher capacity retention rate than Comparative Example 1. That is, the capacity retention ratios of Examples 1 and 2 were maintained at 80% or more even at the 4th storage period at 60 ° C, and in particular, the capacity retention ratio was about 90% in Example 1.

따라서, 실시예 1 및 2의 리튬 이차 전지는 비교예 1의 리튬 이차 전지에 비해 고온 저장 후 저장 기간이 증가하여도 용량 특성이 개선되는 효과가 있음을 확인할 수 있다.Therefore, it can be seen that the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 have an effect of improving the capacity characteristics even when the storage period after storage at high temperature is increased as compared with the lithium secondary battery of Comparative Example 1. [

Claims (8)

i) 리튬 망간계 산화물을 양극 활물질로 포함하는 양극;
ii) 탄소계 음극 활물질을 포함하는 음극;
iii) 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 세퍼레이터; 및
iv) 리튬테트라플루오로보레이트(Lithium tetrafluoroborate; LiBF4) 및 비닐리덴 카보네이트계 화합물을 포함하는 비수성 전해액을 포함하며,
상기 비닐리덴 카보네이트계 화합물은 비수성 전해액 총량을 기준으로 1 내지 3 중량%이고,
상기 리튬테트라플루오로보레이트와 상기 비닐리덴 카보네이트계 화합물의 혼합비는 중량비로서 2:1 내지 2:3이며,
상기 리튬 망간계 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지;
<화학식 1>
Li[LixNiaCobMnc]O2 (0 ≤ x < 0.5, 0 < a, b < 0.6, x+a+b+c=1, 0.4 < c < 1).
i) a cathode comprising a lithium manganese-based oxide as a cathode active material;
ii) a negative electrode comprising a carbon-based negative electrode active material;
iii) a separator interposed between the anode and the cathode; And
iv) a non-aqueous electrolytic solution comprising lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) and a vinylidene carbonate-based compound,
The vinylidene carbonate compound is contained in an amount of 1 to 3% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolytic solution,
The mixing ratio of the lithium tetrafluoroborate to the vinylidene carbonate compound is 2: 1 to 2: 3 by weight,
The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the lithium manganese oxide is represented by the following formula (1).
&Lt; Formula 1 >
Li [Li x Ni a Co b Mn c ] O 2 (0? X <0.5, 0 <a, b <0.6, x + a + b + c = 1, 0.4 <c <1).
제 1 항에 있어서,
상기 비수성 전해액은 리튬염을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the non-aqueous electrolytic solution further comprises a lithium salt.
제 2 항에 있어서,
상기 리튬테트라플루오로보레이트와 리튬염의 혼합비는 몰비로서 1:4 내지 1:8인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
3. The method of claim 2,
Wherein the mixing ratio of the lithium tetrafluoroborate to the lithium salt is 1: 4 to 1: 8 in terms of molar ratio.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 비닐리덴 카보네이트계 화합물은 비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate), 비닐렌 에틸렌 카보네이트(vinylene ethylene carbonate), 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the vinylidene carbonate compound is vinylene carbonate, vinylene ethylene carbonate, or a combination thereof.
제 2 항에 있어서,
상기 리튬염은 LiPF6, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2 및 CF3SO3Li으로 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 may be any one selected from the group consisting of LiPF 6 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and CF 3 SO 3 Li And a mixture of two or more thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬테트라플루오로보레이트는 비수성 전해액 중의 농도가 0.1 mole/ℓ 내지 0.3 mole/ℓ인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the concentration of the lithium tetrafluoroborate in the non-aqueous electrolytic solution is 0.1 mole / liter to 0.3 mole / liter.
제 1 항에 있어서,
상기 탄소계 음극 활물질은 흑연질(graphite) 탄소를 포함하는 리튬 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the carbonaceous anode active material comprises graphite carbon.
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