KR101771330B1 - Electrolyte and secondary battery comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해질 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로서, 상기 전해질은 화학식 1로 표시되는 설폰계 용매, 화학식 2로 표시되는 에테르계 용매, 그리고 화학식 3으로 표시되는 전해염을 포함한다. 상기 화학식 1 내지 3에 대한 내용은 발명의 상세한 설명 또는 특허 청구 범위에 기재된 바와 동일하다.
상기 전해질은 Li+ 이온 등과 같은 1 가 양이온이 아닌 Mg2+ 또는 Ca2+와 같은 다가(multivalent) 양이온에 의하여 동작되는 이차 전지에 사용되어 이차 전지를 고용량화시킬 수 있으며, 상기 다가 양이온 이차 전지에 사용되는 마그네슘 금속 음극 또는 칼슘 금속 음극 표면에 매우 큰 저항을 갖는 피막 형성을 억제하여 마그네슘 금속 음극 또는 칼슘 금속 음극 전지 특성을 극대화할 수 있다.
The present invention relates to an electrolyte and a secondary battery comprising the same, wherein the electrolyte comprises a sulfonic solvent represented by the formula (1), an ether solvent represented by the formula (2), and an electrolyte salt represented by the formula (3). The contents of the above Chemical Formulas 1 to 3 are the same as those described in the description of the invention or claims.
The electrolyte may be used in a secondary battery operated by multivalent cations such as Mg 2+ or Ca 2+ , which is not a monovalent cation such as Li + ions, to thereby increase the capacity of the secondary battery. It is possible to maximize the characteristics of the magnesium metal cathode or the calcium metal cathode battery by suppressing formation of a film having a very large resistance on the surface of the magnesium metal cathode or calcium metal anode to be used.

Description

전해질 및 이를 포함하는 이차 전지{ELECTROLYTE AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}ELECTROLYTE AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 전해질 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게 상기 전해질은 Li+ 이온 등과 같은 1 가 양이온이 아닌 Mg2 + 또는 Ca2 +와 같은 다가(multivalent) 양이온에 의하여 동작되는 이차 전지에 사용될 수 있는 전해질 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte and a secondary battery comprising the electrolyte. More particularly, the electrolyte is a secondary battery which is operated by multivalent cations such as Mg 2 + or Ca 2 + , which are not monovalent cations such as Li + And a secondary battery including the same.

이차 전지의 고용량화를 위해 Li+나 Na+ 이온 등과 같은 1 가 양이온보다는 Mg2+, Ca2+, Al3+, Y3+와 같은 다가(multivalent) 양이온에 기반한 이차 전지가 요구된다. Secondary batteries based on multivalent cations such as Mg 2+ , Ca 2+ , Al 3+ , and Y 3+ are required rather than monovalent cations such as Li + and Na + ions for high capacity secondary batteries.

그러나 Li 및 Na 금속과 달리 Mg, Ca, Al, Y 같은 다가 금속은 이차 전지의 음극으로 사용되기가 매우 어렵다. 이는 대부분의 유기 용매에서 상기 다가 금속 표면에 생성되는 피막 저항이 1가 금속 표면에서의 피막 저항보다 훨씬 크기 때문에 금속 음극의 전기 화학적 디포지션/디솔루션(deposition/dissolution) 반응이 억제되기 때문이다.However, unlike Li and Na metals, polyvalent metals such as Mg, Ca, Al, and Y are very difficult to be used as negative electrodes for secondary batteries. This is because the electrochemical deposition / dissolution reaction of the metal cathode is inhibited because the film resistance produced on the surface of the polyvalent metal in most organic solvents is much larger than the film resistance on the monovalent metal surface.

이러한 문제를 해결고자 하기 선행기술문헌 중 특허문헌 1 및 2와 비특허문헌 1에서는 그리나드(Grignard)계 전해질을 사용하여 마그네슘 금속 음극의 특성을 크게 개선할 수 있음을 보였다. In order to solve such a problem, in the prior art documents, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 have shown that the characteristics of a magnesium metal cathode can be greatly improved by using a Grignard type electrolyte.

그러나, 그리나드계 전해질은 높은 친핵성(nucleophilicity)으로 인해 양극재를 열화시키는 특성이 있어, 사용 가능한 양극재가 매우 제한적이다.However, since the Grignard electrolyte has a property of deteriorating the cathode material due to high nucleophilicity, the usable cathode material is very limited.

또한, 선행기술문헌 중 비특허문헌 2에서는 이온성 액체 전해질을, 비특허문헌 3에서는 디알킬 설폰계 전해질을 사용하여 Al 금속 음극의 특성을 개선할 수 있음을 보였다.In addition, among the prior art documents, it has been shown that the characteristics of the Al metal cathode can be improved by using an ionic liquid electrolyte in the non-patent reference 2 and a dialkylsulfone based electrolyte in the non-patent reference 3. [

그러나, 상기 이온성 액체 및 설폰계 전해질은 높은 녹는점을 가지며, 이에 따라 상온에서 높은 점도와 낮은 이온 전도성을 보이는 단점이 있다.However, the ionic liquid and the sulfone-based electrolyte have a high melting point, and thus have a disadvantage that they exhibit high viscosity at room temperature and low ion conductivity.

1. 미국특허등록 제6,316,141호1. U.S. Patent No. 6,316,141 2. 미국특허등록 제6,713,212호2. US Patent No. 6,713,212

1. D. Aurbach et al, Nature, 407, 2000, 724.1. D. Aurbach et al, Nature, 407, 2000, 724. 2. S.D Jones et al, J. Electrochem. Soc., 136, 1989, 424.2. S.D. Jones et al, J. Electrochem. Soc., 136, 1989,424. 3. L. Legrand, Electrochim Acta, 40, 1995, 1711.3. L. Legrand, Electrochim Acta, 40, 1995, 1711.

본 발명의 전해질은 Li+ 이온 등과 같은 1 가 양이온이 아닌 Mg2+ 또는 Ca2+와 같은 다가(multivalent) 양이온에 의하여 동작되는 이차 전지에 사용되어 이차 전지를 고용량화시킬 수 있으며, 상기 다가 양이온 이차 전지에 사용되는 마그네슘 금속 음극 또는 칼슘 금속 음극 표면에 매우 큰 저항을 갖는 피막 형성을 억제하여 마그네슘 금속 음극 또는 칼슘 금속 음극 전지 특성을 극대화할 수 있다.The electrolyte of the present invention can be used in a secondary battery operated by multivalent cations such as Mg 2+ or Ca 2+ , which is not a monovalent cation such as Li + ion, so that the capacity of the secondary battery can be increased, It is possible to maximize the characteristics of the magnesium metal cathode or the calcium metal cathode battery by suppressing formation of a film having a very large resistance on the surface of the magnesium metal cathode or the calcium metal anode used in the battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해질은 하기 화학식 1로 표시되는 설폰계 용매, 하기 화학식 2로 표시되는 에테르계 용매, 그리고 하기 화학식 3으로 표시되는 전해염을 포함한다.The electrolyte according to an embodiment of the present invention includes a sulfonic solvent represented by the following formula (1), an ether solvent represented by the following formula (2), and an electrolyte salt represented by the following formula (3).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

R1R2SO2 R 1 R 2 SO 2

상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 5 내지 10 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 R1과 R2가 모두 알킬기인 경우 상기 R1 과 R2 중 적어도 어느 하나는 탄소수가 3 내지 10인 알킬기이다.Wherein R 1 and R 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 5 to 10 carbon atoms, and R 1 and R 2 is an alkyl group, at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms.

[화학식 2](2)

Figure 112015120375693-pat00001
Figure 112015120375693-pat00001

상기 화학식 2에서, 상기 R5는 -R51- 및 -(R51)m-O-(R52)n-로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 R51 및 R52는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기이고, 상기 m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고, 상기 R6 내지 R9는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 5 내지 10의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.Wherein R 5 is any one selected from the group consisting of -R 51 - and - (R 51 ) m -O- (R 52 ) n -, and R 51 and R 52 are each independently selected from the group consisting of a carbon number M and n are each independently an integer of 0 or 1, and each of R 6 to R 9 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms And an aryl group having 5 to 10 carbon atoms.

[화학식 3](3)

AX2 AX 2

상기 화학식 3에서, 상기 A는 Mg 및 Ca로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 X는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.In Formula 3, A is any one selected from the group consisting of Mg and Ca, and X is any one selected from the group consisting of Cl, Br and I.

상기 설폰계 용매는 디프로필 설폰, 디부틸 설폰, 디메톡시 설폰, 디에톡시 설폰, 메톡시 프로필 설폰, 페닐 프로필 설폰 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The sulfone-based solvent may be any one selected from the group consisting of dipropylsulfone, dibutylsulfone, dimethoxysulfone, diethoxysulfone, methoxypropylsulfone, phenylpropylsulfone, and combinations thereof.

상기 에테르계 용매는 디옥솔란(dioxolane), 디옥산(dioxane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. The ether-based solvent may be any one selected from the group consisting of dioxolane, dioxane, and combinations thereof.

상기 전해염은 MgCl2, MgBr2, MgI2, CaCl2, CaBr2, CaI2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The electrolyte salt may be a MgCl 2, MgBr 2, MgI 2 , CaCl 2, CaBr 2, CaI 2 , and any one selected from the group consisting of.

상기 전해질은 상기 전해질 전체 부피에 대하여 상기 설폰계 용매를 30 내지 70 부피%로 포함할 수 있다.The electrolyte may contain 30 to 70% by volume of the sulfonic solvent relative to the total volume of the electrolyte.

상기 전해질은 상기 전해질 전체 부피에 대하여 상기 에테르계 용매를 30 내지 70 부피%로 포함할 수 있다.The electrolyte may contain the ether solvent in an amount of 30 to 70% by volume based on the total volume of the electrolyte.

상기 전해질은 상기 전해염을 0.5 내지 2M로 포함할 수 있다.The electrolyte may include 0.5 to 2M of the electrolytic salt.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지는 서로 대향 배치되는, 양극 활물질을 포함하는 양극과 음극 활물질을 포함하는 음극, 그리고 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 전해질을 포함한다.The secondary battery according to another embodiment of the present invention includes a cathode including a cathode active material and a cathode including a cathode active material disposed opposite to each other and an electrolyte according to an embodiment of the present invention interposed between the anode and the cathode .

상기 양극 활물질은 망간 산화물(MnO2), 바나듐 산화물(V2O5), 철 산화물, Mo6S8, TiS2, FeSiPO4, FeSiPO4 및 MF2(상기 M은 Fe 또는 Cu임)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The positive electrode active material is composed of manganese oxide (MnO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 ), iron oxide, Mo 6 S 8 , TiS 2 , FeSiPO 4 , FeSiPO 4 and MF 2 Lt; / RTI > group.

상기 음극 활물질은 마그네슘, 칼슘, 탄소질 재료, 리튬 티탄 산화물, 마그네슘과 비스무트 또는 주석의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. The negative electrode active material may be any one selected from the group consisting of magnesium, calcium, a carbonaceous material, lithium titanium oxide, an alloy of magnesium and bismuth or tin.

본 발명의 전해질은 Li+ 이온 등과 같은 1 가 양이온이 아닌 Mg2+ 또는 Ca2+와 같은 다가(multivalent) 양이온에 의하여 동작되는 이차 전지에 사용되어 이차 전지를 고용량화시킬 수 있으며, 상기 다가 양이온 이차 전지에 사용되는 마그네슘 금속 음극 또는 칼슘 금속 음극 표면에 매우 큰 저항을 갖는 피막 형성을 억제하여 마그네슘 금속 음극 또는 칼슘 금속 음극 전지 특성을 극대화할 수 있다.The electrolyte of the present invention can be used in a secondary battery operated by multivalent cations such as Mg 2+ or Ca 2+ , which is not a monovalent cation such as Li + ion, so that the capacity of the secondary battery can be increased, It is possible to maximize the characteristics of the magnesium metal cathode or the calcium metal cathode battery by suppressing formation of a film having a very large resistance on the surface of the magnesium metal cathode or the calcium metal anode used in the battery.

도 1은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조한 전해질에서의 마그네슘의 전기 화학적 증착/탈착 반응에 대한 사이클릭 볼타모그램(Cyclic voltammogram, CV)이다.
도 3은 본 발명의 실험예 2에서 제작한 전지의 시간에 따른 포텐셜(potential) 변화 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실험예 2에서 제작한 전지의 사이클(cycle)에 따른 쿨롱 효율 변화 그래프이다.
1 is an exploded perspective view of a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
2 is a cyclic voltammogram (CV) for the electrochemical deposition / desorption reaction of magnesium in the electrolyte prepared in Example 1 of the present invention.
3 is a graph showing a potential change over time of the battery manufactured in Experimental Example 2 of the present invention.
4 is a graph of Coulomb efficiency change according to a cycle of the battery manufactured in Experimental Example 2 of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprises" or "having" are used to designate the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 할로겐 원자는 플루오르, 염소, 브롬 및 요오드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 의미한다.Unless otherwise specified herein, the halogen atom means any one selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 알킬기는 1차 알킬기, 2차 알킬기 및 3차 알킬기를 포함한다.Unless otherwise stated, alkyl groups include primary alkyl groups, secondary alkyl groups, and tertiary alkyl groups.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 모든 화합물 또는 치환기는 치환되거나 비치환된 것일 수 있다. 여기서, 치환된이란 수소가 할로겐 원자, 하이드록시기, 카르복시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 티오기, 메틸티오기, 알콕시기, 나이트릴기, 알데하이드기, 에폭시기, 에테르기, 에스테르기, 카르보닐기, 아세탈기, 케톤기, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알릴기, 벤질기, 아릴기, 헤테로아릴기, 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 대체된 것을 의미한다.In the present specification, unless otherwise specified, all the compounds or substituents may be substituted or unsubstituted. The term "substituted" as used herein means that hydrogen is substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a thio group, a methylthio group, an alkoxy group, a nitryl group, an aldehyde group, Substituted with any one selected from the group consisting of acetal, ketone, alkyl, perfluoroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, allyl, benzyl, aryl, heteroaryl, .

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 알킬기는 직쇄 또는 분쇄의 탄소수 1 내지 10인 알킬기, 알릴기는 탄소수 2 내지 10인 알릴기, 알콕시기는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 퍼플루오로알킬기는 탄소수 1 내지 10의 퍼플루오로알킬기, 퍼플루오로알콕시기는 탄소수 1 내지 10의 퍼플루오로알콕시기, 시클로알킬기는 탄소수 3 내지 32인 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기는 탄소수 2 내지 32인 헤테로시클로알킬기, 아릴기는 탄소수 6 내지 30인 아릴기, 헤테로아릴기는 탄소수 2 내지 30인 헤테로아릴기를 의미한다.Unless otherwise specified in the present specification, the alkyl group is a linear or branched alkyl group of 1 to 10 carbon atoms, an allyl group of 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group of 1 to 10 carbon atoms, a perfluoroalkyl group of 1 to 10 carbon atoms The perfluoroalkoxy group is a perfluoroalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, the cycloalkyl group is a cycloalkyl group having 3 to 32 carbon atoms, the heterocycloalkyl group is a heterocycloalkyl group having 2 to 32 carbon atoms, the aryl group has a carbon number of 6 An aryl group or a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms means a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 아릴기는 1개 이상의 벤젠고리를 포함하는 탄소수 6 내지 30의 일환식 또는 다환식 화합물 및 이의 유도체를 의미하며, 예를들면 벤젠고리, 벤젠고리에 알킬 곁사슬이 붙은 톨루엔 또는 자일렌 등, 2개 이상의 벤젠고리가 단일결합으로 결합한 바이페닐 등, 벤젠고리가 시클로알킬기 또는 헤테로시클로알킬기와 축합한 플루오렌, 크산텐 또는 안트라퀴논 등, 2개 이상의 벤젠고리가 축합한 나프탈렌 또는 안트라센 등일 수 있다.Unless otherwise specified herein, an aryl group means a monocyclic or polycyclic compound having 6 to 30 carbon atoms and derivatives thereof containing at least one benzene ring, for example, a benzene ring, toluene having an alkyl side chain attached to a benzene ring Or biphenyl in which two or more benzene rings are bonded in a single bond, such as xylene, and naphthalene condensed with two or more benzene rings such as fluorene, xanthone, or anthraquinone condensed with a cycloalkyl group or a heterocycloalkyl group, Or anthracene.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 케이스, 상기 케이스 내부에 위치하며, 양극과 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 그리고 상기 케이스 내부에 주입된 전해질을 포함한다.The secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a case, an electrode assembly disposed inside the case, including an anode and a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, and an electrolyte injected into the case .

도 1은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 분해 사시도이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 이차 전지(1)는 음극(3), 양극(5), 상기 음극(3) 및 양극(5) 사이에 세퍼레이터(7)를 배치하여 전극 조립체(9)를 제조하고, 이를 케이스(15)에 위치시키고 전해질(도시하지 않음)을 주입하여 상기 음극(3), 상기 양극(5) 및 상기 세퍼레이터(7)가 전해질에 함침되도록 함으로써 제조할 수 있다. 1 is an exploded perspective view of a secondary battery 1 according to another embodiment of the present invention. 1, the secondary battery 1 includes a separator 7 disposed between a cathode 3, an anode 5, the cathode 3, and an anode 5 to manufacture an electrode assembly 9 And then placing it in the case 15 and injecting an electrolyte (not shown) so that the negative electrode 3, the positive electrode 5 and the separator 7 are impregnated into the electrolyte.

상기 전해질은 설폰계 용매, 에테르계 용매, 그리고 전해염을 포함한다.The electrolyte includes a sulfonic solvent, an ether solvent, and an electrolytic salt.

상기 설폰계 용매는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The sulfone-based solvent may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

R1R2SO2 R 1 R 2 SO 2

상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 5 내지 10 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다. 상기 알킬기는 에틸기, 프로필기, 부틸기 등일 수 있고, 상기 알콕시기는 메톡시기, 에톡시기 등일 수 있고, 상기 아릴기는 페닐기 등일 수 있다.In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 5 to 10 carbon atoms. The alkyl group may be an ethyl group, a propyl group, a butyl group or the like, and the alkoxy group may be a methoxy group, an ethoxy group or the like, and the aryl group may be a phenyl group or the like.

상기 R1과 R2가 모두 알킬기인 경우, 상기 R1 과 R2 중 적어도 어느 하나는 탄소수가 3 내지 10인 알킬기일 수 있다. 예를 들어, 상기 R1과 R2은 모두 프로필기이거나, 모두 부틸기일 수 있고, 상기 R1이 에틸기인 경우 R2은 프로필기 또는 부틸기일 수 있다.When both R 1 and R 2 are alkyl groups, at least one of R 1 and R 2 may be an alkyl group having 3 to 10 carbon atoms. For example, R 1 and R 2 may both be a propyl group, or both may be a butyl group, and when R 1 is an ethyl group, R 2 may be a propyl group or a butyl group.

구체적으로, 상기 설폰계 용매는 디프로필 설폰, 디부틸 설폰, 디메톡시 설폰, 디에톡시 설폰, 메톡시 프로필 설폰, 페닐 프로필 설폰 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.Specifically, the sulfone solvent may be any one selected from the group consisting of dipropylsulfone, dibutylsulfone, dimethoxysulfone, diethoxysulfone, methoxypropylsulfone, phenylpropylsulfone, and combinations thereof.

상기 전해질은 상기 전해질 전체 부피에 대하여 상기 설폰계 용매를 30 내지 70 부피%로 포함할 수 있고, 바람직하게 45 내지 55 부피%로 포함할 수 있다. 상기 설폰계 용매의 함량이 30 부피% 미만인 경우 용매의 용해도가 낮아져 전해염이 용해되지 않아 전해질의 이온전도도가 감소될 수 있고, 70 부피%를 초과하는 경우 전해질의 점도가 높아져 전해질 내의 내부저항이 증가하고 전해질이 응고될 수 있다.The electrolyte may contain 30 to 70% by volume, preferably 45 to 55% by volume, of the sulfone-based solvent with respect to the total volume of the electrolyte. When the content of the sulfonic solvent is less than 30 vol%, the solubility of the solvent is lowered and the electrolytic salt is not dissolved, so that the ion conductivity of the electrolyte can be reduced. When the content exceeds 70 vol%, the viscosity of the electrolyte increases, And the electrolyte may solidify.

상기 에테르계 용매는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.The ether-based solvent may be represented by the following formula (2).

[화학식 2](2)

Figure 112015120375693-pat00002
Figure 112015120375693-pat00002

상기 화학식 2에서, 상기 R5는 -(R51)m-O-(R52)n-이다. 상기 R51 및 R52는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기이고, 상기 m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이다. 즉, 상기 R5는 -CH2-O-, -O-CH2-, -CH2-O-CH2- 등일 수 있다. In Formula 2, R 5 is - (R 51 ) m -O- (R 52 ) n -. Each of R 51 and R 52 independently represents an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and each of m and n is independently an integer of 0 or 1. That is, R 5 may be -CH 2 -O-, -O-CH 2 -, -CH 2 -O-CH 2 -, and the like.

상기 R6 내지 R9는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 5 내지 10의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.Each of R 6 to R 9 is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 5 to 10 carbon atoms.

구체적으로, 상기 에테르계 용매는 디옥솔란(dioxolane), 디옥산(dioxane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 에테르계 용매는 상기 디옥솔란 또는 디옥산과 같이 링 구조 내에 헤테로 산소 원자가 2개 이상 포함되는 경우, 테트라하이드로퓨란과 같이 링 구조 내에 헤테로 산소 원자가 1개 포함되는 경우에 비하여 용매의 끓는점이 높아 전해질 휘발이 적으며 이에 따른 전해질 농도 유지 및 셀 내부의 증기압 증가 위험을 감소시킬 수 있다. 참고로, 상기 테트라하이드로퓨란의 끓는점은 66℃이며, 상기 디옥솔란은 75℃이고, 상기 디옥산은 101℃ 이다.Specifically, the ether solvent may be any one selected from the group consisting of dioxolane, dioxane, and combinations thereof. When the ether-based solvent contains two or more hetero-oxygen atoms in the ring structure such as dioxolane or dioxane, the boiling point of the solvent is higher than that in the case where one hetero-oxygen atom is contained in the ring structure such as tetrahydrofuran, It is possible to reduce the volatilization and thus the risk of increasing the electrolyte concentration and increasing the vapor pressure inside the cell. For reference, the boiling point of the tetrahydrofuran is 66 캜, the dioxolane is 75 캜, and the dioxane is 101 캜.

상기 전해질은 상기 전해질 전체 부피에 대하여 상기 에테르계 용매를 30 내지 70 부피%로 포함할 수 있고, 바람직하게 45 내지 55 부피%로 포함할 수 있다. 상기 에테르계 용매의 함량이 30 부피% 미만인 경우 전해질의 점도가 높아져 전해질 내의 내부 저항이 증가하고 전해질이 응고될 수 있고, 70 부피%를 초과하는 경우 용매의 용해도가 낮아져 전해염이 용해되지 않아 전해질의 이온전도도가 감소할 수 있다.The electrolyte may contain the ether solvent in an amount of 30 to 70% by volume, preferably 45 to 55% by volume, based on the total volume of the electrolyte. When the content of the ether solvent is less than 30% by volume, the viscosity of the electrolyte is increased to increase the internal resistance of the electrolyte and the electrolyte can be coagulated. When the content of the ether solvent exceeds 70% by volume, the solubility of the solvent is lowered, Can be reduced.

한편, 상기 전해질은 상기 설폰계 용매와 상기 에테르계 용매를 1:3 내지 3:1 부피비로 포함할 수 있고, 바람직하게 1:2 내지 2:1 부피비로 포함할 수 있다. 상기 전해질이 상기 에테르계 용매를 3:1 부피비 미만으로 포함하는 경우 전해질의 점도가 높아져 전해질 내의 내부 저항이 증가하고 전해질이 응고될 수 있고, 상기 에테르계 용매를 1:3 부피비를 초과하여 포함하는 경우 용매의 용해도가 낮아져 전해염이 용해되지 않아 전해질의 이온 전도도가 감소할 수 있다.Meanwhile, the electrolyte may contain the sulfone-based solvent and the ether-based solvent in a volume ratio of 1: 3 to 3: 1, preferably 1: 2 to 2: 1. When the electrolyte contains less than 3: 1 by volume of the ether-based solvent, the viscosity of the electrolyte is increased to increase the internal resistance in the electrolyte and the electrolyte to solidify, and the ether- The solubility of the solvent is lowered so that the electrolytic salt is not dissolved and the ion conductivity of the electrolyte may be reduced.

상기 전해염은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.The electrolytic salt may be represented by the following formula (3).

[화학식 3](3)

AX2 AX 2

상기 화학식 3에서, 상기 A는 Mg 및 Ca로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 X는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다. In Formula 3, A is any one selected from the group consisting of Mg and Ca, and X is any one selected from the group consisting of Cl, Br and I.

구체적으로, 상기 전해염은 MgCl2, MgBr2, MgI2, CaCl2, CaBr2, CaI2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.Specifically, the electrolytic salt may be any one selected from the group consisting of MgCl 2 , MgBr 2 , MgI 2 , CaCl 2 , CaBr 2 , CaI 2, and combinations thereof.

상기 전해질은 상기 전해염을 0.5 내지 2M로 포함할 수 있고, 바람직하게 0.7 내지 1.5M로 포함할 수 있다. 상기 전해염의 함량이 0.5M 미만이면 전해질의 이온전도도가 낮아 전해질로서의 충분한 역할을 못할 수 있고, 2M을 초과하는 경우 전해염이 다 녹지 않는 과포화 상태가 되며 전해질의 점도가 상승하여 전해질 내의 내부 저항 등이 문제될 수 있다.The electrolyte may contain 0.5 to 2 M of the electrolytic salt, and preferably 0.7 to 1.5 M. If the content of the electrolytic salt is less than 0.5M, the ionic conductivity of the electrolyte may be low and the electrolyte may not sufficiently serve as an electrolyte. If the content exceeds 2M, the electrolytic salt does not dissolve in a supersaturated state and the viscosity of the electrolyte increases. This can be a problem.

상기 전해질은 Li+ 이온 등과 같은 1 가 양이온이 아닌 Mg2+ 또는 Ca2+와 같은 다가(multivalent) 양이온에 의하여 동작되는 이차 전지에 사용되어 상기 이차 전지를 고용량화시킬 수 있으며, 상기 다가 양이온 이차 전지에 사용되는 마그네슘 금속 음극 또는 칼슘 금속 음극 표면에 매우 큰 저항을 갖는 피막 형성을 억제하여 마그네슘 금속 음극 또는 칼슘 금속 음극 전지 특성을 극대화할 수 있다.The electrolyte may be used in a secondary battery operated by multivalent cations such as Mg 2+ or Ca 2+ , which is not a monovalent cation such as Li + ions, to thereby increase the capacity of the secondary battery. It is possible to maximize the characteristics of the magnesium metal cathode or the calcium metal cathode battery by suppressing formation of a film having a very large resistance on the surface of the magnesium metal cathode or the calcium metal anode used for the cathode.

즉, 본 발명의 발명자들은 상기 설폰계 용매와 상기 에테르계 용매를 함께 사용하였을 때, 마그네슘 금속 음극 또는 칼슘 금속 음극 특성이 극대화될 수 있음을 발견하였고, 상기 마그네슘 음극 특성이 상기 전해염의 양이온이 마그네슘 또는 칼슘인 경우 상기 음이온 종류에 의해 크게 영향을 받으며, 특히 음이온이 Cl-, Br-, I-와 같은 할로겐 음이온일 때에 가장 최적의 특성을 보임을 발견하였다.That is, the inventors of the present invention have found that when the sulfone-based solvent and the ether-based solvent are used together, the characteristics of the magnesium metal cathode or the calcium metal anode can be maximized, and the magnesium anode characteristic is that the cation of the electrolytic salt is magnesium Or calcium, it is found that the anion is most influenced by the type of anion, and especially when the anion has a halogen anion such as Cl - , Br - or I - .

상기 음극(3)은 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전제를 혼합하여 음극 활물질 층 형성용 조성물을 제조한 후, 이를 구리 포일 등의 음극 전류 집전체에 도포하여 제조할 수 있다.The negative electrode 3 may be prepared by preparing a composition for forming a negative electrode active material layer by mixing a negative electrode active material, a binder and an optional conductive agent, and then applying the composition to a negative electrode current collector such as a copper foil.

상기 음극 활물질로는 마그네슘 금속 또는 칼슘 금속이나, 마그네슘 또는 칼슘 이온의 탈삽입 또는 합금/비합금 반응을 일으키는 모든 재료를 사용 가능하다.As the negative electrode active material, magnesium, calcium metal, magnesium or calcium ions can be used for all materials which cause de-insertion or alloy / non-alloy reaction.

구체적으로, 상기 음극 활물질로는 마그네슘 금속 또는 칼슘 금속을 사용할 수 있고, 상기 마그네슘 또는 칼슘 이온의 탈삽입이 가능한 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료 또는 리튬 티탄 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 음극 활물질로는 마그네슘 금속 또는 칼슘 금속과 합금/비합금 반응을 일으키는 마그네슘과 비스무트 또는 주석의 합금을 사용할 수 있다.Specifically, the negative electrode active material may be a magnesium metal or a calcium metal, and may be a carbonaceous material such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber, amorphous carbon, or the like capable of intercalating magnesium or calcium ions or lithium titanium oxide Can be used. As the negative electrode active material, an alloy of magnesium and bismuth or tin causing an alloy / non-alloy reaction with a magnesium metal or a calcium metal may be used.

상기 리튬 티탄 산화물의 비제한적인 예로 Li0.8Ti2.2O4, Li2.67Ti1.33O4, LiTi2O4, Li1.33Ti1.67O4, Li1.14Ti1.71O4에서 선택된 1종 이상인 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the lithium titanium oxide include, but are not limited to, Li 0.8 Ti 2.2 O 4 , Li 2.67 Ti 1.33 O 4 , LiTi 2 O 4 , Li 1.33 Ti 1.67 O 4 , and Li 1.14 Ti 1.71 O 4 . It is not.

상기 바인더는 전극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 전극 활물질을 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무 및 이들의 다양한 공중합체 등을 사용할 수 있다.The binder serves to attach the electrode active material particles to each other and to adhere the electrode active material to the current collector. Specific examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC) , Starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber , Fluorine rubber, various copolymers thereof, and the like.

또한, 상기 용매의 바람직한 예로는 디메틸셀폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 알코올, N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤 또는 물 등을 들 수 있다. In addition, preferred examples of the solvent include dimethyl sulfoxide (DMSO), alcohol, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone or water.

상기 집전체는 구리, 알루미늄, 스테인리스스틸, 티타늄, 은, 팔라듐, 니켈, 이들의 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속일 수 있고, 상기 스테인리스스틸은 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면 처리될 수 있으며, 상기 합금으로는 알루미늄-카드뮴 합금을 바람직하게 사용할 수 있고, 그 외에도 소성 탄소, 도전재로 표면 처리된 비전도성 고분자, 또는 전도성 고분자 등을 사용할 수도 있다.The current collector may be any metal selected from the group consisting of copper, aluminum, stainless steel, titanium, silver, palladium, nickel, alloys thereof, and combinations thereof. The stainless steel may be carbon, nickel, The aluminum alloy may be an aluminum-cadmium alloy. Alternatively, a non-conductive polymer surface-treated with a conductive material, a conductive polymer, or the like may be used.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용 가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material can be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Metal powders such as black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used alone or in combination.

상기 제조된 음극 활물질층 형성용 조성물을 상기 집전체 도포하는 방법으로는 재료의 특성 등을 감안하여 공지 방법 중에서 선택하거나 새로운 적절한 방법으로 행할 수 있다. 예를 들어, 상기 음극 활물질층 형성용 조성물을 집전체 위에 분배시킨 후 닥터 블레이드(doctor blade) 등을 사용하여 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 분배와 분산 과정을 하나의 공정으로 실행하는 방법을 사용할 수도 있다. 이 밖에도, 다이캐스팅(die casting), 콤마코팅(comma coating), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 방법을 사용할 수도 있다.The method of applying the current collector composition for forming the anode active material layer may be selected from known methods in consideration of the characteristics of materials and the like or may be carried out by a new suitable method. For example, it is preferable that the composition for forming the anode active material layer is dispersed on a current collector and then uniformly dispersed using a doctor blade or the like. In some cases, a method of performing the distribution and dispersion processes in a single process may be used. In addition, methods such as die casting, comma coating, and screen printing may be used.

상기 양극(5)은 상기 음극(3)과 마찬가지로 양극 활물질, 도전제 및 바인더를 혼합하여 양극 활물질 층 형성용 조성물을 제조한 후, 상기 양극 활물질 층 형성용 조성물을 알루미늄 포일 등의 양극 전류 집전체에 도포한 후 압연하여 제조할 수 있다.The positive electrode 5 is prepared by mixing a positive electrode active material, a conductive agent and a binder in the same manner as the negative electrode 3 to prepare a composition for forming a positive electrode active material layer. The composition for forming the positive electrode active material layer is then applied to a positive electrode current collector Followed by rolling.

상기 양극 활물질로는 마그네슘 또는 칼슘 이온의 탈삽입, 또는 컨버젼(conversion) 반응을 일으키는 모든 재료를 사용 가능하다.As the cathode active material, it is possible to use any material that causes de-insertion or conversion of magnesium or calcium ions.

구체적으로, 상기 양극 활물질로는 망간 산화물(MnO2), 바나듐 산화물(V2O5) 또는 철 산화물 등의 산화물계 화합물, Mo6S8 또는 TiS2 등과 같은 설파이드계 화합물, FeSiPO4 또는 FeSiPO4 등과 같은 다음이온(polyanion)계 화합물, MF2(상기 M은 Fe 또는 Cu임)와 같은 컨버젼 타입의 화합물을 사용할 수 있다.Specifically, examples of the cathode active material include oxide-based compounds such as manganese oxide (MnO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 ) or iron oxide, sulfide-based compounds such as Mo 6 S 8 or TiS 2 , FeSiPO 4 or FeSiPO 4 And the like, a compound of the conversion type such as MF 2 (wherein M is Fe or Cu) can be used.

상기 세퍼레이터(7)로는 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 7, a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene / butene copolymer, an ethylene / hexene copolymer, and an ethylene / methacrylate copolymer The porous polymer film made of a polyolefin-based polymer may be used alone or in a laminate thereof, or a nonwoven fabric made of a conventional porous nonwoven fabric, for example, a glass fiber of high melting point, polyethylene terephthalate fiber or the like may be used. It is not.

상기 음극(3) 및 양극(5)에는 전지 작용시 발생하는 전류를 집전하기 위한 도전성 리드 부재(10, 13)가 각기 부착될 수 있고, 상기 리드 부재(10, 13)는 각각 양극(5) 및 음극(3)에서 발생한 전류를 양극 단자 및 음극 단자로 유도할 수 있다.Conductive lead members 10 and 13 for collecting a current generated during a battery operation can be attached to the cathode 3 and the anode 5 respectively and the lead members 10 and 13 are respectively connected to the anode 5, And the current generated in the cathode (3) can be led to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.

상기 이차 전지(1)는 통상의 방법에 의하여 제조될 수 있는 바, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 원통형 이차 전지(1)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술이 원통형 이차 전지(1)로 한정되는 것은 아니며, 전지로서 작동할 수 있으면 각형, 코인형, 파우치형 등의 어떠한 형상으로도 가능할 수 있다.The secondary battery 1 can be manufactured by a conventional method, and a detailed description thereof will be omitted herein. The present invention is not limited to the cylindrical secondary battery 1, but the present invention is not limited to the cylindrical secondary battery 1, and any shape such as a square, a coin, or a pouch can be used as long as it can operate as a battery. May also be possible.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

[실험예 1: 마그네슘 금속 음극의 충방전 효율 평가][Experimental Example 1: Evaluation of charging / discharging efficiency of magnesium metal cathode]

먼저, 리튬 이차 전지의 양극 집전체에 사용되는 작업 전극으로서는 열분해 흑연전극(pyrolytic graphite electrode, PGE)을, 기준전극 및 보조전극으로서는 마그네슘 금속을 사용하고, 하기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 9에서 제조한 전해질을 사용하여, 마그네슘의 전기 화학적 증착/탈착(electrochemical deposition/dissolution) 반응을 평가하였다. First, a pyrolytic graphite electrode (PGE) was used as the working electrode used for the positive electrode collector of the lithium secondary battery, a magnesium metal was used as the reference electrode and the auxiliary electrode, and the following Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 were used. The electrochemical deposition / dissolution reaction of magnesium was evaluated using the electrolyte prepared in Example 9.

이때, 마그네슘의 전기 화학적 증착/탈착 특성은 수분과 산소 농도가 10ppm 이하인 아르곤(Ar) 분위기의 글로브 박스(glove box) 하에서, 20mV/s의 주사 속도에서, 온도 30℃ 조건에서 순환 전압 측정법(Cyclic voltammetry, CV)으로 측정하였다. 상기 측정한 마그네슘의 전기 화학적 증착/탈착 반응의 쿨롱 효율(Coulombic efficiency)을 하기 표 1에 나타내었다.At this time, the electrochemical deposition / desorption characteristics of magnesium were measured at a scanning rate of 20 mV / s under a glove box of an argon (Ar) atmosphere having a moisture and oxygen concentration of 10 ppm or less at a temperature of 30 ° C., voltammetry, CV). The Coulombic efficiency of the electrochemical deposition / desorption reaction of magnesium is shown in Table 1 below.

(실시예 1)(Example 1)

설폰계 용매로서 디프로필 설폰(DPSO2), 에테르계 용매로서 디옥솔란 및 전해염으로서 MgCl2를 사용하여 전해질을 제조하였다(DPSO2/디옥솔란=1/1(부피비), 0.8M MgCl2).(DPSO 2 / dioxolane = 1/1 (volume ratio), 0.8M MgCl 2 ) was used as the electrolyte solution, using dipropylsulfone (DPSO 2 ) as a sulfonic solvent, dioxolane as an ether solvent and MgCl 2 as an electrolytic salt. .

(실시예 2)(Example 2)

설폰계 용매로서 디부틸 설폰(DBSO2)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that dibutylsulfone (DBSO 2 ) was used as a sulfonic solvent.

(실시예 3)(Example 3)

전해염으로서 MgI2을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that MgI 2 was used as the electrolytic salt.

(실시예 4)(Example 4)

DPSO2와 디옥솔란의 부피비를 1/2로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that the volume ratio of DPSO 2 and dioxolane was changed to 1/2.

(실시예 5)(Example 5)

DPSO2와 디옥솔란의 부피비를 2/1로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that the volume ratio of DPSO 2 and dioxolane was changed to 2/1.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

설폰계 용매로서 디메틸 설폰(DMSO2)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that dimethylsulfone (DMSO 2 ) was used as a sulfone-based solvent.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

설폰계 용매로서 에틸메틸 설폰(EMSO2)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that ethyl methyl sulfone (EMSO 2 ) was used as the sulfone type solvent.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

설폰계 용매로서 에틸메틸 설폰(EMSO2)을 사용하고, 에테르계 용매를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that ethyl methyl sulfone (EMSO 2 ) was used as the sulfone type solvent and an ether type solvent was not used.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

에테르계 용매를 사용하지 않고, 전해염의 함량을 1.0M로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ether solvent was not used and the content of the electrolytic salt was changed to 1.0M.

(비교예 5)(Comparative Example 5)

에테르계 용매를 사용하지 않고, 전해염의 함량을 1.0M로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2 except that the ether solvent was not used and the electrolytic salt content was changed to 1.0M.

(비교예 6)(Comparative Example 6)

설폰계 용매를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that a sulfonic solvent was not used.

(비교예 7)(Comparative Example 7)

에테르계 용매를 대신하여 γ-부티로락톤(GBL)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that? -Butyrolactone (GBL) was used instead of the ether-based solvent.

(비교예 8)(Comparative Example 8)

에테르계 용매를 대신하여 아세토니트릴(Acetonitrile)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that acetonitrile was used instead of the ether-based solvent.

(비교예 9)(Comparative Example 9)

에테르계 용매를 대신하여 프로필렌카보네이트(PC)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that propylene carbonate (PC) was used instead of the ether-based solvent.

(비교예 10)(Comparative Example 10)

에테르계 용매를 대신하여 부틸 메틸 에테르(BME)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that butyl methyl ether (BME) was used instead of the ether-based solvent.

(비교예 11)(Comparative Example 11)

에테르계 용매를 대신하여 부틸 에틸 에테르(BEE)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that butyl ethyl ether (BEE) was used in place of the ether-based solvent.

(비교예 12)(Comparative Example 12)

전해염으로 Mg(ClO4)2을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that Mg (ClO 4 ) 2 was used as an electrolysis salt.

(비교예 13)(Comparative Example 13)

전해염으로 Mg(TFSI)2을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that Mg (TFSI) 2 was used as an electrolytic salt.

(비교예 14)(Comparative Example 14)

에테르계 용매를 대신하여 테트라하이드로퓨란을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that tetrahydrofuran was used instead of the ether-based solvent.

설폰계 용매
(부피비)
Sulfonic solvent
(Volume ratio)
에테르계 용매
(부피비)
Ether solvent
(Volume ratio)
전해염
(몰농도)
Sea salt
(Molar concentration)
쿨롱 효율(%)Coulomb efficiency (%)
실시예 1Example 1 DPSO2(1)DPSO 2 (1) 디옥솔란(1)Dioxolane (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 8585 실시예 2Example 2 DBSO2(1)DBSO 2 (1) 디옥솔란(1)Dioxolane (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 8484 실시예 3Example 3 DPSO2(1)DPSO 2 (1) 디옥솔란(1)Dioxolane (1) MgI2(0.8M)MgI 2 (0.8 M) 6565 실시예 4Example 4 DPSO2(1)DPSO 2 (1) 디옥솔란(2)Dioxolane (2) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 8080 실시예 5Example 5 DPSO2(2)DPSO 2 (2) 디옥솔란(1)Dioxolane (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 7171 비교예 1Comparative Example 1 DMSO2(1)DMSO 2 (1) 디옥솔란(1)Dioxolane (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 반응 없음, MgCl2 녹지않음No reaction, no MgCl 2 비교예 2Comparative Example 2 EMSO2(1)EMSO 2 (1) 디옥솔란(1)Dioxolane (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 4444 비교예 3Comparative Example 3 EMSO2(1)EMSO 2 (1) -- MgCl2(1.0M)MgCl 2 (1.0M) 24(65℃)24 (65 DEG C) 비교예 4Comparative Example 4 DPSO2(1)DPSO 2 (1) -- MgCl2(1.0M)MgCl 2 (1.0M) 33(35℃)33 (35 DEG C) 비교예 5Comparative Example 5 DBSO2(1)DBSO 2 (1) -- MgCl2(1.0M)MgCl 2 (1.0M) 반응 없음, MgCl2 녹지않음No reaction, no MgCl 2 비교예 6Comparative Example 6 -- 디옥솔란(1)Dioxolane (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 반응 없음no response 비교예 7Comparative Example 7 DPSO2(1)DPSO 2 (1) GBL(1)GBL (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 반응 없음no response 비교예 8Comparative Example 8 DPSO2(1)DPSO 2 (1) Acetonitrile(1)Acetonitrile (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 반응 없음no response 비교예 9Comparative Example 9 DPSO2(1)DPSO 2 (1) PC(1)PC (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 반응 없음no response 비교예 10Comparative Example 10 DPSO2(1)DPSO 2 (1) BME(1)BME (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 반응 없음no response 비교예 11Comparative Example 11 DPSO2(1)DPSO 2 (1) BEE(1)BEE (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 반응 없음no response 비교예 12Comparative Example 12 DPSO2(1)DPSO 2 (1) 디옥솔란(1)Dioxolane (1) Mg(ClO4)2(0.8M) Mg (ClO 4) 2 (0.8M ) 반응 없음no response 비교예 13Comparative Example 13 DPSO2(1)DPSO 2 (1) 디옥솔란(1)Dioxolane (1) Mg(TFSI)2(0.8M)Mg (TFSI) 2 (0.8M) 반응 없음no response 비교예 14Comparative Example 14 DPSO2(1)DPSO 2 (1) 테트라하이드로퓨란(1)Tetrahydrofuran (1) MgCl2(0.8M)MgCl 2 (0.8 M) 5858

또한, 상기 실시예 1에서 제조한 전해질에서의 마그네슘의 전기 화학적 증착/탈착 반응에 대한 사이클릭 볼타모그램(Cyclic voltammogram, CV)을 도 2에 나타내었다. 상기 도 2에 도시된 바와 같이, -0.5V(vs. Mg) 이하에서 PGE상에 Mg 이온이 Mg 금속으로의 전기 화학적 증착 반응이, 0V 이상에서 그 역반응이 가역적으로 진행됨을 알 수 있다. The cyclic voltammogram (CV) for the electrochemical deposition / desorption reaction of magnesium in the electrolyte prepared in Example 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, it can be seen that the electrochemical deposition reaction of Mg ions to Mg metal on the PGE is reversed at a voltage of -0.5 V (vs.

또한, 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1에서 제조한 전해질에서의 Mg의 전기 화학적 증착/탈착 반응의 쿨롱 효율이 85%로서 매우 우수함을 알 수 있다. 또한, 상기 도 2에서 알 수 있듯이 전해질의 산화 분해 반응이 2.5V(vs. Mg) 까지 일어나지 않는 것을 알 수 있다. Further, as shown in Table 1, it can be seen that the coulombic efficiency of the electrochemical deposition / desorption reaction of Mg in the electrolyte prepared in Example 1 is as excellent as 85%. Also, as can be seen from FIG. 2, it can be seen that the oxidative decomposition reaction of the electrolyte does not occur up to 2.5 V (vs. Mg).

이처럼 상기 실시예 1의 전해질은 가역적인 Mg의 전기 화학적 증착/탈착 반응과 우수한 내산화특성을 보인다.Thus, the electrolyte of Example 1 exhibits reversible Mg electrochemical deposition / desorption reaction and excellent oxidation resistance.

한편, 설폰계 용매로서 DBSO2를 사용한 실시예 2와 전해염을 MgI2를 사용한 실시예 3의 전해질에서도 실시예 1과 유사하게 높은 쿨롱 효율이 관찰되었다. On the other hand, high coulombic efficiency was also observed in the electrolyte of Example 2 using DBSO 2 as the sulfonic solvent and the electrolyte of Example 3 using MgI 2 as the electrolytic salt.

또한, DPSO2/디옥솔란의 부피비가 각각 1/2과 2/1인 실시예 4와 실시예 5에서도 높은 쿨롱 효율을 보였다.Also, Example 4 and Example 5 in which the volume ratio of DPSO 2 / dioxolane was 1/2 and 2/1 respectively showed high Coulomb efficiency.

반면, 설폰계 용매가 DMSO2 및 EMSO2처럼 탄소수 2 이하인 알킬기만을 가지는 비교예 1과 비교예 2는 Mg의 전기 화학적 증착/탈착 반응이 전혀 관찰되지 않거나, 낮은 쿨롱 효율을 보였다. On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in which only the alkyl group having 2 or less carbon atoms such as DMSO 2 and EMSO 2 was used as the sulfone-based solvent, electrochemical deposition / desorption reaction of Mg was not observed at all or low Coulomb efficiency was shown.

또한, 설폰계 용매만을 단독으로 사용한 비교예 3 내지 5와 에테르계 용매만을 단독으로 사용한 비교예 6도 Mg의 전기 화학적 특성이 상대적으로 열악함을 알 수 있다. 이는 설폰계 용매와 에테르계 용매가 함께 쓰여야만 우수한 특성을 보임을 증명한다.In addition, the electrochemical characteristics of Mg are relatively poor in Comparative Examples 3 to 5 using only a sulfonic solvent alone and Comparative Example 6 using only an ether solvent alone. This proves that the combination of a sulfonic solvent and an etheric solvent shows excellent properties.

또한, 에테르계 용매 대신 GBL, Acetonitrile, PC, BME 및 BEE가 사용된 비교예 7 내지 11에서 역시 Mg의 전기 화학적 증착/탈착 반응이 거의 관찰되지 않았다. 이는 화학식 2의 구조를 가지는 에테르계 용매가 다른 용매에 비해 우수한 특성을 보임을 뒷받침한다.Also, electrochemical deposition / desorption reaction of Mg was hardly observed in Comparative Examples 7 to 11 where GBL, Acetonitrile, PC, BME and BEE were used in place of an ether solvent. This supports that the ether-based solvent having the structure of the formula (2) shows superior properties to other solvents.

또한, 전해염으로서 Mg(ClO4)나 Mg(TFSI)2이 사용된 비교예 12과 비교예 13에서 역시 MgCl2가 사용된 실시예 1이나 MgI2가 사용된 실시예 3에 비해 낮은 효율을 보인다. 이는 화학식 3의 전해염이 사용될 때 우수한 특성이 구현됨을 증명한다.In Comparative Example 12 and Comparative Example 13 in which Mg (ClO 4 ) or Mg (TFSI) 2 was used as the electrolytic salt, the efficiency was lower than that of Example 1 in which MgCl 2 was used or Example 3 in which MgI 2 was used see. This proves that excellent properties are realized when the electrolytic salt of formula (3) is used.

[실험예 2: 마그네슘 이차 전지 수명특성 평가][Experimental Example 2: Evaluation of life characteristics of magnesium secondary battery]

본 발명에서 도출된 마그네슘 이차 전지용 전해질의 전지 특성을 평가하기 위해 다음과 같은 마그네슘 이차 전지를 구성하였다. 양극으로서 Mo6S8 양극 활물질, PVDF 바인더, 탄소 도전재를 80:10:10 의 비율로 사용하여 제작하였다. 상기 양극과 마그네슘 금속 음극, PE 분리막, 및 실시예 1의 전해질(0.8M MgCl2 DPSO2/디옥솔란(1/1, V/V))을 사용하여 코인형 전지를 제작하였다. In order to evaluate the battery characteristics of the electrolyte for a magnesium secondary battery derived from the present invention, the following magnesium secondary battery was constructed. Mo 6 S 8 cathode active material, PVDF binder, and carbon conductive material were used as an anode at a ratio of 80:10:10. A coin-type battery was fabricated using the positive electrode, the magnesium metal negative electrode, the PE separator, and the electrolyte of Example 1 (0.8M MgCl 2 DPSO 2 / dioxolane (1/1, V / V)).

제작한 전지를 0.3 내지 1.8 V 영역에서 0.2mA 정전류로 상온에서 충방전을 실시하였고, 시간에 따른 포텐셜(potential) 변화 그래프를 도 3에 나타내었고, 사이클(cycle)에 따른 쿨롱 효율 변화 그래프를 도 4에 나타내었다. The prepared battery was charged and discharged at a constant current of 0.2 mA at 0.3 to 1.8 V at room temperature. A graph of potential change with time was shown in FIG. 3, and a graph of Coulomb efficiency change according to a cycle is shown in FIG. Respectively.

상기 도 3을 통해 상기 Mg/Mo6S8 전지는 매우 가역적인 Mg 탈삽입이 반응을 보임을 알 수 있다. 또한, 도 4에 도시하였듯이 상기 전지는 25회 이상까지 100%에 가까운 쿨롱 효율을 유지하고 있으며, 이는 상기 전지의 우수한 가역적 충방전 특성을 증명한다. 반면, 상기 비교예 1 내지 13의 전해질을 사용하여 상기와 같은 전지를 제작하였을 때는 상기 충방전 조건에서 전지가 제대로 작동하지 않았다.FIG. 3 shows that the Mg / Mo 6 S 8 battery exhibits a highly reversible Mg decontamination reaction. Further, as shown in FIG. 4, the battery maintains a coulombic efficiency close to 100% up to 25 times or more, which demonstrates the excellent reversible charge-discharge characteristics of the battery. On the other hand, when the above-described batteries were manufactured using the electrolytes of Comparative Examples 1 to 13, the batteries did not operate properly under the charge / discharge conditions.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

1: 이차 전지
3: 음극
5: 양극
7: 세퍼레이터
9: 전극 조립체
10, 13: 리드 부재
15: 케이스
1: secondary battery
3: cathode
5: anode
7: Separator
9: Electrode assembly
10, 13: lead member
15: Case

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되는 설폰계 용매,
하기 화학식 2로 표시되는 에테르계 용매, 그리고
하기 화학식 3으로 표시되는 전해염을 포함하며,
상기 설폰계 용매와 상기 에테르계 용매를 1:3 내지 3:1의 부피비로 포함하는 전해질.
[화학식 1]
R1R2SO2
(상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 5 내지 10 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 R1과 R2가 모두 알킬기인 경우 상기 R1 과 R2 중 적어도 어느 하나는 탄소수가 3 내지 10인 알킬기이다)
[화학식 2]
Figure 112017029559226-pat00003

(상기 화학식 2에서, 상기 R5는 -(R51)m-O-(R52)n- 이고, 상기 R51 및 R52는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬렌기이고, 상기 m 및 n은 각각 독립적으로 0 또는 1의 정수이고,
상기 R6 내지 R9는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 탄소수 5 내지 10의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다)
[화학식 3]
AX2
(상기 화학식 3에서, 상기 A는 Mg 및 Ca로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 X는 Cl, Br 및 I로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다)
A sulfone-based solvent represented by the following formula (1)
An ether solvent represented by the following formula (2), and
And an electrolytic salt represented by the following formula (3)
An electrolyte comprising the sulfone-based solvent and the ether-based solvent in a volume ratio of 1: 3 to 3: 1.
[Chemical Formula 1]
R 1 R 2 SO 2
(In the formula 1, wherein R 1 and R 2 are either each independently having from 2 to 10 carbon atoms an alkyl group, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms group and selected from the group consisting of carbon number 5-10 aryl group, and wherein R 1 And R < 2 > are all alkyl groups, at least either of R < 1 > and R < 2 &
(2)
Figure 112017029559226-pat00003

Wherein R 5 is - (R 51 ) m -O- (R 52 ) n -, R 51 and R 52 are each independently an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, m and n Are each independently an integer of 0 or 1,
Each of R 6 to R 9 is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 5 to 10 carbon atoms)
(3)
AX 2
(Wherein A is any one selected from the group consisting of Mg and Ca, and X is any one selected from the group consisting of Cl, Br and I)
제1항에 있어서,
상기 설폰계 용매는 디프로필 설폰, 디부틸 설폰, 디메톡시 설폰, 디에톡시 설폰, 메톡시 프로필 설폰, 페닐 프로필 설폰 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the sulfone-based solvent is any one selected from the group consisting of dipropylsulfone, dibutylsulfone, dimethoxysulfone, diethoxysulfone, methoxypropylsulfone, phenylpropylsulfone, and combinations thereof.
제1항에 있어서,
상기 에테르계 용매는 디옥솔란(dioxolane), 디옥산(dioxane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the ether-based solvent is any one selected from the group consisting of dioxolane, dioxane, and combinations thereof.
제1항에서,
상기 전해염은 MgCl2, MgBr2, MgI2, CaCl2, CaBr2, CaI2 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 전해질.
The method of claim 1,
The electrolyte salt is MgCl 2, MgBr 2, MgI 2 , CaCl 2, CaBr 2, CaI 2 and any one of the electrolyte will be selected from the group consisting of a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 상기 전해질 전체 부피에 대하여 상기 설폰계 용매를 30 내지 70 부피%로 포함하는 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte comprises 30 to 70% by volume of the sulfone-based solvent with respect to the total volume of the electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 상기 전해질 전체 부피에 대하여 상기 에테르계 용매를 30 내지 70 부피%로 포함하는 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte contains 30 to 70% by volume of the ether-based solvent with respect to the total volume of the electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 상기 전해염을 0.5 내지 2M로 포함하는 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte comprises 0.5 to 2 M of the electrolytic salt.
서로 대향 배치되는, 양극 활물질을 포함하는 양극과 음극 활물질을 포함하는 음극, 그리고
상기 양극과 음극 사이에 개재되는 전해질을 포함하며,
상기 전해질은 제1항에 따른 전해질인 것인 이차 전지.
A negative electrode including a positive electrode active material and a negative electrode active material disposed opposite to each other, and
And an electrolyte interposed between the anode and the cathode,
Wherein the electrolyte is the electrolyte according to claim 1.
제8항에 있어서,
상기 양극 활물질은 망간 산화물(MnO2), 바나듐 산화물(V2O5), 철 산화물, Mo6S8, TiS2, FeSiPO4, FeSiPO4 및 MF2(상기 M은 Fe 또는 Cu임)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 이차 전지.
9. The method of claim 8,
The positive electrode active material is composed of manganese oxide (MnO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 ), iron oxide, Mo 6 S 8 , TiS 2 , FeSiPO 4 , FeSiPO 4 and MF 2 Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
제8항에 있어서,
상기 음극 활물질은 마그네슘, 칼슘, 탄소질 재료, 리튬 티탄 산화물, 마그네슘과 비스무트 또는 주석의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 이차 전지.
9. The method of claim 8,
Wherein the negative electrode active material is any one selected from the group consisting of magnesium, calcium, a carbonaceous material, lithium titanium oxide, an alloy of magnesium and bismuth or tin.
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