KR102230649B1 - Electrolyte, preparing method thereof, and secondary battery comprising the electrolyte - Google Patents

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Abstract

이온 전도상(conductive phase) 및 구조상(structural phase)을 포함하는 이중연결 도메인(co-continuous domain)을 함유하는 블록 공중합체이며, 상기 구조상은 상온 이하의 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트를 포함하는 전해질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 이차 전지가 제공된다.It is a block copolymer containing a double-linked domain (co-continuous domain) including an ion conducting phase (conductive phase) and a structural phase (structural phase) , the structure is an electrolyte comprising a polymer segment having a glass transition temperature of less than room temperature, A method of manufacturing the same and a secondary battery including the same are provided.

Description

전해질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 이차 전지 {Electrolyte, preparing method thereof, and secondary battery comprising the electrolyte}Electrolyte, manufacturing method thereof, and secondary battery comprising the same {Electrolyte, preparing method thereof, and secondary battery comprising the electrolyte}

전해질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 이차 전지를 제시한다. An electrolyte, a method of manufacturing the same, and a secondary battery including the same are provided.

리튬 이차 전지는 현재 상용화된 이차 전지 중 에너지 밀도가 가장 높은 고성능 이차 전지로서 예를 들어 전기자동차와 같은 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 전기자동차에 적합한 리튬 이차 전지는 고온에서 작동할 수 있고, 많은 양의 전기를 충전하거나 방전하고 장시간 사용되어야 한다.The lithium secondary battery is a high-performance secondary battery having the highest energy density among the currently commercialized secondary batteries, and can be used in various fields such as, for example, electric vehicles. Lithium secondary batteries suitable for electric vehicles can operate at high temperatures, and must be used for a long time after charging or discharging a large amount of electricity.

리튬 이차 전지에 사용되는 전해질로는 폴리에틸렌 옥사이드 전해질이 알려져 있다. 이러한 전해질은 60℃ 이상의 고온에서는 우수한 이온 전도도를 나타내지만, 상온에서는 이온 전도도가 저하된다. Polyethylene oxide electrolyte is known as an electrolyte used in a lithium secondary battery. Such an electrolyte exhibits excellent ionic conductivity at a high temperature of 60° C. or higher, but the ionic conductivity decreases at room temperature.

전해질의 다른 예로서 폴리에틸렌옥사이드-폴리스티렌 블록 공중합체 전해질이 알려져 있다. 이러한 전해질은 기계적 물성이 만족할만한 수준에 이르지 못하여 개선의 여지가 많다.As another example of the electrolyte, a polyethylene oxide-polystyrene block copolymer electrolyte is known. These electrolytes do not reach a satisfactory level in mechanical properties, so there is a lot of room for improvement.

한 측면은 기계적 물성이 개선된 전해질 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.One aspect is to provide an electrolyte with improved mechanical properties and a method of manufacturing the same.

다른 측면은 상기 전해질을 포함하여 사이클 효율 및 안정성이 개선된 이차전지를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide a secondary battery with improved cycle efficiency and stability including the electrolyte.

한 측면에 따라 According to one side

이온 전도상(conductive phase) 및 구조상(structural phase)을 포함하는 이중연결 도메인(co-continuous domain)을 함유하는 블록 공중합체이며,It is a block copolymer containing a double-linked domain (co-continuous domain) including an ionic conductive phase (conductive phase) and a structural phase (structural phase),

상기 구조상은 상온 이하의 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트(polymer segment)를 포함하는 전해질이 제공된다.In the above structure, an electrolyte including a polymer segment having a glass transition temperature of less than or equal to room temperature is provided.

상기 구조상은i)일관능 중합성 모노머, ii)다관능 중합성 모노머 및 iii) 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 중합 반응 생성물인 고분자를 포함한다.The structure includes a polymer which is a polymerization reaction product of i) a monofunctional polymerizable monomer, ii) a polyfunctional polymerizable monomer, and iii) a polymerizable monomer having a reactive functional group.

다른 측면은 이온 전도상 형성용 고분자인 이온 전도성 고분자를 함유하는 사슬이동제와, 구조상 고분자 형성용 모노머인 i) 일관능 중합성 모노머, ii) 다관능 중합성 모노머 및 iii) 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머를 포함하는 전해질 조성물의 중합 반응을 실시하여 상술한 전해질을 얻는 전해질의 제조방법에 의하여 이루어진다.Another aspect is a chain transfer agent containing an ion conductive polymer, which is a polymer for forming an ion conductive phase, and i) a monofunctional polymerizable monomer, ii) a polyfunctional polymerizable monomer, and iii) a polymerizable monomer having a reactive functional group, which is a structural polymer forming monomer. It is made by a method for producing an electrolyte for obtaining the above-described electrolyte by carrying out a polymerization reaction of the electrolyte composition containing.

또 다른 측면은 양극, 음극 및 이들 사이에 개재된 상술한 전해질을 포함하는 이차 전지에 의하여 이루어진다.Another aspect is made by a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and the above-described electrolyte interposed therebetween.

일구현예에 따른 전해질은 기계적 물성이 개선된다. 이러한 전해질을 채용하면 사이클 효율 및 안전성이 증대된다.The electrolyte according to an embodiment has improved mechanical properties. The use of such an electrolyte increases cycle efficiency and safety.

도 1a 내지 도 1e는 일구현예에 따른 전해질을 포함하는 리튬전지의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1f는 다른 일구현예에 따른 리튬전지의 분해 사시도이다.
도 2a는 실시예 1-2 및 비교예 1에 따라 제조된 전해질의 이온 전도도 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 2b는 실시예 2, 3, 8 및 비교예 1, 4에 따라 제조된 전해질의 이온 전도도 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1에 따른 전해질의 선형 주사전압법 (Linear Sweep Voltammetry: LSV) 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4a는 제작예 1 및 비교제작예 1에 따라 제조된 코인셀의 임피던스 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 4b는 비교제작예 1에 따라 제조된 코인셀의 임피던스 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 4c는 제작예 2에 따라 제조된 코인셀의 임피던스 측정 결과를 나타낸
것이다.
도 4d는 비교제작예 2에 따라 제조된 코인셀의 임피던스 측정 결과를 나타낸
것이다.
도 5a는 비교제작예 3에 따른 코인셀에서 충방전 과정을 거친 후 전해질의 상태를 나타낸 사진이다.
도 5b는 충전 과정을 실시한 후의 비교제작예 3에 따른 코인셀의 충전 프로파일을 나타낸 것이다.
도 6a 내지 도 6c는 제작예 1, 비교제작예 1 및 비교제작예 2에 따라
제조된 코인셀에서 충방전 과정을 실시한 후 용량에 따른 포텐셜 변화를 나타낸 것이다.
도 7은 제작예 2에 따라 제조된 코인셀에 있어서 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 제작예 8에 따라 제조된 리튬이차전지에 있어서 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 제작예 8에 따라 제조된 리튬이차전지에 있어서 용량에 따른 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 제작예 9 및 비교제작예 4에 따라 제조된 리튬이차전지에 있어서 용량 변화를 나타난 것이다.
1A to 1E schematically show the structure of a lithium battery including an electrolyte according to an embodiment.
1F is an exploded perspective view of a lithium battery according to another embodiment.
2A shows the results of evaluation of ionic conductivity of electrolytes prepared according to Examples 1-2 and Comparative Example 1. FIG.
2B shows the results of evaluation of ionic conductivity of electrolytes prepared according to Examples 2, 3 and 8 and Comparative Examples 1 and 4.
3 shows the results of linear sweep voltammetry (LSV) analysis of the electrolyte according to Example 1. FIG.
4A shows the impedance measurement results of coin cells manufactured according to Preparation Example 1 and Comparative Preparation Example 1. FIG.
Figure 4b shows the impedance measurement results of the coin cell manufactured according to Comparative Production Example 1.
Figure 4c shows the impedance measurement result of the coin cell manufactured according to Preparation Example 2
will be.
Figure 4d shows the impedance measurement result of the coin cell manufactured according to Comparative Production Example 2
will be.
5A is a photograph showing a state of an electrolyte after charging and discharging in a coin cell according to Comparative Production Example 3. FIG.
5B shows the charging profile of the coin cell according to Comparative Production Example 3 after performing the charging process.
6A to 6C are according to Production Example 1, Comparative Production Example 1, and Comparative Production Example 2
It shows the potential change according to the capacity after performing the charging/discharging process in the manufactured coin cell.
7 is a graph showing charge/discharge characteristics in a coin cell manufactured according to Preparation Example 2.
8 is a graph showing a change in capacity in a lithium secondary battery manufactured according to Preparation Example 8. FIG.
9 is a graph showing voltage changes according to capacity in a lithium secondary battery manufactured according to Preparation Example 8. FIG.
10 shows the capacity change in the lithium secondary battery manufactured according to Preparation Example 9 and Comparative Preparation Example 4.

첨부된 도면들을 참조하면서 이하에서 예시적인 전해질, 그 제조방법 및 상기 전해질을 포함하는 이차전지에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary electrolytes, a method of manufacturing the same, and a secondary battery including the electrolyte will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.

이온 이온 전도상(ion conductive phase) 및 구조상(structural phase)을 포함하는 이중연결 도메인(co-continuous domain)을 함유하는 블록 공중합체이며,It is a block copolymer containing a co-continuous domain including an ion conductive phase and a structural phase,

상기 구조상은 상온 이하의 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트(polymer segment)을 포함한다. The structure includes a polymer segment having a glass transition temperature of less than room temperature.

상기 구조상은 i)일관능 중합성 모노머, ii)다관능 중합성 모노머 및 iii)반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 중합 반응 생성물인 고분자를 포함한다.The structure includes a polymer which is a polymerization reaction product of i) a monofunctional polymerizable monomer, ii) a polyfunctional polymerizable monomer, and iii) a polymerizable monomer having a reactive functional group.

상기 구조상은 i)일관능 중합성 모노머, ii)다관능 중합성 모노머 및 iii)반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 중합 반응 생성물인 고분자를 포함한다.The structure includes a polymer which is a polymerization reaction product of i) a monofunctional polymerizable monomer, ii) a polyfunctional polymerizable monomer, and iii) a polymerizable monomer having a reactive functional group.

용어 “상온”은 약 25℃를 나타낸다.The term “room temperature” refers to about 25°C.

상온 이하의 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트는 상술한 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머로부터 유래된 것으로서, 구체적으로 상술한 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머가 일관능성 중합성 모노머 및 다관능 중합성 모노머와 중합 반응을 실시하여 얻어진다. 여기에서 중합 반응은 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머와, 일관능성 중합성 모노머 및 다관능 중합성 모노머와 공중합반응, 가교반응 및/또는 그래프트 반응을 포함한다. The polymer segment having a glass transition temperature below room temperature is derived from the polymerizable monomer having the above-described reactive functional group, and specifically, the polymerizable monomer having the above-described reactive functional group is polymerized with a monofunctional polymerizable monomer and a polyfunctional polymerizable monomer. It is obtained by carrying out a reaction. Herein, the polymerization reaction includes a polymerization reaction, a crosslinking reaction and/or a graft reaction with a polymerizable monomer having a reactive functional group, a monofunctional polymerizable monomer and a polyfunctional polymerizable monomer.

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상기 구조상은 높은 유리전이온도(Tg)를 갖는 고분자 세그먼트와 낮은 유리전이온도(Tg)를 갖는 고분자 세그먼트를 포함하는 고분자를 포함한다. 높은 유리전이온도는 예를 들어 상온을 초과하는 유리 전이온도를 나타내며, 예를 들어 30 내지 300℃이다. 여기에서 용어 “고분자 세그먼트”는 고분자를 구성하는 부분 사슬을 의미한다.The structure includes a polymer including a polymer segment having a high glass transition temperature (Tg) and a polymer segment having a low glass transition temperature (Tg). A high glass transition temperature indicates, for example, a glass transition temperature exceeding room temperature, and is, for example, 30 to 300°C. Here, the term “polymer segment” refers to a partial chain constituting a polymer.

전해질 제조시 일반적으로 사용되는 블록 공중합체의 구조상은 우수한 기계적 물성을 구현하기 위하여 높은 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트만으로 이루어진다. 여기에서 높은 유리전이온도는 상온을 초과하는 유리전이온도를 의미한다.The structure of block copolymers generally used in the manufacture of electrolytes is composed of only polymer segments having a high glass transition temperature in order to realize excellent mechanical properties. Here, a high glass transition temperature means a glass transition temperature exceeding room temperature.

그러나 일구현예에 따른 전해질에서 블록 공중합체를 구성하는 구조상은 높은 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트 이외에 낮은 유리전이온도, 구체적으로 상온 이하의 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트를 포함한다. 상온 이하의 유리 전이온도는 예를 들어 -50 내지 25℃의 유리전이온도를 말한다. 이러한 상온 이하의 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트를 함유하면, 구조상 고분자 및 이를 함유한 블록 공중합체는 우수한 탄성 특성을 보유하게 된다. 우수한 탄성을 갖는 구조상 형성용 고분자는 상술한 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머가 일관능성 중합 모노머 및 다관능 중합성 모노머와 반응하여 얻어질 수 있다.However, the structure constituting the block copolymer in the electrolyte according to an embodiment includes a polymer segment having a low glass transition temperature, specifically, a glass transition temperature of less than room temperature, in addition to the polymer segment having a high glass transition temperature. The glass transition temperature below room temperature means, for example, a glass transition temperature of -50 to 25°C. When the polymer segment having a glass transition temperature below room temperature is contained, the structural polymer and the block copolymer containing the same have excellent elastic properties. The structurally-forming polymer having excellent elasticity can be obtained by reacting the above-described polymerizable monomer having a reactive functional group with a monofunctional polymerizable monomer and a polyfunctional polymerizable monomer.

구조상에서 상술한 높은 유리전이온도(Tg)를 갖는 고분자 세그먼트와 낮은 유리전이온도(Tg)를 갖는 고분자 세그먼트를 포함하는 고분자에서 낮은 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트의 함량은 예를 들어 구조상 형성용 고분자(높은 유리 전이온도를 갖는 고분자 세그먼트와 낮은 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트의 총합) 1몰을 기준으로 하여 0.2 내지 0.7 몰이다.The content of the polymer segment having a low glass transition temperature in the polymer including the polymer segment having a high glass transition temperature (Tg) and a polymer segment having a low glass transition temperature (Tg) described above in terms of structure is, for example, a polymer for structural formation. (Total of polymer segments having a high glass transition temperature and polymer segments having a low glass transition temperature) 0.2 to 0.7 moles based on 1 mole.

용어 “중합 반응 생성물”은 중합 반응과, 가교 반응 또는 그래프트 반응으로부터 얻어진 생성물을 의미하며, 예를 들어 상기 중합 반응 생성물은 i)일관능 중합성 모노머, ii)다관능 중합성 모노머 및 iii)반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머의 가교 공중합 반응 생성물을 의미할 수 있다. 가교 공중합 반응 생성물은 가교 공중합 반응으로부터 얻어진 생성물 및/또는 그래프트 공중합 반응으로부터 얻어진 생성물이다.The term “polymerization reaction product” refers to a product obtained from a polymerization reaction, a crosslinking reaction or a graft reaction, for example, the polymerization reaction product is i) a monofunctional polymerizable monomer, ii) a polyfunctional polymerizable monomer, and iii) reactivity It may mean a crosslinked copolymerization reaction product of an elastically retaining polymerizable monomer having a functional group. The crosslinking copolymerization reaction product is a product obtained from a crosslinking copolymerization reaction and/or a product obtained from a graft copolymerization reaction.

상기 이중연결 도메인 사이즈는 1㎛ 이상이다.The size of the double-linked domain is 1 μm or more.

리튬 이차 전지용 전해질로서 폴리에틸렌옥사이드-폴리스티렌 블록 공중합체 전해질이 알려져 있다. 이러한 전해질에서 이온 전도상은 폴리에틸렌옥사이드로 이루어지며, 구조상은 유리전이온도가 높은 폴리스티렌만으로 이루어진다. 그런데 이러한 전해질은 상온에서의 이온 전도도는 양호하지만 기계적 물성이 충분치 않아 전지 동작중 크랙(crack)이 형성되어 전지내 단락(short)이 발생된다. 그리고 상술한 전해질을 리튬 음극 보호막으로 사용하는 경우 리튬 금속의 덴드라이트 형성을 억제하는 효과가 미미하여 개선의 여지가 많다.As an electrolyte for a lithium secondary battery, a polyethylene oxide-polystyrene block copolymer electrolyte is known. In this electrolyte, the ion conducting phase is made of polyethylene oxide, and the structure is made of polystyrene having a high glass transition temperature. However, such an electrolyte has good ionic conductivity at room temperature, but its mechanical properties are insufficient, so that a crack is formed during operation of the battery, resulting in a short circuit in the battery. In addition, when the above-described electrolyte is used as a lithium negative electrode protective film, the effect of suppressing the formation of dendrite of lithium metal is insignificant, and there is much room for improvement.

이에 본 발명자들은 전해질 형성용 고분자로서 이온 전도상 및 구조상을 포함하는 이중연결 도메인을 함유하는 구조를 갖는 블록 공중합체를 이용하며 상기 이중연결 도메인의 사이즈를 종래의 경우에 비하여 1㎛ 이상으로 크게 조절한다. 이와 동시에 블록 공중합체의 구조상을 형성하는 고분자의 조성을 조절하여 블록 공중합체의 탄성을 제어한다. 여기에서 구조상을 형성하는 고분자의 조성은 고분자를 얻기 위하여 사용되는 출발물질의 모노머의 종류 및 함량을 변화하여 조절할 수 있다. Accordingly, the present inventors use a block copolymer having a structure containing a double-linked domain including an ion conductive phase and a structural phase as a polymer for forming an electrolyte, and the size of the double-linked domain is adjusted to be greater than 1 μm compared to the conventional case. . At the same time, the elasticity of the block copolymer is controlled by controlling the composition of the polymer forming the structural phase of the block copolymer. Here, the composition of the polymer forming the structural phase can be adjusted by changing the type and content of the monomer of the starting material used to obtain the polymer.

일구현예에 따르면, 모노머로서 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머를 사용한다. According to one embodiment, a monofunctional polymerizable monomer, a polyfunctional polymerizable monomer, and an elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group are used as the monomers.

상술한 이중연결 도메인의 사이즈를 갖는 블록 공중합체는 RAFT(reversible addition-fragmentation chain transfer) 반응에 의하여 얻어질 수 있다. 이러한 RAFT 반응시에는 사슬이동제를 사용하여 진행될 수 있다. 이와 같이 사슬이동제를 이용하여 RAFT 반응을 실시하면 다분산도(polydispersity)가 작고 연장된 사슬 길이를 갖는 블록 공중합체를 얻을 수 있다. 그리고 블록 공중합체는 상술한 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머의 중합 반응(가교 공중합 반응)에 의하여 얻어진 중합 생성물로서 가교된 네트워크상(crosslinked network phas)을 포함하여 강성(integrity)을 갖게 되면서 탄성을 함께 보유하게 된다. 여기에서 가교 공중합 반응은 그래프트 공중합 반응도 포함할 수 있다.The block copolymer having the size of the double-linked domain described above can be obtained by a reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) reaction. In the case of such a RAFT reaction, it can be carried out using a chain transfer agent. When the RAFT reaction is performed using a chain transfer agent as described above, a block copolymer having a small polydispersity and an extended chain length can be obtained. And the block copolymer is a polymerization product obtained by the polymerization reaction (crosslinked copolymerization reaction) of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group. ), and retains the elasticity while having the rigidity (integrity). Here, the crosslinking copolymerization reaction may also include a graft copolymerization reaction.

일구현예에 따르면, 블록 공중합체의 다분산도(중량평균분자량(Mw)/수평균분자량(Mn))는 3.0 이하로서, 예를 들어 1.0 내지 2.0, 구체적으로 1.05 내지 1.17이다. 그리고 블록 공중합체의 중량평균분자량은 10,000~200,000 Daltons, 예를 들어 40,000 내지 150,000 Daltons이다.According to an embodiment, the polydispersity (weight average molecular weight (Mw)/number average molecular weight (Mn)) of the block copolymer is 3.0 or less, for example, 1.0 to 2.0, specifically 1.05 to 1.17. And the weight average molecular weight of the block copolymer is 10,000 to 200,000 Daltons, for example, 40,000 to 150,000 Daltons.

상술한 블록 공중합체를 이용하면, 리튬 이온과 같은 이온의 빠른 이동이 가능한 나노채널의 퍼콜레이션(percolation)이 이루어짐으로써 이온 전도도가 우수하면서 기계적 물성이 개선된 전해질을 얻을 수 있다. 전해질의 기계적 물성이 개선됨에 따라 전지 충방전 과정에서 발생되는 전해질의 크랙 형성을 미연에 예방할 수 있다. 그리고 이러한 전해질을 음극 보호막으로 사용하는 경우 리튬 금속의 덴드라이트 형성을 억제하는 효과가 매우 우수하다. 따라서 전해질의 기계적 물성 저하로 인한 전지내 단락을 미연에 예방할 수 있게 된다.When the above-described block copolymer is used, an electrolyte having excellent ionic conductivity and improved mechanical properties can be obtained by performing percolation of nanochannels capable of rapid movement of ions such as lithium ions. As the mechanical properties of the electrolyte are improved, it is possible to prevent the formation of cracks in the electrolyte during the charging and discharging process of the battery. In addition, when such an electrolyte is used as a cathode protective film, the effect of suppressing the formation of dendrite of lithium metal is very excellent. Therefore, it is possible to prevent a short circuit in the battery due to a decrease in mechanical properties of the electrolyte.

기계적 물성은 예를 들어 탄성계수 및 인장강도 등과 같이 기계적 강도를 나타내는 특성을 의미한다.Mechanical properties refer to properties that exhibit mechanical strength, such as modulus of elasticity and tensile strength.

본 명세서에서 “이온 전도상”은 블록 공중합체의 전기적 성능(예를 들어 In this specification, the "ionic conducting phase" refers to the electrical performance of the block copolymer (for example,

이온 전도도)을 주로 담당하는 영역을 나타낸다. 그리고 “구조상”은 블록 공중합체의 기계적 물성, 내구성 및 열적 안정성을 주로 담당하는 영역을 나타낸다. 이온 전도상 및 구조상을 포함하는 이중연결 도메인은 실질적으로 연속적인 상을 이루고 있고 도메인 바운더리(domain boundary)를 갖고 있지 않다. 이와 같이 도메인 바운더리가 없다는 것은 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy) 또는 기체 수착 등온식(Gas Sorption Isotherm)을 통하여 확인 가능하다.Ionic conductivity). And “structurally” refers to a region mainly responsible for mechanical properties, durability, and thermal stability of the block copolymer. The double-linked domain including the ion conducting phase and the structural phase constitutes a substantially continuous phase and does not have a domain boundary. As such, the absence of domain boundaries can be confirmed through Scanning Electron Microscopy or Gas Sorption Isotherm.

이중연결 도메인 사이즈는 1㎛ 이상으로 크다. 예를 들어 이중연결 도메인 사이즈는 1 내지 1000 ㎛, 구체적으로 1 내지 100 ㎛이다. 이중연결 도메인 사이즈가 상술한 범위를 갖는다는 것은 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy) 또는 투과전자현미경(transmission electron microscopy)을 이용하거나 또는 한 도메인의 물질을 제거한 후 기체 수착 등온선(Gas sorption isotherm)에 의하여 구하여지는 내부 기공의 비표면적을 측정함으로써 알아낼 수 있다.
상술한 바와 같이, 이중연결 도메인 사이즈가 1㎛ 이상으로 크면 이중연결 도메인 사이즈가 1㎛ 미만인 경우와 비교하여 우수한 이온 전도도와 기계적 물성을 동시에 확보할 수 있다는 이점이 있다. 또한 채널의 단면 크기는 1 내지 20nm이다. 이와 같이 이중연결 도메인 사이즈, 채널의 길이 및 단면크기는 전자주사현미경, 투과전자현미경 및 기체 수착 등온선을 이용하여 확인할 수 있다.
The double-linked domain size is as large as 1 μm or more. For example, the size of the double-linked domain is 1 to 1000 µm, specifically 1 to 100 µm. The fact that the double-linked domain size has the above-described range is determined by using a scanning electron microscope or a transmission electron microscopy, or by a gas sorption isotherm after removing the material of one domain. It can be found by measuring the specific surface area of the obtained internal pores.
As described above, when the size of the double-connected domain is larger than 1 μm, there is an advantage in that excellent ionic conductivity and mechanical properties can be simultaneously secured compared to the case where the size of the double-connected domain is less than 1 μm. In addition, the cross-sectional size of the channel is 1 to 20 nm. As described above, the size of the double-connected domain, the length of the channel, and the cross-sectional size can be confirmed using a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, and a gas sorption isotherm.

상술한 채널의 길이 및 단면 크기는 이온 전도상을 구성하는 고분자의 사슬 길이를 조절하여 제어할 수 있다. 여기에서 단면 크기는 길이가 가장 긴 한 변의 길이 또는 직경을 나타낸다.The length and cross-sectional size of the above-described channel can be controlled by adjusting the chain length of the polymer constituting the ion conducting phase. Here, the cross-sectional size represents the length or diameter of one side with the longest length.

일구현예에 따른 구조상은 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 The structure according to an embodiment is a monofunctional polymerizable monomer, a polyfunctional polymerizable monomer, and

반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머의 중합 반응 생성물인 고분자를 포함한다. 이러한 고분자는 상술한 바와 같이 상온 이하의 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트와 상온을 초과하는 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트를 함유한다. 구조상 형성용 고분자가 상온 이하의 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트를 함유하여 상온에서 러버 특성을 나타낸다. 그 결과 이러한 구조상 형성용 고분자를 이용하면 탄성이 우수한 전해질을 얻을 수 있다. 그리고 구조상 형성용 고분자가 상온을 초과하는 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트를 함유하여 상온에서 글래스(glass) 특성을 갖게 된다. 이러한 구조상 형성용 고분자를 이용하면 기계적 물성이 우수한 전해질을 제조할 수 있다.It includes a polymer which is a polymerization reaction product of an elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group. As described above, such a polymer contains a polymer segment having a glass transition temperature below room temperature and a polymer segment having a glass transition temperature exceeding room temperature. The structurally forming polymer contains a polymer segment having a glass transition temperature below room temperature, and exhibits rubber properties at room temperature. As a result, if such a structurally forming polymer is used, an electrolyte having excellent elasticity can be obtained. In addition, the structurally forming polymer contains a polymer segment having a glass transition temperature exceeding room temperature, so that it has glass characteristics at room temperature. By using such a structurally forming polymer, an electrolyte having excellent mechanical properties can be prepared.

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반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머는 공중합성 관능기와 반응성 작용기를 갖고 있고 중합되어 구조상을 형성하는 고분자가 우수한 탄성을 갖도록 한다. 구조상을 형성하는 고분자 중, 상온 이하의 유리전이온도를 갖는 고분자 세그먼트가 우수한 탄성과 밀접한 관련이 있다.The polymerizable monomer having a reactive functional group has a copolymerizable functional group and a reactive functional group, and the polymer formed by polymerization to form a structural phase has excellent elasticity. Among the polymers forming the structural phase, a polymer segment having a glass transition temperature below room temperature is closely related to excellent elasticity.

여기에서 반응성 작용기는 가교반응 및/또는 그래프트 중합이 가능한 관능기라면 모두 다 사용 가능하다. 예를 들어 에틸렌성 불포화 결합을 함유하는 작용기, 하이드록시기, 아미노기, 아미드기, 카르복실기 및 알데히드기 중에서 선택된 하나 이상을 들 수 있다.Here, any reactive functional group may be used as long as it is a functional group capable of crosslinking reaction and/or graft polymerization. For example, one or more selected from a functional group containing an ethylenically unsaturated bond, a hydroxy group, an amino group, an amide group, a carboxyl group, and an aldehyde group may be mentioned.

일구현예에 의하면, 반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머가 반응성 작용기를 갖고 있는 아크릴계 모노머, 메타크릴계 모노머 및 올레핀계 모노머로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 있다. 반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머의 구체적인 예로서 부틸 아크릴레이트, 1,6-헥사디엔, 1,4-부타디엔, 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-하이드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-하이드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 이타콘산, 말레산, 2-이소시아네이토에틸 (메타)아크릴레이트, 3-이소시아네이토프로필 (메타)아크릴레이트, 4-이소시아네이토부틸 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 , 에틸렌디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸렌프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸렌프로판트리아크릴레이트, 1,3-부탄디올(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 알릴아크릴레이트, N-비닐 카프로락탐 및 하기 화학식 10a로 표시되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상이 있다.According to an embodiment, the elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group is at least one selected from the group consisting of an acrylic monomer, a methacrylic monomer, and an olefin-based monomer having a reactive functional group. As specific examples of the elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group, butyl acrylate, 1,6-hexadiene, 1,4-butadiene, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylic Rate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth)acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethylene glycol (meth)acrylate, 2-hydroxy Roxypropylene glycol (meth)acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, 2-(meth)acryloyloxy acetic acid, 3-(meth)acryloyloxy propyl acid, 4-(meth)acryloyloxy butyric acid, Itaconic acid, maleic acid, 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate, 3-isocyanatopropyl (meth)acrylate, 4-isocyanatobutyl (meth)acrylate, (meth)acrylamide , N-vinyl pyrrolidone, ethylene di (meth) acrylate, diethylene glycol (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylene propane tri (meth) acrylate, trimethylene propane triacrylic Rate, 1,3-butanediol (meth)acrylate, 1,6-hexanedioldi (meth)acrylate, allyl acrylate, N-vinyl caprolactam, and at least one selected from the compound represented by the following formula (10a).

[화학식 10a][Formula 10a]

Figure 112017003435322-pat00001
Figure 112017003435322-pat00001

일관능 중합성 모노머는 (공)중합성 관능기(예: C=C)를 하나 갖는 화합물을 나타낸다. 예를 들어 스티렌, 4-브로모스티렌, 터트부틸스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 4-메틸 펜텐-1, 부틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸 메타크릴레이트, 부타디엔, 디메틸실록산, 이소부틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 아크릴로니트릴, 1-부틸 비닐에테르, 비닐 사이클로헥산, 플루오로카본, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 말레산 무수물(maleic anhydride), 말레산(maleic acid), 메타크릴산 및 비닐피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 있다.The monofunctional polymerizable monomer represents a compound having one (co)polymerizable functional group (eg, C=C). For example, styrene, 4-bromostyrene, tertbutylstyrene, methyl methacrylate, isobutyl methacrylate, 4-methylpentene-1, butylene terephthalate, ethylene terephthalate, ethylene, propylene, isobutyl methacrylic Rate, butadiene, dimethylsiloxane, isobutylene, vinylidene fluoride, acrylonitrile, 1-butyl vinyl ether, vinyl cyclohexane, fluorocarbon, cyclohexyl methacrylate, maleic anhydride, maleic acid (maleic acid), methacrylic acid and at least one selected from the group consisting of vinylpyridine.

다관능 중합성 모노머는 반응성 작용기, 예를 들어 (공)중합성 관능기를 둘 이상 갖는 화합물을 의미한다. 예를 들어 l,2-디비닐벤젠, 1,3-디비닐벤젠, 1,4-디비닐벤젠 1,2,4-트리비닐벤젠, 4,4”-디비닐-5’-(4-비닐페닐)-1,1’: 3’,1”-터페닐, 1,3-디비닐나프탈렌, 1,8-디비닐나프탈렌, l,3,5-트리비닐나프탈렌, 2,4-디비닐비페닐, 3,5,7-트리비닐나프탈렌, l,2-디비닐-3,4-디메틸벤젠, l,5,6-트리비닐-3,7-디에틸나프탈렌, l,3-디비닐-4,5-8-트리부틸나프탈렌 및 2,2'-디비닐-4-에틸-4'-프로필비페닐 중에서 선택된 하나 이상이 있다.The polyfunctional polymerizable monomer refers to a compound having two or more reactive functional groups, for example (co)polymerizable functional groups. For example l,2-divinylbenzene, 1,3-divinylbenzene, 1,4-divinylbenzene 1,2,4-trivinylbenzene, 4,4”-divinyl-5'-(4- Vinylphenyl)-1,1': 3',1"-terphenyl, 1,3-divinylnaphthalene, 1,8-divinylnaphthalene, l,3,5-trivinylnaphthalene, 2,4-divinyl Biphenyl, 3,5,7-trivinylnaphthalene, l,2-divinyl-3,4-dimethylbenzene, l,5,6-trivinyl-3,7-diethylnaphthalene, l,3-divinyl -4,5-8-tributylnaphthalene and 2,2'-divinyl-4-ethyl-4'-propylbiphenyl.

일구현예에 따르면, 상기 일관능 중합성 모노머가 스티렌이고 상기 다관능 중합성 모노머가 1,4-디비닐벤젠이고, 상기 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머는 부틸 아세테이트, 1,4-헥사디엔 또는 1,6-헥사디엔이다. 전해질에서 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 함량은 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머의 총합 1몰을 기준으로 하여 0.2 내지 0.7몰, 예를 들어 0.4 내지 0.6667몰이다. 그리고 일관능 중합성 모노머의 함량은 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머의 총합 1몰을 기준으로 하여 0.15 내지 0.5몰, 예를 들어 0.16665 내지 0.44445몰이다. 다관능성 중합성 모노머의 함량은 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머의 총합 1몰을 기준으로 하여 0.05 내지 0.3몰, 예를 들어 0.1111 내지 0.2몰이다. According to an embodiment, the monofunctional polymerizable monomer is styrene, the polyfunctional polymerizable monomer is 1,4-divinylbenzene, and the polymerizable monomer having a reactive functional group is butyl acetate, 1,4-hexadiene or It is 1,6-hexadiene. The content of the polymerizable monomer having a reactive functional group in the electrolyte is 0.2 to 0.7 mol, for example 0.4, based on 1 mol of the total of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group. To 0.6667 moles. In addition, the content of the monofunctional polymerizable monomer is 0.15 to 0.5 moles, for example 0.16665 to 0.44445 moles, based on 1 mole of the total of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group. to be. The content of the polyfunctional polymerizable monomer is 0.05 to 0.3 mol, for example, 0.1111 to 0.2 mol, based on 1 mol of the total of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group. .

구조상을 형성하는 출발물질인 모노머의 함량이 상기 범위일 때 최종적으로 얻어진 전해질의 인장강도 및 탄성계수가 우수하여 이로 인하여 전지 내부에서 단락이 일어나는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 기계적 물성 및 이온 전도도가 우수하다.When the content of the monomer, which is the starting material forming the structural phase, is excellent in the tensile strength and elastic modulus of the finally obtained electrolyte, it is possible to prevent a short circuit inside the battery, as well as excellent mechanical properties and ionic conductivity. Do.

일구현예에 의하면, 일관능성 중합성 모노머, 다관능성 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 혼합비는 4:1:4, 2:1:2, 1:1:4 또는 2:1:4 몰비이다.According to an embodiment, the mixing ratio of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the polymerizable monomer having a reactive functional group is 4:1:4, 2:1:2, 1:1:4, or 2:1: It is 4 molar ratio.

이온 전도상은 에테르계 모노머, 아크릴계 모노머, 메타크릴계 모노머, 아민계 모노머, 이미드계 모노머, 알킬 카보네이트계 모노머, 니트릴계 모노머, 포스파진계 모노머, 올레핀계 모노머, 디엔계 모노머 및 실록산계 모노머 중에서 선택된 하나 이상의 이온 전도성 반복단위(ion conductive repeating unit)를 함유하는 이온 전도성 고분자를 포함한다. The ion-conducting phase is selected from ether-based monomers, acrylic-based monomers, methacrylic-based monomers, amine-based monomers, imide-based monomers, alkyl carbonate-based monomers, nitrile-based monomers, phosphazine-based monomers, olefin-based monomers, diene-based monomers, and siloxane-based monomers. And an ion conductive polymer containing one or more ion conductive repeating units.

상술한 이온 전도성 반복단위는 블록 공중합체의 이온 전도도를 담당하는 영역으로서 비제한적인 예는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 에틸렌 비닐아세테이트, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 중에서 선택된 하나 이상의 모노머로부터 유래된 것을 들 수 있다. 상기 이온 전도성 반복단위로서, 에톡실레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(ETPTA)를 사용할 수 있다.The ion conductive repeating unit described above is a region responsible for the ionic conductivity of the block copolymer, and non-limiting examples include acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, and 2-ethyl. And those derived from one or more monomers selected from hexyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethyl hexyl methacrylate, decyl acrylate, ethylene vinyl acetate, ethylene oxide, and propylene oxide. As the ion conductive repeating unit, ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (ETPTA) may be used.

이온 전도성 고분자는 예를 들어 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리2-에틸헥실 아크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리2-에틸헥실메타크릴레이트, 폴리데실아크릴레이트 및 폴리에틸렌비닐아세테이트, 폴리이미드, 폴리아민, 폴리아미드, 폴리알킬카보네이트, 폴리니트릴, 폴리포스파진(polyphosphazines), 폴리올레핀, 폴리디엔(polydienes)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다.The ion conductive polymer is, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polydimethylsiloxane, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, poly2 -Ethylhexyl acrylate, polybutyl methacrylate, poly2-ethylhexyl methacrylate, polydecyl acrylate and polyethylene vinyl acetate, polyimide, polyamine, polyamide, polyalkyl carbonate, polynitrile, polyphosphazines ), polyolefins, polydienes, and one or more selected from the group consisting of.

구조상의 함량은 전해질의 총부피를 기준으로 하여 50% 이상, 예를 들어 50 내지 90%, 구체적으로 50 내지 70%이다. 전해질에서 구조상의 함량이 상술한 범위일 때 전해질의 기계적 물성이 우수하다. 전해질은 이온성 액체를 더 포함할 수 있다. The structural content is 50% or more, for example 50 to 90%, specifically 50 to 70%, based on the total volume of the electrolyte. When the structural content of the electrolyte is within the above-described range, the electrolyte has excellent mechanical properties. The electrolyte may further include an ionic liquid.

이온성 액체는 상온 이하의 융점을 갖고 있고 이온만으로 구성되는 상온(25℃)에서 액체 상태의 염 또는 상온 용융염을 말한다. 이온성 액체는 i)암모늄계, 피롤리디늄계, 피리디늄계, 피리미디늄계, 이미다졸륨계, 피페리디늄계, 피라졸륨계, 옥사졸륨계, 피리다지늄계, 포스포늄계, 설포늄계, 트리아졸륨계 및 그 혼합물 중에서 선택된 하나 이상의 양이온과, ii) BF4 -, PF6 -, AsF6 -, SbF6 -, AlCl4 -, HSO4 -, ClO4 -, CH3SO3 -, CF3CO2 -, (CF3SO2)2N-, Cl-, Br-, I-, SO4 -, CF3SO3 -, (C2F5SO2)2N-, (C2F5SO2)(CF3SO2)N-, 및 (CF3SO2)2N- 중에서 선택된 적어도 하나로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 화합물 중에서 선택된 하나 이상을 포함한다.An ionic liquid has a melting point below room temperature and refers to a salt in a liquid state or a molten salt at room temperature at room temperature (25°C) composed of only ions. The ionic liquid is i) ammonium-based, pyrrolidinium-based, pyridinium-based, pyrimidinium-based, imidazolium-based, piperidinium-based, pyrazolium-based, oxazolium-based, pyridazinium-based, phosphonium-based, sulfonium-based, tria at least one cation selected from the sol ryumgye, and mixtures thereof, and, ii) BF 4 -, PF 6 -, AsF 6 -, SbF 6 -, AlCl 4 -, HSO 4 -, ClO 4 -, CH 3 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, Cl -, Br -, I -, SO 4 -, CF 3 SO 3 -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, (C 2 F 5 SO 2) (CF 3 SO 2 ) N - comprises at least one selected from a compound containing at least one anion selected from at least one selected from the group consisting of -, and (CF 3 SO 2) 2 N .

이온성 액체는 구체적으로 N-메틸-N-프로필피롤디니움 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드[PYR13+TFSI-], N-부틸-N-메틸피롤리디움 비스(3-트리플루오로메틸술포닐)이미드{N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide [PYR14+TFSI-]}, 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드{1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide}[BMITFSI], 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다.Ionic liquids are specifically N- methyl -N- propyl blood roldi nium bis (trifluoromethane sulfonyl) imide [PYR13 + TFSI -], N- butyl -N- methylpyrrolidin Stadium bis (3-trifluoro Romero tilsul sulfonyl) imide {N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide [PYR14 + TFSI -]}, 1- butyl-3-methylimidazolium methyl sulfonyl as imidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide { 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide}[BMITFSI], 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide.

전해질은 알칼리금속염 또는 알칼리토금속염을 더 포함한다. 이와 같이 알칼리금속염 또는 알칼리토금속염을 더 포함하면 전해질의 이온 전도도를 더 개선할 수 있다. 여기에서 알칼리금속염 또는 알칼리토금속염의 예로는 알칼리금속 또는 알칼리토류 금속을 함유하는 클로라이드, 하이드라이드, 나이트라이드, 포스파이드, 술포아미드, 트리플레이트, 티오시아네이트, 퍼클로레이트, 보레이트 또는 셀레나이드를 들 수 있다. 상기 알칼리금속 또는 알칼리토류 금속의 예로는 리튬, 소듐, 포타슘, 바륨, 칼슘 등이 있다.The electrolyte further includes an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt. If the alkali metal salt or alkaline earth metal salt is further included as described above, the ionic conductivity of the electrolyte may be further improved. Here, examples of the alkali metal salt or alkaline earth metal salt include chloride, hydride, nitride, phosphide, sulfoamide, triflate, thiocyanate, perchlorate, borate or selenide containing an alkali metal or alkaline earth metal. have. Examples of the alkali metal or alkaline earth metal include lithium, sodium, potassium, barium, and calcium.

알칼리 금속염의 예로서 LiSCN, LiN(CN)2, LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)3C, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2CF2CF3)2, LiPF3(CF2CF3)3, LiPF3(C2F5)3, LiPF3(CF3)3, LiB(C2O4)2, NaSCN, NaSO3CF3, KTFSI, NaTFSI, Ba(TFSI)2, Pb(TFSI)2, Ca(TFSI)2 및 LiPF3(CF2CF3)3 중에서 선택된 하나 이상을 들 수 있다. Examples of alkali metal salts include LiSCN, LiN(CN) 2 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 3 C, LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 , LiPF 3 (CF 2 CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiB(C 2 O 4 ) 2 , NaSCN, NaSO 3 CF 3 , KTFSI, NaTFSI, Ba(TFSI) 2 , Pb(TFSI) 2 , Ca(TFSI) 2 and LiPF 3 (CF 2 CF 3 ) 3 One or more selected from among the can be mentioned.

전해질이 이온성 액체와 리튬염을 함유하는 경우, 이온성 액체/리튬 이온의 몰비(IL/Li)는 0.1 내지 2.0, 예를 들어 0.2 내지 1.8, 구체적으로 0.4 내지 1.5일 수 있다. 이러한 몰비를 갖는 전해질은 리튬 이온 이동도 및 이온 전도도가 우수할 뿐만 아니라 기계적 물성이 우수하여 음극 표면에 리튬 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제할 수 있다.When the electrolyte contains the ionic liquid and the lithium salt, the molar ratio of the ionic liquid/lithium ion (IL/Li) may be 0.1 to 2.0, for example 0.2 to 1.8, specifically 0.4 to 1.5. The electrolyte having such a molar ratio is excellent in lithium ion mobility and ionic conductivity, as well as excellent mechanical properties, so that the growth of lithium dendrites on the negative electrode surface can be effectively suppressed.

이온 전도상을 구성하는 이온 전도성 반복단위를 함유하는 고분자 블록의 중량 평균 분자량은 1,000 Daltons 이상, 예를 들어 1,000 내지 100,000 Daltons, 구체적으로 5,000 내지 50,000 Daltons이다. 이러한 중량 평균 분자량 범위를 갖는 고분자 블록을 가지면 블록 공중합체는 중합도가 적절한 범위로 제어됨에 따라 이를 이용하면 이온 전도도가 개선된 전해질을 얻을 수 있다.The weight average molecular weight of the polymer block containing the ion conductive repeating units constituting the ion conductive phase is 1,000 Daltons or more, for example 1,000 to 100,000 Daltons, specifically 5,000 to 50,000 Daltons. If a polymer block having such a weight average molecular weight range is provided, the block copolymer has an appropriate degree of polymerization, and thus an electrolyte with improved ionic conductivity can be obtained by using the block copolymer.

구조상을 구성하는 고분자 블록의 중량평균분자량은 1,000 Daltons 이상이고, 예를 들어 10,000 내지 500,000 Daltons, 구체적으로 15,000 내지 400,000 Daltons이다. 상기 구조상을 구성하는 고분자 블록의 함량은 블록 공중합체의 총 중량 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 45 중량부, 예를 들어 22 내지 43 중량부, 구체적으로 25 내지 40 중량부이다. 이러한 중량 평균 분자량 범위를 갖는 고분자 블록을 이용하면 기계적 물성과 이온 전도도가 우수한 전해질을 얻을 수 있다.The weight average molecular weight of the polymer block constituting the structural phase is 1,000 Daltons or more, for example, 10,000 to 500,000 Daltons, specifically 15,000 to 400,000 Daltons. The content of the polymer block constituting the structural phase is 20 to 45 parts by weight, for example 22 to 43 parts by weight, specifically 25 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the block copolymer. If a polymer block having such a weight average molecular weight range is used, an electrolyte having excellent mechanical properties and ionic conductivity can be obtained.

일구현예에 따른 블록 공중합체는 선형 또는 분지형 블록 공중합체일 수 있다. 또한 상기 블록 공중합체의 형태는 라멜라(lamellar)형, 원통형, 또는 자이로이드(gyroid)형 등을 포함할 수 있다. 분지형 블록 공중합체는 예를 들어, 그래프트 고분자, 스타형(star-shaped) 고분자, 빗살(comb) 고분자, 브러쉬(brush) 고분자 등이 있다.The block copolymer according to an embodiment may be a linear or branched block copolymer. In addition, the form of the block copolymer may include a lamellar type, a cylindrical shape, or a gyroid type. Branched block copolymers include, for example, graft polymers, star-shaped polymers, comb polymers, brush polymers, and the like.

다른 일구현예에 따르면, 이온 전도상(conductive phase) 및 구조상(structural phase)을 포함하는 이중연결 도메인(co-continuous domain)을 함유하는 블록 공중합체이며, 상기 구조상은 i)일관능 중합성 모노머, ii)다관능 중합성 모노머 및 iii)반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머의 중합 반응 생성물인 고분자를 포함하는 전해질이 제공된다.According to another embodiment, the ion jeondosang (conductive phase), and the structure is a block copolymer containing a double connection domain (co-continuous domain) comprising a (structural phase), the structure is i) one bifunctional polymerizable monomer, There is provided an electrolyte comprising a polymer which is a polymerization reaction product of ii) a polyfunctional polymerizable monomer and iii) an elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group.

상술한 전해질을 구성하는 블록 공중합체에서 이중연결 도메인 사이즈는 1㎛ 이상이다.In the block copolymer constituting the above-described electrolyte, the size of the double-linked domain is 1 μm or more.

일구현예에 따른 전해질은 리튬 이온의 빠른 이동이 가능한 나노채널의 퍼컬레이션(percolation)이 이루어짐과 동시에 리튬 금속의 덴드라이트 형성을 억제할 수 있도록 우수한 탄성을 갖고 있다. 그리고 전해질의 기계적 물성이 개선되어 이차 전지에 사용되는 경우 크랙 발생이 억제되고 이로 인하여 충방전지 전지 내부의 전기적 단락이 효과적으로 방지된다. The electrolyte according to an exemplary embodiment has excellent elasticity so as to suppress the formation of dendrite of lithium metal while percolation of nanochannels capable of rapid movement of lithium ions is achieved. In addition, the mechanical properties of the electrolyte are improved, and when used in a secondary battery, the occurrence of cracks is suppressed, thereby effectively preventing an electric short inside the rechargeable battery.

이하, 일구현예에 따른 전해질의 제조방법을 살펴보기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing an electrolyte according to an embodiment will be described.

전해질은 예를 들어 원포트 중합 유도 미세상 분리(one-pot polymerization induced microphase separation(PIMS) 방법에 따라 제조될 수 있다. 이러한 방법에 의하여 이온 전도상과 구조상의 상분리 현상이 일어나는 도중에 가교 및/또는 그래프트 반응에 의하여 상이 고정되어 구조체 전체에 걸쳐 도메인 바운더리가 없는 이중 연결상이 형성되게 된다. Electrolytes can be prepared, for example, according to the one-pot polymerization induced microphase separation (PIMS) method. By this method, crosslinking and/or grafting during the ionic conduction phase and structural phase separation phenomena occur. The phase is fixed by the reaction to form a double linked phase without domain boundaries throughout the structure.

말단에 사슬이동제를 갖는 이온 전도상 형성용 고분자를 구조상 고분자 형성용 모노머와 혼합하여 전해질 조성물을 얻는다. 전해질 조성물의 중합 반응을 실시하여 전해질을 얻을 수 있다. 여기에서 이온 전도성 형성용 고분자는 이온 전도성 고분자로 볼 수 있다.A polymer for forming an ion conductive phase having a chain transfer agent at the terminal is mixed with a monomer for forming a structural polymer to obtain an electrolyte composition. The electrolyte can be obtained by carrying out a polymerization reaction of the electrolyte composition. Here, the polymer for forming ion conductivity can be considered as an ion conductive polymer.

전해질 조성물에는 이온성 액체, 알칼리금속염 및 알칼리토금속염중 에서 선택된 하나 이상을 더 부가할 수 있다. 또는 상술한 중합 반응을 거쳐 얻어진 전해질을 이온성 액체, 알칼리금속염 및 알칼리토금속염 중에서 선택된 하나 이상에 함침할 수 있다.One or more selected from ionic liquids, alkali metal salts and alkaline earth metal salts may be further added to the electrolyte composition. Alternatively, the electrolyte obtained through the polymerization reaction described above may be impregnated with at least one selected from an ionic liquid, an alkali metal salt, and an alkaline earth metal salt.

상기 전해질 조성물에는 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, BaTiO3, 케이지구조의 실세스퀴옥산 및 금속-유기 골격 구조체(Metal-Orgainc Framework: MOF)로부터 선택된 1종 이상의 무기 입자가 더 포함될 수 있다. 무기 입자의 함량은 전해질 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부, 예를 들어 1 내지 15 중량부이다.The electrolyte composition further includes at least one inorganic particle selected from SiO 2 , TiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , BaTiO 3 , silsesquioxane of a cage structure, and a metal-organic framework (MOF). Can be included. The content of the inorganic particles is 1 to 20 parts by weight, for example 1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total weight of the electrolyte.

상기 전해질 조성물에는 유기용매가 더 포함될 수 있다. 여기에서 유기용매로는 테트라하이드로퓨란, 메틸에틸케톤, 아세토니트릴, 에탄올, N,N-디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 메틸렌클로라이드 또는 그 혼합물이 사용될 수 있다. An organic solvent may be further included in the electrolyte composition. Here, as the organic solvent, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, acetonitrile, ethanol, N,N-dimethylformamide, acetonitrile, methylene chloride, or a mixture thereof may be used.

상술한 전해질 조성물에는 중합 반응의 반응성을 촉진하기 위하여 중합 개시제를 부가한다. 중합 개시제로는 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile: AIBN) 등을 이용한다. 중합개시제의 함량은 통상적인 수준이다.To the above-described electrolyte composition, a polymerization initiator is added to accelerate the reactivity of the polymerization reaction. As the polymerization initiator, azobisisobutyronitrile (AIBN) or the like is used. The content of the polymerization initiator is at a conventional level.

상술한 과정에 따라 얻어진 전해질은 임의의 원하는 형태, 예를 들어 10 내지 200㎛, 예를 들어 10 내지 100㎛, 구체적으로 10 내지 60㎛의 두께를 갖는 막(layer), 필름(film) 또는 시트(sheet) 형태로 제조가능하다. 시트(sheet), 필름 또는 막 형태로 전해질을 제조하기 위해서는 스핀 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 압출, 캐스팅, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄 등의 공지된 기술이 사용될 수 있다. The electrolyte obtained according to the above-described process may be in any desired form, for example, a layer, film or sheet having a thickness of 10 to 200 μm, for example 10 to 100 μm, specifically 10 to 60 μm. It can be manufactured in (sheet) form. In order to prepare the electrolyte in the form of a sheet, film or membrane, known techniques such as spin coating, roll coating, curtain coating, extrusion, casting, screen printing, inkjet printing, etc. may be used.

예를 들어 상술한 전해질 조성물을 기재상에 도포하고 용매를 증발시켜 기재상에 필름을 형성하고 상기 기재로부터 필름을 분리해내면 전해질을 얻을 수 있다. For example, an electrolyte can be obtained by applying the above-described electrolyte composition on a substrate, evaporating a solvent to form a film on the substrate, and separating the film from the substrate.

상기 전해질은 예를 들어 고체 상태를 갖는다.The electrolyte has, for example, a solid state.

말단에 사슬이동제를 갖는 이온 전도상 형성용 고분자는 이온 전도상 형성용 고분자인 이온 전도성 고분자를 사슬이동제와 반응하여 이온 전도성 고분자의 일 말단에 사슬이동제에서 유래된 잔기가 결합되어 비대칭엔드 캡핑된(asymmetric end capped) 이온 전도성 고분자일 수 있다. 이온 전도성 고분자를 사슬이동제와 반응하여 말단에 사슬이동제를 갖는 이온 전도성 고분자를 얻는 방법은 당해기술분야에 공지된 방법에 따라 얻을 수 있다.The polymer for forming an ion conductive phase having a chain transfer agent at the end reacts with an ion conductive polymer, which is a polymer for forming an ion conductive phase, with a chain transfer agent, and a residue derived from the chain transfer agent is bonded to one end of the ion conductive polymer, resulting in an asymmetric end capped (asymmetric end). capped) may be an ion conductive polymer. A method of reacting an ion conductive polymer with a chain transfer agent to obtain an ion conductive polymer having a chain transfer agent at the terminal can be obtained according to a method known in the art.

상기 구조상 형성용 고분자 모노머는 i) 일관능 중합성 모노머, ii) 다관능 중합성 모노머 및/또는 iii) 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머를 포함한다.The structurally formed polymeric monomer includes i) a monofunctional polymerizable monomer, ii) a polyfunctional polymerizable monomer, and/or iii) a polymerizable monomer having a reactive functional group.

상기 중합 반응 과정중 이온 전도성 고분자에 결합된 사슬이동제는 구조상 고분자로 이동된다. 사슬이동제(일명 RAFT(Reversible addition-fragmentation chain tranfer제)는 고분자를 원하는 분자량과 분자량 분포를 거의 정확하게 제어할 수 있는 리빙 라디칼 중합법(living radical polymerization)에서 사용되는 물질로서, 사슬 이동 반응의 활성점을 옮기거나 또는 사슬 이동 반응을 촉진하는 역할을 한다. During the polymerization reaction, the chain transfer agent bonded to the ion conductive polymer is transferred to the polymer in structure. A chain transfer agent (aka RAFT (Reversible addition-fragmentation chain transfer agent)) is a material used in living radical polymerization that can control the molecular weight and molecular weight distribution desired for a polymer, and is the active point of the chain transfer reaction. It serves to transfer or promote chain transfer reactions.

상기 중합 반응으로 일관능성 중합성 모노머, 다관능성 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 공중합 반응이 진행되면서 상기 다관능성 중합성 모노머의 가교 반응과, 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 반응성 작용기의 반응으로 가교 반응 및/또는 그래프트 반응이 진행되어 구조상을 형성하는 고분자가 형성된다. 상술한 공중합 반응과 가교 반응 또는 상술한 공중합 반응과 가교반응 및/또는 그래프트 반응으로 상분리 유도로 형성된 이중 연결 구조를 갖는 블록 공중합체가 얻어진다. As the polymerization reaction proceeds with a copolymerization reaction of a monofunctional polymerizable monomer, a polyfunctional polymerizable monomer, and a polymerizable monomer having a reactive functional group, a crosslinking reaction of the polyfunctional polymerizable monomer and a reactive functional group of the polymerizable monomer having a reactive functional group A crosslinking reaction and/or a graft reaction proceeds to form a polymer forming a structural phase. A block copolymer having a double-linked structure formed by inducing phase separation through the above-described copolymerization reaction and crosslinking reaction or the above-described copolymerization reaction and crosslinking reaction and/or graft reaction is obtained.

상기 전해질 조성물에는 이온성 액체, 알칼리금속염 및 알칼리토금속염 중에서 선택된 하나 이상이 더 부가될 수 있다. 또는 상기 중합 반응을 실시하여 얻어진 전해질에 이온성 액체, 알칼리금속염 및 알칼리토금속염 중에서 선택된 하나 이상이 더 부가될 수 있다. At least one selected from an ionic liquid, an alkali metal salt, and an alkaline earth metal salt may be further added to the electrolyte composition. Alternatively, at least one selected from an ionic liquid, an alkali metal salt and an alkaline earth metal salt may be further added to the electrolyte obtained by performing the polymerization reaction.

상기 이온 전도상 고분자를 함유하는 사슬이동제는 폴리에테르계, 폴리아크릴계, 폴리메타크릴계, 폴리실록산계로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상과 사슬이동제를 반응하여 제조된다.The chain transfer agent containing the ion-conducting polymer is prepared by reacting a chain transfer agent with at least one selected from the group consisting of polyether-based, polyacrylic, polymethacrylic, and polysiloxane-based.

상기 중합 반응, 공중합 반응, 및 가교 반응은 RAFT(reversible addition-fragmentation chain transfer) 중합에 의하여 이루어진다. 그래프트 반응도 RAFT 중합에 의하여 이루어질 수 있다. 이러한 RAFT 반응시 사슬이동제를 사용하여 진행될 수 있다. 이와 같이 사슬이동제를 이용하여 RAFT 반응을 실시하면 다분산도(polydispersity)가 작고 연장된 사슬 길이를 갖는 블록 공중합체를 얻을 수 있다. 따라서 이러한 블록 공중합체는 이중연결 도메인의 사이즈가 종래의 경우에 비하여 증가하여 1㎛ 이상으로 크다.The polymerization reaction, copolymerization reaction, and crosslinking reaction are performed by RAFT (reversible addition-fragmentation chain transfer) polymerization. The graft reaction can also be achieved by RAFT polymerization. This RAFT reaction can be carried out using a chain transfer agent. When the RAFT reaction is performed using a chain transfer agent as described above, a block copolymer having a small polydispersity and an extended chain length can be obtained. Therefore, in this block copolymer, the size of the double-linked domain is increased to 1 μm or more compared to the conventional case.

사슬 이동제는 하기 화학식 1a로 표시되는 화합물이다.The chain transfer agent is a compound represented by the following formula (1a).

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure 112017003435322-pat00002
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상기 화학식 1a 중, L은 자유 라디칼 이탈기(free radical leaving group)이고, R3은 C=S 이중결합 반응성을 조절하는 그룹으로서 라디칼 부가 및 fragmentation 속도에 영향을 미친다. In Formula 1a, L is a free radical leaving group, and R 3 is a group that controls the C=S double bond reactivity and affects the rate of radical addition and fragmentation.

상기 L의 예로서 -CH2CN, -C(CH3)2CN, -C(CN)(CH3)CH2C(=O)OH, -C(CH3)2CN, 또는 -C(CH3)2 C(=O)OH가 있다. 그리고 R3의 예로는 페닐기, -SC12H25, 또는 -N(CH3)C6H5기가 있다.As an example of the L -CH 2 CN, -C(CH 3 ) 2 CN, -C(CN)(CH 3 )CH 2 C(=O)OH, -C(CH 3 ) 2 CN, or -C( CH 3 ) 2 C(=O)OH. And examples of R 3 include a phenyl group, -SC 12 H 25 , or -N(CH 3 )C 6 H 5 group.

사슬이동제의 예로서 디티오에스테르(dithioesters), 디티오카바메이트(dithiocarbamates), 트리티오카보네이트(trithiocarbonates), 크산테이트(xanthates)와 같은 티오카르보닐티오 화합물(thiocarbonylthio compound)을 사용하며, 구체적으로 하기 화학식 1b으로 표시되는 화합물 중에서 선택된 하나를 사용한다.As an example of a chain transfer agent, thiocarbonylthio compounds such as dithioesters, dithiocarbamates, trithiocarbonates, and xanthates are used, and specifically, the following One selected from the compounds represented by Formula 1b is used.

[화학식 1b][Formula 1b]

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이온 전도상 고분자를 함유하는 사슬이동제는 예를 들어 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.The chain transfer agent containing the ion-conducting polymer may be, for example, a compound represented by the following formula (3).

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112017003435322-pat00010
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상기 화학식 3 중, L1은 상기 화학식 1에서 L로부터 유래된 그룹으로서, 예를 들어 -C(=O)-C(R1)(R2)- 또는 -C(=O)-(CH2)k-C(R1)(R2)- (k는 1 내지 5의 정수임)가 있다. 그리고 R3의 예로는 치환된 또는 비치환된 C1~C20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2~C20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C6~C50 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C6~C50 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 포화 또는 불포화 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 방향족 카르보시클릭기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 헤테로시클릭기, 시아노기, C1~C20 알킬티오기, C1~C20 알콕시기, 또는 C2~C20 디알킬아미노기이다. In Formula 3, L 1 is a group derived from L in Formula 1, for example -C(=O)-C(R 1 )(R 2 )- or -C(=O)-(CH 2 ) k -C(R 1 )(R 2 )- (k is an integer from 1 to 5). And examples of R 3 include a substituted or unsubstituted C 1 to C 20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 2 to C 20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C 6 to C 50 aryl group, a substituted or Unsubstituted C 6 ~C 50 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C 5 ~C 34 saturated or unsaturated carbocyclic group, substituted or unsubstituted C 5 ~C 34 aromatic carbocyclic group, substituted or It is an unsubstituted C 5 ~C 34 heterocyclic group, a cyano group, a C 1 ~C 20 alkylthio group, a C 1 ~C 20 alkoxy group, or a C 2 ~C 20 dialkylamino group.

R3은 예를 들어 페닐기, -SC12H25, - C6H5 또는 -N(CH3)C6H5이다.R 3 is, for example, a phenyl group, -SC 12 H 25 , -C 6 H 5 or -N(CH 3 )C 6 H 5 .

R1 및 R2은 서로 독립적으로 수소, 시아노기, 치환된 또는 비치환된 C1~C20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2~C20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C6~C50 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C6~C50 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 포화 또는 불포화 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 방향족 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 헤테로고리기, C1~C20 알킬티오기, C1~C20 알콕시기, 또는 C2~C20 디알킬아미노기이다.R 1 and R 2 are independently of each other hydrogen, a cyano group, a substituted or unsubstituted C 1 to C 20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 2 to C 20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C 6 to C 50 aryl group, substituted or unsubstituted C 6 to C 50 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C 5 to C 34 saturated or unsaturated carbocyclic group, substituted or unsubstituted C 5 to C 34 aromatic a carbocyclic group, a substituted or unsubstituted C 5 ~ C 34 come heterocyclic group, C 1 ~ C 20 alkyl group, a C 1 ~ C 20 alkoxy group, or a C 2 ~ C 20 dialkylamino group.

L1은 구체적으로 -C(=O) CH2 C(CN)(CH3)- 또는 -C(=O)C(CH3)2-가 있다L 1 is specifically -C(=O) CH 2 C(CN)(CH 3 )- or -C(=O)C(CH 3 ) 2-

화학식 3으로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식 3a로 표시되는 화합물일 수 있다.The compound represented by Formula 3 may be, for example, a compound represented by the following Formula 3a.

[화학식 3a][Formula 3a]

Figure 112017003435322-pat00011
Figure 112017003435322-pat00011

상기 화학식 3a 중 R1 내지 R3은 서로 독립적으로 수소, 시아노기, 치환된 In Formula 3a, R 1 to R 3 are each independently hydrogen, a cyano group, or a substituted

또는 비치환된 C1~C20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2~C20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C6~C50 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C6~C50 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 포화 또는 불포화 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 방향족 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 헤테로고리기, C1~C20 알킬티오기, C1~C20 알콕시기, 또는 C2~C20 디알킬아미노기이고, Or an unsubstituted C 1 ~C 20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 2 ~C 20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C 6 ~C 50 aryl group, a substituted or unsubstituted C 6 ~C 50 Heteroaryl group, substituted or unsubstituted C 5 to C 34 saturated or unsaturated carbocyclic group, substituted or unsubstituted C 5 to C 34 aromatic carbocyclic group, substituted or unsubstituted C 5 to C 34 hetero A cyclic group, a C 1 to C 20 alkylthio group, a C 1 to C 20 alkoxy group, or a C 2 to C 20 dialkylamino group,

R은 치환된 또는 비치환된 C2-C10의 알킬렌이고,R is a substituted or unsubstituted C2-C10 alkylene,

n은 중합도로서 3 내지 5,000의 수이다. n is a number of 3 to 5,000 as the degree of polymerization.

상기 이온 전도상을 포함하는 사슬이동제는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물이다.The chain transfer agent including the ion conducting phase is a compound represented by the following formula (4).

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112017003435322-pat00012
Figure 112017003435322-pat00012

상기 화학식 4 중, n, L1, Z은 상기 화학식 3에서 정의된 바와 같다.In Formula 4, n, L 1 and Z are as defined in Formula 3.

화학식 4로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화학식 4a로 표시되는 고분자가 있다.Examples of the compound represented by Formula 4 include a polymer represented by Formula 4a below.

[화학식 4a][Formula 4a]

Figure 112017003435322-pat00013
Figure 112017003435322-pat00013

상기 화학식 4a 중, n은 중합도로서 2 내지 5,000의 수이다.In Formula 4a, n is a number of 2 to 5,000 as the degree of polymerization.

상기 이온 전도상 형성용 고분자를 함유하는 사슬이동제의 중량 평균 분자량은 300 내지 28000 Daltons이다.The weight average molecular weight of the chain transfer agent containing the polymer for forming the ion conductive phase is 300 to 28000 Daltons.

상기 중합 반응의 온도는 출발물질의 종류에 따라 가변적이지만, 예를 들어 20 내지 150℃, 예를 들어 100 내지 120℃에서 실시된다.The temperature of the polymerization reaction varies depending on the type of starting material, but is carried out at, for example, 20 to 150°C, for example, 100 to 120°C.

상기 제조방법에 따라 얻어진 블록 공중합체는 탄성이 우수하면서도 이온전도도 및 기계적 물성이 우수한 전해질을 얻을 수 있다.The block copolymer obtained according to the above manufacturing method can obtain an electrolyte having excellent elasticity and excellent ionic conductivity and mechanical properties.

일구현예에 의한 전해질은 i)스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 1,6-헥사디엔의 중합 반응 생성물인 고분자와 ii)폴리에틸렌 옥사이드의 블록 공중합체를 포함한다. 다른 일구현예에 의한 전해질은 i)스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 부틸 아크릴레이트의 중합 반응 생성물인 고분자와 ii)폴리에틸렌 옥사이드의 블록 공중합체를 포함한다.The electrolyte according to an embodiment includes i) a polymer which is a polymerization product of styrene, 1,4-divinylbenzene, and 1,6-hexadiene, and ii) a block copolymer of polyethylene oxide. The electrolyte according to another embodiment includes a block copolymer of i) a polymer which is a polymerization product of styrene, 1,4-divinylbenzene, and butyl acrylate, and ii) a polyethylene oxide.

상기 구조상에 포함된 고분자의 말단에는 사슬이동제(Chain Transfer Agent)로부터 유래된 잔기(residue)가 결합되어 있고 이온 전도상 형성용 고분자와 구조상 형성용 고분자 사이에는 사슬이동제로부터 유래된 링커(linker)(일명 정크 블록(junk block))가 존재할 수 있다. A residue derived from a chain transfer agent is bonded to the end of the polymer included in the structure, and a linker derived from a chain transfer agent (a.k.a. Junk blocks) may exist.

상기 잔기는 -S-C(=S)-R3 이고 링커는 -C(=O)-C(R1)(R2)- 또는 -C(=O)-(CH2)k-C(R1)(R2)- (k는 1 내지 5의 정수임)이고, R1 내지 R3은 서로 독립적으로 수소, 시아노기, 치환된 또는 비치환된 C1~C20 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2~C20 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C6~C50 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C6~C50 헤테로 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 포화 또는 불포화 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34 방향족 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5~C34헤테로고리기, C1~C20알킬티오기, C1~C20 알콕시기, 또는 C2~C20디알킬아미노기이다.The residue is -SC(=S)-R 3 and the linker is -C(=O)-C(R 1 )(R 2 )- or -C(=O)-(CH 2 ) k -C(R 1 )(R 2 )- (k is an integer of 1 to 5), and R 1 to R 3 are each independently hydrogen, a cyano group, a substituted or unsubstituted C 1 to C 20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 2 to C 20 alkenyl group, substituted or unsubstituted C 6 to C 50 aryl group, substituted or unsubstituted C 6 to C 50 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C 5 to C 34 saturated or Unsaturated carbocyclic group, substituted or unsubstituted C 5 to C 34 aromatic carbocyclic group, substituted or unsubstituted C 5 to C 34 heterocyclic group, C 1 to C 20 alkylthio group, C 1 to C 20 It is an alkoxy group or a C 2 ~C 20 dialkylamino group.

잔기의 예는 -S-C(=S)-C12H25, -S-C(=S)-C6H5 , 또는 -S-C(=S)-N(CH3)C6H5이고, 링커는 예를 들어 -C(=O)-CH2-, -C(=O)-C(CH3)2-, -C(=O)-CH2-C(CH3)2-, -C(=O)-CH2CH2-C(CH3)2- 또는 -C(=O)-CH2CH2-C(CH3)(CN)-이 있다.Examples of residues are -SC(=S)-C 12 H 25 , -SC(=S)-C 6 H 5 , or -SC(=S)-N(CH 3 )C 6 H 5 , and the linker is an example For example -C(=O)-CH 2 -, -C(=O)-C(CH 3 ) 2 -, -C(=O)-CH 2 -C(CH 3 ) 2 -, -C(= O)-CH 2 CH 2 -C(CH 3 ) 2 -or -C(=O)-CH 2 CH 2 -C(CH 3 )(CN)-.

전해질은 하기 화학식 1로 하기 화학식 1로 표시되는 블록 공중합체 또는 하기 화학식 2로 표시되는 블록 공중합체를 포함할 수 있다.The electrolyte may include a block copolymer represented by the following formula (1) or a block copolymer represented by the following formula (2).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112017003435322-pat00014
Figure 112017003435322-pat00014

상기 화학식 1 중, m, n은 중합도를 나타내며, m은 2 내지 5,000의 수이고, n은 2 내지 5,000의 수이고, 예를 들어 5 내지 1,000의 수이고, In Formula 1, m and n represent the degree of polymerization, m is a number of 2 to 5,000, n is a number of 2 to 5,000, for example, a number of 5 to 1,000,

a, b 및 c는 모두 몰분율(mole fraction)을 나타내며, 서로 독립적으로 0 내지 1의 수이고, a, b 및 c는 이들의 총합이 1이 되도록 선택된다. a, b, and c all represent a mole fraction, and are independently numbers of 0 to 1, and a, b, and c are selected so that their sum total is 1.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112017003435322-pat00015
Figure 112017003435322-pat00015

상기 화학식 2 중, m, n은 중합도를 나타내며, m은 2 내지 5,000의 수이고, n은 2 내지 5,000의 수이고, 예를 들어 5 내지 1,000의 수이고, In Formula 2, m and n represent the degree of polymerization, m is a number of 2 to 5,000, n is a number of 2 to 5,000, for example, a number of 5 to 1,000,

a, b 및 c는 모두 몰분율(mole fraction)을 나타내며, 서로 독립적으로 0 내지 1의 수이고, a, b 및 c는 이들의 총합이 1이 되도록 선택된다. a, b, and c all represent a mole fraction, and are independently numbers of 0 to 1, and a, b, and c are selected so that their sum total is 1.

상기 화학식 1로 표시되는 블록 공중합체의 예로서 하기 화학식 1c로 표시되는 블록 공중합체가 있다.As an example of the block copolymer represented by Formula 1, there is a block copolymer represented by Formula 1c below.

[화학식 1c] [Formula 1c]

Figure 112017003435322-pat00016
Figure 112017003435322-pat00016

상기 화학식 1c 중, m, n, a, b, c는 화학식 1에서 정의된 바와 같다.In Formula 1c, m, n, a, b, and c are as defined in Formula 1.

상기 화학식 2로 표시되는 블록 공중합체의 예로서 하기 화학식 2a로 표시되는 블록 공중합체가 있다.As an example of the block copolymer represented by Chemical Formula 2, there is a block copolymer represented by Chemical Formula 2a.

[화학식 2a][Formula 2a]

Figure 112017003435322-pat00017
Figure 112017003435322-pat00017

상기 화학식 2a 중, m, n, a, b, c는 화학식 2에서 정의된 바와 같다.In Formula 2a, m, n, a, b, and c are as defined in Formula 2.

상기 화학식 1, 화학식 1c, 화학식 2 및 화학식 2a에서 a는 예를 들어 0.15 내지 0.5 , 예를 들어 0.16665 내지 0.44445이고, b는 0.05 내지 0.3, 예를 들어 0.1111 내지 0.2이고, c는 0.2 내지 0.7, 예를 들어 0.4 내지 0.6667이다.In Formula 1, Formula 1c, Formula 2, and Formula 2a, a is, for example, 0.15 to 0.5, for example 0.16665 to 0.44445, b is 0.05 to 0.3, for example 0.1111 to 0.2, and c is 0.2 to 0.7, For example, it is 0.4 to 0.6667.

일관능성 중합성 모노머, 다관능성 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 혼합비는 4:1:4(44.445:11.11:44.445), 1:1:4(16.665:16.665:66.67), 2:1:2(40:20:40) 또는 2:1:4(28.57:14.29:57.14) 몰비이다.The mixing ratio of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the polymerizable monomer having a reactive functional group is 4:1:4 (44.445:11.11:44.445), 1:1:4 (16.665:16.665:66.67), 2: 1:2 (40:20:40) or 2:1:4 (28.57:14.29:57.14) molar ratio.

일구현예에 의하면, 전해질의 상온(25℃)에서의 탄성계수는 4.0MPa 이상, 예를 들어 4.0 내지 1200MPa으로 매우 우수하다. 그리고 인장강도(Tensile strength)는 25℃에서 0.01 MPa 이상, 예를 들어 0.1 내지 20 MPa이다. 이와 같이 전해질은 상온에서도 전지 성능에 필요한 기계적 물성을 동시에 확보할 수 있다.According to one embodiment, the elastic modulus of the electrolyte at room temperature (25° C.) is 4.0 MPa or more, for example, 4.0 to 1200 MPa, which is very good. And the tensile strength (Tensile strength) is 0.01 MPa or more, for example, 0.1 to 20 MPa at 25 ℃. In this way, the electrolyte can simultaneously secure mechanical properties required for battery performance even at room temperature.

전해질은 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, BaTiO3, 케이지 구조의 실세스퀴옥산, 및 금속-유기 골격 구조체(Metal-Orgainc Framework: MOF)로부터 선택된 1종 이상의 무기 입자를 더 포함할 수 있다. 이러한 무기 입자를 더 포함하면 전해질의 기계적 물성이 향상될 수 있다.The electrolyte further includes at least one inorganic particle selected from SiO 2 , TiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , BaTiO 3 , silsesquioxane of a cage structure, and a metal-organic framework (MOF). can do. If the inorganic particles are further included, mechanical properties of the electrolyte may be improved.

무기 입자의 평균 입경은 100nm 미만, 예를 들어 1nm 내지 100nm이다. 무기입자의 평균입경은 5nm 내지 100nm, 예를 들어 10nm 내지 100nm, 구체적으로 10nm 내지 70nm 또는 30nm 내지 70nm일 수 있다. 무기 입자의 입경이 상기 범위일 때 이온 전도도 저하 없이 성막성이 우수하고 기계적 물성이 우수한 전해질을 제조할 수 있다.The average particle diameter of the inorganic particles is less than 100 nm, for example, 1 nm to 100 nm. The average particle diameter of the inorganic particles may be 5nm to 100nm, for example 10nm to 100nm, specifically 10nm to 70nm or 30nm to 70nm. When the particle diameter of the inorganic particles is within the above range, an electrolyte having excellent film-forming properties and excellent mechanical properties can be prepared without deteriorating ionic conductivity.

상기 금속-유기 골격 구조체는 12족 내지 15족의 금속 이온 또는 12족 내지 15족의 금속 이온 클러스터가 유기 리간드와 화학결합으로 형성된 다공성 결정성 화합물이다.The metal-organic skeletal structure is a porous crystalline compound in which metal ions of groups 12 to 15 or metal ion clusters of groups 12 to 15 are formed by chemical bonds with organic ligands.

유기 리간드는 배위 결합, 이온결합 또는 공유결합과 같은 화학결합이 가능한 유기 그룹을 의미하며, 예를 들어 상술한 금속 이온과 결합할 수 있는 사이트가 2개 이상인 유기 그룹인 것이 금속 이온과 결합하여 안정적인 구조체를 형성할 수 있다.The organic ligand refers to an organic group capable of chemical bonds such as coordination bonds, ionic bonds, or covalent bonds. For example, an organic group having two or more sites capable of bonding with the aforementioned metal ions is stable by bonding with metal ions. Can form a structure.

상기 2족 내지 15족 금속 이온은 코발트(Co), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 오스듐(Os), 카드뮴(Cd), 베릴륨(Be), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 스트론듐(Sr), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 하프늄(Hf), Nb, 탄탈륨(Ta), Re, 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 은(Ag), 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 인듐(In), 탈륨(Tl), 실리콘(Si), Ge, 주석(Sn), 납(Pb), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi) 중에서 선택된 하나 이상이고, 상기 유기 리간드는 방향족 디카르복실산, 방향족 트리카르복실산, 이미다졸계 화합물, 테트라졸계, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 피라졸, 방향족 술폰산(sulfonic acid), 방향족 인산(phosphoric acid), 방향족 술핀산(sulfinic acid), 방향족 포스핀산(phosphinic acid), 비피리딘, 아미노기, 이미노기, 아미드기, 메탄디티오산(-CS2H)기, 메탄디티오산 음이온(-CS2 -)기, 피리딘기, 피라진기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기를 갖는 화합물 중에서 선택된 하나 이상에서 유래된 그룹이다. The Group 2 to Group 15 metal ions are cobalt (Co), nickel (Ni), molybdenum (Mo), tungsten (W), ruthenium (Ru), osdium (Os), cadmium (Cd), beryllium (Be), Calcium (Ca), barium (Ba), strontium (Sr), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), aluminum (Al), titanium (Ti), zirconium (Zr) ), copper (Cu), zinc (Zn), magnesium (Mg), hafnium (Hf), Nb, tantalum (Ta), Re, rhodium (Rh), iridium (Ir), palladium (Pd), platinum (Pt) , Silver (Ag), scandium (Sc), yttrium (Y), indium (In), thallium (Tl), silicon (Si), Ge, tin (Sn), lead (Pb), arsenic (As), antimony ( Sb) and at least one selected from bismuth (Bi), and the organic ligand is an aromatic dicarboxylic acid, an aromatic tricarboxylic acid, an imidazole-based compound, a tetrazole-based, 1,2,3-triazole, 1,2, 4-triazole, pyrazole, aromatic sulfonic acid, aromatic phosphoric acid, aromatic sulfinic acid, aromatic phosphinic acid, bipyridine, amino group, imino group, amide group, methane a group, a pyridine group, a group derived from at least one selected from a compound having at least one functional group selected from the group pyrazin-dithiol Osan (-CS 2 H) group, a methane dithiol Osan anion (-CS 2).

상술한 방향족 디카르복실산과 방향족 트리카르복실산의 예로는 벤젠디카르복실산, 벤젠트리카르복실산, 비페닐디카르복실산 또는트리페닐디카르복실산이 있다.Examples of the above-described aromatic dicarboxylic acid and aromatic tricarboxylic acid include benzenedicarboxylic acid, benzenetricarboxylic acid, biphenyldicarboxylic acid or triphenyldicarboxylic acid.

상술한 유기 리간드는 구체적으로 하기 화학식 4b로 표시되는 화합물로부터 유래된 그룹일 수 있다.The organic ligand described above may specifically be a group derived from a compound represented by the following formula 4b.

[화학식 4b][Formula 4b]

Figure 112017003435322-pat00018
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Figure 112017003435322-pat00019
Figure 112017003435322-pat00020
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금속-유기 골격 구조체는 예를 들어 Ti8O8(OH)4[O2C-C6H4C02]6 , Cu(bpy)(H2O)2 (BF4),(bpy)(bpy= 4, 4'-bipyridine) 또는 Zn4O(O2C-C6H4-CO2)3(Zn-terephthalic acid-MOF, Zn-MOF)을 들 수 있다.The metal-organic framework is, for example, Ti 8 O 8 (OH) 4 [O 2 CC 6 H 4 C0 2 ] 6 , Cu(bpy)(H 2 O) 2 (BF4),(bpy)(bpy=4 , 4'-bipyridine) or Zn 4 O(O 2 CC 6 H 4 -CO 2 ) 3 (Zn-terephthalic acid-MOF, Zn-MOF).

일구현예에 따른 전해질은 음극을 보호하는 보호막으로서도 사용 가능하다. 이와 같이 전해질이 보호막으로 사용되는 경우에는 별도로 전해질이 더 포함될 수 있다. 이 때 전해질은 양극과 일구현예에 따른 상술한 보호막으로 사용되는 전해질 사이에 개재될 수 있다.The electrolyte according to an embodiment may also be used as a protective film to protect the negative electrode. In this case, when the electrolyte is used as a protective film, an electrolyte may be additionally included. In this case, the electrolyte may be interposed between the anode and the electrolyte used as the above-described protective film according to an embodiment.

상기 전해질은 액체 전해질, 고체 전해질, 겔 전해질, 고분자 이온성 액체(polymer ionic liquid) 및 세퍼레이터 중에서 선택된 하나 이상이다.The electrolyte is at least one selected from a liquid electrolyte, a solid electrolyte, a gel electrolyte, a polymer ionic liquid, and a separator.

다른 측면에 따라 일구현예에 따른 전해질을 포함하는 이차전지가 제공된다. 이차 전지는 양극, 전해질 및 음극이 적층된 구조를 갖는다.According to another aspect, a secondary battery including an electrolyte according to an embodiment is provided. The secondary battery has a structure in which a positive electrode, an electrolyte, and a negative electrode are stacked.

상술한 전해질은 이차 전지 이외에 발광 다이오드(Light Emitting Diode) 의 전하수송층, 슈퍼커패시터 등의 에너지 저장 장치 등에도 적용 가능하다. In addition to the secondary battery, the above-described electrolyte can be applied to a charge transport layer of a light emitting diode, an energy storage device such as a supercapacitor, and the like.

상기 이차 전지에서 액체 전해질, 고분자 이온성 액체(polymer ionic liquid), 고체 전해질 및 겔 전해질 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 액체 전해질, 고분자 이온성 액체, 겔 전해질 및 전해질 중에서 선택된 하나 이상은 양극과 전해질 사이에 개재될 수 있다.In the secondary battery, at least one selected from a liquid electrolyte, a polymer ionic liquid, a solid electrolyte, and a gel electrolyte may be further included. At least one selected from a liquid electrolyte, a polymer ionic liquid, a gel electrolyte, and an electrolyte may be interposed between the positive electrode and the electrolyte.

상술한 바와 같이, 액체 전해질, 고분자 이온성 액체, 고체 전해질 및 겔 전해질 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하면 전지의 이온 전도도 및 기계적 물성을 더 개선할 수 있다.As described above, if at least one selected from a liquid electrolyte, a polymer ionic liquid, a solid electrolyte, and a gel electrolyte is further included, the ionic conductivity and mechanical properties of the battery may be further improved.

상기 액체 전해질이 유기용매, 이온성 액체, 알칼리금속염 및 알칼리토금속염 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함한다.The liquid electrolyte further includes at least one selected from an organic solvent, an ionic liquid, an alkali metal salt, and an alkaline earth metal salt.

상기 유기용매는 카보네이트계 화합물, 글라임계 화합물, 디옥소란계 화합물 등이 있다. 카보네이트계 화합물은 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 또는 에틸메틸 카보네이트가 있다. 그리고 글라임계 화합물은 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르(poly(ethylene glycol) dimethyl ether; PEGDME, polyglyme), 테트라(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르(tetra(ethylene glycol) dimethyl ether; TEGDME, tetraglyme), 트리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르(tri(ethylene glycol) dimethyl ether, triglyme), 폴리(에틸렌 글리콜) 디라우레이트(poly(ethylene glycol) dilaurate; PEGDL), 폴리(에틸렌 글리콜) 모노아크릴레이트(poly(ethylene glycol) monoacrylate; PEGMA), 및 폴리(에틸렌 글리콜)디아크릴레이트 (poly(ethylene glycol) diacrylate; PEGDA)로부터 선택된 1종 이상이 있다.The organic solvent includes a carbonate-based compound, a glyme-based compound, and a dioxolane-based compound. Carbonate-based compounds include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, fluoroethylene carbonate, diethyl carbonate, or ethylmethyl carbonate. And glyme compounds are poly(ethylene glycol) dimethyl ether; PEGDME, polyglyme, tetra(ethylene glycol) dimethyl ether; TEGDME, tetraglyme), tri(ethylene glycol) dimethyl ether Glycol) dimethyl ether (tri(ethylene glycol) dimethyl ether, triglyme), poly(ethylene glycol) dilaurate (PEGDL), poly(ethylene glycol) monoacrylate ; PEGMA), and poly(ethylene glycol) diacrylate (poly(ethylene glycol) diacrylate; PEGDA).

디옥소란계 화합물의 예로는 3-디옥소란, 4,5-디에틸-디옥소란, 4,5-디메틸-디옥소란, 4-메틸-1,3-디옥소란 및 4-에틸-1,3-디옥소란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 있다.Examples of dioxolane compounds include 3-dioxolane, 4,5-diethyl-dioxolane, 4,5-dimethyl-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, and 4-ethyl There is at least one selected from the group consisting of -1,3-dioxolane.

상기 유기용매로는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, 감마부티로락톤, 트리메틸 포스페이트 등을 사용할 수 있다.As the organic solvent, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, gamma butyrolactone, trimethyl phosphate, and the like may be used.

고분자 이온성 액체는 이온성 액체 모노머를 중합하여 얻은 것을 사용하는 것도 가능하고 고분자형으로 얻어진 화합물을 이용할 수 있다. 이러한 고분자 이온성 액체는 유기용매에 대한 용해성이 높고 전해질에 부가하면 이온 전도도를 더 개선할 수 있는 이점이 있다.As the polymeric ionic liquid, a polymer obtained by polymerizing an ionic liquid monomer may be used, and a compound obtained in a polymeric form may be used. These polymeric ionic liquids have high solubility in organic solvents and have the advantage of further improving ionic conductivity when added to an electrolyte.

상술한 이온성 액체 모노머를 중합하여 고분자 이온성 액체를 얻는 경우에는 중합 반응이 완료된 결과물을 세척 및 건조과정을 거친 후 음이온 치환 반응을 통하여 유기용매에 대한 용해도를 부여할 수 있는 적절한 음이온을 갖도록 제조된다. 일구현예에 의한 고분자 이온성 액체는 i)암모늄계, 피롤리디늄계, 피리디늄계, 피리미디늄계, 이미다졸륨계, 피페리디늄계, 피라졸륨계, 옥사졸륨계, 피리다지늄계, 포스포늄계, 설포늄계, 트리아졸륨계 및 그 혼합물 중에서 선택된 하나 이상의 양이온과, ii)BF4 -, PF6 -, AsF6 -, SbF6 -,AlCl4 -, HSO4 -, ClO4 -, CH3SO3 -, CF3CO2 -, Cl-, Br-, I-, SO4 -, CF3SO3 -, (C2F5SO2)2N-, (C2F5SO2)(CF3SO2)N-, NO3 -, Al2Cl7 -, CH3COO-, (CF3SO2)3C-, (CF3CF2SO2)2N- , (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, SF5CF2SO3 -, SF5CHFCF2SO3 -, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (O(CF3)2C2(CF3)2O)2PO- 및 (CF3SO2)2N- 중에서 선택된 하나 이상의 음이온을 포함하는 반복단위를 함유할 수 있다. In the case of polymerizing the above-described ionic liquid monomer to obtain a polymeric ionic liquid, the resultant of the polymerization reaction is washed and dried, and then prepared to have an appropriate anion capable of imparting solubility in an organic solvent through anion substitution reaction. do. Polymeric ionic liquids according to one embodiment are i) ammonium-based, pyrrolidinium-based, pyridinium-based, pyrimidinium-based, imidazolium-based, piperidinium-based, pyrazolium-based, oxazolium-based, pyridazinium-based, phosphor nyumgye, sulfo nyumgye, triazole one or more cations selected from the sol ryumgye, and mixtures thereof, and, ii) BF 4 -, PF 6 -, AsF 6 -, SbF 6 -, AlCl 4 -, HSO 4 -, ClO 4 -, CH 3 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, Cl -, Br -, I -, SO 4 -, CF 3 SO 3 -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, (C 2 F 5 SO 2) ( CF 3 SO 2) N -, NO 3 -, Al 2 Cl 7 -, CH 3 COO -, (CF 3 SO 2) 3 C -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, SF 5 CF 2 SO 3 -, SF 5 CHFCF 2 SO 3 -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (O (CF 3) 2 C 2 (CF 3) 2 O) 2 PO - and (CF 3 SO 2 ) 2 N - may contain a repeating unit including at least one anion selected from.

다른 일구현예에 따르면, 고분자 이온성 액체는 이온성 액체 모노머를 중합하여 이용하여 제조될 수 있다. 상기 이온성 액체 모노머는 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타아크릴레이트기 등과 중합가능한 관능기를 가지고 있으면서 암모늄계, 피롤리디늄계, 피리디늄계, 피리미디늄계, 이미다졸륨계, 피페리디늄계, 피라졸륨계, 옥사졸륨계, 피리다지늄계, 포스포늄계, 설포늄계, 트리아졸륨계 및 그 혼합물 중에서 선택된 하나 이상의 양이온과 상술한 음이온을 가질 수 있다. According to another embodiment, the polymeric ionic liquid may be prepared by polymerizing an ionic liquid monomer. The ionic liquid monomer is an ammonium-based, pyrrolidinium-based, pyridinium-based, pyrimidinium-based, imidazolium-based, piperidinium-based monomer having a polymerizable functional group such as a vinyl group, allyl group, acrylate group, methacrylate group, etc. , Pyrazolium-based, oxazolium-based, pyridazinium-based, phosphonium-based, sulfonium-based, triazolium-based, and a mixture thereof, and at least one cation selected from among the above-described anions.

상기 이온성 액체 모노머의 예로는 1-비닐-3-에틸이미다졸리움 브로마이드, 하기 화학식 5 또는 6로 표시되는 화합물이 있다.Examples of the ionic liquid monomer include 1-vinyl-3-ethylimidazolium bromide, and a compound represented by the following formula (5) or (6).

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112017003435322-pat00022
Figure 112017003435322-pat00022

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112017003435322-pat00023
Figure 112017003435322-pat00023

상술한 고분자 이온성 액체의 예로는 하기 화학식 7로 표시되는 화합물 또는 화학식 8로 표시되는 화합물이 있다. Examples of the above-described polymeric ionic liquid include a compound represented by the following formula (7) or a compound represented by formula (8).

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112017003435322-pat00024
Figure 112017003435322-pat00024

상기 화학식 7 중, R1 및 R3는 각각 동일하거나 상이하고, 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 12 개의 탄화수소기를 나타낸 것으로, 헤테로 원자 하나 이상 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 화학식 7에서 R2는 화학결합을 나타내거나 1 내지 16개의 탄소수를 포함하는 그룹으로 헤테로 원자를 하나 또는 그 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한 X-는 이온성 액체의 음이온을 나타낸다.In Formula 7, R 1 and R 3 are each the same or different, and each represents hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and may optionally include one or more heteroatoms. In Formula 7, R 2 represents a chemical bond or a group containing 1 to 16 carbon atoms, and may optionally include one or more hetero atoms. In addition, X - represents an anion of an ionic liquid.

상기 화학식 7로 표시되는 고분자 이온성 액체는 폴리(1-비닐-3-알킬이미다졸리움), 하기 화학식 8로 표시되는 폴리(1-알릴-3-알킬이미다졸리움),폴리(1-(메타크릴로일록시-3-알킬이미다졸리움) 중에서 선택된 양이온과, CH3COO-, CF3COO-, CH3SO3 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (CF3SO2)3C-, (CF3CF2SO2)2N-, C4F9SO3 -, C3F7COO-, (CF3SO2)(CF3CO)N- 중에서 선택된 음이온을 포함한다.The polymeric ionic liquid represented by Chemical Formula 7 is poly(1-vinyl-3-alkylimidazolium), poly(1-allyl-3-alkylimidazolium), poly(1-( selected from the group consisting of methacrylic ilrok-3-alkyl imidazolium) a cation and, CH 3 COO -, CF 3 COO -, CH 3 SO 3 -, CF 3 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 2) 3 C -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N -, C 4 F 9 SO 3 -, C 3 F 7 COO -, (CF 3 SO 2) (CF 3 CO) N - It contains an anion selected from among.

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112017003435322-pat00025
Figure 112017003435322-pat00025

상기 화학식 8 중 Y-는 화학식 7에서 X-와 동일하게 정의되며, 예를 들어 bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFSI), BF4, 또는 CF3SO3이고, n은 500 내지 2800이다.In the formula 8 Y-X is in formula (7) - is defined in the same manner as, for example, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (TFSI) , BF 4, or CF 3 SO 3, n is from 500 to 2800.

상기 화학식 8로 표시되는 화합물은 폴리디알릴디메틸암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드를 들 수 있다.The compound represented by Formula 8 may include polydiallyldimethylammonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide.

또 다른 일구현예에 의하면, 고분자 이온성 액체는 저분자량 고분자, 열적으로 안정한 이온성 액체 및 리튬염을 포함할 수 있다. 저분자량 고분자는 에틸렌옥사이드 사슬을 가질 수 있다. 저분자량 고분자는 글라임일 수 있다. 여기에서 글라임은 예를 들어 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르(폴리글라임), 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르(테트라글라임), 트리에틸렌글리콜 디메틸에테르(트라이글라임)이다.According to another embodiment, the polymer ionic liquid may include a low molecular weight polymer, a thermally stable ionic liquid, and a lithium salt. The low molecular weight polymer may have an ethylene oxide chain. The low molecular weight polymer may be glyme. Here, the glyme is, for example, polyethylene glycol dimethyl ether (polyglyme), tetraethylene glycol dimethyl ether (tetraglyme), and triethylene glycol dimethyl ether (triglyme).

저분자량 고분자의 중량평균분자량은 75 내지 2000, 예를 들어 250 내지 500이다. 그리고 열적으로 안정한 이온성 액체는 상술한 이온성 액체에서 정의된 바와 같다. 리튬염은 상술한 알칼리금속염 중에서 알칼리금속이 리튬인 경우의 화합물을 모두 다 사용할 수 있다. The weight average molecular weight of the low molecular weight polymer is 75 to 2000, for example 250 to 500. And the thermally stable ionic liquid is as defined in the above-described ionic liquid. As for the lithium salt, all of the compounds in which the alkali metal is lithium among the above-described alkali metal salts can be used.

겔 전해질을 더 포함하면 전도도가 더 개선될 수 있다.If the gel electrolyte is further included, the conductivity may be further improved.

겔 전해질은 겔 형태를 갖는 전해질로서 당해기술분야에서 주지된 것이라면 모두 다 사용가능하다.The gel electrolyte is an electrolyte having a gel form and can be used as long as it is well known in the art.

겔 전해질은 예를 들어 고분자와 고분자 이온성 액체를 함유할 수 있다. The gel electrolyte may contain, for example, a polymer and a polymer ionic liquid.

상기 고분자는 예를 들어 고체 그래프트(블록) 코폴리머 전해질일 수 있다.The polymer may be, for example, a solid graft (block) copolymer electrolyte.

고체 전해질은 유기 고체 전해질 또는 무기 고체 전해질일 수 있다. The solid electrolyte may be an organic solid electrolyte or an inorganic solid electrolyte.

상술한 겔 전해질 및 고체 전해질은 시트(sheet) 또는 막(film or layer) 형태를 가질 수 있다.The above-described gel electrolyte and solid electrolyte may have a sheet or film or layer form.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 고분자, 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphoric acid ester polymers, polyester sulfides, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, polymers containing ionic dissociation groups, etc. Can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, Cu3N, Li3N, LiPON, Li3PO4.Li2S.SiS2, Li2S.GeS2.Ga2S3,(Na,Li)1+xTi2-xAlx(PO4)3(0.1≤x≤0.9), Li1 + xHf2 - xAlx(PO4)3(0.1≤x≤0.9), Na3Zr2Si2PO12, Li3Zr2Si2PO12, Na5ZrP3O12, Na5TiP3O12, Na3Fe2P3O12, Na4NbP3O12, NLi0.3La0.5TiO3, Na5MSi4O12 (M은 Nd, Gd, Dy 등의 희토류원소) Li5ZrP3O12, Li5TiP3O12, Li3Fe2P3O12, Li4NbP3O12, Li1 + x(M,Al,Ga)x(Ge1-yTiy)2 -x(PO4)3(0≤X≤0.8, 0≤Y≤1.0, M은 Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 또는 Yb), Li1 +x+ yQxTi2 - xSiyP3 - yO12 (0<x≤0.4, 0<y≤0.6, Q 는 Al 또는 Ga), Li6BaLa2Ta2O12, Li7La3Zr2O12, Li5La3Nb2O12, Li5La3M2O12 (M은 Nb, Ta), Li7+xAxLa3-xZr2O12 (0<x<3, A는 Zn) 등이 사용될 수 있다.The inorganic solid electrolyte, Cu 3 N, Li 3 N , LiPON, Li 3 PO 4 .Li 2 S.SiS 2, Li 2 S.GeS 2 .Ga 2 S 3, (Na, Li) 1 + x Ti 2-x Al x (PO 4 ) 3 (0.1≤x≤0.9), Li 1 + x Hf 2 - x Al x (PO 4 ) 3 (0.1≤x≤0.9), Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12 , Li 3 Zr 2 Si 2 PO 12 , Na 5 ZrP 3 O 12 , Na 5 TiP 3 O 12 , Na 3 Fe 2 P 3 O 12 , Na 4 NbP 3 O 12 , NLi 0.3 La 0.5 TiO 3 , Na 5 MSi 4 O 12 (M is a rare earth element such as Nd, Gd, Dy, etc.) Li 5 ZrP 3 O 12 , Li 5 TiP 3 O 12 , Li 3 Fe 2 P 3 O 12 , Li 4 NbP 3 O 12 , Li 1 + x (M, Al,Ga) x (Ge 1-y Ti y ) 2 -x (PO 4 ) 3 (0≤X≤0.8, 0≤Y≤1.0, M is Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm or Yb), Li 1 +x+ y Q x Ti 2 - x Si y P 3 - y O 12 (0<x≤0.4, 0<y≤0.6, Q is Al or Ga), Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 5 La 3 Nb 2 O 12 , Li 5 La 3 M 2 O 12 (M is Nb, Ta), Li 7+x A x La 3-x Zr 2 O 12 (0<x<3, A is Zn), etc. may be used.

세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이타, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이타, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이타 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다.As the separator, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film of two or more layers thereof may be used, and a polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, a polypropylene/ A mixed multilayer film such as a polyethylene/polypropylene three-layer separator or the like may be used.

일구현예에 따른 전해질은 고체 또는 겔 형태를 가질 수 있다. 그리고 전해질의 두께는 200㎛ 이하이고, 예를 들어 10 내지 200㎛, 예를 들어 10 내지 100㎛, 구체적으로 10 내지 60㎛의 두께를 갖는 막, 필름 또는 시트 형태로 제조가능하다. 시트(sheet), 필름 또는 막 형태로 전해질을 제조하기 위해서는 스핀 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 압출, 캐스팅, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄 등의 공지된 기술이 사용될 수 있다. The electrolyte according to an embodiment may have a solid or gel form. And the thickness of the electrolyte is 200㎛ or less, for example, 10 to 200㎛, for example 10 to 100㎛, specifically, it can be produced in the form of a film, film or sheet having a thickness of 10 to 60㎛. In order to prepare the electrolyte in the form of a sheet, film or membrane, known techniques such as spin coating, roll coating, curtain coating, extrusion, casting, screen printing, inkjet printing, etc. may be used.

일구현예에 따른 전해질은 고체상을 가질 수 있다. 그리고 전해질의 두께는 100㎛ 이하이고, 예를 들어 30 내지 60㎛이다.The electrolyte according to an embodiment may have a solid phase. And the thickness of the electrolyte is 100 μm or less, for example, 30 to 60 μm.

상기 전해질의 이온 전도도는 25℃에서 1 X 10-4 S/cm 이상, 예를 들어 1 X The ionic conductivity of the electrolyte is 1 X 10 -4 S/cm or more at 25° C., for example, 1 X

10-4S 내지 1 X 10-3S S/cm 이다. 그리고 상기 전해질의 탄성계수(Young?s modulus)는 25℃에서 4.0MPa 이상, 예를 들어 10 내지 2000 MPa이다. 상기 전해질은 상온에서도 전지 성능에 필요한 이온 전도도 및 기계적 물성을 동시에 확보할 수 있다.10 -4 S to 1 X 10 -3 SS/cm. And the elastic modulus (Young's modulus) of the electrolyte is 4.0 MPa or more, for example, 10 to 2000 MPa at 25°C. The electrolyte can simultaneously secure ionic conductivity and mechanical properties required for battery performance even at room temperature.

상기 전해질은 액체 전해질, 고체 전해질, 겔 전해질, 고분자 이온성 액체(polymer ionic liquid), 및 세퍼레이터 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 이와 같이 전해질은 혼합 전해질(mixed electrolyte) 타입일 수 있다.The electrolyte may further include at least one selected from a liquid electrolyte, a solid electrolyte, a gel electrolyte, a polymer ionic liquid, and a separator. As such, the electrolyte may be a mixed electrolyte type.

일구현예에 의한 이차 전지는 예를 들어 리튬전지, 리튬공기전지, 리튬설퍼전지, 나트륨 리튬전지, 마그네슘 리튬전지 등이 있다.A secondary battery according to an embodiment includes, for example, a lithium battery, a lithium air battery, a lithium sulfur battery, a sodium lithium battery, and a magnesium lithium battery.

마그네슘 리튬전지는 희소 금속인 리튬을 대신하여 비교적 저렴하고 대량으로 존재하는 마그네슘 금속을 음극으로 사용하여 마그네슘 이온이 양극 활물질에 삽입, 탈리되어 충방전이 가능하며 리튬전지에 비하여 이론적으로 에너지 밀도가 2배 이상이며, 저가이며 대기 중에서 안정하다. 그리고 환경적이고, 가격경쟁력이 우수하며, 에너지 저장 특성이 높기 때문에 전력 저장용 및 전기자동차용 등 중대형 전지 용도로서 유용하여 차세대 이차전지로서 주목 받고 있다. 그리고 나트륨 리튬전지는 나트륨 이온을 도핑 및 탈도핑할 수 있는 양극과, 나트륨 이온을 도핑 및 탈도핑할 수 있는 음극을 가지고 있다. Magnesium lithium batteries use magnesium metal, which is relatively inexpensive and exists in a large amount, instead of lithium, which is a rare metal, as a negative electrode, and magnesium ions are inserted and desorbed into the positive electrode active material to allow charging and discharging. It is more than double, inexpensive and stable in the atmosphere And because it is environmentally friendly, has excellent price competitiveness, and has high energy storage characteristics, it is useful as a medium and large-sized battery, such as for power storage and electric vehicles, and is drawing attention as a next-generation secondary battery. In addition, the sodium lithium battery has a positive electrode capable of doping and undoping sodium ions, and a negative electrode capable of doping and undoping sodium ions.

리튬전지는 전압, 용량, 에너지 밀도가 높아 휴대 전화, 노트북 컴퓨터, 풍력이나 태양광 등의 발전설비의 축전지, 전기 자동차, 무정전 전원장치, 가정용 축전지 등의 분야에서 널리 이용되고 있다.Lithium batteries are widely used in fields such as mobile phones, notebook computers, storage batteries of power generation facilities such as wind power and solar power, electric vehicles, uninterruptible power supplies, and home storage batteries due to their high voltage, capacity, and energy density.

상기 리튬 전지에서 액체 전해질, 고분자 이온성 액체(polymer ionic liquid), 고체 전해질 및 겔 전해질 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 액체 전해질, 고분자 이온성 액체, 겔 전해질 및 전해질중에서 선택된 하나 이상은 양극과 전해질 사이에 개재될 수 있다.In the lithium battery, at least one selected from a liquid electrolyte, a polymer ionic liquid, a solid electrolyte, and a gel electrolyte may be further included. At least one selected from a liquid electrolyte, a polymer ionic liquid, a gel electrolyte, and an electrolyte may be interposed between the positive electrode and the electrolyte.

도 1a 내지 도 1d는 일구현예에 따른 전해질을 포함하는 리튬전지의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. 1A to 1D schematically show the structure of a lithium battery including an electrolyte according to an embodiment.

도 1a에 나타난 바와 같이, 리튬전지는 양극(21)과 음극(22) 사이에 일구현예에 따른 전해질(23)이 개재되어 있는 구조를 구비한다. As shown in FIG. 1A, the lithium battery has a structure in which an electrolyte 23 according to an embodiment is interposed between a positive electrode 21 and a negative electrode 22.

도 1b에 나타난 바와 같이, 전해질(23)과 양극(21) 사이에는 중간층(24)이 더 포함될 수 있다. 중간층(24)는 전해질(23)과 다른 조성을 갖고 있고 액체 전해질, 고분자 이온성 액체(polymer ionic liquid), 고체 전해질 및 겔 전해질 중에서 선택된 하나 이상이 더 포함될 수 있다.As shown in FIG. 1B, an intermediate layer 24 may be further included between the electrolyte 23 and the anode 21. The intermediate layer 24 has a composition different from that of the electrolyte 23 and may further include at least one selected from a liquid electrolyte, a polymer ionic liquid, a solid electrolyte, and a gel electrolyte.

상술한 전해질(23)이 음극(22)의 적어도 일부 상에 배치됨에 따라 음극 표면이 기계적으로 안정화되면서 전기화학적으로 안정화될 수 있다. 따라서 리튬전지의 충방전시 음극 표면에 이온 불균일로 인하여 덴드라이트가 형성되는 것을 억제할 수 있고 음극과 전해질 사이의 계면 안정성이 향상된다. 따라서 리튬전지의 사이클 특성이 향상될 수 있다. As the above-described electrolyte 23 is disposed on at least a portion of the negative electrode 22, the surface of the negative electrode may be mechanically stabilized and thus electrochemically stabilized. Therefore, it is possible to suppress the formation of dendrites due to ion unevenness on the negative electrode surface during charging and discharging of the lithium battery, and the interfacial stability between the negative electrode and the electrolyte is improved. Therefore, the cycle characteristics of the lithium battery can be improved.

상기 전해질은 음극 표면을 완전히 피복함에 따라 음극 표면을 보호하는 보호막 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어 음극이 전해질과 양극 사이에 배치되는 음극 표면과 반응성이 높은 전해질과 직접적으로 접촉하는 것을 막을 수 있다. 따라서 음극을 보호하여 음극의 안정성을 높일 수 있다.The electrolyte may serve as a protective film to protect the negative electrode surface by completely covering the negative electrode surface. For example, it is possible to prevent the negative electrode from directly contacting the surface of the negative electrode disposed between the electrolyte and the positive electrode and the highly reactive electrolyte. Therefore, it is possible to increase the stability of the negative electrode by protecting the negative electrode.

상기 중간층(24)은 도 1c에 나타난 바와 같이 중간층(24)는 액체 전해질(24a)과 고체 전해질(24b)이 순차적으로 적층된 2층 구조를 가질 수 있다. 여기에서 액체 전해질은 전해질(23)과 인접되도록 배치될 수 있다. 이러한 리튬전지는 음극/전해질/중간층(액체 전해질/고체 전해질)/양극의 적층 순서를 갖는다. As shown in FIG. 1C, the intermediate layer 24 may have a two-layer structure in which a liquid electrolyte 24a and a solid electrolyte 24b are sequentially stacked. Here, the liquid electrolyte may be disposed adjacent to the electrolyte 23. Such a lithium battery has a lamination order of a negative electrode/electrolyte/intermediate layer (liquid electrolyte/solid electrolyte)/anode.

도 1d를 참조하여, 일구현예에 따른 리튬전지는 중간층으로서 세퍼레이터(24c)를 사용할 수 있다. 세퍼레이터로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이타, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이타, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이타 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 1D, the lithium battery according to the exemplary embodiment may use a separator 24c as an intermediate layer. As the separator, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film of two or more layers thereof may be used, and a polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, a polypropylene/ A mixed multilayer film such as a polyethylene/polypropylene three-layer separator or the like may be used.

도 1b에 나타난 바와 같이, 일구현예에 따른 리튬전지 중간층으로서 액체 전해질(24a)이 배치될 수 있다. 여기에서 액체 전해질은 전해질(23)안에 함유될 수 있는 액체 전해질의 조성과 동일하거나 또는 다를 수 있다.As shown in FIG. 1B, a liquid electrolyte 24a may be disposed as an intermediate layer of a lithium battery according to an embodiment. Here, the liquid electrolyte may be the same as or different from the composition of the liquid electrolyte that may be contained in the electrolyte 23.

도 1a 내지 도 1e에서 양극은 다공성 양극일 수 있다. 다공성 양극은 기공을 함유하고 있거나 또는 의도적으로 양극의 형성을 배제하지 않아 양극 내부로 모세관 현상 등에 의하여 액체 전해질이 침투될 수 있는 양극도 포함한다. 1A to 1E, the anode may be a porous anode. The porous anode also includes an anode in which a liquid electrolyte may penetrate into the anode by capillary phenomenon or the like because the porous anode contains pores or does not intentionally exclude the formation of the anode.

예를 들어 다공성 양극은 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매를 포함하는양극 활물질 조성물을 코팅 및 건조하여 얻어지는 양극을 포함한다. 이렇게 얻어진 양극은 양극 활물질 입자 사이에 존재하는 기공을 함유할 수 있다. 이러한 다공성 양극에는 액체 전해질이 함침될 수 있다.For example, the porous positive electrode includes a positive electrode obtained by coating and drying a positive electrode active material composition including a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent. The positive electrode thus obtained may contain pores existing between particles of the positive electrode active material. A liquid electrolyte may be impregnated into such a porous anode.

다른 일구현예에 따르면, 양극은 액체전해질, 겔전해질, 고체전해질 등을 포함할 수 있다. 상기 액체 전해질, 겔 전해질 및 고체 전해질은 당해 기술분야에서 리튬전지의 전해질로 사용할 수 있는 것으로서 충방전 과정에서 양극 활물질과 반응하여 양극 활물질을 열화시키지 않는 것이라면 모두 가능하다.According to another embodiment, the positive electrode may include a liquid electrolyte, a gel electrolyte, and a solid electrolyte. The liquid electrolyte, gel electrolyte, and solid electrolyte can be used as electrolytes for lithium batteries in the art, as long as they do not deteriorate the positive electrode active material by reacting with the positive electrode active material during the charging and discharging process.

도 1a 내지 도 1e에서 음극으로서 리튬 금속 박막을 사용할 수 있다. 리튬 금속 박막의 두께는 100㎛ 미만일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬전지는 두께 100㎛ 미만의 리튬 금속 박막에 대하여도 안정적인 사이클 특성이 얻어질 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬전지에서 리튬 금속 박막의 두께는 80㎛ 이하, 예를 들어 60㎛ 이하, 구체적으로 0.1 내지 60㎛일 수 있다. 종래의 리튬전지에서 리튬 금속 박막의 두께가 100㎛ 미만으로 감소하면 부반응, 덴드라이트 형성 등에 의하여 열화되는 리튬의 두께가 증가하여 안정적인 사이클 특성을 제공하는 리튬전지가 구현되기 어려웠다. 그러나 일구현예에 따른 전해질을 이용하면 안정적인 사이클 특성을 갖는 리튬전지를 제작할 수 있다.In FIGS. 1A to 1E, a lithium metal thin film may be used as a negative electrode. The thickness of the lithium metal thin film may be less than 100 μm. For example, the lithium battery may have stable cycle characteristics even for a lithium metal thin film having a thickness of less than 100 μm. For example, in the lithium battery, the thickness of the lithium metal thin film may be 80 μm or less, for example, 60 μm or less, and specifically 0.1 to 60 μm. In the conventional lithium battery, when the thickness of the lithium metal thin film is reduced to less than 100 μm, the thickness of lithium deteriorated by side reactions and dendrite formation increases, making it difficult to implement a lithium battery providing stable cycle characteristics. However, if the electrolyte according to an embodiment is used, a lithium battery having stable cycle characteristics can be manufactured.

도 1f는 다른 일구현예에 따른 전해질을 포함하는 리튬전지의 구조를 나타낸 것이다. 1F shows a structure of a lithium battery including an electrolyte according to another embodiment.

이를 참조하여, 양극(11), 음극(12) 및 전해질(13)을 포함한다. 상술한 양극(11), 음극(12) 및 일구현예에 따른 전해질(13)은 와인딩되거나 접혀서 전지 케이스(15)에 수용된다. 이어서, 상기 전지 케이스(15)에 전해액이 주입되고 캡(cap) 어셈블리(16)로 밀봉되어 이온 리튬전지(11)가 완성된다. 상기 전지 케이스는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬전지는 대형 박막형 전지일 수 있다. 상기 리튬전지는 이온 리튬전지일 수 있다.Referring to this, it includes an anode 11, a cathode 12, and an electrolyte 13. The positive electrode 11, the negative electrode 12, and the electrolyte 13 according to an embodiment described above are wound or folded to be accommodated in the battery case 15. Subsequently, an electrolyte solution is injected into the battery case 15 and sealed with a cap assembly 16 to complete the ion lithium battery 11. The battery case may be a cylindrical shape, a square shape, or a thin film type. For example, the lithium battery may be a large thin-film battery. The lithium battery may be an ion lithium battery.

상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지 구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬폴리머전지가 완성될 수 있다.A separator may be disposed between the positive electrode and the negative electrode to form a battery structure. After the battery structure is stacked in a bi-cell structure, it is impregnated with an electrolyte, and the resulting product is accommodated in a pouch and sealed, thereby completing a lithium polymer battery.

상기 전기 구조체는 복수개 적층되어 전지 팩을 형성한다. 이러한 전지팩은 고용량이 요구되는 모든 기기에 사용 가능하다. 예를 들어 노트북, 스마트폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.A plurality of the electrical structures are stacked to form a battery pack. These battery packs can be used in all devices requiring high capacity. For example, it can be used for laptops, smartphones, and electric vehicles.

리튬전지는 예를 들어 리튬전지이다.The lithium battery is, for example, a lithium battery.

또 다른 측면에 의하면 양극, 음극 및 이들 사이에 개재된 상술한 전해질을 포함하며, 상기 음극이 리튬 금속 또는 리튬 금속 합금 전극인 리튬전지가 제공된다. 여기에서 리튬전지는 리튬 금속 전지일 수 있다. 이와 같이 음극이 리튬 금속 또는 리튬 합금 전극이고, 상기 전해질과 양극 사이에 액체 전해질, 겔 전해질, 고체 전해질, 세퍼레이터 및 고분자 이온성 액체 중에서 선택된 하나 이상의 추가층이 더 포함될 수 있다.According to another aspect, there is provided a lithium battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and the above-described electrolyte interposed therebetween, wherein the negative electrode is a lithium metal or lithium metal alloy electrode. Here, the lithium battery may be a lithium metal battery. As such, the negative electrode is a lithium metal or lithium alloy electrode, and at least one additional layer selected from a liquid electrolyte, a gel electrolyte, a solid electrolyte, a separator, and a polymer ionic liquid may be further included between the electrolyte and the positive electrode.

상기 양극 또는 음극의 일면에는 적어도 부분적으로 형성된 시트(sheet) 또는 막(film)을 포함할 수 있다.An at least partially formed sheet or film may be included on one surface of the anode or cathode.

상기 전해질은 리튬 금속 또는 리튬 금속 합금 전극 보호막 역할을 수행할 수 있다. 이러한 전해질을 음극 상부에 적층하면 충방전후 음극 표면의 리튬 덴드라이트 성장을 억제할 수 있고, 전해질에 크랙 발생 등으로 인하여 전지 내부에 단락이 발생되는 것을 억제하는 효과가 매우 우수하다.The electrolyte may serve as a protective film for a lithium metal or lithium metal alloy electrode. When such an electrolyte is stacked on the negative electrode, it is possible to suppress the growth of lithium dendrite on the surface of the negative electrode after charging and discharging, and the effect of suppressing the occurrence of a short circuit inside the battery due to the occurrence of cracks in the electrolyte is very excellent.

일구현예에 따른 리튬전지는 작동 전압이 4.0 내지 5.0V, 예를 들어 4.5 내지 5.0V일 수 있다.The lithium battery according to an embodiment may have an operating voltage of 4.0 to 5.0V, for example, 4.5 to 5.0V.

일구현예에 따른 전해질을 포함한 리튬전지를 구성하는 각 구성요소 및 이러한 구성요소를 갖는 리튬전지의 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Each component constituting a lithium battery including an electrolyte according to an exemplary embodiment and a method of manufacturing a lithium battery having such a component will be described in more detail as follows.

양극을 제조하기 위한 양극 활물질로서 리튬코발트산화물, 리튬니켈코발트망간산화물, 리튬니켈코발트알루미늄산화물, 리튬철인산화물, 및 리튬망간산화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 이용 가능한 모든 양극 활물질이 사용될 수 있다.As a positive electrode active material for manufacturing a positive electrode, it may include at least one selected from the group consisting of lithium cobalt oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphate, and lithium manganese oxide, but is not limited thereto. Also, any positive electrode active material available in the art may be used.

예를 들어, LiaA1 - bBbD2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 및 0≤b≤0.5이다); LiaE1-bBbO2-cDc(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05이다); LiE2 - bBbO4 -cDc(상기 식에서, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05이다); LiaNi1 -b- cCobBcDα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2이다); LiaNi1 -b-cMnbBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0.001≤d≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 0.001≤e≤0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0≤f≤2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0≤f≤2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다.For example, Li a A 1 - b B b D 2 ( in the above formula, 0.90≤a≤1.8, and 0≤b≤0.5); Li a E 1-b B b O 2-c D c (in the above formula, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05); LiE 2 - b B b O 4 -c D c ( wherein, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05 a); Li a Ni 1 -b- c Co b B c D α (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05, 0<α≦2); Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 - α F α ( wherein, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, is 0≤c≤0.05, 0 <α <2) ; Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 - α F α ( wherein, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, is 0≤c≤0.05, 0 <α <2) ; Li a Ni 1 -b- c Mn b B c D α (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05, 0<α≦2); Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - α F α ( wherein, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, is 0≤c≤0.05, 0 <α <2) ; Li a Ni 1 -bc Mn b B c O 2-α F α (in the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05, 0<α<2); Li a Ni b E c G d O 2 (In the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, and 0.001≦d≦0.1); Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 (In the above formula, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, 0≦d≦0.5, and 0.001≦e≦0.1); Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8 and 0.001≦b≦0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8 and 0.001≦b≦0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1.8 and 0.001≦b≦0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (In the above formula, 0.90≦a≦1.8 and 0.001≦b≦0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); A compound represented by any one of the formulas of LiFePO 4 may be used.

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements or combinations thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof.

상기 양극 활물질은 예를 들어 하기 화학식 9로 표시되는 화합물, 하기 화학식 10로 표시되는 화합물 또는 화학식 11로 표시되는 화합물이 이용될 수 있다. The cathode active material may be, for example, a compound represented by Formula 9, a compound represented by Formula 10, or a compound represented by Formula 11.

[화학식 9][Formula 9]

LiaNibCocMndO2 Li a Ni b Co c Mn d O 2

상기 화학식 9 중, 0.90 ≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5이다.In Formula 9, 0.90≦a≦1.8, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, and 0≦d≦0.5.

[화학식 10][Formula 10]

Li2MnO3 Li 2 MnO 3

[화학식 11][Formula 11]

LiMO2 LiMO 2

상기 화학식 11 중, M은 Mn, Fe, Co, 또는 Ni이다.In Formula 11, M is Mn, Fe, Co, or Ni.

하기 방법에 따라 양극이 준비된다. A positive electrode is prepared according to the following method.

양극 활물질, 결합제 및 용매가 혼합된 양극 활물질 조성물이 준비된다. A positive electrode active material composition in which a positive electrode active material, a binder, and a solvent are mixed is prepared.

양극 활물질 조성물에는 도전제가 더 부가될 수 있다. 상기 양극 활물질 조성물이 금속 집전체상에 직접 코팅 및 건조되어 양극판이 제조된다. 다르게는, 상기 양극활물질 조성물이 별도의 지지체상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 양극판이 제조될 수 있다.A conductive agent may be further added to the positive electrode active material composition. The positive electrode active material composition is directly coated and dried on a metal current collector to prepare a positive electrode plate. Alternatively, the positive electrode active material composition may be cast on a separate support, and then a film peeled from the support may be laminated on a metal current collector to prepare a positive electrode plate.

양극 활물질 조성물에서 도전제, 결합제 및 용매는 상기 음극 활물질 조성물의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다. 한편, 상기 양극 활물질 조성물 및/또는 음극 활물질 조성물에 가소제를 더 부가하여 전극판 내부에 기공을 형성하는 것도 가능하다. 상기 양극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬 전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전제, 결합제 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.In the positive electrode active material composition, a conductive agent, a binder, and a solvent may be the same as those of the negative electrode active material composition. Meanwhile, it is also possible to form pores in the electrode plate by further adding a plasticizer to the positive electrode active material composition and/or the negative electrode active material composition. The contents of the positive electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent are the levels commonly used in lithium batteries. One or more of the conductive agent, binder, and solvent may be omitted depending on the use and configuration of the lithium battery.

음극은 상술한 양극 제조과정에서 양극 활물질 대신 음극 활물질을 사용한 것을 제외하고는 거의 동일한 방법에 따라 실시하여 얻을 수 있다. The negative electrode can be obtained by carrying out almost the same method except that the negative active material is used instead of the positive active material in the above-described positive electrode manufacturing process.

음극 활물질로는 탄소계 재료, 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘계 합금, 실리콘-탄소계 재료 복합체, 주석, 주석계 합금, 주석-탄소 복합체, 금속 산화물 또는 그 조합을 사용한다. 상기 탄소계 재료는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 결정질 탄소는 무정형, 판상, 인편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연일 수 있으며, 상기 비정질 탄소는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물, 소성된 코크스, 그래핀, 카본블랙, 플러렌 수트(fullerene soot), 카본나노튜브, 및 탄소섬유로 등일 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.As the negative electrode active material, a carbon-based material, silicon, silicon oxide, silicon-based alloy, silicon-carbon-based material composite, tin, tin-based alloy, tin-carbon composite, metal oxide, or a combination thereof is used. The carbon-based material may be crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. The crystalline carbon may be graphite such as amorphous, plate, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and the amorphous carbon is soft carbon (low temperature calcined carbon) or hard carbon (hard carbon). carbon), mesophase pitch carbide, calcined coke, graphene, carbon black, fullerene soot, carbon nanotubes, carbon fibers, etc. Anything that can be used is possible.

상기 음극 활물질은 Si, SiOx(0 <x <2, 예를 들어 0.5 내지 1.5), Sn, SnO2, 또는 실리콘 함유 금속 합금 및 이들이 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 실리콘 합금을 형성할 수 있는 금속으로는 Al, Sn, Ag, Fe, Bi, Mg, Zn, in, Ge, Pb 및 Ti 중에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.The negative active material may be selected from the group consisting of Si, SiOx (0 <x <2, for example 0.5 to 1.5), Sn, SnO 2 , or silicon-containing metal alloys and mixtures thereof. As the metal capable of forming the silicon alloy, one or more of Al, Sn, Ag, Fe, Bi, Mg, Zn, in, Ge, Pb, and Ti may be used.

상기 음극 활물질은 리튬과 합금 가능한 금속/준금속, 이들의 합금 또는 이의 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬과 합금 가능한 금속/준금속은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, SbSi-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님), MnOx (0 < x ≤ 2) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬과 합금가능한 금속/준금속의 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다.The negative active material may include a metal/metalloid alloyable with lithium, an alloy thereof, or an oxide thereof. For example, the metal/metalloid alloyable with lithium is Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, SbSi-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal , A rare earth element or a combination element thereof, not Si), Sn-Y alloy (the Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a group 13 element, a group 14 element, a transition metal, a rare earth element, or a combination element thereof, and Sn Is not), MnOx (0 <x ≤ 2), and the like. The element Y is Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, It may be Se, Te, Po, or a combination thereof. For example, the oxide of the metal/metalloid that can be alloyed with lithium may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, SnO 2 , SiO x (0<x<2), and the like.

예를 들어, 상기 음극으로는 리튬 음극 박막을 이용할 수 있다.For example, a lithium negative electrode thin film may be used as the negative electrode.

상기, 음극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬전지에서 통상적으로 사용되는 수준이다. The contents of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent are the levels commonly used in lithium batteries.

전해질로는 일구현예에 따른 전해질이 사용된다.As an electrolyte, an electrolyte according to an embodiment is used.

상술한 전해질 이외에 리튬전지에서 통상적으로 사용되는 세퍼레이터 및/또는 리튬염 함유 비수 전해질이 더 구비될 수 있다. In addition to the above-described electrolyte, a separator commonly used in lithium batteries and/or a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte may be further provided.

세퍼레이터는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 세퍼레이터의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 20㎛이다. 이러한 세퍼레이터로는, 예를 들어, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 고분자; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 세퍼레이타를 겸할 수도 있다.As the separator, an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally  0.01 to 10 µm, and the thickness is generally 5 to 20 µm. Examples of such a separator include olefin-based polymers such as polypropylene; Sheets or non-woven fabrics made of glass fiber or polyethylene are used. When a solid electrolyte is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

상기 세퍼레이타 중에서 올레핀계 고분자의 구체적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이타, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이타, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이타 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다.Among the separators, specific examples of the olefin-based polymer include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film having two or more layers thereof, and a polyethylene/polypropylene two-layer separator, polyethylene/polypropylene/polyethylene. A mixed multilayer film such as a three-layer separator, a polypropylene/polyethylene/polypropylene three-layer separator, and the like may be used.

상기 리튬염 함유 비수 전해질은 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt.

비수 전해질로는 비수 전해액, 유기 고체 전해질, 또는 무기 고체 전해질 사용된다.As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, an organic solid electrolyte, or an inorganic solid electrolyte is used.

상기 비수 전해액은 유기유매를 포함한다. 이러한 유기용매는 당해 기술분야에서 유기 용매로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트, 벤조니트릴, 아세토니트릴, 테트라히드로퓨란, 2-메틸테트라히드로퓨란, γ-부티로락톤, 디옥소란, 4-메틸디옥소란, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸설폭사이드, 디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 설포란, 디클로로에탄, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 디에틸렌글리콜, 디메틸에테르 또는 이들의 혼합물 등이다.The non-aqueous electrolyte solution contains an organic solvent. Any such organic solvent may be used as long as it can be used as an organic solvent in the art. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate , Fluoroethylene carbonate, benzonitrile, acetonitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, γ-butyrolactone, dioxolane, 4-methyldioxolane, N,N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N,N-dimethylsulfoxide, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dichloroethane, chlorobenzene, nitrobenzene, diethylene glycol, dimethyl ether, or mixtures thereof.

상기 리튬염의 예로는 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(단 x 및 y는 자연수), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물이 있다.Examples of the lithium salt include, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x + 1 SO 2 )(C y F 2y + 1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers), LiCl, LiI, or mixtures thereof.

일구현예에 의한 리튬전지는 수명 특성이 우수하여 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지팩 또는 전지모듈에 단위전지로도 사용될 수 있다.The lithium battery according to one embodiment has excellent life characteristics and can be used not only for battery cells used as power sources for small devices, but also for medium and large battery packs or battery modules including a plurality of battery cells used as power sources for medium and large devices. It can also be used as a unit cell.

상기 중대형 디바이스의 예로는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차 전동 공구 전력저장장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.이하의 실시예 및 비교예를 통하여 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 한정되는 것이 아니다.Examples of the medium and large-sized devices include electric vehicle electric bicycles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), etc. E-bike), an electric two-wheeled vehicle power tool power storage device including an electric scooter (E-scooter), and the like, but are not limited thereto. It will be described in more detail through the following examples and comparative examples. However, the examples are for illustrative purposes and are not limited thereto.

실시예 1: 전해질의 제조(S:DVB:1,6-HD=4:1:4 몰비인 경우)Example 1: Preparation of electrolyte (S:DVB:1,6-HD=4:1:4 molar ratio)

하기 화학식 12로 표시되는 PEO-CTA (중량평균분자량:104 Daltons, 다분산도(Mw/Mn): 약 1.11)에 스티렌(styrene: 이하 S라고 함), 1,4-디비닐벤젠(divinyl benzene: 이하, DVB라고 함) 및 1,6-헥사디엔(1,6-hexadiene: 이하 1,6-HD라고 함)을 혼합하여 모노머 혼합물을 얻었다. 여기에서 모노머 혼합물에서 PEO-CTA의 함량은 약 35 중량%였고, 스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 1,6-헥사디엔의 혼합비는 4:1:4 몰비였다. PEO-CTA represented by the following formula (12) (weight average molecular weight: 10 4 Daltons, polydispersity (Mw/Mn): about 1.11), styrene (hereinafter referred to as S), 1,4-divinylbenzene (hereinafter referred to as DVB) and 1,6-hexadiene ( 1,6-hexadiene (hereinafter referred to as 1,6-HD) was mixed to obtain a monomer mixture. Here, the content of PEO-CTA in the monomer mixture was about 35% by weight, and the mixing ratio of styrene, 1,4-divinylbenzene and 1,6-hexadiene was 4:1:4 molar ratio.

[화학식 12][Formula 12]

Figure 112017003435322-pat00026
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PEO-CTAPEO-CTA

상기 화학식 12 중, n은 화학식 12로 표시되는 고분자의 중량평균분자량이 약 104 Daltons이 되도록 조절되었다. In Formula 12, n was adjusted so that the weight average molecular weight of the polymer represented by Formula 12 was about 10 4 Daltons.

상기 모노머 혼합물에 이온성 액체인 N-메틸-N-프로필-피롤리디움 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드)(N-methyl-N-propyl-pyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) [PYR13+TFSI-], 리튬염인 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드(LiTFSI) 및 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르(PEGDME)(중량평균분자량: 약 250 Dalton)를 부가 및 혼합하여 전해질 조성물을 얻었다. 조성물에서 PEO-CTA의 함량은 35부피%, 모노머(스티렌+1,4-디비닐벤젠+1,6-헥사디엔)의 총함량은 약 55 부피%, 이온성 액체 및 리튬염의 총함량은 10 부피%였다.N-methyl-N-propyl-pyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) as an ionic liquid in the monomer mixture (PYR13+) TFSI-], bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI), which is a lithium salt, and polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) (weight average molecular weight: about 250 Dalton) were added and mixed to obtain an electrolyte composition. In the composition, the content of PEO-CTA is 35% by volume, the total content of monomers (styrene + 1,4-divinylbenzene + 1,6-hexadiene) is about 55% by volume, and the total content of ionic liquid and lithium salt is 10. It was volume %.

이온성 액체와 리튬염의 혼합비는 3:1 몰비였고, 이온성 액체와 PEGDME의 혼합비는 80:20 부피비였다.The mixing ratio of the ionic liquid and the lithium salt was 3:1 molar ratio, and the mixing ratio of the ionic liquid and PEGDME was 80:20 by volume.

상기 전해질 조성물에 라디칼 개시제인 AIBN(Azobisisobutyronitrile)를 부가하고 이를 지지기판상에 닥터 블래이드를 이용하여 코팅한 다음, 약 110℃에서 12시간 동안 열처리하여 중합 반응을 실시하여 하기 화학식 1c로 표시되는 블록 공중합체 {PEO-b-(S-co-DVB-co-HD)}로 이루어진 전해질을 얻었다. AIBN의 함량은 PEO-CTA 1몰을 기준으로 하여 약 0.05몰이었다.AIBN (Azobisisobutyronitrile), which is a radical initiator, is added to the electrolyte composition, coated on a support substrate using a doctor blade, and then subjected to a polymerization reaction by heat treatment at about 110° C. for 12 hours to form a block copolymer represented by the following formula (1c). An electrolyte consisting of the coalescence {PEO-b-(S-co-DVB-co-HD)} was obtained. The content of AIBN was about 0.05 mol based on 1 mol of PEO-CTA.

[화학식 1c] [Formula 1c]

Figure 112017003435322-pat00027
Figure 112017003435322-pat00027

상기 화학식 1c 중, m 및 n은 중합도를 나타내며, n은 이온 전도상 블록(PEO 블록)의 중량평균분자량이 약 104 Daltons 되도록 제어되었고, m은 화학식 1c로 표시되는 블록 공중합체의 중량평균분자량이 약 56,000 Daltons 되도록 제어되었다.In Formula 1c, m and n represent the degree of polymerization, n is the weight average molecular weight of the ion conductive block (PEO block) was controlled to be about 10 4 Daltons, and m is the weight average molecular weight of the block copolymer represented by Formula 1c. It was controlled to be about 56,000 Daltons.

a, b 및 c는 모두 몰분율(mole fraction)을 나타내며, 이들의 합은 1이며, a는 약 0.44445이고, b는 약 0.1111, c는 약 0.44445였다. 이와 같이 a, b 및 c의 비는 4:1:4였다.All of a, b, and c represent the mole fraction, the sum of which is 1, a is about 0.44445, b is about 0.1111, and c is about 0.44445. Thus, the ratio of a, b and c was 4:1:4.

실시예 2: 전해질의 제조(S:DVB:BA=2:1:2 몰비인 경우)Example 2: Preparation of electrolyte (S:DVB:BA=2:1:2 molar ratio)

모노머 혼합물 제조시 1,6-헥사디엔 대신 n-부틸 아크릴레이트를 사용하고 When preparing the monomer mixture, n-butyl acrylate was used instead of 1,6-hexadiene.

스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 n-부틸 아크릴레이트(butyl acrylate: 이하 BA라고 함)의 혼합 몰비가 2:1:2(styrene:DVB:BA=2:1:2 몰비)인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 하기 화학식 2a로 표시되는 블록 공중합체 {PEO-b-(S-co-DVB-co-BA)}로 이루어진 전해질을 얻었다. Except that the mixing molar ratio of styrene, 1,4-divinylbenzene and n-butyl acrylate (hereinafter referred to as BA) is 2:1:2 (styrene:DVB:BA=2:1:2 molar ratio) Then, in the same manner as in Example 1, an electrolyte composed of a block copolymer {PEO-b-(S-co-DVB-co-BA)} represented by the following formula 2a was obtained.

[화학식 2a][Formula 2a]

Figure 112017003435322-pat00028
Figure 112017003435322-pat00028

상기 화학식 2a 중, n은 이온 전도상 블록(PEO 블록)의 중량평균분자량이 약 104 Daltons 되도록 제어되었고, m은 화학식 2a로 표시되는 블록 공중합체의 중량평균분자량이 약 56,000 Daltons 되도록 제어되었다. a, b 및 c는 모두 몰분율(mole fraction)을 나타내며, 이들의 합은 1이며, a는 약 0.4이고, b는 약 0.2, c는 약 0.4이다.In Formula 2a, n was controlled so that the weight average molecular weight of the ion conductive block (PEO block) was about 10 4 Daltons, and m was controlled so that the weight average molecular weight of the block copolymer represented by Formula 2a was about 56,000 Daltons. a, b, and c all represent the mole fraction, the sum of which is 1, a is about 0.4, b is about 0.2, and c is about 0.4.

실시예 3: 전해질의 제조(S:DVB:BA=2:1:4 몰비인 경우)Example 3: Preparation of electrolyte (S:DVB:BA=2:1:4 molar ratio)

모노머 혼합물 제조시 1,6-헥사디엔 대신 n-부틸 아크릴레이트를 사용하고 When preparing the monomer mixture, n-butyl acrylate was used instead of 1,6-hexadiene.

스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 n-부틸 아크릴레이트(BA)의 혼합몰비가 2:1:4인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 하기 화학식 2a로 표시되는 블록 공중합체 {PEO-b-(S-co-DVB-co-BA)}로 이루어진 전해질을 얻었다.Block represented by the following formula 2a by carrying out in the same manner as in Example 1, except that the mixing molar ratio of styrene, 1,4-divinylbenzene and n-butyl acrylate (BA) is 2:1:4. An electrolyte consisting of a copolymer {PEO-b-(S-co-DVB-co-BA)} was obtained.

[화학식 2a][Formula 2a]

Figure 112017003435322-pat00029
Figure 112017003435322-pat00029

상기 화학식 2a 중 n은 이온 전도상 블록(PEO 블록)의 중량평균분자량이 약 104 Daltons 되도록 제어되었고, m은 화학식 2a로 표시되는 블록 공중합체의 중량평균분자량이 약 56,000 Daltons 되도록 제어되었다.In Formula 2a, n was controlled so that the weight average molecular weight of the ion conductive block (PEO block) was about 10 4 Daltons, and m was controlled so that the weight average molecular weight of the block copolymer represented by Formula 2a was about 56,000 Daltons.

a, b 및 c는 모두 몰분율(mole fraction)을 나타내며, 이들의 합은 1이며, a는 약 0.2857이고, b는 약 0.1429, c는 약 0.5714이었다. 이와 같이 a, b 및 c의 비는 2:1:4였다.a, b, and c all represent the mole fraction, the sum of which is 1, a is about 0.2857, b is about 0.1429, and c is about 0.5714. Thus, the ratio of a, b and c was 2:1:4.

실시예 4: 전해질의 제조(S:DVB:1,6-HD=4:1:4 몰비인 경우)Example 4: Preparation of electrolyte (S:DVB:1,6-HD=4:1:4 molar ratio)

화학식 12로 표시되는 PEO-CTA의 중량평균분자량이 103 Daltons로 변화된 The weight average molecular weight of PEO-CTA represented by Chemical Formula 12 was changed to 10 3 Daltons.

것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 얻었다.Except that, it was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain an electrolyte.

실시예 5: 전해질의 제조(S:DVB:1,4-HD=4:1:4 몰비인 경우Example 5: Preparation of electrolyte (S:DVB:1,4-HD=4:1:4 molar ratio

모노머 혼합물 제조시 1,6-헥사디엔 대신 1,4-부타디엔(1,4-hexadiene: When preparing a monomer mixture, 1,4-butadiene (1,4-hexadiene:

이하 1,4-HD라고 함)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 얻었다.(Hereinafter referred to as 1,4-HD), except for using, was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain an electrolyte.

실시예 6: 전해질의 제조Example 6: Preparation of electrolyte

모노머 혼합물 제조시 1,4-디비닐벤젠 대신 4,4”-디비닐-5’-(4-비닐페닐)-1,1’: 3’,1”-터페닐을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 얻었다.Except for using 4,4"-divinyl-5'-(4-vinylphenyl)-1,1': 3',1"-terphenyl instead of 1,4-divinylbenzene when preparing the monomer mixture, It carried out in the same manner as in Example 1 to obtain an electrolyte.

실시예 7: 전해질의 제조Example 7: Preparation of electrolyte

모노머 혼합물 제조시 1,6-헥사디엔 대신 하기 화학식 10a로 표시되는 화합물을 사용한 것을 When preparing the monomer mixture, a compound represented by the following formula 10a was used instead of 1,6-hexadiene.

제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 얻었다.Except, it was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain an electrolyte.

[화학식 10a][Formula 10a]

Figure 112017003435322-pat00030
Figure 112017003435322-pat00030

실시예 8: 전해질의 제조(S:DVB:BA=1:1:4 몰비인 경우)Example 8: Preparation of electrolyte (S:DVB:BA=1:1:4 molar ratio)

모노머 혼합물 제조시 1,6-헥사디엔 대신 n-부틸 아크릴레이트를 사용하고 When preparing the monomer mixture, n-butyl acrylate was used instead of 1,6-hexadiene.

스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 n-부틸 아크릴레이트(BA)의 혼합몰비가 1:1:4인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 화학식 1c로 표시되는 블록 공중합체 {PEO-b-(S-co-DVB-co-BA)}로 이루어진 전해질을 얻었다.Block copolymer represented by Formula 1c was carried out in the same manner as in Example 1, except that the mixing molar ratio of styrene, 1,4-divinylbenzene and n-butyl acrylate (BA) was 1:1:4. An electrolyte consisting of the coalescence {PEO-b-(S-co-DVB-co-BA)} was obtained.

[화학식 1c] [Formula 1c]

Figure 112017003435322-pat00031
Figure 112017003435322-pat00031

상기 화학식 1c 중, m 및 n은 중합도를 나타내며, n은 이온 전도상 블록(PEO 블록)의 중량평균분자량이 약 104 Daltons 되도록 제어되었고, m은 화학식 1c로 표시되는 블록 공중합체의 중량평균분자량이 약 56,000 Daltons 되도록 제어되었다.In Formula 1c, m and n represent the degree of polymerization, n is the weight average molecular weight of the ion conductive block (PEO block) was controlled to be about 10 4 Daltons, and m is the weight average molecular weight of the block copolymer represented by Formula 1c. It was controlled to be about 56,000 Daltons.

a, b 및 c는 모두 몰분율(mole fraction)을 나타내며, 이들의 합은 1이며, a는 약 0.16665이고, b는 약 0.16665, c는 약 0.6667였다. 이와 같이 a, b 및 c의 비는 1:1:4였다.a, b, and c all represent the mole fraction, the sum of which is 1, a is about 0.16665, b is about 0.16665, and c is about 0.6667. Thus, the ratio of a, b and c was 1:1:4.

비교예 1: 전해질(구조체)의 제조(S:DVB=4:1몰비)Comparative Example 1: Preparation of electrolyte (structure) (S:DVB=4:1 molar ratio)

하기 화학식 12로 표시되는 PEO-CTA(중량평균분자량: 104 Daltons, 다분산도(Mw/Mn): 약 1.11)에 스티렌 및 1,4-디비닐벤젠을 혼합하여 고분자 조성물을 얻었다. 조성물에서 PEO-CTA의 함량은 약 35 중량%였고 스티렌 및 1,4-디비닐벤젠의 혼합비는 4:1 몰비이었다.PEO-CTA represented by the following Formula 12 (weight average molecular weight: 10 4 Daltons, polydispersity (Mw/Mn): about 1.11) was mixed with styrene and 1,4-divinylbenzene to obtain a polymer composition. The content of PEO-CTA in the composition was about 35% by weight, and the mixing ratio of styrene and 1,4-divinylbenzene was 4:1 molar ratio.

[화학식 12][Formula 12]

Figure 112017003435322-pat00032
Figure 112017003435322-pat00032

PEO-CTAPEO-CTA

상기 화학식 12 중, n은 화학식 12로 표시되는 PEO-CTA의 중량평균분자량이104 Dalton이 되도록 제어되었다. In Formula 12, n was controlled so that the weight average molecular weight of PEO-CTA represented by Formula 12 was 10 4 Dalton.

상기 고분자 조성물에 라디칼 개시제인 AIBN(Azobisisobutyronitrile)를 부가하고 이를 약 100℃에서 3시간 동안 열처리하여 중합 반응을 실시하여 블록 공중합체 {PEO-b-(S-co-DVB)}로 이루어진 전해질(구조체)을 얻었다. AIBN의 함량은 PEO-CTA 1몰을 기준으로 하여 약 0.05몰이었다.AIBN (Azobisisobutyronitrile), which is a radical initiator, is added to the polymer composition, and then heat-treated at about 100° C. for 3 hours to conduct a polymerization reaction. ). The content of AIBN was about 0.05 mol based on 1 mol of PEO-CTA.

비교예 2: 전해질의 제조(S:DVB=4:1몰비)Comparative Example 2: Preparation of electrolyte (S:DVB=4:1 molar ratio)

고분자 조성물에 이온성 액체인 하기 화학식 13의 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 {1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide: BMIPTFSI), 리튬염인 하기 화학식 14의 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드(LiTFSA) 및 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르(PEGDME)(수평균분자량: 약 250 Dalton)를 부가한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 제조하였다. 상기 이온성 액체와 리튬염의 혼합비는 3:1 몰비였고, 이온성 액체와 PEGDME의 혼합비는 80:20 부피비였다.1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide: BMIPTFSI) of the following formula 13, which is an ionic liquid in a polymer composition, lithium The same as in Comparative Example 1, except that bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSA) and polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) (number average molecular weight: about 250 Dalton) of the following formula 14 as salts were added. Conducted according to the method to prepare an electrolyte. The mixing ratio of the ionic liquid and the lithium salt was 3:1 molar ratio, and the mixing ratio of the ionic liquid and PEGDME was 80:20 by volume.

[화학식 13] [화학식 14][Formula 13] [Formula 14]

Figure 112017003435322-pat00033
Figure 112017003435322-pat00034
Figure 112017003435322-pat00033
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비교예 3: 전해질의 제조Comparative Example 3: Preparation of electrolyte

고분자 조성물에 이온성 액체인 N-메틸-N-프로필-피롤리디움 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드)[PYR13+TFSI-], 리튬염인 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드(LiTFSA) 및 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르(PEGDME)(수평균분자량: 약 250 Dalton)를 부가한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 제조하였다. 상기 이온성 액체와 리튬염의 혼합비는 3:1 몰비였고, 이온성 액체와 PEGDME의 혼합비는 80:20 부피비였다.N-methyl-N-propyl-pyrrolidium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) [PYR13+TFSI-] as an ionic liquid in the polymer composition, bis(trifluoromethylsulfonyl) as a lithium salt already An electrolyte was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that LiTFSA and polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) (number average molecular weight: about 250 Dalton) were added. The mixing ratio of the ionic liquid and the lithium salt was 3:1 molar ratio, and the mixing ratio of the ionic liquid and PEGDME was 80:20 by volume.

비교예 4: 전해질의 제조(BA:DVB=4:1 몰비)Comparative Example 4: Preparation of electrolyte (BA:DVB=4:1 molar ratio)

PEO-CTA(중량평균분자량: 104 Daltons, 다분산도(Mw/Mn): 약 1.11)에 n-부틸 아크릴레이트 및 1,4-디비닐벤젠을 혼합하여 고분자 조성물을 얻었다. 고분자 조성물에서 PEO-CTA의 함량은 약 35 중량%였고 n-부틸 아크릴레이트 및 1,4-디비닐벤젠의 혼합비는 4:1 몰비이었다.PEO-CTA (weight average molecular weight: 10 4 Daltons, polydispersity (Mw/Mn): about 1.11) was mixed with n-butyl acrylate and 1,4-divinylbenzene to obtain a polymer composition. In the polymer composition, the content of PEO-CTA was about 35% by weight, and the mixing ratio of n-butyl acrylate and 1,4-divinylbenzene was 4:1 molar ratio.

[화학식 12][Formula 12]

Figure 112017003435322-pat00035
Figure 112017003435322-pat00035

PEO-CTAPEO-CTA

상기 화학식 12 중, n은 화학식 12로 표시되는 PEO-CTA의 중량평균분자량이 104 Dalton이 되도록 제어되었다. In Formula 12, n was controlled so that the weight average molecular weight of PEO-CTA represented by Formula 12 was 10 4 Dalton.

상기 고분자 조성물에 라디칼 개시제인 AIBN(Azobisisobutyronitrile)를 부가하고 이를 약 100℃에서 3시간 동안 열처리하여 중합 반응을 실시하여 블록 공중합체 {PEO-b-(BA-co-DVB)}로 이루어진 전해질(구조체)을 얻었다. AIBN의 함량은 PEO-CTA 1몰을 기준으로 하여 약 0.05몰이었다.AIBN (Azobisisobutyronitrile), which is a radical initiator, is added to the polymer composition and heat-treated at about 100° C. for 3 hours to carry out a polymerization reaction. ). The content of AIBN was about 0.05 mol based on 1 mol of PEO-CTA.

제작예 1: 리튬전지(코인셀)의 제조Production Example 1: Preparation of lithium battery (coin cell)

LiCoO2, 탄소 도전제(Denka Black) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)을 92:4:4의 중량비로 혼합한 혼합물을 N-메틸피롤리돈(NMP)과 함께 마노 유발에서 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 15㎛ 두께의 알루미늄 집전체 위에 상기 슬러리를 바코팅(bar coating)하고 상온(25℃)에서 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 다시 한번 건조하고, 압연 및 펀칭하여 55㎛ 두께의 양극을 제조하였다.A mixture of LiCoO 2 , carbon conductive agent (Denka Black) and polyvinylidene fluoride (PVdF) in a weight ratio of 92:4:4 was mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) in an agate mortar to form a slurry. Was prepared. The slurry was bar-coated on an aluminum current collector having a thickness of 15 μm, dried at room temperature (25° C.), dried once again under vacuum and 120° C., and rolled and punched to prepare a 55 μm-thick positive electrode. .

상기 양극을 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르(PEGDME)(중량평균분자량: 약 250 dalton)에 1시간 동안 웨팅(wetting)하였다. 이렇게 웨팅된 양극과 상대전극인 리튬 금속 박막 사이에 실시예 1에 따라 제조된 전해질을 개재하여 코인셀을 제조하였다.The positive electrode was wetted in polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) (weight average molecular weight: about 250 daltons) for 1 hour. A coin cell was manufactured by interposing the electrolyte prepared in Example 1 between the wetted positive electrode and the lithium metal thin film as the counter electrode.

제작예 2-7: 리튬전지(코인셀)의 제조Production Example 2-7: Manufacture of lithium battery (coin cell)

실시예 1에 따라 제조된 전해질 대신 실시예 2-7에 따라 제조된 전해질을 각각 사용한 것을 제외하고는, 제작예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 코인셀을 제조하였다.A coin cell was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1, except that the electrolyte prepared according to Examples 2-7 was used instead of the electrolyte prepared according to Example 1.

제작예 8: 리튬이차전지(풀셀)의 제조Production Example 8: Preparation of lithium secondary battery (full cell)

먼저 하기 과정에 따라 실시하여 전해질 조성물을 제조하였다.First, an electrolyte composition was prepared by carrying out according to the following procedure.

하기 화학식 12로 표시되는 PEO-CTA)(중량평균분자량=104, 다분산도: 약 1.11)에 4:4:1 몰비의 스티렌(styrene: 이하 S라고 함), 디비닐벤젠(DVB) 및 n-부틸아크릴레이트를 혼합하여 모노머 혼합물을 얻었다. 모노머 혼합물에서 PEO-CTA의 함량은 약 35 중량%이었고, 스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 n-부틸아크릴레이트의 혼합비는 2:1:2 몰비였다. PEO-CTA represented by the following Formula 12) (weight average molecular weight = 10 4 , polydispersity: about 1.11) in a 4:4:1 molar ratio of styrene (styrene: hereinafter referred to as S), divinylbenzene (DVB), and The monomer mixture was obtained by mixing n-butyl acrylate. The content of PEO-CTA in the monomer mixture was about 35% by weight, and the mixing ratio of styrene, 1,4-divinylbenzene and n-butyl acrylate was 2:1:2 molar ratio.

[화학식 12][Formula 12]

Figure 112017003435322-pat00036
Figure 112017003435322-pat00036

PEO-CTAPEO-CTA

상기 화학식 12 중, n은 화학식 12로 표시되는 고분자의 중량평균분자량이 약 104이 되도록 조절되었다. In Formula 12, n was adjusted so that the weight average molecular weight of the polymer represented by Formula 12 was about 10 4.

상기 모노머 혼합물에 이온성 액체인 N-메틸-N-프로필-피롤리디움 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드) [PYR13+TFSI-], 리튬염인 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드(LiTFSI) 및 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르(PEGDME)(중량평균분자량: 약 250 Dalton)를 부가 및 혼합하고, 라디칼 개시제인 AIBN(Azobisisobutyronitrile)를 부가하여 상온(25℃)에서 교반하여 전해질 조성물을 얻었다. 조성물에서 PEO-CTA의 함량은 35부피%, 모노머의 총함량은 약 55 부피%, 이온성 액체 및 리튬염의 총함량은 10 부피%였다.In the monomer mixture, the ionic liquid N-methyl-N-propyl-pyrrolidium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) [PYR13+TFSI-], the lithium salt bis(trifluoromethylsulfonyl) Imide (LiTFSI) and polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) (weight average molecular weight: about 250 Dalton) were added and mixed, and radical initiator AIBN (Azobisisobutyronitrile) was added, followed by stirring at room temperature (25° C.) to obtain an electrolyte composition. . In the composition, the content of PEO-CTA was 35% by volume, the total content of monomers was about 55% by volume, and the total content of the ionic liquid and lithium salt was 10% by volume.

이온성 액체와 리튬염의 혼합비는 3:1 몰비였고, 이온성 액체와 PEGDME의 혼합비는 80:20 부피비였다.The mixing ratio of the ionic liquid and the lithium salt was 3:1 molar ratio, and the mixing ratio of the ionic liquid and PEGDME was 80:20 by volume.

상기 전해질 조성물을 리튬 금속 박막(두께: 약 20㎛) 상부에 닥터블레이드로 코팅한 다음 이를 약 110℃의 진공 오븐에서 약 12시간동안 전해질(음극 보호막)(두께: 약 17㎛)이 형성된 리튬 금속 음극을 제조하였다.Lithium metal on which the electrolyte composition was coated with a doctor blade on the top of a lithium metal thin film (thickness: about 20 μm), and the electrolyte (cathode protective film) (thickness: about 17 μm) was formed in a vacuum oven at about 110° C. for about 12 hours A negative electrode was prepared.

이와 별도로 LiCoO2, 도전제(Super-P; Timcal Ltd.), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride: PVdF) 및 N-피롤리돈을 혼합하여 양극 조성물을 얻었다. 양극 조성물에서 LiCoO2, 도전제 및 PVDF의 혼합중량비는 97:1.5:1.5이었다.
상기 양극 조성물을 알루미늄 호일(두께: 약 15㎛) 상부에 코팅하고 25℃에서 건조한 다음, 건조된 결과물을 진공, 약 110℃에서 건조시켜 양극을 제조하였다.
Separately, LiCoO 2 , a conductive agent (Super-P; Timcal Ltd.), polyvinylidene fluoride (PVdF), and N-pyrrolidone were mixed to obtain a positive electrode composition. In the positive electrode composition, the mixing weight ratio of LiCoO 2 , the conductive agent and PVDF was 97:1.5:1.5.
The positive electrode composition was coated on an aluminum foil (thickness: about 15 μm) and dried at 25° C., and the dried result was dried at about 110° C. in vacuum to prepare a positive electrode.

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상기 과정에 따라 얻은 양극 상부에 전해질(음극 보호막)이 형성된 리튬 금속 음극을 배치하고 양극과 전해질 사이에 세퍼레이터를 배치하여 리튬이차전지(양극/세퍼레이터/전해질(음극 보호막)/음극)를 제조하였다. 세퍼레이터로는 PVDF-4(제일모직)을 사용하였다.A lithium secondary battery (anode/separator/electrolyte (cathode protective film)/cathode) was prepared by disposing a lithium metal negative electrode having an electrolyte (cathode protective film) formed on the positive electrode obtained according to the above process, and disposing a separator between the positive electrode and the electrolyte. PVDF-4 (Cheil Industries) was used as a separator.

상기 리튬이차전지의 양극과 전해질 사이에는 액체 전해질을 부가하였다. 액체 전해질로는 2:6:2 부피비의 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC) 및 플루오로에틸렌카보네이트(FEC)의 혼합 용매에 1.3M LiPF6가 용해된 리튬염을 부가하여 얻었다.A liquid electrolyte was added between the positive electrode and the electrolyte of the lithium secondary battery. As a liquid electrolyte, a lithium salt in which 1.3M LiPF 6 was dissolved was added to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and fluoroethylene carbonate (FEC) in a volume ratio of 2:6:2.

제작예 9: 리튬 이차 전지(풀셀)의 제조Production Example 9: Manufacture of lithium secondary battery (full cell)

액체 전해질이 하기 과정에 따라 얻어진 액체 전해질을 사용한 것을 제외하고는, 제작예 8과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Preparation Example 8, except that the liquid electrolyte used the liquid electrolyte obtained according to the following procedure.

액체 전해질은 8:2:1 부피비의 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르(PEGDME), The liquid electrolyte is polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) in a volume ratio of 8:2:1,

플루오로에틸렌카보네이트(FEC) 및 트리메틸포스페이트(TMP: trimethyl phosphate)의 혼합 용매에 1M LiTFSI가 용해된 리튬염을 부가하여 얻었다. 그리고 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (LiTFSI) 100 중량부에 대하여 2 중량부의 리튬 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB)을 부가하였다.It was obtained by adding a lithium salt in which 1M LiTFSI was dissolved in a mixed solvent of fluoroethylene carbonate (FEC) and trimethyl phosphate (TMP). Then, 2 parts by weight of lithium bis(oxalato) borate (LiBOB) was added to 100 parts by weight of bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI).

비교제작예 1: 코인셀의 제조Comparative Production Example 1: Preparation of coin cell

LiCoO2, 탄소 도전제(Denka Black) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)을 92:4:4의 중량비로 혼합한 혼합물을 N-메틸피롤리돈(NMP)과 함께 마노 유발에서 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 15㎛ 두께의 알루미늄 집전체 위에 상기 슬러리를 바코팅(bar coating)하고 상온에서 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 다시 한번 건조하고, 압연 및 펀칭하여 55㎛ 두께의 양극을 제조하였다.A mixture of LiCoO 2 , carbon conductive agent (Denka Black) and polyvinylidene fluoride (PVdF) in a weight ratio of 92:4:4 was mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) in an agate mortar to form a slurry. Was prepared. The slurry was bar-coated on an aluminum current collector having a thickness of 15 μm, dried at room temperature, dried again under vacuum and 120° C., and rolled and punched to prepare a positive electrode having a thickness of 55 μm.

상기 양극을 PEGDME(중량평균분자량: 250달콘)에 담가 1시간동안 웨팅을 실시하였다. 이렇게 웨팅된 양극과 상대전극인 리튬 금속 박막 사이에 비교예 1에 따라 제조된 전해질과 이온성 액체와 리튬염의 혼합물을 개재하여 코인셀을 제조하였다. The positive electrode was immersed in PEGDME (weight average molecular weight: 250 Dalcon) and wetting was performed for 1 hour. A coin cell was manufactured by interposing a mixture of an electrolyte prepared according to Comparative Example 1, an ionic liquid, and a lithium salt between the wetted positive electrode and a lithium metal thin film as a counter electrode.

상기 이온성 액체로서 1-부틸-3-메틸이미다졸리움 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 {1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide: BMIPTFSI)을 사용하고 상기 리튬염으로서 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드(LiTFSI)를 사용하였다.As the ionic liquid, 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide: BMIPTFSI) was used, and as the lithium salt, bis (Trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI) was used.

상기 액체 전해질에서 BMIPTFSI와 LiTFSI의 중량비는 3:1이고 BMIPTFSI와 PEGDME의 혼합비는 80:20 부피비였다.In the liquid electrolyte, the weight ratio of BMIPTFSI and LiTFSI was 3:1, and the mixing ratio of BMIPTFSI and PEGDME was 80:20 by volume.

비교제작예 2: 코인셀의 제조Comparative Production Example 2: Preparation of coin cell

LiCoO2, 탄소 도전제(Denka Black) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 92:4:4의 중량비로 혼합한 혼합물을 N-메틸피롤리돈(NMP)과 함께 마노 유발에서 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 15㎛ 두께의 알루미늄 집전체 위에 상기 슬러리를 바코팅(bar coating)하고 상온에서 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 다시 한번 건조하고, 압연하여 55㎛ 두께의 양극을 제조하였다.A mixture of LiCoO 2 , carbon conductive agent (Denka Black) and polyvinylidene fluoride (PVdF) in a weight ratio of 92:4:4 was mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) in an agate mortar to form a slurry. Was prepared. The slurry was bar-coated on an aluminum current collector having a thickness of 15 μm, dried at room temperature, dried again under vacuum and 120° C., and rolled to prepare a positive electrode having a thickness of 55 μm.

상기 양극을 PEGDME(중량평균분자량: 250 Daltons)에 담가 1시간동안 웨팅을 실시하였다. 이렇게 웨팅된 양극과 상대전극인 리튬 금속 박막 사이에 비교예 2에 따라 제조된 전해질을 개재하여 코인셀을 제조하였다. The positive electrode was immersed in PEGDME (weight average molecular weight: 250 Daltons) and wetting was performed for 1 hour. A coin cell was manufactured by interposing the electrolyte prepared according to Comparative Example 2 between the wetted positive electrode and the lithium metal thin film as the counter electrode.

비교제작예 3: 코인셀의 제조Comparative Production Example 3: Preparation of Coin Cell

비교예 2에 따라 제조된 전해질 대신 비교예 3에 따라 제조된 전해질을 사용한 것을 제외하고는, 비교제작예 2와 동일한 방법에 따라 실시하여 코인셀을 제작하였다. A coin cell was manufactured in the same manner as in Comparative Preparation Example 2, except that the electrolyte prepared according to Comparative Example 3 was used instead of the electrolyte prepared according to Comparative Example 2.

비교제작예 4: 리튬이차전지(풀셀)의 제조Comparative Production Example 4: Preparation of lithium secondary battery (full cell)

리튬 음극 박막 상부에 음극 보호막을 형성하지 않고 리튬 음극 박막의 두께가 약 40㎛로 변화된 것을 제외하고는, 제작예 9와 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Preparation Example 9, except that the thickness of the lithium negative electrode thin film was changed to about 40 μm without forming a negative electrode protective film on the lithium negative electrode thin film.

평가예 1: 전도도 측정 Evaluation Example 1: Conductivity measurement

1) 실시예 1-2 및 비교예 11) Example 1-2 and Comparative Example 1

실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 전해질의 전도도를 25℃에서 하기 방법에 따라 측정하였다.The conductivity of the electrolytes prepared according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 was measured at 25°C according to the following method.

실시예 1-2 및 비교예 1에 따라 제조된 전해질을 1 Hz 내지 1 MHz 주파수 범위에서 10 mV의 전압 바이어스를 주고 온도를 스캔하며 저항을 측정함으로써 이온 전도도를 평가하여 도 2a에 나타내었다. 도 a에서 “웨팅전”은 전해질에 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르(PEGDME)(중량평균분자량: 약 250 dalton)에 약 1시간동안 웨팅하기 전 상태를 나타내고 “웨팅후”는 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르(PEGDME)에 웨팅을 1시간동안 실시한 후의 상태를 나타낸다. The electrolytes prepared according to Example 1-2 and Comparative Example 1 were subjected to a voltage bias of 10 mV in the frequency range of 1 Hz to 1 MHz, and the ionic conductivity was evaluated by scanning the temperature and measuring the resistance, and is shown in FIG. 2A. In FIG. a, “before wetting” indicates the state before wetting in polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME) (weight average molecular weight: about 250 dalton) in the electrolyte for about 1 hour, and “after wetting” indicates the state before wetting in polyethylene glycol dimethyl ether (PEGDME). It shows the state after wetting was performed for 1 hour.

도 2a를 참조하여, 실시예 1 및 2에 따라 제조된 전해질은 비교예 1의 전해질과 비교하여 전도도가 개선됨을 알 수 있었다. Referring to FIG. 2A, it can be seen that the electrolytes prepared according to Examples 1 and 2 have improved conductivity compared to the electrolyte of Comparative Example 1.

2) 실시예 2, 3, 8 및 비교예 1, 4 2) Examples 2, 3 and 8 and Comparative Examples 1 and 4

실시예 2, 3, 8 및 비교예 1, 4에 따라 제조된 전해질의 전도도를 25℃에서 하기 방법에 따라 측정하였다.The conductivity of the electrolytes prepared according to Examples 2, 3 and 8 and Comparative Examples 1 and 4 was measured at 25°C according to the following method.

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실시예 2, 3, 8 및 비교예 1, 4에 따라 제조된 전해질을 1 Hz 내지 1 MHz 주파수 범위에서 10 mV의 전압 바이어스를 주고 온도를 스캔하며 저항을 측정함으로써 전도도를 평가하여 도 2b에 나타내었다.The electrolytes prepared according to Examples 2, 3 and 8 and Comparative Examples 1 and 4 were subjected to a voltage bias of 10 mV in the frequency range of 1 Hz to 1 MHz, and the conductivity was evaluated by scanning the temperature and measuring the resistance. I got it.

도 2b를 참조하여, 실시예 2, 3, 8에 따라 제조된 전해질은 비교예 1, 4의 전해질과 비교하여 전도도가 향상된다는 것을 알 수 있었다. Referring to FIG. 2B, it can be seen that the electrolytes prepared according to Examples 2, 3 and 8 have improved conductivity compared to the electrolytes of Comparative Examples 1 and 4.

평가예 2: 전기화학적 안정성Evaluation Example 2: Electrochemical stability

리튬 전극과 스테리인레스 전극 사이에 상기 실시예 1에 따른 전해질을 각각 개재하여 이용하여 셀을 제작하였다. 이 셀에 대하여 선형 주사전압법 (Linear Sweep Voltammetry: LSV)에 따른 분석을 실시하여 전기화학 안정성을 살펴보았고, 선형주사전압법 분석 결과를 도 3에 나타내었다.A cell was fabricated by using the electrolyte according to Example 1, respectively, interposed between the lithium electrode and the stainless electrode. The cell was analyzed according to Linear Sweep Voltammetry (LSV) to examine the electrochemical stability, and the results of the linear scanning voltage analysis are shown in FIG. 3.

선형주사전압법 측정 조건은 전압 범위는 3V∼7V, 주사 속도(Scan Rate)는 약 0.5 mV/s이고, 측정온도는 약 25℃이었다.The measurement conditions for the linear scan voltage method were in the voltage range of 3V to 7V, the scan rate was about 0.5 mV/s, and the measurement temperature was about 25°C.

도 3을 참조하여, 실시예 1의 전해질을 채용한 셀은 약 4.5V까지 전기화학 안정성이 향상됨을 알 수 있었다.Referring to FIG. 3, it was found that the electrochemical stability of the cell employing the electrolyte of Example 1 was improved to about 4.5V.

평가예 3: 임피던스 측정Evaluation Example 3: Impedance Measurement

1)제작예 1 및 비교제작예 11) Production Example 1 and Comparative Production Example 1

상기 제작예 1 및 비교제작예 1의 코인셀의 전극에 25℃, 교류 임피던스법으로 충방전을 실시한 후의 임피던스를 측정하였다. 임피던스 측정시 임피던스 분석기(Solatron SI1260 impedance/gain-phase analyzer)를 이용하였고 측정방법으로는 4-프로브(probe)법을 이용하였다.Impedance was measured after charging and discharging by the AC impedance method at 25°C to the electrode of the coin cell of Production Example 1 and Comparative Production Example 1. For impedance measurement, an impedance analyzer (Solatron SI1260 impedance/gain-phase analyzer) was used, and a 4-probe method was used as a measurement method.

상기 제작예 1 및 비교제작예 1에 따라 제조된 코인셀의 임피던스 측정 결과는 각각 도 4a 및 도 4b에 나타난 바와 같다. The impedance measurement results of the coin cells manufactured according to Preparation Example 1 and Comparative Preparation Example 1 are as shown in FIGS. 4A and 4B, respectively.

이를 참조하여, 제작예 1의 셀은 비교제작예 1의 경우에 비하여 임피던스 특성이 매우 개선됨을 알 수 있었다. Referring to this, it can be seen that the cell of Fabrication Example 1 has significantly improved impedance characteristics compared to the case of Comparative Production Example 1.

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2)제작예 2 및 비교제작예 22) Production Example 2 and Comparative Production Example 2

제작예 2 및 비교제작예 2에 따라 제조된 코인셀의 임피던스를 상술한 The impedance of the coin cell manufactured according to Preparation Example 2 and Comparative Preparation Example 2 was described above.

제작예 및 비교제작예 1에 따라 제조된 코인셀에 적용한 방법과 동일하게 측정하여 도 4c 및 도 4d에 각각 나타내었다. Measurements were made in the same manner as the method applied to the coin cell manufactured according to Preparation Example and Comparative Preparation Example 1, and are shown in FIGS. 4C and 4D, respectively.

이를 참조하여, 제작예 2에 따라 제조된 코인셀(도 4c 참조)은 비교제작예 2의 경우(도 4d)와 비교해보면 임피던스 특성이 향상됨을 알 수 있었다.Referring to this, it was found that the impedance characteristic of the coin cell manufactured according to Preparation Example 2 (see FIG. 4C) was improved as compared with the case of Comparative Preparation Example 2 (FIG. 4D).

평가예 4: 충전 프로파일Evaluation Example 4: Filling Profile

상기 제작예 1 및 비교제작예 3에 따라 제조된 코인셀에서 25℃에서 0.05C로 4.3V에 도달할 때까지 충전을 실시하였다. In the coin cells prepared according to Preparation Example 1 and Comparative Preparation Example 3, charging was performed at 25°C at 0.05C until 4.3V was reached.

이러한 충전과정을 거치면 비교제작예 3 및 제작예 1에 따른 코인셀에서 전해질의 크랙 발생 여부를 조사하였고 그 결과를 도 5a에 나타내었다.After this charging process, it was investigated whether or not cracks of the electrolyte occurred in the coin cells according to Comparative Production Example 3 and Production Example 1, and the results are shown in FIG. 5A.

도 5a에 나타난 바와 같이 비교제작예 3의 코인셀에서 전해질의 크랙 형상을 관찰할 수 있었다.As shown in Figure 5a, it was possible to observe the crack shape of the electrolyte in the coin cell of Comparative Production Example 3.

또한 상술한 충전 과정을 실시한 제작예 1 및 비교제작예 3에 따른 코인셀의 충전 프로파일을 살펴보았다. 도 5b는 비교제작예 3에 따라 제조된 코인셀에 대한 충전 프로파일을 나타낸 것이다.In addition, the charging profile of the coin cell according to Production Example 1 and Comparative Production Example 3 in which the above-described charging process was performed was examined. 5B shows a charging profile for a coin cell manufactured according to Comparative Preparation Example 3.

제작예 1에 따라 제조된 코인셀은 비교제작예 3의 경우와 달리 포텐셜이 일정하게 유지되는데 반하여, 비교제작예 3에 따라 제조된 코인셀은 도 5b에 나타난 바와 같이 포텐셜이 지속적으로 저하됨으로써 충전이 이루어지지 않음을 알 수 있었다.The coin cell manufactured according to Manufacturing Example 1 maintains a constant potential unlike the case of Comparative Manufacturing Example 3, whereas the coin cell manufactured according to Comparative Manufacturing Example 3 was charged by continuously decreasing the potential as shown in FIG. 5B. It was found that this was not done.

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평가예 5: 충방전 특성Evaluation Example 5: Charge and Discharge Characteristics

1)제작예 1, 비교제작예 1 및 비교제작예 21) Production Example 1, Comparative Production Example 1 and Comparative Production Example 2

제작예 1 및 비교제작예 1-2에 따라 제조된 코인셀에 대하여 충방전을 하기 과정에 따라 실시하였다.Charging and discharging of the coin cells prepared according to Preparation Example 1 and Comparative Preparation Example 1-2 were performed according to the following procedure.

제작예 1 및 비교제작예 1-2에 따라 제조된 코인셀을 상온(20-25℃)에서 리튬 금속 대비 3.0 ~ 4.3 V의 전압 범위에서 0.1C의 정전류로 50회 충방전시켰다. 이러한 충방전 과정을 4회 반복적으로 실시하였다.The coin cells prepared according to Production Example 1 and Comparative Production Example 1-2 were charged and discharged 50 times with a constant current of 0.1C in a voltage range of 3.0 to 4.3 V compared to lithium metal at room temperature (20-25° C.). This charging and discharging process was repeatedly performed 4 times.

상기 충방전 과정을 실시한 후 용량에 따른 포텐셜 변화를 도 6a 내지 도 6c에 나타내었다.After performing the charging/discharging process, the potential change according to the capacity is shown in FIGS. 6A to 6C.

도 6a에서 1a, 2a, 3a, 4a는 각각 1차 사이클, 2차 사이클, 3차 사이클 및 4차 사이클 충전 그래프를 나타내고, 1b, 2b, 3b, 4b는 1차 사이클, 2차 사이클, 3차 사이클 및 4차 사이클의 방전 그래프를 나타낸다. 그리고 도 6b 내지 도 6c에서 1a, 3a, 5a, 7a는 각각 1차 사이클, 3차 사이클, 5차 사이클 및 7차 사이클 충전 그래프를 나타내고, 1b, 3b, 5b, 7b는 1차 사이클, 3차 사이클, 5차 사이클 및 7차 사이클의 방전 그래프를 나타낸다.In Figure 6a, 1a, 2a, 3a, 4a represent the 1st cycle, 2nd cycle, 3rd cycle, and 4th cycle charging graph, respectively, and 1b, 2b, 3b, 4b are 1st cycle, 2nd cycle, and 3rd cycle. The discharge graphs of the cycle and the fourth cycle are shown. And in FIGS. 6B to 6C, 1a, 3a, 5a, and 7a represent the 1st cycle, 3rd cycle, 5th cycle, and 7th cycle charging graph, respectively, and 1b, 3b, 5b, and 7b are 1st cycle and 3rd cycle, respectively. The discharge graphs of the cycle, the 5th cycle and the 7th cycle are shown.

상기 비교제작예 1-2에 따라 제조된 코인셀에 대하여 상기 제작예 1에 따라 제조된 코인셀의 충방전 특성 평가 방법과 비교하여 충방전 과정을 7회 반복적으로 실시한 것을 제외하고는 상기 제작예 1에 따라 제조된 코인셀의 충방전 특성 평가 방법과 동일하게 실시하여 비교제작예 1-2에 따라 제조된 코인셀의 충방전 특성을 평가하였다.The above Production Example except that the charging/discharging process was repeatedly performed 7 times compared to the method of evaluating the charging/discharging characteristics of the coin cell manufactured according to Manufacturing Example 1 for the coin cell manufactured according to Comparative Manufacturing Example 1-2. The charging/discharging characteristics of the coin cells manufactured according to Comparative Production Example 1-2 were evaluated in the same manner as the method for evaluating the charging/discharging characteristics of the coin cells manufactured according to 1.

상기 제작예 1에 따라 제조된 코인셀과 비교제작예 1-2에 따라 제조된 코인셀에 대한 충방전 특성 평가 결과는 각각 도 6a 내지 도 6c에 나타내었다. The evaluation results of charging/discharging characteristics of the coin cell manufactured according to Preparation Example 1 and the coin cell manufactured according to Comparative Preparation Example 1-2 are shown in FIGS. 6A to 6C, respectively.

이를 참조하여, 제작예 1에 따라 제조된 코인셀은 비교제작예 1 및 2에 따라 제조된 코인셀에 비하여 충방전 특성이 향상됨을 알 수 있었다.With reference to this, it was found that the charge/discharge characteristics of the coin cell manufactured according to Preparation Example 1 were improved compared to the coin cells manufactured according to Comparative Preparation Examples 1 and 2.

2)제작예 2-72) Production Example 2-7

제작예 2-7에 따라 제조된 코인셀에 대하여 충방전 특성을 조사하였고 The charging and discharging characteristics of the coin cell manufactured according to Preparation Example 2-7 were investigated.

제작예 2에 대한 결과를 도 7에 나타내었다.The results for Preparation Example 2 are shown in FIG. 7.

이를 참조하여, 제작예 2에 따라 제조된 코인셀은 도 6b 및 도 6c의 비교제작예 1 및 비교제작예 2의 경우와 비교하여 충방전 특성이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한 제작예 3-7에 따라 제조된 코인셀은 제작예 2와 마찬가지로 우수한 충방전 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다.Referring to this, it was confirmed that the coin cell manufactured according to Preparation Example 2 had excellent charge/discharge characteristics compared to the cases of Comparative Production Example 1 and Comparative Production Example 2 of FIGS. 6B and 6C. In addition, it was found that the coin cell manufactured according to Preparation Example 3-7 exhibited excellent charge/discharge characteristics as in Preparation Example 2.

3)제작예 8 3) Production Example 8

제작예 8에 따라 제조된 리튬이차전지를 상온(20-25℃)에서 리튬 금속 대비 3.0 ~ 4.3 V의 전압 범위에서 0.1C의 정전류로 55회 충방전시켰다. 1회, 5회, 10회, 20회, 40회 및 50회 사이클에서의 충방전 실험 결과를 도 8 및 도 9에 나타내었다. 도 8은 사이클수에 따른 용량 및 효율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 9는 용량에 따른 전압 변화를 나타낸 것이다.The lithium secondary battery prepared according to Preparation Example 8 was charged and discharged 55 times with a constant current of 0.1C in a voltage range of 3.0 to 4.3 V compared to lithium metal at room temperature (20-25°C). The results of the charging and discharging experiments in 1, 5, 10, 20, 40, and 50 cycles are shown in FIGS. 8 and 9. 8 is a graph showing a change in capacity and efficiency according to the number of cycles, and FIG. 9 is a graph showing a change in voltage according to the capacity.

도 8에 나타난 효율은 하기식 1에 따라 계산하여 나타낸 것이다.The efficiency shown in FIG. 8 is calculated and shown according to Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

효율(%)=(방전용량/충전용량)×100Efficiency (%) = (discharge capacity/charge capacity) × 100

도 8을 참조하여 제작예 8에 따라 제조된 리튬이차전지는 충방전효율 및 용량 유지율이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 그리고 도 9를 참조하여, 제작예 8에 따라 제조된 리튬이차전지는 사이클 특성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 8, it was found that the lithium secondary battery manufactured according to Preparation Example 8 has excellent charge/discharge efficiency and capacity retention. And, referring to FIG. 9, it was confirmed that the lithium secondary battery manufactured according to Preparation Example 8 had excellent cycle characteristics.

4)제작예 9 및 비교제작예 44) Production Example 9 and Comparative Production Example 4

제작예 9 및 비교제작예 4에 따라 제조된 리튬이차전지를 상온(20-25℃)에서 리튬 금속 대비 3.0 ~ 4.3 V의 전압 범위에서 0.1C의 정전류로 10회 충방전시켰다. 이어서 3.0 ~ 4.3 V의 전압 범위에서 0.2C의 정전류로 11회 내지 20회 충방전을 실시하였다. 그 후 3.0 ~ 4.3 V의 전압 범위에서 0.1C의 정전류로 20회 내지 30회 충방전을 실시하였다. 사이클수에 따른 용량 특성을 도 10에 나타내었다. 도 10에서 PIPS는 제작예 4에 대한 것이고 Bare Li은 비교제작예 4에 대한 것이다.The lithium secondary batteries prepared according to Preparation Example 9 and Comparative Preparation Example 4 were charged and discharged 10 times at room temperature (20-25°C) with a constant current of 0.1C in a voltage range of 3.0 to 4.3 V compared to lithium metal. Subsequently, charging and discharging were performed 11 to 20 times with a constant current of 0.2C in a voltage range of 3.0 to 4.3 V. Thereafter, charging and discharging were performed 20 to 30 times with a constant current of 0.1 C in a voltage range of 3.0 to 4.3 V. The capacity characteristics according to the number of cycles are shown in FIG. 10. In FIG. 10, PIPS is for Production Example 4 and Bare Li is for Comparative Production Example 4.

도 10을 참조하여, 제작예 9에 따라 제조된 리튬이차전지는 비교제작예 4에 따라 제조된 리튬이차전지와 비교하여 사이클 특성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 10, it was confirmed that the lithium secondary battery manufactured according to Preparation Example 9 had excellent cycle characteristics compared to the lithium secondary battery manufactured according to Comparative Preparation Example 4.

평가예 6: 탄성계수(Young's modulus) 및 인장강도(tensile strength)Evaluation Example 6: Young's modulus and tensile strength

실시예 1, 2, 3, 비교예 1에 따라 제조된 전해질에 대하여 탄성계수(Young's modulus), 최대인장강도(maximum tensile strength)를 Lloyd LR-10K를 통하여 측정하고, 전해질 시편은 ASTM standard D638(Type V specimens)을 통하여 준비하였다.For the electrolytes prepared according to Examples 1, 2, 3, and Comparative Example 1, Young's modulus and maximum tensile strength were measured through Lloyd LR-10K, and the electrolyte specimen was ASTM standard D638 ( Type V specimens).

상기 전해질을 25 oC, 약 30%의 상대습도에서 분당 5 mm의 속도로 인장강도를 측정하였다.The electrolyte was measured for tensile strength at a rate of 5 mm per minute at 25 o C and a relative humidity of about 30%.

삭제delete

상술한 탄성계수 및 인장강도 측정 결과를 하기 표 1에 나타냈다.The above-described elastic modulus and tensile strength measurement results are shown in Table 1 below.

구분division 탄성계수(Young's modulus) (MPa)Young's modulus (MPa) 인장강도(MPa)Tensile strength (MPa) 실시예 2Example 2 12.412.4 1.61.6 실시예 3Example 3 11291129 18.318.3 비교예 1Comparative Example 1 0.0810.081 6.16.1

상기 표 1을 참조하면, 실시예 3에 따라 제조된 전해질은 비교예 1의 경우에 비하여 탄성계수 및 인장강도가 향상되어 기계적 물성이 개선됨을 확인할 수 있었다. 그리고 실시예 2에 따라 제조된 전해질은 비교예 1의 경우에 비하여 탄성계수가 증가하였다. 실시예 2에 따라 제조된 전해질의 인장강도는 비교예 1의 경우에 비하여 다소 작게 나타났지만 전해질로서 사용하기에 적합한 인장강도(약 0.1mS/cm 이상)를 갖고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 실시예 2 및 3에 따라 제조된 전해질은 우수한 기계적 물성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다.Referring to Table 1, it was confirmed that the electrolyte prepared according to Example 3 had improved elastic modulus and tensile strength compared to the case of Comparative Example 1, thereby improving mechanical properties. In addition, the electrolyte prepared according to Example 2 had an increased modulus of elasticity compared to the case of Comparative Example 1. The tensile strength of the electrolyte prepared according to Example 2 was slightly smaller than that of Comparative Example 1, but it was confirmed that it had a tensile strength (about 0.1 mS/cm or more) suitable for use as an electrolyte. As described above, it was found that the electrolytes prepared according to Examples 2 and 3 exhibit excellent mechanical properties.

또한 실시예 1에 따라 제조된 전해질은 실시예 2 및 3의 전해질과 동등한 수준의 탄성계수 및 인장강도 특성을 나타냈다.In addition, the electrolyte prepared according to Example 1 exhibited the same level of elastic modulus and tensile strength properties as the electrolytes of Examples 2 and 3.

평가예Evaluation example 7: 7: 전자주사현미경분석Electron scanning microscopy analysis

상기 실시예 1-8에 따라 제조된 전해질을 전자주사현미경을 이용하여 분석을 실시하여 이중연결 도메인 사이즈를 조사하였다. The electrolyte prepared according to Examples 1-8 was analyzed using a scanning electron microscope to investigate the size of the double-linked domain.

실시예 1-8에 따라 제조된 전해질의 이온 전도성 도메인 사이즈는 약 1㎛ 이상으로 크게 나타났다. The size of the ion conductive domain of the electrolyte prepared according to Examples 1-8 was found to be about 1 μm or more.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 일구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다. In the above, one embodiment has been described with reference to the drawings and embodiments, but this is only illustrative, and those of ordinary skill in the art can understand that various modifications and other equivalent implementations are possible therefrom. will be. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined by the appended claims.

110: 리튬 전지 120: 음극
130: 양극 140: 세퍼레이터
110: lithium battery 120: negative electrode
130: anode 140: separator

Claims (27)

이온 전도상(ion conductive phase) 및 구조상(structural phase)을 포함하는 이중연결 도메인(co-continuous domain)을 함유하는 블록 공중체를 포함하는 전해질이며,
상기 구조상은 상온(25℃) 이하의 유리 전이온도를 갖는 고분자 세그먼트를 포함하며,
상기 이온 전도상은 이온 전도성 고분자를 포함하며,
상기 구조상은 i)일관능 중합성 모노머, ii)다관능 중합성 모노머 및 iii)반응성 작용기(reactive functional group)를 갖는 중합성 모노머의 중합 반응 생성물인 고분자를 포함하며,
상기 구조상에 포함된 고분자의 말단에는 사슬이동제(Chain Transfer Agent)로부터 유래된 잔기(residue)가 결합되어 있고 이온 전도상 형성용 고분자와 구조상 형성용 고분자 사이에는 사슬이동제로부터 유래된 링커(linker)가 존재하며,
상기 잔기는 -S-C(=S)-R3 이고 링커는 -C(=O)-C(R1)(R2)- 또는 -C(=O)-(CH2)k-C(R1)(R2)- (k는 1 내지 5의 정수임)이고,
R1 내지 R3은 서로 독립적으로 수소, 시아노기, C1~C20 알킬기, C2~C20 알케닐기, C6~C50 아릴기, C6~C50 헤테로 아릴기, C5~C34포화 또는 불포화 탄소고리기, C5~C34 방향족 탄소고리기, C5~C34헤테로고리기, C1~C20알킬티오기, C1~C20 알콕시기, 또는 C2~C20 디알킬아미노기이고,
상기 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머가 부틸 아크릴레이트, 1,6-헥사디엔, 1,4-부타디엔, 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-하이드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-하이드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 이타콘산, 말레산, 2-이소시아네이토에틸 (메타)아크릴레이트, 3-이소시아네이토프로필 (메타)아크릴레이트, 4-이소시아네이토부틸 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 , 에틸렌디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸렌프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸렌프로판트리아크릴레이트, 1,3-부탄디올(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 알릴아크릴레이트, N-비닐 카프로락탐 및 하기 화학식 10a로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이며,
상기 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 함량은 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 총합 1몰을 기준으로 하여 0.2 내지 0.7몰인 전해질:
[화학식 10a]
Figure 112020088872548-pat00060
.
An electrolyte comprising a block copolymer containing a co-continuous domain including an ion conductive phase and a structural phase,
The structure includes a polymer segment having a glass transition temperature of less than room temperature (25 ℃),
The ion conductive phase includes an ion conductive polymer,
The structure includes a polymer that is a polymerization product of i) a monofunctional polymerizable monomer, ii) a polyfunctional polymerizable monomer, and iii) a polymerizable monomer having a reactive functional group,
At the end of the polymer included in the structure, a residue derived from a chain transfer agent is bonded, and a linker derived from a chain transfer agent exists between the polymer for forming an ionic conduction phase and the polymer for forming the structure. And
The residue is -SC(=S)-R 3 and the linker is -C(=O)-C(R 1 )(R 2 )- or -C(=O)-(CH 2 ) k -C(R 1 )(R 2 )- (k is an integer from 1 to 5),
R 1 to R 3 are independently of each other hydrogen, cyano group, C 1 to C 20 alkyl group, C 2 to C 20 alkenyl group, C 6 to C 50 aryl group, C 6 to C 50 heteroaryl group, C 5 to C 34 saturated or unsaturated carbocyclic group, C 5 ~ C 34 aromatic carbocyclic group, C 5 ~ C 34 heterocyclic group, C 1 ~ C 20 alkylthio group, C 1 ~ C 20 alkoxy group, or a C 2 ~ C 20 Is a dialkylamino group,
The polymerizable monomer having the reactive functional group is butyl acrylate, 1,6-hexadiene, 1,4-butadiene, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4- Hydroxybutyl (meth)acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth)acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethylene glycol (meth)acrylate, 2-hydroxypropylene glycol ( Meth)acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, 2-(meth)acryloyloxy acetic acid, 3-(meth)acryloyloxy propyl acid, 4-(meth)acryloyloxy butyric acid, itaconic acid, male Acid, 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate, 3-isocyanatopropyl (meth)acrylate, 4-isocyanatobutyl (meth)acrylate, (meth)acrylamide, N-vinyl Pyrrolidone, ethylene di (meth) acrylate, diethylene glycol (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylene propane tri (meth) acrylate, trimethylene propane triacrylate, 1, 3-butanediol (meth)acrylate, 1,6-hexanedioldi (meth)acrylate, allyl acrylate, N-vinyl caprolactam, and one or more selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (10a),
The content of the polymerizable monomer having a reactive functional group is 0.2 to 0.7 mol based on 1 mol of the total of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the polymerizable monomer having a reactive functional group:
[Formula 10a]
Figure 112020088872548-pat00060
.
제1항에 있어서,
상기 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머에서 반응성 작용기가 에틸렌성 불포화 결합을 함유하는 작용기, 하이드록시기, 아미노기, 아미드기, 카르복실기 및 알데히드기 중에서 선택된 하나 이상인 전해질.
The method of claim 1,
In the polymerizable monomer having a reactive functional group, the reactive functional group is at least one selected from a functional group containing an ethylenically unsaturated bond, a hydroxy group, an amino group, an amide group, a carboxyl group, and an aldehyde group.
제1항에 있어서,
상기 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머가 반응성 작용기를 갖고 있는 아크릴계 모노머, 메타크릴계 모노머 및 올레핀계 모노머로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 전해질.
The method of claim 1,
The electrolyte in which the polymerizable monomer having a reactive functional group is at least one selected from the group consisting of an acrylic monomer, a methacrylic monomer, and an olefin monomer having a reactive functional group.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 일관능 중합성 모노머가 스티렌, 4-브로모스티렌, 터트부틸스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 4-메틸 펜텐-1, 부틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸 메타크릴레이트, 부타디엔, 디메틸실록산, 이소부틸렌, 비닐리덴 플루오라이드, 아크릴로니트릴, 1-부틸 비닐에테르, 비닐 사이클로헥산, 플루오로카본, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 아미드, 말레산 무수물(maleic anhydride), 말레산(maleic acid), 메타크릴산 및 비닐피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 전해질.
The method of claim 1,
The monofunctional polymerizable monomer is styrene, 4-bromostyrene, tertbutylstyrene, methyl methacrylate, isobutyl methacrylate, 4-methylpentene-1, butylene terephthalate, ethylene terephthalate, ethylene, propylene, Isobutyl methacrylate, butadiene, dimethylsiloxane, isobutylene, vinylidene fluoride, acrylonitrile, 1-butyl vinyl ether, vinyl cyclohexane, fluorocarbon, cyclohexyl methacrylate, amide, maleic anhydride ( maleic anhydride), maleic acid, methacrylic acid, and one or more electrolytes selected from the group consisting of vinylpyridine.
제1항에 있어서,
상기 다관능 중합성 모노머가 l,2-디비닐벤젠, 1,3-디비닐벤젠, 1,4-디비닐벤젠 1,2,4-트리비닐벤젠, 4,4”-디비닐-5’-(4-비닐페닐)-1,1’: 3’,1”-터페닐, 1,3-디비닐나프탈렌, 1,8-디비닐나프탈렌, l,3,5-트리비닐나프탈렌, 2,4-디비닐비페닐, 3,5 ,7-트리비닐나프탈렌, l,2-디비닐-3,4-디메틸벤젠, l,5,6-트리비닐-3,7-디에틸나프탈렌, l,3-디비닐-4,5-8-트리부틸나프탈렌 및 2,2'-디비닐-4-에틸-4'-프로필비페닐 중 중에서 선택된 하나 이상인 전해질.
The method of claim 1,
The polyfunctional polymerizable monomer is l,2-divinylbenzene, 1,3-divinylbenzene, 1,4-divinylbenzene 1,2,4-trivinylbenzene, 4,4"-divinyl-5'-(4-vinylphenyl)-1,1':3',1"-terphenyl, 1,3-divinylnaphthalene, 1,8-divinylnaphthalene, l,3,5-trivinylnaphthalene, 2, 4-divinylbiphenyl, 3,5,7-trivinylnaphthalene, l,2-divinyl-3,4-dimethylbenzene, l,5,6-trivinyl-3,7-diethylnaphthalene, l, An electrolyte that is at least one selected from 3-divinyl-4,5-8-tributylnaphthalene and 2,2'-divinyl-4-ethyl-4'-propylbiphenyl.
제1항에 있어서,
상기 일관능 중합성 모노머가 스티렌이고
상기 다관능 중합성 모노머가 디비닐벤젠이고,
상기 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머가 부틸 아세테이트, 1,6-헥사디엔 또는 1,4-헥사디엔인 전해질.
The method of claim 1,
The monofunctional polymerizable monomer is styrene and
The polyfunctional polymerizable monomer is divinylbenzene,
The electrolyte in which the polymerizable monomer having a reactive functional group is butyl acetate, 1,6-hexadiene, or 1,4-hexadiene.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 일관능 중합성 모노머의 함량은 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 총합 1몰을 기준으로 하여 0.15 내지 0.5몰이고,
상기 다관능 중합성 모노머의 함량은 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 총합 1몰을 기준으로 하여 0.05 내지 0.3몰인 전해질.
The method of claim 1,
The content of the monofunctional polymerizable monomer is 0.15 to 0.5 moles based on the total 1 mole of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the polymerizable monomer having a reactive functional group,
The content of the polyfunctional polymerizable monomer is 0.05 to 0.3 mol based on the total 1 mol of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the polymerizable monomer having a reactive functional group.
제1항에 있어서,
상기 일관능성 중합성 모노머, 다관능성 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 혼합비는 4:1:4, 2:1:2, 1:1:4 또는 2:1:4 몰비인 전해질.
The method of claim 1,
The mixture ratio of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the polymerizable monomer having a reactive functional group is 4:1:4, 2:1:2, 1:1:4, or 2:1:4 molar ratio.
제1항에 있어서,
상기 이온 전도상은 에테르계 모노머, 아크릴계 모노머, 메타크릴계 모노머, 아민계 모노머, 이미드계 모노머, 알킬 카보네이트계 모노머, 니트릴계 모노머, 포스파진계 모노머, 올레핀계 모노머, 디엔계 모노머 및 실록산계 모노머 중에서 선택된 하나 이상의 이온 전도성 반복단위(ion conductive repeating unit)를 함유하는 이온 전도성 고분자를 포함하는 전해질.
The method of claim 1,
The ion conducting phase is selected from among ether-based monomers, acrylic monomers, methacrylic monomers, amine-based monomers, imide-based monomers, alkyl carbonate-based monomers, nitrile-based monomers, phosphazine-based monomers, olefin-based monomers, diene-based monomers and siloxane-based monomers. An electrolyte comprising an ion conductive polymer containing at least one selected ion conductive repeating unit.
제1항에 있어서,
i)암모늄계, 피롤리디늄계, 피리디늄계, 피리미디늄계, 이미다졸륨계,
피페리디늄계, 피라졸륨계, 옥사졸륨계, 피리다지늄계, 포스포늄계, 설포늄계, 트리아졸륨계 및 그 혼합물 중에서 선택된 하나 이상의 양이온과,
ii) BF4 -, PF6 -, AsF6 -, SbF6 -, AlCl4 -, HSO4 -, ClO4 -, CH3SO3 -, CF3CO2 -, (CF3SO2)2N-, Cl-, Br-, I-, SO4 -, CF3SO3 -, (C2F5SO2)2N- 및 (C2F5SO2)(CF3SO2)N-, 중에서 선택된 적어도 하나로부터 선택된 1종 이상의 음이온을 포함하는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 이온성 액체를 더 포함하는 전해질.
The method of claim 1,
i) ammonium-based, pyrrolidinium-based, pyridinium-based, pyrimidinium-based, imidazolium-based,
At least one cation selected from piperidinium-based, pyrazolium-based, oxazolium-based, pyridazinium-based, phosphonium-based, sulfonium-based, triazolium-based, and mixtures thereof,
ii) BF 4 -, PF 6 -, AsF 6 -, SbF 6 -, AlCl 4 -, HSO 4 -, ClO 4 -, CH 3 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, Cl -, Br -, I -, SO 4 -, CF 3 SO 3 -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N - , and (C 2 F 5 SO 2) (CF 3 SO 2) N-, Electrolyte further comprising at least one ionic liquid selected from compounds containing at least one anion selected from at least one selected from.
제1항에 있어서,
LiSCN, LiN(CN)2, LiClO4, LiBF4, LiAsF6, LiPF6, LiCF3SO3, LiSbF6 , Li(CF3SO2)3C, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2CF2CF3)2, LiPF3(CF2CF3)3, LiPF3(C2F5)3, LiPF3(CF3)3, LiB(C2O4)2, NaSCN, NaSO3CF3, KTFSI, NaTFSI, Ba(TFSI)2, Pb(TFSI)2, Ca(TFSI)2 및 LiPF3(CF2CF3)3 중에서 선택된 하나 이상의 알칼리금속염 또는 알칼리토금속염이 더 포함되는 전해질.
The method of claim 1,
LiSCN, LiN(CN) 2 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiSbF 6 , Li(CF 3 SO 2 ) 3 C, LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , LiN(SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 , LiPF 3 (CF 2 CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiB(C 2 O 4 ) 2 , NaSCN, NaSO 3 CF 3 , KTFSI, NaTFSI, Ba(TFSI) 2 , Pb(TFSI) 2 , Ca(TFSI) 2 and LiPF 3 (CF 2 CF 3 ) 3 An electrolyte further comprising one or more alkali metal salts or alkaline earth metal salts selected from among.
제1항에 있어서,
상기 전해질이 i)스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 1,6-헥사디엔의 중합 반응 생성물인 고분자와 ii)폴리에틸렌 옥사이드의 블록 공중합체,
상기 전해질이 i)스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 1,4-헥사디엔의 중합 반응 생성물인 고분자와 ii)폴리에틸렌 옥사이드의 블록 공중합체 또는
i)스티렌, 1,4-디비닐벤젠 및 부틸 아크릴레이트의 중합 반응 생성물인 고분자와 ii)폴리에틸렌 옥사이드의 블록 공중합체인 전해질.
The method of claim 1,
The electrolyte is a block copolymer of i) a polymer which is a polymerization product of styrene, 1,4-divinylbenzene and 1,6-hexadiene and ii) polyethylene oxide,
The electrolyte is a block copolymer of i) a polymer which is a polymerization product of styrene, 1,4-divinylbenzene and 1,4-hexadiene and ii) polyethylene oxide, or
i) A polymer that is a polymerization product of styrene, 1,4-divinylbenzene and butyl acrylate, and ii) an electrolyte that is a block copolymer of polyethylene oxide.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, BaTiO3, 케이지 구조의 실세스퀴옥산, 및 금속-유기 골격 구조체(Metal-Orgainc Framework: MOF)로부터 선택된 1종 이상의 무기 입자를 더 포함하는 전해질.
The method of claim 1,
The electrolyte further comprises at least one inorganic particle selected from SiO 2 , TiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , BaTiO 3 , silsesquioxane having a cage structure, and a metal-organic framework (MOF). Containing electrolytes.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 이온 전도성 고분자를 함유하는 사슬이동제, 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머를 포함하는 조성물의 중합 반응 생성물을 포함하는 전해질.
The method of claim 1,
The electrolyte is an electrolyte comprising a polymerization reaction product of a composition comprising a chain transfer agent containing an ion conductive polymer, a monofunctional polymerizable monomer, a polyfunctional polymerizable monomer, and an elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group.
제1항에 있어서,
상기 이중연결 도메인 사이즈는 1㎛ 이상이고,
상기 구조상은 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 탄성 보유 중합성 모노머를 포함하는 조성물의 중합 반응 생성물을 포함하는 전해질.
The method of claim 1,
The double-linked domain size is 1 μm or more,
The structure is an electrolyte comprising a polymerization reaction product of a composition comprising a monofunctional polymerizable monomer, a polyfunctional polymerizable monomer, and an elastically retaining polymerizable monomer having a reactive functional group.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 액체 전해질, 고체 전해질, 겔 전해질, 고분자 이온성 액체(polymer ionic liquid) 및 세퍼레이터 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 전해질.
The method of claim 1,
The electrolyte further comprises at least one selected from a liquid electrolyte, a solid electrolyte, a gel electrolyte, a polymer ionic liquid, and a separator.
이온 전도상 형성용 고분자인 이온 전도성 고분자를 함유하는 사슬이동제와, 구조상 고분자 형성용 모노머인 i) 일관능 중합성 모노머, ii) 다관능 중합성 모노머 및 iii) 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머를 포함하는 전해질 조성물의 중합 반응을 실시하여 제조되며,
상기 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머가 부틸 아크릴레이트, 1,6-헥사디엔, 1,4-부타디엔, 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-하이드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-하이드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 이타콘산, 말레산, 2-이소시아네이토에틸 (메타)아크릴레이트, 3-이소시아네이토프로필 (메타)아크릴레이트, 4-이소시아네이토부틸 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 , 에틸렌디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸렌프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸렌프로판트리아크릴레이트, 1,3-부탄디올(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 알릴아크릴레이트, N-비닐 카프로락탐 및 하기 화학식 10a로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이며,
상기 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 함량은 일관능 중합성 모노머, 다관능 중합성 모노머 및 반응성 작용기를 갖는 중합성 모노머의 총합 1몰을 기준으로 하여 0.2 내지 0.7몰이고,
상기 이온 전도성 고분자를 함유하는 사슬이동제는 폴리에테르계, 폴리아크릴계, 폴리메타크릴계, 폴리실록산계로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상과 사슬이동제를 반응하여 제조되는 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항, 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항의 전해질을 얻는 전해질의 제조방법:
[화학식 10a]
Figure 112020088872548-pat00061
.
A chain transfer agent containing an ion conductive polymer, which is a polymer for forming an ion conductive phase, and i) a monofunctional polymerizable monomer, which is a structural polymer forming monomer, ii) a polyfunctional polymerizable monomer, and iii) a polymerizable monomer having a reactive functional group. It is prepared by carrying out a polymerization reaction of the electrolyte composition,
The polymerizable monomer having the reactive functional group is butyl acrylate, 1,6-hexadiene, 1,4-butadiene, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4- Hydroxybutyl (meth)acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth)acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethylene glycol (meth)acrylate, 2-hydroxypropylene glycol ( Meth)acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, 2-(meth)acryloyloxy acetic acid, 3-(meth)acryloyloxy propyl acid, 4-(meth)acryloyloxy butyric acid, itaconic acid, male Acid, 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate, 3-isocyanatopropyl (meth)acrylate, 4-isocyanatobutyl (meth)acrylate, (meth)acrylamide, N-vinyl Pyrrolidone, ethylene di (meth) acrylate, diethylene glycol (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylene propane tri (meth) acrylate, trimethylene propane triacrylate, 1, 3-butanediol (meth)acrylate, 1,6-hexanedioldi (meth)acrylate, allyl acrylate, N-vinyl caprolactam, and one or more selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (10a),
The content of the polymerizable monomer having a reactive functional group is 0.2 to 0.7 mol based on 1 mol of the total of the monofunctional polymerizable monomer, the polyfunctional polymerizable monomer, and the polymerizable monomer having a reactive functional group,
The chain transfer agent containing the ion conductive polymer is prepared by reacting a chain transfer agent with at least one selected from the group consisting of polyether, polyacrylic, polymethacrylic, and polysiloxane. A method for preparing an electrolyte to obtain the electrolyte of any one of claims 7 and 9 to 18:
[Formula 10a]
Figure 112020088872548-pat00061
.
제19항에 있어서,
상기 전해질 조성물에는 이온성 액체, 알칼리금속염 및 알칼리토금속염 중에서 선택된 하나 이상이 더 부가되거나 또는 상기 중합 반응을 실시하여 얻어진 전해질에 이온성 액체, 알칼리금속염 및 알칼리토금속염 중에서 선택된 하나 이상이 더 부가되는 전해질의 제조방법.
The method of claim 19,
At least one selected from an ionic liquid, an alkali metal salt and an alkaline earth metal salt is further added to the electrolyte composition, or at least one selected from an ionic liquid, an alkali metal salt and an alkaline earth metal salt is further added to the electrolyte obtained by performing the polymerization reaction. Method for preparing an electrolyte.
삭제delete 제19항에 있어서,
상기 사슬이동제는 디티오에스테르(dithioesters), 디티오카바메이트(dithiocarbamates), 트리티오카보네이트(trithiocarbonates) 및 크산테이트(xanthates) 중에서 선택된 하나 이상인 전해질의 제조방법.
The method of claim 19,
The chain transfer agent is at least one selected from dithioesters, dithiocarbamates, trithiocarbonates, and xanthates.
제19항에 있어서,
상기 중합 반응이 20 내지 150℃에서 실시되는 전해질의 제조방법.
The method of claim 19,
The method for producing an electrolyte in which the polymerization reaction is carried out at 20 to 150°C.
양극, 음극 및 이들 사이에 개재된 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항, 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 전해질을 포함하는 이차 전지.A secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and the electrolyte according to any one of claims 1 to 3, 5 to 7, and 9 to 18 interposed therebetween. 제24항에 있어서, 액체 전해질, 고체 전해질, 겔 전해질, 고분자 이온성 액체, 무기 입자 및 세퍼레이터 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 이차전지.The secondary battery according to claim 24, further comprising at least one selected from a liquid electrolyte, a solid electrolyte, a gel electrolyte, a polymer ionic liquid, an inorganic particle, and a separator. 제25항에 있어서,
상기 음극이 리튬 금속 또는 리튬 금속 합금 전극이고,
상기 전해질과 양극 사이에 액체 전해질, 겔 전해질, 고체 전해질, 세퍼레이터 및 고분자 이온성 액체 중에서 선택된 하나 이상이 더 포함되는 이차전지.
The method of claim 25,
The negative electrode is a lithium metal or lithium metal alloy electrode,
A secondary battery further comprising at least one selected from a liquid electrolyte, a gel electrolyte, a solid electrolyte, a separator, and a polymer ionic liquid between the electrolyte and the positive electrode.
제24항에 있어서,
상기 양극 또는 음극의 일면에 적어도 부분적으로 형성된 시트(sheet) 또는 막(film)을 포함하는 이차전지.
The method of claim 24,
A secondary battery comprising a sheet or film formed at least partially on one surface of the positive or negative electrode.
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