KR102343230B1 - Lithium rechargeable battery - Google Patents

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Abstract

본 기재는, 양극, 음극, 및 리튬염 및 화학식 4로 표시되는 첨가제를 포함하는 전해액을 포함하며, 상기 양극, 및 상기 음극 중 하나 이상은, 전류 집전체, 상기 전류 집전체로부터 연장되는 전극 탭, 상기 전류 집전체 상에 형성되는 활물질층, 및 상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭 중 하나 이상에 형성되며, 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하는 피막을 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다. 화학식 1 및 화학식 4에 관한 구체적인 내용은 명세서 상에서 정의된 것과 같다. The present substrate includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte solution including a lithium salt and an additive represented by Formula 4, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is a current collector, an electrode tab extending from the current collector , an active material layer formed on the current collector, and a film formed on at least one of the current collector and the electrode tab, and including a film including a material represented by Formula 1, to a lithium secondary battery. Specific details regarding Formulas 1 and 4 are as defined in the specification.

Description

리튬 이차 전지 {LITHIUM RECHARGEABLE BATTERY}Lithium secondary battery {LITHIUM RECHARGEABLE BATTERY}

본 기재는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present disclosure relates to a lithium secondary battery.

휴대 전화, 노트북, 스마트폰 등의 이동 정보 단말기의 구동 전원으로는 높은 에너지 밀도를 가지면서도 휴대가 용이한 리튬 이차 전지가 주로 사용되고 있다. As a driving power source for mobile information terminals such as a mobile phone, a notebook computer, and a smart phone, a lithium secondary battery having a high energy density and being easy to carry is mainly used.

일반적으로 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 물질을 양극 활물질과 음극 활물질로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 전해질을 충전시켜 제조한다. In general, a lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium ions as a positive electrode active material and a negative electrode active material, and charging an electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.

이때, 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬-전이금속 산화물이 사용되고 음극 활물질로는 다양한 형태의 탄소계 재료가 사용되며, 전해질로는 비수성 유기 용매에 리튬염이 용해된 것이 사용되고 있다.In this case, a lithium-transition metal oxide is used as a cathode active material of a lithium secondary battery, various types of carbon-based materials are used as an anode active material, and a lithium salt dissolved in a non-aqueous organic solvent is used as an electrolyte.

특히, 리튬 이차 전지는 양극 및 전해질, 음극 및 전해질 등의 복합적인 반응에 의하여 전지의 특성이 나타나기 때문에 적절한 전해질의 사용이 리튬 이차 전지의 성능을 향상시키는 중요한 변수중의 하나이다.In particular, in a lithium secondary battery, the use of an appropriate electrolyte is one of the important variables for improving the performance of a lithium secondary battery because the characteristics of the battery are displayed by a complex reaction between the positive electrode and the electrolyte, the negative electrode and the electrolyte.

실시예들은 리튬 이차 전지의 특성을 향상시키고자 한다.Embodiments are intended to improve the characteristics of the lithium secondary battery.

일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 양극, 음극, 및 리튬염 및 하기 화학식 3으로 표시되는 첨가제를 포함하는 전해액을 포함하며, 상기 양극, 및 상기 음극 중 하나 이상은, 전류 집전체, 상기 전류 집전체로부터 연장되는 전극 탭, 상기 전류 집전체 상에 형성되는 활물질층, 및 상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭 중 하나 이상에 형성되며, 하기 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하는 피막을 포함한다. A lithium secondary battery according to an embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte solution including a lithium salt and an additive represented by the following Chemical Formula 3, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is a current collector, the current collector and an electrode tab extending from the entirety, an active material layer formed on the current collector, and a film formed on at least one of the current collector and the electrode tab, and including a material represented by the following Chemical Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

CuX(POF2)nY2Z CuX(POF 2 ) n Y 2 Z

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

X는 C1 내지 C10의 알킬렌기이고, X is a C1 to C10 alkylene group,

Y는 하기 화학식 2로 표시되며, Y is represented by the following formula (2),

[화학식 2][Formula 2]

NC-R1-CN, (이때, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기이다.)NC-R 1 -CN, (In this case, R 1 is a C1 to C10 alkylene group.)

Z는 상기 리튬염의 음이온기이고, Z is an anionic group of the lithium salt,

n은 1 또는 2이고,n is 1 or 2,

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112021042583098-pat00001
Figure 112021042583098-pat00001

상기 화학식 4에서, In Formula 4,

B는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 또는 (-C2H4-O-C2H4-)l (이때, l은 1 내지 10의 정수이다.)이며,B is a C1 to C10 alkylene group, or (-C 2 H 4 -OC 2 H 4 -) l (in this case, l is an integer from 1 to 10),

R2는 C1 내지 C10의 알킬기이다. R 2 is a C1 to C10 alkyl group.

실시예들에 따르면, 리튬 이차 전지의 수명 특성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.According to embodiments, the lifespan characteristics and durability of the lithium secondary battery may be improved.

도 1은 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 비교예 1에 따른 전지를 화성 충/방전 후 SOC 100%에서 100일간 방치했을 때 OCV 상태의 전압 변화를 측정한 그래프이다.
도 3은 실시예 1에 따른 전지를 화성 충/방전 후 SOC 100%에서 100일간 방치했을 때 OCV 상태의 전압 변화를 측정한 그래프이다.
도 4는 삼전극 셀에 대한 LSV 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 상기 LSV 평가 결과 중 환원 피크가 나타나는 구간을 확대한 그래프이다.
도 6 및 도 7은 LSV 평가 수행 후 본 발명의 일 구현예에 따른 삼전극 셀의 전극 상에 피막이 형성됨을 확인할 수 있는 사진이다.
도 8은 실시예 2에 따른 전극 탭 단면의 SEM 사진이다.
도 9는 실시예 2에 따른 피막의 성분을 분석한 IR 스펙트럼 결과이다.
1 is a diagram schematically showing the structure of a lithium secondary battery according to an embodiment.
2 is a graph measuring the voltage change of the OCV state when the battery according to Comparative Example 1 is left at 100% SOC for 100 days after chemical charging/discharging.
3 is a graph measuring the voltage change in the OCV state when the battery according to Example 1 is left at 100% SOC for 100 days after chemical charging/discharging.
4 shows the LSV evaluation results for the three-electrode cell.
5 is an enlarged graph of a section in which a reduction peak appears among the LSV evaluation results.
6 and 7 are photographs confirming that a film is formed on the electrode of the three-electrode cell according to an embodiment of the present invention after LSV evaluation is performed.
8 is an SEM photograph of a cross-section of an electrode tab according to Example 2.
9 is an IR spectrum result obtained by analyzing the components of the coating film according to Example 2. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present description, descriptions of already known functions or configurations will be omitted in order to clarify the gist of the present description.

본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In order to clearly explain the present description, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification. In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present description is not necessarily limited to the illustrated bar.

이하, 본 기재의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지에 대하여, 도 1을 참고하여 설명하기로 한다. 도 1은 본 기재의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. Hereinafter, a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 1 . 1 schematically shows the structure of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present disclosure.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지(100)는 음극(112), 음극(112)과 대향하여 위치하는 양극(114), 음극(112)과 양극(114) 사이에 배치되어 있는 세퍼레이터(113) 및 음극(112), 양극(114) 및 세퍼레이터(113)를 함침하는 전해액(도시하지 않음)을 포함하는 전지 셀과, 상기 전지 셀을 담고 있는 전지 용기(120) 및 상기 전지 용기(120)를 밀봉하는 밀봉 부재(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a lithium secondary battery 100 according to an exemplary embodiment is disposed between a negative electrode 112 , a positive electrode 114 positioned to face the negative electrode 112 , and a negative electrode 112 and a positive electrode 114 , A battery cell including a separator 113 and a negative electrode 112, a positive electrode 114 and an electrolyte (not shown) impregnated with the separator 113, a battery container 120 containing the battery cell, and the battery and a sealing member 140 sealing the container 120 .

양극(114) 및 음극(112) 중 하나 이상은 전류 집전체, 전류 집전체로부터 연장되는 전극 탭, 상기 전류 집전체에 형성되는 활물질층, 및 상기 상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭 중 하나 이상에 형성되며, 하기 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하는 피막을 포함한다. At least one of the positive electrode 114 and the negative electrode 112 is a current collector, an electrode tab extending from the current collector, an active material layer formed on the current collector, and at least one of the current collector and the electrode tab. It is formed and includes a film including a material represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

CuX(POF2)nY2Z CuX(POF 2 ) n Y 2 Z

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

X는 C1 내지 C10의 알킬렌기이고, X is a C1 to C10 alkylene group,

Y는 하기 화학식 2로 표시되며, Y is represented by the following formula (2),

[화학식 2][Formula 2]

NC-R1-CN, (이때, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기이다.)NC-R 1 -CN, (In this case, R 1 is a C1 to C10 alkylene group.)

Z는 상기 리튬염의 음이온기이고, Z is an anionic group of the lithium salt,

n은 1 또는 2이다.n is 1 or 2.

일 구현예에 따른 상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭은 구리(Cu) 금속을 포함할 수 있으며, 일 예로, 상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭은 동일한 원료를 포함하여 제조된 것일 수 있다. The current collector and the electrode tab according to an embodiment may include copper (Cu) metal. For example, the current collector and the electrode tab may be manufactured by including the same raw material.

한편, 상기 전해액에 포함되는 리튬염은, 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다. On the other hand, the lithium salt contained in the electrolyte is dissolved in a solvent, serves as a source of lithium ions in the battery, enables basic lithium secondary battery operation, and promotes movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode is a substance that does

상기 리튬염은, LiPF6, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수이며, 예를 들면 1 내지 20의 정수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bis(oxalato) borate: LiBOB), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The lithium salt is LiPF 6 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN(SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , 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, for example, 1 to 20 integer), LiCl, LiI, and LiB(C 2 O 4 ) 2 (lithium bis(oxalato) borate (LiBOB)), or combinations thereof.

상기 리튬염의 농도는 0.1M 내지 2.0M일 수 있다. 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해액이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해액 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The concentration of the lithium salt may be 0.1M to 2.0M. When the concentration of the lithium salt is included in the above range, since the electrolyte has an appropriate conductivity and viscosity, excellent electrolyte performance may be exhibited, and lithium ions may move effectively.

한편, 상기 화학식 1에 포함되는 Z는 상기 리튬염이 전해액 내에서 리튬 이온과 음이온기로 해리된 것 중 음이온기에 해당하는 것일 수 있다. 일 예로, 상기 리튬염은 LiPF6일 수 있으며, 따라서, Z는 PF6일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, Z included in Formula 1 may correspond to an anionic group in which the lithium salt is dissociated into lithium ions and anionic groups in the electrolyte solution. For example, the lithium salt may be LiPF 6 , and thus Z may be PF 6 , but is not limited thereto.

한편, 상기 전해액은 상기 리튬염을 용해시키기 위한 유기 용매를 더 포함한다. 상기 유기 용매는, 높은 이온 전도도 및 유전 상수를 가지며 낮은 점도를 갖는 비수성 유기 용매가 사용될 수 있다. 상기 비수성 유기 용매는 리튬 이차 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다.Meanwhile, the electrolyte solution further includes an organic solvent for dissolving the lithium salt. As the organic solvent, a non-aqueous organic solvent having high ionic conductivity and dielectric constant and low viscosity may be used. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the lithium secondary battery can move.

이러한 비수성 유기 용매로는, 예를 들면, 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 알코올계, 또는 비프로톤성 용매를 사용할 수 있다. As such a non-aqueous organic solvent, for example, a carbonate-based, ester-based, ether-based, ketone-based, alcohol-based, or aprotic solvent can be used.

상기 카보네이트계 용매로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있다. 상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 프로필프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. Examples of the carbonate-based solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylpropyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC), ethylene carbonate ( EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), etc. may be used. Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, γ-butyrolactone, decanolide, valero. Lactone, mevalonolactone, caprolactone, etc. may be used.

상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. Dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, etc. may be used as the ether solvent, and cyclohexanone etc. may be used as the ketone solvent. have.

상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비프로톤성 용매로는 T-CN(T는 탄소수 2 내지 20의 직쇄상, 분지상, 또는 환 구조의 탄화수소기이며, 이중결합 방향 환 또는 에테르 결합을 포함할 수 있다) 등의 니트릴류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 1,3-디옥솔란 등의 디옥솔란류, 설포란(sulfolane)류 등이 사용될 수 있다. As the alcohol-based solvent, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. may be used, and the aprotic solvent is T-CN (T is a linear, branched, or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, nitriles such as nitriles (which may contain double bond aromatic rings or ether bonds), amides such as dimethylformamide, dioxolanes such as 1,3-dioxolane, sulfolanes, and the like can be used.

상기 비수성 유기 용매는 단독으로 또는 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 하나 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있다. The non-aqueous organic solvent may be used alone or in combination of one or more. When one or more are mixed and used, the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the desired battery performance.

또한, 상기 카보네이트계 용매의 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 전해액의 성능이 우수하게 나타날 수 있다. In addition, in the case of the carbonate-based solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed in a volume ratio of 1:1 to 1:9, the performance of the electrolyte may be excellent.

상기 비수성 유기용매는 상기 카보네이트계 용매에 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 카보네이트계 용매와 방향족 탄화수소계 유기용매는 1:1 내지 30:1의 부피비로 혼합될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may further include an aromatic hydrocarbon-based organic solvent in the carbonate-based solvent. In this case, the carbonate-based solvent and the aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be mixed in a volume ratio of 1:1 to 30:1.

상기 방향족 탄화수소계 유기용매로는 하기 화학식 6의 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다.As the aromatic hydrocarbon-based organic solvent, an aromatic hydrocarbon-based compound represented by the following Chemical Formula 6 may be used.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112021042583098-pat00002
Figure 112021042583098-pat00002

(상기 화학식 3에서, R3 내지 R8는 서로 동일하거나 상이하며 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 할로알킬기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.)(In Formula 3, R 3 to R 8 are the same as or different from each other and are selected from the group consisting of hydrogen, halogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group, and combinations thereof.)

상기 방향족 탄화수소계 유기용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠, 1,2-디아이오도벤젠, 1,3-디아이오도벤젠, 1,4-디아이오도벤젠, 1,2,3-트리아이오도벤젠, 1,2,4-트리아이오도벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 2,3-디플루오로톨루엔, 2,4-디플루오로톨루엔, 2,5-디플루오로톨루엔, 2,3,4-트리플루오로톨루엔, 2,3,5-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 2,3-디클로로톨루엔, 2,4-디클로로톨루엔, 2,5-디클로로톨루엔, 2,3,4-트리클로로톨루엔, 2,3,5-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 2,3-디아이오도톨루엔, 2,4-디아이오도톨루엔, 2,5-디아이오도톨루엔, 2,3,4-트리아이오도톨루엔, 2,3,5-트리아이오도톨루엔, 자일렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.Specific examples of the aromatic hydrocarbon-based organic solvent include benzene, fluorobenzene, 1,2-difluorobenzene, 1,3-difluorobenzene, 1,4-difluorobenzene, 1,2,3-tri Fluorobenzene, 1,2,4-trifluorobenzene, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, 1 ,2,4-trichlorobenzene, iodobenzene, 1,2-diiodobenzene, 1,3-diiodobenzene, 1,4-diiodobenzene, 1,2,3-triiodobenzene, 1, 2,4-triiodobenzene, toluene, fluorotoluene, 2,3-difluorotoluene, 2,4-difluorotoluene, 2,5-difluorotoluene, 2,3,4-trifluoro Rottoluene, 2,3,5-trifluorotoluene, chlorotoluene, 2,3-dichlorotoluene, 2,4-dichlorotoluene, 2,5-dichlorotoluene, 2,3,4-trichlorotoluene, 2, 3,5-trichlorotoluene, iodotoluene, 2,3-diiodotoluene, 2,4-diiodotoluene, 2,5-diiodotoluene, 2,3,4-triiodotoluene, 2,3 ,5-triiodotoluene, xylene, and combinations thereof are selected from the group consisting of.

이러한 비수성 유기 용매를 사용하는 리튬 이차 전지에서는, 고온 및 고압에서 전해액과 양극, 전해액과 음극 사이에 비가역적인 부반응이 발생할 수 있다. 이러한 부반응에 의해 생성된 분해 생성물은 전극 표면에 저항으로 작용되는 두꺼운 피막을 형성시키고, 리튬 이차 전지의 사이클 수명 및 용량을 저하시킨다. 또한, 비수성 유기 용매의 분해로 인하여 전지 내부에 가스가 발생하고 이에 의해 전지가 부푸는 스웰링(swlling) 현상이 발생하며 이는 전지의 폭발로 이어질 수 있는 문제점이 있다. In a lithium secondary battery using such a non-aqueous organic solvent, irreversible side reactions may occur between the electrolyte and the positive electrode and between the electrolyte and the negative electrode at high temperature and high pressure. The decomposition products generated by these side reactions form a thick film acting as a resistance on the electrode surface, and reduce the cycle life and capacity of the lithium secondary battery. In addition, gas is generated inside the battery due to the decomposition of the non-aqueous organic solvent, thereby causing the battery to swell and swelling, which may lead to explosion of the battery.

일 구현예에 따른 피막은, 전해액에 노출되는 전류 집전체 및 전극 탭 중 하나 이상에 형성되어, 고온 및 고압에서 전해액과 양극, 전해액과 음극 사이에 비가역적인 부반응이 발생하는 것을 방지할 수 있다. The film according to an embodiment may be formed on one or more of the current collector and the electrode tab exposed to the electrolyte, thereby preventing irreversible side reactions between the electrolyte and the positive electrode and the electrolyte and the negative electrode at high temperature and high pressure.

상기 피막은 별도의 공정을 통해 전류 집전체 및 전극 탭 상에 형성될 수 있으나, 상기 부반응에 의해 생성된 분해 생성물을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭은 구리(Cu) 금속을 포함할 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 피막의 구리 성분은 상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭은 구리(Cu) 금속으로부터 유래된 것일 수 있다. The film may be formed on the current collector and the electrode tab through a separate process, but may be formed using a decomposition product generated by the side reaction. For example, the current collector and the electrode tab may include a copper (Cu) metal, and the copper component of the film represented by Formula 1 may include the current collector and the electrode tab from a copper (Cu) metal. may have been derived

일 구현예에 따른 피막은 적절한 두께로 형성되어, 전극 표면에 전기적 저항을 증가시키지 않으면서도 추가적인 부반응을 방지할 수 있다. 일 예로, 상기 피막은 25~50㎛ 두께로 형성될 수 있다. 코팅층이 상기 범위의 두께로 형성되면, 전극 표면에 전기적 저항을 증가시키지 않으면서도 추가적인 부반응을 방지할 수 있다.The film according to an exemplary embodiment is formed to have an appropriate thickness, thereby preventing an additional side reaction without increasing electrical resistance on the electrode surface. For example, the film may be formed to a thickness of 25-50 μm. When the coating layer is formed to a thickness within the above range, it is possible to prevent additional side reactions without increasing the electrical resistance on the electrode surface.

일 구현예와 같이, 전극 표면에 전기적 저항을 증가시키지 않으면서도 추가적인 부반응을 방지할 수 있는 피막을 형성하기 위해서, 일 구현예에 따른 전해액은 첨가제를 더 포함할 수 있다. As in one embodiment, in order to form a film capable of preventing an additional side reaction without increasing electrical resistance on the electrode surface, the electrolyte according to the embodiment may further include an additive.

일 구현예에 따른 상기 첨가제는 하기 화학식 3 또는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. The additive according to an embodiment may include a compound represented by the following Chemical Formula 3 or the following Chemical Formula 4.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112021042583098-pat00003
Figure 112021042583098-pat00003

상기 화학식 3에서, In Formula 3,

A는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 또는 (-C2H4-O-C2H4-)m (이때, m은 1 내지 10의 정수이다.)이며,A is a C1 to C10 alkylene group, or (-C 2 H 4 -OC 2 H 4 -) m (in this case, m is an integer of 1 to 10),

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112021042583098-pat00004
Figure 112021042583098-pat00004

상기 화학식 4에서, In Formula 4,

B는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 또는 (-C2H4-O-C2H4-)l (이때, l은 1 내지 10의 정수이다.)이며,B is a C1 to C10 alkylene group, or (-C 2 H 4 -OC 2 H 4 -) l (in this case, l is an integer from 1 to 10),

R2는 C1 내지 C10의 알킬기이다. R 2 is a C1 to C10 alkyl group.

예를 들어, 상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서, A 및 B는 각각 독립적으로, C1 내지 C5의 알킬렌기일 수 있으며, m 및 l은 각각 독립적으로, 1 내지 5의 정수일 수 있다. For example, in Formulas 3 and 4, A and B may each independently be a C1 to C5 alkylene group, and m and 1 may each independently be an integer of 1 to 5.

화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물은 말단에 우수한 전기, 화학적 반응성을 갖는 디플로오로포스페이트(-PF2)기를 포함한다. The compound represented by Formula 3 or Formula 4 includes a difluorophosphate (-PF 2 ) group having excellent electrical and chemical reactivity at the terminal.

리튬 이차 전지의 초기 충전시 양극인 리튬-전이 금속 산화물로부터 나온 리튬 이온이 음극인 탄소 전극으로 이동하여 탄소에 인터칼레이션된다. 이때 리튬은 반응성이 강하므로 탄소 전극과 반응하여 Li2CO3, LiO, LiOH 등을 생성시켜 음극의 표면에 피막을 형성한다. 이러한 피막을 SEI(solid electrolyte interface) 피막이라고 한다. 일 구현예에 따른 상기 피막은 전술한 SEI 피막일 수 있다. During the initial charging of the lithium secondary battery, lithium ions from the lithium-transition metal oxide as the positive electrode move to the carbon electrode as the negative electrode and are intercalated with carbon. At this time, since lithium has strong reactivity, it reacts with the carbon electrode to form Li 2 CO 3 , LiO, LiOH, etc. to form a film on the surface of the anode. Such a film is called a solid electrolyte interface (SEI) film. The film according to an embodiment may be the aforementioned SEI film.

충전 초기에 형성된 SEI 피막은 충·방전 중 리튬 이온과 탄소 음극 또는 다른 물질과의 반응을 막아준다. 또한 이온 터널(ion tunnel)의 역할을 수행하여 리튬 이온만을 통과시킨다. 이러한 이온 터널은 리튬 이온을 용매화(solvation)시켜 함께 이동하는 분자량이 큰 전해질의 유기 용매들이 탄소 음극에 함께 코-인터칼레이션되어 탄소 음극의 구조를 붕괴시키는 것을 막아 주는 역할을 한다. 일단 SEI 피막이 형성되고 나면, 리튬 이온은 다시 탄소 음극이나 다른 물질과 부반응을 하지 않게 되어 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지된다. 따라서, 리튬 이차 전지의 고온 사이클 특성 및 저온 출력을 향상시키기 위해서는, 반드시 리튬 이차 전지의 음극에 견고한 SEI 피막을 형성하여야만 한다.The SEI film formed at the beginning of charging prevents the reaction between lithium ions and carbon anodes or other materials during charging and discharging. In addition, it acts as an ion tunnel, allowing only lithium ions to pass through. The ion tunnel serves to prevent the organic solvents of the electrolyte having a large molecular weight moving together by solvation of lithium ions from co-intercalating with the carbon anode, thereby collapsing the structure of the carbon anode. Once the SEI film is formed, lithium ions do not react with the carbon negative electrode or other materials again, and the amount of lithium ions is reversibly maintained. Therefore, in order to improve the high-temperature cycle characteristics and low-temperature output of the lithium secondary battery, a strong SEI film must be formed on the negative electrode of the lithium secondary battery.

그런데, 본 기재에 따른 리튬 이차 전지용 전해질과 같이 상기 화학식 3 또는 상기 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함하는 첨가제가 전해액에 포함되는 경우, 음극 표면에 견고하면서도 우수한 이온 전도성을 갖는 SEI 피막을 형성함으로써 고온 사이클 작동시 발생할 수 있는 음극 표면의 분해를 억제하고 전해액의 산화 반응을 방지할 수 있다.However, when an additive including the compound represented by Formula 3 or Formula 4 is included in the electrolyte, such as the electrolyte for a lithium secondary battery according to the present disclosure, a SEI film having excellent ion conductivity while being strong is formed on the surface of the negative electrode to form a high temperature It is possible to suppress the decomposition of the anode surface that may occur during cycle operation and prevent the oxidation reaction of the electrolyte.

화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물이 분해되면 디플로오로포스페이트(-PF2)기와 알킬렌디옥사이드 프레그먼트(fragment)가 생성될 수 있다. 일 예로, 상기 알킬렌디옥사이드 프레그먼트는 에틸렌디옥사이드 프레그먼트일 수 있다. When the compound represented by Formula 3 or Formula 4 is decomposed, a difluorophosphate (-PF 2 ) group and an alkylene dioxide fragment may be generated. For example, the alkylene dioxide fragment may be an ethylene dioxide fragment.

디플로오로포스페이트(-PF2)기는 우수한 전기, 화학적 반응성을 가지므로 양극 활물질 표면에 노출되어 있는 전이 금속 산화물과 도너-억셉터 결합(donor-acceptor bond)을 형성할 수 있고, 이에 따라 복합체 형태의 보호층이 형성될 수 있다. Since the difluorophosphate (-PF 2 ) group has excellent electrical and chemical reactivity, it can form a donor-acceptor bond with the transition metal oxide exposed on the surface of the positive electrode active material, and thus a complex form of a protective layer may be formed.

또한, 리튬 이차 전지의 초기 충전시 전이 금속 산화물에 부착된 디플로오로포스페이트(-PF2)는 다수의 플로오로포스페이트로 산화될 수 있으므로 결과적으로 양극에 보다 안정하고, 이온 전도성이 우수한 비활성층인 피막을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 피막은 전해액의 다른 성분이 산화 분해되는 것을 방지할 수 있고, 결과적으로 리튬 이차 전지의 사이클 수명 성능을 향상시킴과 동시에 스웰링 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. In addition, since the difluorophosphate (-PF 2 ) attached to the transition metal oxide during initial charging of the lithium secondary battery can be oxidized to a large number of fluorophosphates, as a result, the positive electrode is more stable and has excellent ion conductivity. A film can be formed. Accordingly, the film may prevent oxidative decomposition of other components of the electrolyte, and as a result, the cycle life performance of the lithium secondary battery may be improved and the swelling phenomenon may be prevented from occurring.

또한, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물 및 이의 산화물은 일종의 SEI 피막에 해당하는 상기 피막의 성분과 전기, 화학적 반응에 참여하여 피막을 보다 견고하게 하고, 산화성 분해로 전해질에 포함되는 다른 구성요소의 안정성도 향상시킬 수 있다.In addition, the compound represented by Chemical Formula 3 or Chemical Formula 4 and its oxide participate in electrical and chemical reactions with components of the film corresponding to a kind of SEI film to make the film more robust, and other components included in the electrolyte through oxidative decomposition stability can also be improved.

또한, 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물은 LiPF6와 복합체를 형성하여 피막을 형성할 수 있기 때문에, 원하지 않는 부반응이 발생하는 것을 방지하여 리튬 이차 전지의 사이클 수명 특성의 향상과 함께 리튬 이차 전지 내부에 가스가 발생하는 것을 방지하여 스웰링 현상으로 인한 불량 발생률을 현저하게 저감시킬 수 있다.In addition, since the compound represented by Formula 3 or Formula 4 can form a film by forming a complex with LiPF 6 , it prevents unwanted side reactions from occurring, thereby improving cycle life characteristics of the lithium secondary battery and lithium secondary battery By preventing the gas from being generated inside, it is possible to remarkably reduce the failure rate due to swelling.

상기 화학식 3 또는 상기 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함하는 첨가제는 상기 리튬 이차 전지용 전해액의 전체 중량에 대하여 0.1중량% 내지 10중량% 범위로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 화학식 3로 표시되는 화합물의 함량은 0.1중량% 내지 5중량% 또는 0.1중량% 내지 1중량%일 수 있다. 첨가제의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 저항이 증가하는 것을 방지하여 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. The additive including the compound represented by Formula 3 or Formula 4 may be included in an amount of 0.1 wt% to 10 wt% based on the total weight of the electrolyte for a lithium secondary battery. More specifically, the content of the compound represented by Formula 3 may be 0.1 wt% to 5 wt% or 0.1 wt% to 1 wt%. When the content of the additive satisfies the above range, it is possible to prevent an increase in resistance to implement a lithium secondary battery having excellent lifespan characteristics.

일 예로, 상기 첨가제는 하기 화학식 3-1 또는 하기 화학식 4-1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. For example, the additive may include a compound represented by the following Chemical Formula 3-1 or the following Chemical Formula 4-1.

[화학식 3-1][Formula 3-1]

Figure 112021042583098-pat00005
Figure 112021042583098-pat00005

[화학식 4-1][Formula 4-1]

Figure 112021042583098-pat00006
Figure 112021042583098-pat00006

다만, 이는 일 예에 불과하며, 이 외에도 다양한 변형예에 따른 첨가제를 포함할 수 있음은 물론이다. However, this is only an example, and it goes without saying that additives according to various modifications may be included in addition to this.

한편, 상기 첨가제는 니트릴계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 니트릴계 화합물은 숙시노니트릴(succinonitrile), 아디포니트릴(adiponitrile), 글루타로니트릴(glutaronitrile), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 피막이 니트릴 성분을 포함하면, 상기 화학식 3-1 또는 상기 화학식 4-1로 표시되는 화합물과 co-relation 하여 피막 complex 형성이 용이하며 추가적인 Cu의 dissolution을 방지하는 효과가 있다. Meanwhile, the additive may include a nitrile-based compound. For example, the nitrile-based compound may include succinonitrile, adiponitrile, glutaronitrile, or a combination thereof. When the film includes a nitrile component, it is effective in co-relation with the compound represented by Chemical Formula 3-1 or Chemical Formula 4-1 to facilitate formation of a film complex and to prevent additional Cu dissolution.

상술한 전류 집전체 상에는 활물질층이 형성된다. 일 구현예에 따르면, 양극(114) 및 음극(112) 상에는 모두 활물질층이 형성되어, 구조상으로는 서로 동일한 외형을 가질 수 있다. 다만, 양극(114) 및 음극(112) 각각의 기능 및 효과가 상이하기 때문에, 양극(114) 및 음극(112) 각각에 형성되는 활물질층은 서로 상이한 재료를 포함할 수 있다. 이때, 양극(114)에 형성되는 활물질층은 양극 활물질층, 음극(112)에 형성되는 활물질층은 음극 활물질층으로 정의한다. An active material layer is formed on the above-described current collector. According to one embodiment, active material layers are formed on both the positive electrode 114 and the negative electrode 112 , so that they may have the same external shape in terms of structure. However, since the functions and effects of each of the positive electrode 114 and the negative electrode 112 are different, the active material layer formed on each of the positive electrode 114 and the negative electrode 112 may include different materials. In this case, the active material layer formed on the positive electrode 114 is defined as a positive electrode active material layer, and the active material layer formed on the negative electrode 112 is defined as a negative electrode active material layer.

상기 양극 활물질층에서, 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 보다 구체적인 예로는 하기 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다. LiaA1-bXbD2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5); LiaA1-bXbO2-cDc(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤= 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaE1-bXbO2-cDc(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaE2-bXbO4-cDc(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); LiaNi1-b-cCobXcDα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 < α ≤ 2); LiaNi1-b-cCobXcO2-αTα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cCobXcO2-αT2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cMnbXcDα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); LiaNi1-b-cMnbXcO2-αTα(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNi1-b-cMnbXcO2-αT2( 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2); LiaNibEcGdO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); LiaNibCocMndGeO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1); LiaNiGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaCoGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn1-bGbO2(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn2GbO4(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); LiaMn1-gGgPO4(0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ g ≤ 0.5); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiZO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiaFePO4(0.90 ≤ a ≤ 1.8)In the positive electrode active material layer, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium (lithiated intercalation compound) may be used as the positive electrode active material, and specifically, cobalt, manganese, nickel, and these At least one of a complex oxide of a metal selected from a combination of lithium and lithium may be used. As a more specific example, a compound represented by any one of the following formulas may be used. Li a A 1-b X b D 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5); Li a A 1-b X b O 2-c D c (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤= 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a E 1-b X b O 2-c D c (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a E 2-b X b O 4-c D c (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05); Li a Ni 1-bc Co b X c D α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b X c O 2-α T α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Co b X c O 2-α T 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b X c D α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Mn b X c O 2-α T α (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α <2); Li a Ni 1-bc Mn b X c O 2-α T 2 (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 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1); Li a Ni b Co c Mn d G e O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1); Li a NiG b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a CoG b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 1-b G b O 2 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1); Li a Mn 1-g G g PO 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ g ≤ 0.5); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiZO 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); Li a FePO 4 (0.90 ≤ a ≤ 1.8)

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; X는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; D는 O, F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; E는 Co, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; T는 F, S, P, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Q는 Ti, Mo, Mn, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고; Z는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다.In the above formula, A is selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, and combinations thereof; X is selected from the group consisting of Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements, and combinations thereof; D is selected from the group consisting of O, F, S, P, and combinations thereof; E is selected from the group consisting of Co, Mn, and combinations thereof; T is selected from the group consisting of F, S, P, and combinations thereof; G is selected from the group consisting of Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, and combinations thereof; Q is selected from the group consisting of Ti, Mo, Mn, and combinations thereof; Z is selected from the group consisting of Cr, V, Fe, Sc, Y, and combinations thereof; J is selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, and combinations thereof.

또한, 리튬 금속 산화물의 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 리튬 금속 산화물과 코팅층을 갖는 리튬 금속 산화물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 코팅 원소의 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트 및 코팅 원소의 하이드록시카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. In addition, one having a coating layer on the surface of the lithium metal oxide may be used, or a mixture of lithium metal oxide and lithium metal oxide having a coating layer may be used. The coating layer may include at least one coating element compound selected from the group consisting of an oxide of a coating element, hydroxide of a coating element, oxyhydroxide of a coating element, oxycarbonate of a coating element, and hydroxycarbonate of a coating element. have.

상기 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The compound constituting the coating layer may be amorphous or crystalline. As the coating element included in the coating layer, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, or a mixture thereof may be used. In the coating layer forming process, any coating method may be used as long as it can be coated by a method that does not adversely affect the physical properties of the positive electrode active material by using these elements in the compound (eg, spray coating, immersion method, etc.). Since the content can be well understood by those engaged in the field, a detailed description thereof will be omitted.

상기 양극에서, 상기 양극 활물질의 함량은 양극 활물질층 전체 중량에 대하여 90 중량% 내지 98 중량%일 수 있다.In the positive electrode, the content of the positive active material may be 90 wt% to 98 wt% based on the total weight of the positive active material layer.

일 구현예에 있어서, 상기 양극 활물질층은 바인더 및 도전재를 더욱 포함할 수 있다. 이때, 상기 바인더 및 도전재의 함량은 양극 활물질층 전체 중량에 대하여 각각 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다.In one embodiment, the positive active material layer may further include a binder and a conductive material. In this case, the content of the binder and the conductive material may be 1 wt% to 5 wt%, respectively, based on the total weight of the positive electrode active material layer.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to adhere the positive active material particles well to each other and also to the positive active material to the current collector, and representative examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl. Chloride, carboxylated polyvinylchloride, polyvinylfluoride, polymers including ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene- Butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, etc. may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하다. 도전재의 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 들 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and in the configured battery, any electronically conductive material may be used without causing a chemical change. Examples of conductive materials include carbon-based materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, and carbon fiber Metal powders such as copper, nickel, aluminum, silver, or metal-based materials such as metal fibers Conductivity such as polyphenylene derivatives and a conductive material containing a polymer or a mixture thereof.

한편, 음극 활물질로는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질 또는 전이 금속 산화물을 사용할 수 있다.Meanwhile, as the negative active material, a material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions, lithium metal, an alloy of lithium metal, a material capable of doping and dedoping lithium, or a transition metal oxide may be used.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는, 그 예로 탄소 물질, 즉 리튬 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질을 들 수 있다. 탄소계 음극 활물질의 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.As a material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions, for example, a carbon material, that is, a carbon-based negative active material generally used in lithium secondary batteries may be used. Representative examples of the carbon-based negative active material include crystalline carbon, amorphous carbon, or a combination thereof. Examples of the crystalline carbon include graphite such as amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon ( hard carbon), mesophase pitch carbide, and calcined coke.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.The lithium metal alloy includes lithium and a group consisting of Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al and Sn. An alloy of a metal selected from may be used.

상기 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질로는 Si, SiOx(0 < x < 2), Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si은 아님), Si-탄소 복합체, Sn, SnO2, Sn-R(상기 R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Sn은 아님), Sn-탄소 복합체 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 Q 및 R로는 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, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.Examples of materials capable of doping and dedoping lithium include Si, SiO x (0 < x < 2), Si-Q alloy (wherein Q is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, group 15 element, 16 Group element, transition metal, rare earth element, and an element selected from the group consisting of a combination thereof, not Si), Si-carbon composite, Sn, SnO 2 , Sn-R (wherein R is an alkali metal, alkaline earth metal, 13 an element selected from the group consisting of a group element, a group 14 element, a group 15 element, a group 16 element, a transition metal, a rare earth element, and a combination thereof, but not Sn), Sn-carbon composite, and the like; At least one of SiO 2 may be mixed and used. The elements Q and R include 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, Ge, P, As, Sb, Bi, S, One selected from the group consisting of Se, Te, Po, and combinations thereof may be used.

상기 전이 금속 산화물로는 리튬 티타늄 산화물을 사용할 수 있다.Lithium titanium oxide may be used as the transition metal oxide.

상기 음극 활물질층은 음극 활물질과 바인더를 포함하며, 선택적으로 도전재를 더욱 포함할 수 있다.The anode active material layer includes an anode active material and a binder, and may optionally further include a conductive material.

상기 음극 활물질층에서 음극 활물질의 함량은 음극 활물질층 전체 중량에 대하여 95 중량% 내지 99 중량%일 수 있다. 상기 음극 활물질층에서 바인더의 함량은 음극 활물질층 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 또한 도전재를 더욱 포함하는 경우에는 음극 활물질을 90 중량% 내지 98 중량%, 바인더를 1 내지 5 중량%, 도전재를 1 중량% 내지 5 중량% 사용할 수 있다.The content of the anode active material in the anode active material layer may be 95 wt% to 99 wt% based on the total weight of the anode active material layer. The content of the binder in the anode active material layer may be 1 wt% to 5 wt% based on the total weight of the anode active material layer. In addition, when the conductive material is further included, 90 wt% to 98 wt% of the negative active material, 1 to 5 wt% of the binder, and 1 wt% to 5 wt% of the conductive material may be used.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 한다. 상기 바인더로는 비수용성 바인더, 수용성 바인더 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.The binder serves to well adhere the negative active material particles to each other and also to adhere the negative active material to the current collector. As the binder, a water-insoluble binder, a water-soluble binder, or a combination thereof may be used.

상기 비수용성 바인더로는 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드이미드, 폴리이미드 또는 이들의 조합을 들 수 있다. Examples of the water-insoluble binder include polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethylene oxide-containing polymer, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride. , polyethylene, polypropylene, polyamideimide, polyimide, or a combination thereof.

상기 수용성 바인더로는 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산 나트륨, 프로필렌과 탄소수가 2 내지 8의 올레핀 공중합체, (메타)아크릴산과 (메타)아크릴산알킬에스테르의 공중합체 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Examples of the water-soluble binder include styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, polyvinyl alcohol, sodium polyacrylate, propylene and an olefin copolymer having 2 to 8 carbon atoms, (meth)acrylic acid and (meth)acrylic acid alkyl ester. copolymers or combinations thereof.

상기 음극 바인더로 수용성 바인더를 사용하는 경우, 점성을 부여할 수 있는 셀룰로즈 계열 화합물을 증점제로 더욱 포함할 수 있다. 이 셀룰로즈 계열 화합물로는 카르복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 알칼리 금속으로는 Na, K 또는 Li를 사용할 수 있다. 이러한 증점제 사용 함량은 음극 활물질 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 3 중량부일 수 있다. When a water-soluble binder is used as the negative electrode binder, a cellulose-based compound capable of imparting viscosity may be further included as a thickener. As the cellulose-based compound, one or more of carboxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, methyl cellulose, or alkali metal salts thereof may be mixed and used. As the alkali metal, Na, K or Li may be used. The amount of the thickener used may be 0.1 parts by weight to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative active material.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하다. 도전재의 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 덴카 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 들 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and in the configured battery, any electronically conductive material may be used without causing a chemical change. Examples of the conductive material include carbon-based materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, denka black, and carbon fiber; Metal-based substances, such as metal powders, such as copper, nickel, aluminum, and silver, or a metal fiber; conductive polymers such as polyphenylene derivatives; or a conductive material containing a mixture thereof.

상기 양극 활물질층 및 음극 활물질층은 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 용매 중에서 혼합하여 활물질 조성물을 제조하고, 이 활물질 조성물을 전류 집전체에 도포하여 형성한다. 이와 같은 활물질층 형성 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 음극 활물질층에 수용성 바인더를 사용하는 경우, 음극 활물질 조성물 제조시 사용되는 용매로 물을 사용할 수 있다.The positive active material layer and the negative active material layer are formed by mixing an anode active material, a binder, and optionally a conductive material in a solvent to prepare an active material composition, and applying the active material composition to a current collector. Since such a method of forming an active material layer is widely known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein. The solvent may include, but is not limited to, N-methylpyrrolidone. In addition, when a water-soluble binder is used for the anode active material layer, water may be used as a solvent used in preparing the anode active material composition.

한편, 본 기재의 리튬 이차 전지용 전해액은 상술한 첨가제 이외에도, 추가 첨가제를 더 포함할 수 있다. 추가 첨가제는, 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트, 헥산 트리 시아나이드, 리튬테트라플루오로보레이트 및 프로판설톤, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, the electrolyte solution for a lithium secondary battery of the present disclosure may further include additional additives in addition to the above-described additives. The additional additive may be, for example, but not limited to, fluoroethylene carbonate, vinylethylene carbonate, hexane tricyanide, lithium tetrafluoroborate and propanesultone, or a combination thereof.

이때, 추가 첨가제의 함량은 리튬 이차 전지용 전해질의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 추가 첨가제의 함량은 0.1 중량% 내지 15 중량%일 수 있다. 추가 첨가제의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 전지 저항을 보다 효과적으로 억제하고 사이클 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다. In this case, the content of the additional additive may be 0.1 wt% to 20 wt% based on the total content of the electrolyte for a lithium secondary battery. More specifically, the content of the additional additive may be 0.1 wt% to 15 wt%. When the content of the additional additive satisfies the above range, it is possible to more effectively suppress battery resistance and implement a lithium secondary battery having excellent cycle life characteristics.

한편, 전술한 것과 같이, 상기 양극(114)과 상기 음극(112) 사이에는 세퍼레이터(113)가 배치될 수 있다. 상기 세퍼레이터(113)로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, as described above, a separator 113 may be disposed between the positive electrode 114 and the negative electrode 112 . As the separator 113, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film of two or more layers thereof may be used. A polyethylene/polypropylene two-layer separator, a polyethylene/polypropylene/polyethylene three-layer separator, and polypropylene/polyethylene It goes without saying that a mixed multilayer film such as a /polypropylene three-layer separator or the like can be used.

다른 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 제조 방법은,A method of manufacturing a lithium secondary battery according to another embodiment,

전류 집전체, 상기 전류 집전체로부터 연장되는 전극 탭, 및 상기 전류 집전체 상에 형성되는 활물질층을 포함하는 양극; 및 전류 집전체, 상기 전류 집전체로부터 연장되는 전극 탭, 및 상기 전류 집전체 상에 형성되는 활물질층을 포함하는 음극을 포함하는 전극 조립체와 리튬염을 포함하는 전해액을 전지 용기에 투입하여 전지 셀을 제조하고,a positive electrode including a current collector, an electrode tab extending from the current collector, and an active material layer formed on the current collector; and an electrode assembly including a negative electrode including a current collector, an electrode tab extending from the current collector, and an active material layer formed on the current collector, and an electrolyte solution containing lithium salt into a battery container to form a battery cell to manufacture,

상기 전지 셀을 0.05 내지 0.2C로 5 내지 10시간 초기 충전함으로써,By initially charging the battery cell at 0.05 to 0.2C for 5 to 10 hours,

상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭 중 하나 이상에 하기 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하는 피막을 형성한다. A film including a material represented by the following Chemical Formula 1 is formed on at least one of the current collector and the electrode tab.

[화학식 1][Formula 1]

CuX(POF2)nY2Z CuX(POF 2 ) n Y 2 Z

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

X는 C1 내지 C10의 알킬렌기이고, X is a C1 to C10 alkylene group,

Y는 하기 화학식 2로 표시되며, Y is represented by the following formula (2),

[화학식 2][Formula 2]

NC-R1-CN, (이때, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기이다.)NC-R 1 -CN, (In this case, R 1 is a C1 to C10 alkylene group.)

Z는 상기 리튬염의 음이온기이고, Z is an anionic group of the lithium salt,

n은 1 또는 2이다.n is 1 or 2.

일 구현예에 따른 피막은, 전해액에 노출되는 전류 집전체 및 전극 탭 중 하나 이상에 형성되어, 고온 및 고압에서 전해액과 양극, 전해액과 음극 사이에 비가역적인 부반응이 발생하는 것을 방지할 수 있다.The film according to an embodiment may be formed on one or more of the current collector and the electrode tab exposed to the electrolyte, thereby preventing irreversible side reactions between the electrolyte and the positive electrode and the electrolyte and the negative electrode at high temperature and high pressure.

상기 피막은 전술한 바와 같이 저율 충전함으로써 전류 집전체 및 전극 탭 상에 형성될 수 있다.The film may be formed on the current collector and the electrode tab by low-rate charging as described above.

일 구현예에 따른 피막은 적절한 두께로 형성되어, 전극 표면에 전기적 저항을 증가시키지 않으면서도 추가적인 부반응을 방지할 수 있다. 일 예로, 상기 피막은 25~50㎛ 두께로 형성될 수 있다. 코팅층이 상기 범위의 두께로 형성되면, 전극 표면에 전기적 저항을 증가시키지 않으면서도 추가적인 부반응을 방지할 수 있다.The film according to an exemplary embodiment is formed to have an appropriate thickness, thereby preventing an additional side reaction without increasing electrical resistance on the electrode surface. For example, the film may be formed to a thickness of 25-50 μm. When the coating layer is formed to a thickness within the above range, it is possible to prevent additional side reactions without increasing the electrical resistance on the electrode surface.

일 구현예와 같이, 전극 표면에 전기적 저항을 증가시키지 않으면서도 추가적인 부반응을 방지할 수 있는 피막을 형성하기 위해서, 일 구현예에 따른 전해액은 하기 화학식 3 또는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 첨가제로서 포함할 수 있다. As in one embodiment, in order to form a film capable of preventing an additional side reaction without increasing the electrical resistance on the electrode surface, the electrolyte according to an embodiment includes a compound represented by the following Chemical Formula 3 or the following Chemical Formula 4 as an additive may include

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112021042583098-pat00007
Figure 112021042583098-pat00007

상기 화학식 3에서, In Formula 3,

A는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 또는 (-C2H4-O-C2H4-)m (이때, m은 1 내지 10의 정수이다.)이며,A is a C1 to C10 alkylene group, or (-C 2 H 4 -OC 2 H 4 -) m (in this case, m is an integer of 1 to 10),

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112021042583098-pat00008
Figure 112021042583098-pat00008

상기 화학식 4에서, In Formula 4,

B는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 또는 (-C2H4-O-C2H4-)l (이때, l은 1 내지 10의 정수이다.)이며,B is a C1 to C10 alkylene group, or (-C 2 H 4 -OC 2 H 4 -) l (in this case, l is an integer from 1 to 10),

R2는 C1 내지 C10의 알킬기이다. R 2 is a C1 to C10 alkyl group.

예를 들어, 상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서, A 및 B는 각각 독립적으로, C1 내지 C5의 알킬렌기일 수 있으며, m 및 l은 각각 독립적으로, 1 내지 5의 정수일 수 있다. For example, in Formulas 3 and 4, A and B may each independently be a C1 to C5 alkylene group, and m and 1 may each independently be an integer of 1 to 5.

화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물은 말단에 우수한 전기, 화학적 반응성을 갖는 디플로오로포스페이트(-PF2)기를 포함한다. The compound represented by Formula 3 or Formula 4 includes a difluorophosphate (-PF 2 ) group having excellent electrical and chemical reactivity at the terminal.

리튬 이차 전지의 초기 충전시 양극인 리튬-전이 금속 산화물로부터 나온 리튬 이온이 음극인 탄소 전극으로 이동하여 탄소에 인터칼레이션된다. 이때 리튬은 반응성이 강하므로 탄소 전극과 반응하여 Li2CO3, LiO, LiOH 등을 생성시켜 음극의 표면에 피막을 형성한다. 이러한 피막을 SEI(solid electrolyte interface) 피막이라고 한다. 일 구현예에 따른 상기 피막은 전술한 SEI 피막일 수 있다.During the initial charging of the lithium secondary battery, lithium ions from the lithium-transition metal oxide as the positive electrode move to the carbon electrode as the negative electrode and are intercalated with carbon. At this time, since lithium has strong reactivity, it reacts with the carbon electrode to form Li 2 CO 3 , LiO, LiOH, etc. to form a film on the surface of the anode. Such a film is called a solid electrolyte interface (SEI) film. The film according to an embodiment may be the aforementioned SEI film.

한편, 상기 첨가제는 니트릴계 화합물을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 니트릴계 화합물은 숙시노니트릴(succinonitrile), 아디포니트릴(adiponitrile), 글루타로니트릴(glutaronitrile), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 피막이 니트릴 성분을 포함하면, 상기 화학식 3-1 또는 상기 화학식 4-1로 표시되는 화합물과 co-relation 하여 피막 complex 형성이 용이하며 추가적인 Cu의 dissolution을 방지하는 효과가 있다.Meanwhile, the additive may further include a nitrile-based compound. For example, the nitrile-based compound may include succinonitrile, adiponitrile, glutaronitrile, or a combination thereof. When the film contains the nitrile component, it is co-related with the compound represented by Chemical Formula 3-1 or Chemical Formula 4-1 to facilitate formation of a film complex and to prevent additional Cu dissolution.

한편, 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 이를 하나 이상 포함하는 장치에 제공될 수 있다. 이러한 장치로는, 예를 들면, 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 이와 같이 리튬 이차 전지를 적용하는 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.Meanwhile, the lithium secondary battery according to an embodiment may be provided in a device including one or more thereof. As such a device, for example, any one selected from the group consisting of a mobile phone, a tablet computer, a notebook computer, a power tool, a wearable electronic device, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device can be As such devices to which the lithium secondary battery is applied are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.

이하, 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 측면들을 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, the aspects of the present invention described above through examples will be described in more detail. However, the following examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the present invention.

(리튬 이차 전지의 제조)(Manufacture of lithium secondary battery)

비교예 1: Cu in 1.5M LiPFComparative Example 1: Cu in 1.5M LiPF 66 EC/EMC/DMC=2/2/6 EC/EMC/DMC=2/2/6

양극 활물질로서 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2, 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 도전재로서 케첸블랙을 각각 97.3:1.4:1.3의 중량비로 혼합하여, N-메틸 피롤리돈에 분산시켜 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride as a binder, and Ketjen Black as a conductive material were mixed in a weight ratio of 97.3:1.4:1.3, respectively, and dispersed in N-methyl pyrrolidone to slurry the positive electrode active material was prepared.

상기 양극 활물질 슬러리를 15㎛ 두께의 Al 포일 위에 코팅하고, 100℃에서 건조한 후, 압연(press)하여 양극을 제조하였다.The cathode active material slurry was coated on Al foil having a thickness of 15 μm, dried at 100° C., and then pressed to prepare a cathode.

음극 활물질로서 흑연, 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 도전재로서 케첸블랙을 각각 98:1:1의 중량비로 혼합하여, N-메틸 피롤리돈에 분산시켜 음극 활물질 슬러리를 제조하였다.Graphite as an anode active material, polyvinylidene fluoride as a binder, and Ketjen Black as a conductive material were mixed in a weight ratio of 98:1:1, respectively, and dispersed in N-methyl pyrrolidone to prepare an anode active material slurry.

상기 음극 활물질 슬러리를 10㎛ 두께의 Cu 포일 위에 코팅하고, 100℃에서 건조한 후, 압연(press)하여 음극을 제조하였다.The negative electrode active material slurry was coated on a Cu foil having a thickness of 10 μm, dried at 100° C., and then pressed to prepare a negative electrode.

상기 제조된 양극 및 음극과 두께 25㎛의 폴리에틸렌 재질의 세퍼레이터 그리고 하기 조성의 전해액을 사용하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured using the prepared positive electrode and negative electrode, a separator made of polyethylene having a thickness of 25 μm, and an electrolyte having the following composition.

(전해액 조성)(Electrolyte composition)

염: 1.5M LiPF6 Salt: 1.5M LiPF 6

용매: EC/EMC/DMC=2:2:6의 부피비Solvent: EC/EMC/DMC=2:2:6 volume ratio

실시예 1Example 1

전해액에 하기 화학식 3-1로 표현되는 화합물을 첨가제로 추가한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the compound represented by the following Chemical Formula 3-1 was added to the electrolyte as an additive.

(전해액 조성)(Electrolyte composition)

염: 1.5M LiPF6 Salt: 1.5M LiPF 6

용매: EC/EMC/DMC=2:2:6의 부피비Solvent: EC/EMC/DMC=2:2:6 volume ratio

첨가제: 하기 화학식 3-1로 표현되는 화합물 1 중량%Additive: 1 wt% of a compound represented by the following formula 3-1

[화학식 3-1][Formula 3-1]

Figure 112021042583098-pat00009
Figure 112021042583098-pat00009

(단, 상기 전해액 조성에서 "중량%"는 전해액 전제(리튬염 + 용매 + 첨가제) 함량을 기준으로 한 것이다.)(However, in the above electrolyte composition, "wt%" is based on the total amount of electrolyte (lithium salt + solvent + additive).)

실시예 2Example 2

화학식 3-1 대신 하기 화학식 4-1로 표현되는 화합물을 첨가제로 추가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that a compound represented by the following Chemical Formula 4-1 was added as an additive instead of Chemical Formula 3-1.

[화학식 4-1][Formula 4-1]

Figure 112021042583098-pat00010
Figure 112021042583098-pat00010

실시예 3Example 3

첨가제 조성을 하기와 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the additive composition was changed as follows.

첨가제: 하기 화학식 3-1로 표현되는 화합물 1 중량% 및 숙시노니트릴 1 중량%Additive: 1 wt% of a compound represented by the following Chemical Formula 3-1 and 1 wt% of succinonitrile

평가예evaluation example

1. 사이클 진행 후 직류-내부 저항 평가1. DC-internal resistance evaluation after cycle

실시예 1 및 비교예 1에 따른 리튬 이차 전지에 대하여 잔존 용량 (SOC) 100%로 한 후, 0.5C로 4.2V/0.05C cut-off 조건에서 충전 후 1C로 2.5V cut-off 조건으로 방전하는 충방전 공정을 250회 반복하여 실시한 후, 직류-내부 저항을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For the lithium secondary batteries according to Example 1 and Comparative Example 1, the residual capacity (SOC) was set to 100%, then charged at 0.5C under 4.2V/0.05C cut-off conditions, and then discharged at 1C under 2.5V cut-off conditions. After repeating the charging/discharging process 250 times, DC-internal resistance was measured and the results are shown in Table 1 below.

직류 저항 (DC-IR)은 서로 다른 전류를 인가한 때의 각각의 전류 차 및 전압 차로부터 계산하였다.Direct current resistance (DC-IR) was calculated from each current difference and voltage difference when different currents were applied.

만충전 상태에서 10초간 10A의 정전류 방전하였다.A constant current of 10A was discharged for 10 seconds in a fully charged state.

다음, 10초간 1A의 정전류 방전한 후, 4초간 10A의 정전류 방전하였다.Next, a constant current discharge of 1A was performed for 10 seconds, followed by a constant current discharge of 10A for 4 seconds.

직류 저항 (DC-IR)은 18초 및 23초의 데이터로부터 식 ΔR =ΔV/ΔI에 의해 계산하였다. The direct current resistance (DC-IR) was calculated by the equation ΔR =ΔV/ΔI from the data of 18 s and 23 s.

표 1을 참고하면, 실시예 1의 경우 비교예 1 대비 사이클 진행한 후의 직류-내부 저항이 작은 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, in the case of Example 1, it can be seen that the DC-internal resistance after the cycle is small compared to Comparative Example 1.

2. 장기 방치 특성 평가2. Long-term neglect characteristic evaluation

비교예 1 및 실시예 1에 따른 전지에 대하여, 화성 충/방전은 0.2C/0.5C로 2회 진행 후 표준 충/방전 전류 밀도를 0.5C/0.2C로 하고 충전 종지 전압을 4.2V(Li/그래파이트), 방전 종지 전압을 2.6 V(Li/그래파이트)로 한 충/방전 실험을 각 1회 시행한 후, 출하 SOC 100 에서 100일간 방치시키며 OCV 상태에서 전압 강하를 측정하여 그 결과를 표 1, 도 2 및 3에 나타내었다.For the batteries according to Comparative Example 1 and Example 1, chemical charge/discharge was performed twice at 0.2C/0.5C, the standard charge/discharge current density was 0.5C/0.2C, and the charge termination voltage was 4.2V (Li /graphite), after each charge/discharge test with a discharge termination voltage of 2.6 V (Li/graphite) was conducted once, left at the shipment SOC 100 for 100 days, and then the voltage drop was measured in OCV state, and the results are shown in Table 1 , are shown in FIGS. 2 and 3 .

도 2 및 3은 비교예 1 및 실시예 1에 따른 전지를 화성 충/방전 후 SOC 100%에서 100일간 방치했을 때 OCV 상태의 전압 변화를 측정한 그래프이다.2 and 3 are graphs measuring the voltage change in the OCV state when batteries according to Comparative Examples 1 and 1 were left at 100% SOC for 100 days after chemical charging/discharging.

도 2를 참고하면, 비교예 1에 따른 셀의 경우 40일 이후부터 전압 강하가 나타나는 샘플들이 확인되었다.Referring to FIG. 2 , in the case of the cell according to Comparative Example 1, samples showing a voltage drop after 40 days were identified.

반면, 도 3을 참고하면, 실시예 1에 따른 셀의 경우 전압 강하가 나타나는 샘플은 관찰되지 않았다.On the other hand, referring to FIG. 3 , in the case of the cell according to Example 1, a sample showing a voltage drop was not observed.

또한, 표 1을 참고하면 비교예 1의 경우 불량률이 0.6%인 반면, 실시예 1의 경우 불량률이 0.18%로서 상대적으로 낮음이 확인되었다.In addition, referring to Table 1, it was confirmed that the defective rate of Comparative Example 1 was 0.6%, whereas that of Example 1 was 0.18%, which was relatively low.

이로부터 실시예 1에 따라 피막이 형성된 셀의 경우 장기 방치 특성이 우수함을 알 수 있다.From this, it can be seen that the cell in which the film is formed according to Example 1 has excellent long-term storage characteristics.

3. 고온 저장 특성 평가3. Evaluation of high temperature storage characteristics

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제작된 각각의 리튬 이차 전지를 60℃에서 충전 상태(SOC, state of charge = 100%)로 30일 동안 방치하여, 고온(60℃) 방치 시의 저항 증가율을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Each of the lithium secondary batteries prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 was left at 60° C. in a state of charge (SOC, state of charge = 100%) for 30 days, and the resistance increase rate at high temperature (60° C.) It was evaluated and the results are shown in Table 1 below.

저항 증가율(%)은 초기 DC-IR에 대한 30일 방치 후의 DC-IR의 백분율 값이다.The resistance increase rate (%) is the percentage value of DC-IR after 30 days of standing with respect to the initial DC-IR.

표 1을 참고하면, 실시예 1의 경우 비교예 1 대비 60 ℃에서 30일간 방치한 후의 직류-내부 저항이 작은 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, in the case of Example 1, it can be seen that compared to Comparative Example 1, DC after being left for 30 days at 60 °C - internal resistance is small.

전압 강하 특성
(불량율 %)
voltage drop characteristics
(Defective rate %)
Cycle진행 후 DC-IRDC-IR after cycle 고온저장 시 DC-IRDC-IR for high temperature storage
비교예 1Comparative Example 1 0.6%0.6% 26.1 mohm26.1 mohm 35%35% 실시예 1Example 1 0.18%0.18% 25.4 mohm25.4 mohm 27%27%

따라서, 실시예에 따른 전지의 경우 충/방전에 따른 내산화성 및 내저항성, 그리고 고온 내산화성 및 내저항성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.Therefore, in the case of the battery according to the embodiment, it can be confirmed that oxidation resistance and resistance according to charge/discharge, and high temperature oxidation resistance and resistance are improved.

4. 전지의 선형주사전위법 (Linear Sweep Voltammetry: LSV) 평가4. Linear Sweep Voltammetry (LSV) evaluation of cells

각 금속별로 하기와 같이 삼전극 셀을 제조하여 25℃에서의 선형 주사 전위법(linear Sweep Voltammetry: LSV)을 이용하여 산화 전극 분해를 평가하여 그 결과를 도 4에 나타내었다. A three-electrode cell was prepared for each metal as follows, and the oxidation electrode decomposition was evaluated using a linear sweep voltammetry (LSV) at 25° C. The results are shown in FIG. 4 .

(제조예 1) 음극 메탈: Cu(Preparation Example 1) Cathode metal: Cu

(비교제조예 1) 음극 메탈: Ni(Comparative Preparation Example 1) Anode metal: Ni

(비교제조예 2) 음극 메탈: Fe (Comparative Preparation Example 2) Anode metal: Fe

(비교제조예 3) 음극 메탈: Zn(Comparative Preparation Example 3) Cathode metal: Zn

작업 전극(working electrode)으로는 각 음극 메탈을, 기준 전극(counter electrode) 상대 전극(reference electrode)으로는 Li 금속을 이용한 삼전극 전기화학셀을 이용하였다. 이때 스캔은 2.5V 내지 7.0V 범위에서 스캔 속도는 1mV/sec로 진행하였다. A three-electrode electrochemical cell using each cathode metal as a working electrode and Li metal as a counter electrode and a reference electrode was used. At this time, the scan was performed at a scan rate of 1 mV/sec in the range of 2.5V to 7.0V.

도 4는 삼전극 셀에 대한 LSV 평가 결과를 나타낸 것이다.4 shows the LSV evaluation results for the three-electrode cell.

도 5는 상기 LSV 평가 결과 중 환원 피크가 나타나는 구간을 확대한 그래프이다.5 is an enlarged graph of a section in which a reduction peak appears among the LSV evaluation results.

도 6 및 도 7은 LSV 평가 수행 후 본 발명의 일 구현예에 따른 삼전극 셀의 전극 상에 피막이 형성됨을 확인할 수 있는 사진이다.6 and 7 are photographs confirming that a film is formed on the electrode of the three-electrode cell according to an embodiment of the present invention after LSV evaluation is performed.

도 5를 참고하면, 제조예 1에 따라 Cu 음극이 사용된 삼전극 셀은 첨가제를 포함하는 전해액 내에서 2.5 내지 3.5V 구간에서 환원 피크가 나타났음을 확인할 수 있다. 이는 초기 충/방전 시 피막이 형성됨을 의미하며, 도 4를 참고하면 상기 피막으로 인해 전극과 전해액의 산화 반응이 효과적으로 억제되므로, 전극에서의 금속 용출 억제 효과가 우수할 것임을 예상할 수 있다.Referring to FIG. 5 , it can be confirmed that the three-electrode cell using the Cu anode according to Preparation Example 1 showed a reduction peak in the range of 2.5 to 3.5V in the electrolyte containing the additive. This means that a film is formed during initial charge/discharge, and referring to FIG. 4 , since the oxidation reaction between the electrode and the electrolyte is effectively suppressed due to the film, it can be expected that the effect of inhibiting metal elution from the electrode will be excellent.

또한, 도 6을 참고하면 비교제조예에 따른 전극에는 피막이 형성되지 않는 반면, 도 7을 참고하면 제조예 1에 따른 전극에는 피막이 형성되었음이 관찰되었다.In addition, referring to FIG. 6 , it was observed that a film was not formed on the electrode according to Preparation Example 1, whereas a film was formed on the electrode according to Preparation Example 1 with reference to FIG. 7 .

5. 피막 형성 확인 및 성분 평가5. Confirmation of film formation and evaluation of components

상기 LSV 평가에 사용한 삼전극 셀을 실시예 3에 따른 전해액에서 산화 전극분해하여 피막 형성 여부를 관찰하였다.The three-electrode cell used for the LSV evaluation was subjected to oxidation electrode decomposition in the electrolyte according to Example 3 to observe whether a film was formed.

도 8은 실시예 3에 따른 전극 탭 단면의 SEM 사진이다. 8 is an SEM photograph of a cross-section of an electrode tab according to Example 3.

도 9는 실시예 3에 따른 피막의 성분을 분석한 IR 스펙트럼 결과이다.9 is an IR spectrum result obtained by analyzing the components of the coating film according to Example 3. FIG.

도 8을 참고하면, 구리 성분을 포함하는 전극 탭 단면에 피막이 형성되었음을 확인할 수 있고,Referring to FIG. 8 , it can be confirmed that a film is formed on the cross-section of the electrode tab containing the copper component,

도 9를 참고하면, 상기 피막에 상기 화학식 1로 표현되는 성분이 포함되어 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 9 , it can be confirmed that the film includes the component represented by Chemical Formula 1 above.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, but it is common knowledge in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Accordingly, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or point of view of the present invention, and the modified embodiments should belong to the claims of the present invention.

100: 리튬 이차 전지
112: 음극
113: 세퍼레이터
114: 양극
120: 전지 용기
140: 봉입 부재
100: lithium secondary battery
112: cathode
113: separator
114: positive electrode
120: battery container
140: sealing member

Claims (10)

양극;
음극; 및
리튬염을 포함하는 전해액을 포함하며,
상기 양극, 및 상기 음극 중 하나 이상은,
전류 집전체;
상기 전류 집전체로부터 연장되는 전극 탭;
상기 전류 집전체 상에 형성되는 활물질층; 및
상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭 중 하나 이상에 형성되며, 하기 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하는 피막을 포함하고,
상기 전해액은 하기 화학식 4로 표시되는 첨가제를 더 포함하는, 리튬 이차 전지:
[화학식 1]
CuX(POF2)nY2Z
상기 화학식 1에서,
X는 C1 내지 C10의 알킬렌기이고,
Y는 하기 화학식 2로 표시되며,
[화학식 2]
NC-R1-CN, (이때, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기이다.)
Z는 상기 리튬염의 음이온기이고,
n은 1 또는 2이고,
[화학식 4]
Figure 112021042583098-pat00011

상기 화학식 4에서,
B는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 또는 (-C2H4-O-C2H4-)l (이때, l은 1 내지 10의 정수이다.)이며,
R2는 C1 내지 C10의 알킬기이다.
anode;
cathode; and
Includes an electrolyte containing a lithium salt,
At least one of the positive electrode and the negative electrode,
current collector;
an electrode tab extending from the current collector;
an active material layer formed on the current collector; and
It is formed on at least one of the current collector and the electrode tab, and includes a film including a material represented by the following Chemical Formula 1,
The electrolyte solution further comprises an additive represented by the following formula (4), a lithium secondary battery:
[Formula 1]
CuX(POF 2 ) n Y 2 Z
In Formula 1,
X is a C1 to C10 alkylene group,
Y is represented by the following formula (2),
[Formula 2]
NC-R 1 -CN, (In this case, R 1 is a C1 to C10 alkylene group.)
Z is an anionic group of the lithium salt,
n is 1 or 2,
[Formula 4]
Figure 112021042583098-pat00011

In Formula 4,
B is a C1 to C10 alkylene group, or (-C 2 H 4 -OC 2 H 4 -) l (in this case, l is an integer from 1 to 10),
R 2 is a C1 to C10 alkyl group.
제1항에 있어서,
상기 리튬염은, LiPF6, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 1 내지 20의 정수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2(리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bis(oxalato) borate: LiBOB), 또는 이들의 조합을 포함하는, 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The lithium salt is LiPF 6 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN(SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x+1 SO 2 )(C y F 2y+1 SO 2 ), where x and y are integers from 1 to 20, LiCl, LiI and LiB(C 2 O 4 ) 2 (lithium bis(oxalato) borate (LiBOB)), or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 Z는 PF6인, 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
wherein Z is PF 6 , a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭은 구리(Cu) 금속을 포함하는, 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The current collector and the electrode tab include a copper (Cu) metal, a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 첨가제는 하기 화학식 4-1로 표시되는 화합물을 포함하는, 리튬 이차 전지:
[화학식 4-1]
Figure 112021042583098-pat00012
.
According to claim 1,
The additive is a lithium secondary battery comprising a compound represented by the following Chemical Formula 4-1:
[Formula 4-1]
Figure 112021042583098-pat00012
.
제1항에 있어서,
상기 첨가제는 니트릴계 화합물을 포함하는, 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The additive comprises a nitrile-based compound, a lithium secondary battery.
제6항에 있어서,
상기 니트릴계 화합물은 숙시노니트릴(succinonitrile), 아디포니트릴(adiponitrile), 글루타로니트릴(glutaronitrile), 또는 이들의 조합을 포함하는, 리튬 이차 전지.
7. The method of claim 6,
The nitrile-based compound is succinonitrile (succinonitrile), adiponitrile (adiponitrile), glutaronitrile (glutaronitrile), or a lithium secondary battery comprising a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 첨가제는 상기 전해액의 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 10 중량% 첨가되는, 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The additive is added in an amount of 0.1 wt% to 10 wt% based on the total weight of the electrolyte, a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 피막의 두께는 25㎛ 내지 50㎛인, 리튬 이차 전지.
According to claim 1,
The thickness of the film is 25㎛ to 50㎛, lithium secondary battery.
전류 집전체, 상기 전류 집전체로부터 연장되는 전극 탭, 및 상기 전류 집전체 상에 형성되는 활물질층을 포함하는 양극; 및 전류 집전체, 상기 전류 집전체로부터 연장되는 전극 탭, 및 상기 전류 집전체 상에 형성되는 활물질층을 포함하는 음극을 포함하는 전극 조립체와 리튬염 및 하기 화학식 4로 표시되는 첨가제를 포함하는 전해액을 전지 용기에 투입하여 전지 셀을 제조하고,
상기 전지 셀을 0.05 내지 0.2C로 5 내지 10시간 초기 충전함으로써,
상기 전류 집전체 및 상기 전극 탭 중 하나 이상에 하기 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하는 피막을 형성하는 리튬 이차 전지의 제조 방법:
[화학식 1]
CuX(POF2)nY2Z
상기 화학식 1에서,
X는 C1 내지 C10의 알킬렌기이고,
Y는 하기 화학식 2로 표시되며,
[화학식 2]
NC-R1-CN, (이때, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기이다.)
Z는 상기 리튬염의 음이온기이고,
n은 1 또는 2이고,
[화학식 4]
Figure 112021042583098-pat00013

상기 화학식 4에서,
B는 C1 내지 C10의 알킬렌기, 또는 (-C2H4-O-C2H4-)l (이때, l은 1 내지 10의 정수이다.)이며,
R2는 C1 내지 C10의 알킬기이다.
a positive electrode including a current collector, an electrode tab extending from the current collector, and an active material layer formed on the current collector; and an electrode assembly including a current collector, an electrode tab extending from the current collector, and an anode including an active material layer formed on the current collector, and an electrolyte solution comprising a lithium salt and an additive represented by the following Chemical Formula 4 to prepare a battery cell by putting it in a battery container,
By initially charging the battery cell at 0.05 to 0.2C for 5 to 10 hours,
A method of manufacturing a lithium secondary battery for forming a film including a material represented by the following Chemical Formula 1 on at least one of the current collector and the electrode tab:
[Formula 1]
CuX(POF 2 ) n Y 2 Z
In Formula 1,
X is a C1 to C10 alkylene group,
Y is represented by the following formula (2),
[Formula 2]
NC-R 1 -CN, (In this case, R 1 is a C1 to C10 alkylene group.)
Z is an anionic group of the lithium salt,
n is 1 or 2,
[Formula 4]
Figure 112021042583098-pat00013

In Formula 4,
B is a C1 to C10 alkylene group, or (-C 2 H 4 -OC 2 H 4 -) l (in this case, l is an integer from 1 to 10),
R 2 is a C1 to C10 alkyl group.
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