KR20010095277A - 비수 전해질 전지 및 비수 전해액 - Google Patents

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KR20010095277A
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우에다아츠시
이와모토가즈야
요시자와히로시
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모리시타 요이찌
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

뛰어난 보존 특성을 갖는 비수 전해액 전지가 얻어진다. 양극과, 음극과, 유기 용매와 상기 유기 용매에 용해된 전해질염을 갖는 비수 전해액이 구비된다. 또한, 보론과 실리콘을 함유하는 화합물이 구비된다. 바람직하게는, 비수 전해액은 유기 용매와, 상기 유기 용매에 용해된 전해질염과, 상기 유기 용매중에 첨가되고, 보론과 실리콘을 함유하는 화합물을 구비한다.

Description

비수 전해질 전지 및 비수 전해액{Nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte solution}
본 발명은 비수 전해질 전지에 관한 것이다.
종래의 비수 전해질 전지는, 유기 용매와, 전해질염을 갖는 비수 전해액을 구비한다. 그 유기 용매로서, 탄산에틸렌, 탄산프로필렌, 탄산부틸렌, 탄산디메틸, 탄산디에틸, 탄산에틸메틸, 탄산디프로필, 프로피온산메틸, 테트라히드로푸란,1,3-디옥솔란, 1,2-디메톡시에탄 등의 단체 또는 혼합물이 사용되고 있다. 전해질염으로서, LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiCF3SO3, (CF3SO2)2NLi 등의 단품 또는 혼합물이 사용되고 있다. 특히, 유기 용매로서 탄산에스테르류, 전해질염으로서 LiPF6가 주로 사용되고 있다. 왜냐하면, 이들 유기 용매는 양호한 전도도를 갖고, 환경상 안전하기 때문이다.
그러나, 상기와 같은 유기 용매 및 전해질염으로 이루어지는 비수 전해액을 사용하여 제작한 전지가 충전 상태로 보존된 경우, 전극 재료와 유기 용매 및 전해질염이 반응을 일으켜, 비수 전해액이 분해된다. 그 때문에, 보존 후의 전지의 용량이 저하하는 경향이 있다. 특히, 음극 재료로서 탄소 재료를 사용한 이차 전지에 있어서, 음극에서의 전해액의 환원 반응이 촉진되어, 상기 경향이 한층 강해진다.
본 발명은 충전 보존시의 비수 전해액의 열화, 특히 음극 재료와 비수 전해액의 반응을 억제하여, 보존 특성이 뛰어난 비수 전해액 전지를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에서의 원통형 전지의 종단면도,
도 2는 본 발명의 실시예의 전지에서의 첨가제의 첨가량과 용량 회복률의 관계를 나타낸 도면이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 … 전지 케이스 2 … 봉구판
3 … 절연 패킹 4 … 극판군(極板群)
5 … 양극 리드 6 … 음극 리드
7 … 절연 링
본 발명의 비수 전해질 전지는
양극과,
음극과,
유기 용매와 상기 유기 용매에 용해된 전해질염을 갖는 비수 전해액을 구비하고,
또한, 보론(B)과 실리콘(Si)을 함유하는 화합물을 구비한다.
본 발명의 비수 전해액은,
유기 용매와,
상기 유기 용매에 용해된 전해질염과,
상기 유기 용매중에 첨가된, 보론과 실리콘을 함유하는 화합물을 구비한다.
이 구성에 의해, 뛰어난 보존 특성을 갖는 비수 전해질 전지가 얻어진다.
본 발명의 일실시예의 비수 전해질 전지는, 양극과, 음극과, 비수 전해액을 구비한다. 그 비수 전해질 전지는 적어도 보론(B) 및 실리콘(Si)을 함유하는 화합물을 함유한다. 적어도 보론 및 실리콘을 함유하는 화합물이 전지 내부에 존재하는 경우, 이 화합물이 음극의 표면 상에 피막을 형성하고, 그 형성된 피막은 전해액과 음극의 접촉을 억제한다. 이에 의해, 음극 상에서의 전해액의 분해 반응이 저감한다.
바람직하게는, 적어도 보론 및 실리콘을 함유하는 화합물이, B-O-Si기를 갖는 화합물이다. 이 구성에서, B-O-Si기를 갖는 화합물의 일종이 음극 상에서 피막을 형성할 때, B-O-Si기가 개열(開裂)한 산소 원자가 음극 상의 활성점과 적극적으로 반응한다. 그 때문에, 음극 상의 활성점의 반응성이 저하하여, 음극 상에서의 전해액의 분해를 더욱 억제하는 것이 가능해진다.
바람직하게는, 적어도 보론 및 실리콘을 함유하는 화합물이, 하기 화학식 1을 갖는다. 화학식 1에 있어서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9의 각각은수소 원자, 할로겐 원자, 또는 알킬기를 나타낸다. 알킬기는 직쇄 또는 분기쇄 알킬기이다.
(화학식 1)
화학식 1의 화합물은 3개의 B-O-Si기를 갖는다. 그 때문에, 음극의 활성점의 반응성이 보다 효율적으로 억제된다. 이러한 구체적인 화합물은 예를 들면, 붕산트리스-트리메틸시릴, 또는 붕산트리스-트리에틸시릴이다. 그러나, 본 실시예에 사용되는 적어도 보론 및 실리콘을 함유하는 화합물은, 상기 2종류의 화합물에 한정되는 것이 아니며, 화학식 1을 갖는 다른 화합물도 사용 가능하다.
본 발명의 일실시예의 비수 전해액은 유기 용매와, 그 용매에 용해하는 전해질염을 구비한다. 유기 용매로는, 비프로톤성 유기 용매가 바람직하다. 비프로톤성 유기 용매로서, 고리상 탄산에스테르류, 비고리상 탄산에스테르류, 지방족 카르복실산 에스테르류, 비고리상 에테르류, 고리상 에테르류, 인산 에스테르류, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥솔란, 포름아미드, 아세토아미드, 디메틸포름아미드, 디옥솔란, 아세토니트릴, 프로필니트릴, 니트로메탄, 에틸모노그라임, 트리메톡시메탄, 디옥솔란 유도체, 술포란, 메틸술포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 3-메틸-2-옥사졸리디논, 탄산프로필렌 유도체, 테트라히드로푸란 유도체, 에틸에테르, 1,3-프로판살톤, 아니솔, 디메틸술폭시드, N-메틸피롤리돈 등이 사용된다.
고리상 탄산에스테르류로는, 탄산에틸린(EC), 탄산프로필렌(PC), 탄산부틸렌(BC) 등이 사용된다. 비고리상 탄산에스테르류로는, 탄산디메틸(DMC), 탄산디에틸(DEC), 탄산에틸메틸(EMC), 탄산디프로필(DPC) 등이 사용된다. 지방족 카르복실산 에스테르류로는, 포름산메틸, 아세트산메틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸 등이 사용된다. 고리상 카르복실산 에스테르류로는, γ-부티롤락톤, γ-바레롤락톤 등이 사용된다. 비고리상 에테르류로는, 1,2-디메톡시에탄(DME), 1,2-디에톡시에탄(DEE), 에톡시메톡시에탄(EME) 등이 사용된다. 고리상 에테르류로는, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란 등이 사용된다. 인산 에스테르류로는, 인산트리에틸이나 인산트리메틸 등이 사용된다. 유기 용매는, 이들 화합물중 1종의 화합물, 또는 2종 이상의 혼합물을 함유한다. 바람직하게는, 유기 용매는 탄산에스테르류, 고리상 카르복실산 에스테르류 및 인산 에스테르류로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종류의 유기 화합물을 포함한다. 또한, 특히 바람직하게는, 유기 용매는 고리상 카르복실산 에스테르류 및 인산 에스테르류로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종류의 유기 화합물을 포함한다. 이들 화합물의 인화점 및 발화점이 대단히 높으므로, 전지의 안전성이 향상한다.
이들 유기 용매에 용해하는 전해질염으로는, 예를 들면 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAlCl4, LiSbF6, LiSCN, LiCl, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiB10Cl10저급 지방족 카르복실산리튬, LiCl, LiBr, LiI, 클로로보란리튬, 사페닐붕산리튬, 이미드 골격을 갖는 염, 메사이드 골격을 갖는 염이 사용된다. 이미드 골격을 갖는 염으로는, (C2F5SO2)2NLi, (CF3SO2)2NLi, (CF3SO2)(C4F9SO2)NLi 등이 사용된다. 메사이드 골격을 갖는 염으로는, (CF3SO2)3CLi 등이 사용된다. 이들 단독 전해질염, 또는 2종 이상의 전해질염이 전해액으로 사용된다. 특히 바람직하게는, LiPF6을 포함하는 전해액이 보다 바람직하다. 비수 용매에 대한 리튬염의 용해량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 0.2mol/l부터 2mol/l(몰/리터)까지의 범위가 바람직하다. 가장 바람직하게는, 0.5mol/l부터 1.5mol/l까지의 범위가 바람직하다.
또, 바람직하게는, 전해액이 할로겐 원소를 갖는 화합물을 함유한다. 할로겐 원소를 갖는 화합물로는, 예를 들면 사염화탄소, 및 삼불화염화에틸렌이 사용된다. 이에 의해, 전해액에 불연성의 성질이 부여된다.
또, 바람직하게는, 전해액은 탄산가스를 함유한다. 이에 의해, 전해액은 고온 보존에 적합한 성질이 부여된다.
또, 유기 고체 전해질로서, 상기와 같은 비수 전해액을 함유시킨 겔 전해질이 사용된다. 상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들면 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리포스파젠, 폴리아지리딘, 폴리에틸렌술피드, 폴리비닐알콜, 폴리불화비닐리덴, 폴리헥사플루오로프로필렌, 이들의 유도체, 이들의 혼합물, 이들의 복합체 등이 사용된다. 바람직하게는, 이러한 재료의 고분자 매트릭스 재료가 유효하다. 특히, 불화비닐리덴과 헥사플루오로프로필렌의 공중합체, 또는 폴리불화비닐리덴과 폴리에틸렌옥사이드의 혼합물이 바람직하다.
본 실시예에서 사용되는 음극 재료로는, 리튬이온을 흡장·방출 가능한 화합물이 사용된다. 예를 들면, 음극 재료로는 리튬, 리튬합금, 합금, 금속간 화합물, 탄소 재료, 유기 화합물, 무기 화합물, 금속착체, 유기 고분자 화합물, 이들의 단독, 이들의 조합 등이 사용된다.
특히, 음극 재료가 탄소 재료일 때 특히 본 발명에 의한 효과가 커서, 전지의 보존성이 현저하게 향상한다. 탄소질 재료로는, 코우크스, 열분해 탄소류, 천연 흑연, 인조 흑연, 메소카본마이크로비즈, 흑연화 메소페이즈 소구체, 기상(氣相) 성장탄소, 유리상 탄소류, 탄소섬유(폴리아크릴로니트릴계, 피치계, 셀룰로오스계, 기상 성장탄소계), 부정형 탄소, 유기물이 소성된 탄소, 이들의 단독, 이들의 조합이 사용된다. 특히, 메소페이즈 소구체를 흑연화한 흑연 재료, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연 재료가 바람직하다. 이들 탄소 재료의 함유량은 0 ~ 10중량%가 바람직하다.
양극 활물질로는, 일반적으로 비수 전해질 전지로 사용할 수 있는 재료가 사용 가능하다. 양극 활물질로는, 예를 들면 LixCoO2, LixNiO2, LixMnO2, LixMn2O4(0〈x≤1.2)가 사용된다.
다음으로, 본 발명의 전형적 실시예를 설명한다.
(전형적 실시예 1)
도 1은 본 전형적 실시예의 전지의 종단면도를 나타낸다. 도 1에서 전지는 전지 케이스(1)와, 봉구판(2)과, 절연 패킹(3)과, 극판군과, 절연 링(7)을 구비한다.
전지 케이스(1)는 내유기전해액성을 갖는 스테인리스 강판의 가공으로 작성된다. 봉구판(2)은 안전밸브를 갖는다. 극판군(4)은 양극과 음극과 세퍼레이터를 갖고, 세퍼레이터가 양극과 음극 사이에 위치하여, 이들 양극과 음극과 세퍼레이터가 복수 회 소용돌이상으로 감겨 있다. 극판군(4)은 케이스(1) 내에 수납되어 있다. 양극 리드(5)가 양극으로부터는 인출되어, 그 양극 리드(5)가 봉구판(2)에 접속되어 있다. 음극 리드(6)가 음극으로부터는 인출되어, 그 음극 리드(6)가 전지 케이스(1)의 저부에 접속되어 있다. 절연 링(7)은 극판군(4)의 상부와 하부에 각각 설치되어 있다.
이하에, 양극과 음극 등에 대해 상세하게 설명한다.
양극은 다음 방법으로 작성된다. Li2CO3와 Co3O4가 혼합된다. 이들 혼합물은 900℃에서 10시간 소성된다. 이렇게 하여, LiCoO2가 합성된다. 이 LiCoO2분말 100중량부와, 아세틸렌블랙 3중량부와, 불소수지계 결착제 7중량부가 혼합된다. 그 혼합물이 카르복시메틸셀룰로오스 용액에 현탁된다. 이렇게 하여 양극합제 페이스트가 조제된다. 그 양극합제 페이스트가 두께 30㎛의 알루미박에 도포되고, 건조된 후, 압연된다. 이렇게 하여, 두께 0.18mm, 폭 37mm, 길이 390mm의 양극판이 작성된다.
음극은 다음 방법으로 작성된다. 메소페이즈 소구체가 2800℃의 고온에서 흑연화된다. 이에 의해, 메소페이즈 흑연이 작성된다. 이 메소페이즈 흑연 100중량부와 스티렌/부타디엔 고무 5중량부가 혼합된다. 이 혼합물이 카르복시메틸셀룰로오스 용액에 현탁된다. 이렇게 하여 음극합제 페이스트가 작성된다. 그 음극합제 페이스트가 두께 0.02mm의 Cu박의 양 면에 도포되고, 건조된 후, 압연된다. 이렇게 하여, 두께 0.20mm, 폭 39mm, 길이 420mm의 음극판이 작성된다.
알루미늄제의 리드가 양극판에 접합된다. 니켈제의 리드가 음극판에 접합된다. 폴리프로필렌제 세퍼레이터가 양극판과 음극판 사이에 위치하는 상태로, 이들 양극판과 음극판과 세퍼레이터가 소용돌이상으로 감긴다. 이 전극군이 전지 케이스에 납입된다. 세퍼레이터의 크기는 두께 0.025mm, 폭 45mm, 길이 950mm이다. 전지 케이스는 원통형상을 갖고, 그 크기는 직경 17.0mm, 높이 50.0mm이다.
전해액은 용매와 전해질염을 갖는다. 체적비에 있어서, 탄산에틸렌 30%와 탄산디에틸 70%가 혼합되어 용매가 작성된다. 1몰/리터의 LiPF6가 이 용매에 용해되고, 또한 붕산트리스-트리메틸시릴이 첨가된다. 이렇게 하여, 전해액이 작성된다. 또한, 붕산트리스-트리메틸시릴의 함유량이 다른 3종류의 전해액이 작성되었다. 즉, 전해액 100중량%에 대해 붕산트리스-트리메틸시릴의 함유비율이 0.1중량%, 0.5중량%, 및 1.0중량%인 각각의 전해액을 작성했다. 그리고, 각각의 전해액이 전지 케이스중에 주액된 후, 전지 케이스의 개구가 봉구되었다. 이렇게 하여, 붕산트리스-트리메틸시릴의 함유량이 다른 전지 1, 전지 2, 전지 3을 작성했다.
(전형적 실시예 2)
상술한 전형적 실시예 1의 전지에서의 붕산트리스-트리메틸시릴 대신에, 붕산트리스-트리에틸시릴을 사용한 전지 4, 전지 5, 전지 6을 작성했다. 즉, 전해액 100중량%에 대해 붕산트리스-트리에틸시릴의 함유 비율이 0.1중량%, 0.5중량%, 및 1.0중량%인 각각의 전해액을 작성했다.
즉, 전지 4는 탄산에틸렌과 탄산디에틸의 혼합 용매와, LiPF6와, 0.1중량%의 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 5는 탄산에틸렌과 탄산디에틸의 혼합 용매와, LiPF6와, 0.5중량%의 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 6은 탄산에틸렌과 탄산디에틸의 혼합 용매와, LiPF6와, 1.0중량%의 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
(전형적 실시예 3)
상술한 전형적 실시예 1의 전지에서의 전해액 대신에, 다음 전해액이 사용된다. 용매로서 γ-부티롤락톤이 사용된다. 1몰/리터의 LiPF6와 소정량의 붕산트리스-트리메틸시릴이 그 용매에 용해된다. 즉, 전해액 100중량%에 대해 붕산트리스-트리메틸시릴의 함유 비율이 0.1중량%, 0.5중량%, 및 1.0중량%인 각각의 전해액을 작성했다.
즉, 전지 7은 γ-부티롤락톤의 용매와, LiPF6와, 0.1중량%의 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 8은 γ-부티롤락톤의 용매와, LiPF6와, 0.5중량%의 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 9는 γ-부티롤락톤의 용매와, LiPF6와, 1.0중량%의 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
(전형적 실시예 4)
상술한 전형적 실시예 1의 전지에서의 전해액 대신에, 다음 전해액이 사용된다. 용매로서 γ-부티롤락톤이 사용된다. 1몰/리터의 LiPF6와 소정량의 붕산트리스-트리에틸시릴이 그 용매에 용해된다. 붕산트리스-트리에틸시릴의 함유량이 다른 3종류의 전해액이 작성되었다. 즉, 전해액 100중량%에 대해 붕산트리스-트리에틸시릴의 함유 비율이 0.1중량%, 0.5중량%, 및 1.0중량%인 각각의 전해액을 작성했다.
즉, 전지 10은 γ-부티롤락톤의 용매와, LiPF6와, 0.1중량%의 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 11은 γ-부티롤락톤의 용매와, LiPF6와, 0.5중량%의 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 12는 γ-부티롤락톤의 용매와, LiPF6와, 1.0중량%의 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
(전형적 실시예 5)
전해액의 용매로 인산트리메틸이 사용된다. 1몰/리터의 LiPF6가 인산트리메틸에 용해된다. 또한, 소정량의 붕산트리스-트리메틸시릴이 전해액에 첨가된다. 이러한 전해액을 사용한 전지 13, 전지 14, 전지 15가 작성된다.
즉, 전지 13은 인산트리메틸의 용매와, LiPF6와, 0.1중량%의 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 14는 인산트리메틸의 용매와, LiPF6와, 0.5중량%의 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 15는 인산트리메틸의 용매와, LiPF6와, 1.0중량%의 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
(전형적 실시예 6)
전해액의 용매로 인산트리메틸이 사용된다. 1몰/리터의 LiPF6가 인산트리메틸에 용해된다. 또한, 소정량의 붕산트리스-트리에틸시릴이 전해액에 첨가된다. 이러한 전해액을 사용한 전지 16, 전지 17, 전지 18이 작성된다.
즉, 전지 16은 인산트리메틸의 용매와, LiPF6와, 0.1중량%의 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 17은 인산트리메틸의 용매와, LiPF6와, 0.5중량%의 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
전지 18은 인산트리메틸의 용매와, LiPF6와, 1.0중량%의 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 갖는다.
(비교예 1)
상술한 전형적 실시예 1에서의 전해액 대신에, 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유하지 않는 전해액이 사용된다. 기타 구성은 전형적 실시예 1과 동일하다. 이렇게 하여, 비교 전지 1이 작성된다.
(비교예 2)
상술한 전형적 실시예 3에서의 전해액 대신에, 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유하지 않는 전해액이 사용된다. 기타 구성은 전형적 실시예 3과 동일하다. 이렇게 하여, 비교 전지 2가 작성된다.
(비교예 3)
상술한 전형적 실시예 5에서의 전해액 대신에, 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유하지 않는 전해액이 사용된다. 기타 구성은 전형적 실시예 5와 동일하다. 이렇게 하여, 비교 전지 3이 작성된다.
이상과 같이 제작한 전지 1 ~ 전지 18과, 비교 전지 1 ~ 비교 전지 3이 각 5셀씩 준비된다. 각각의 전지는 환경 온도 20℃, 충전 전압 4.2V, 충전 시간 2시간의 조건으로, 제한 전류 500mA의 정전압 충전이 행해져 충전된다. 각각의 충전 상태의 전지에 대해, 1A에서의 방전 특성이 측정된다. 그 후, 충전 상태에서 80℃ 5일간의 보존 시험이 행해진다. 또한, 보존 후의 전지가 상기와 동일한 조건으로 충전되고 방전되어, 보존 후의 용량 회복률이 측정된다. 여기서, 보존 후의 용량 회복률 = (보존 후의 용량/보존 전의 용량)×100(%)이다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
표 1에서, 본 전형적 실시예의 전지 1에서 전지 18의 각각의 전지는 70% 이상의 보존 후 회복률을 갖는다. 이에 비해, 비교 전지 1에서 비교 전지 3의 각각의 전지는 70% 미만의 보존 후 회복률을 갖는다. 즉, 전해액이 붕산트리스-트리에틸시릴 또는 붕산트리스-트리메틸시릴을 함유함으로써, 전지의 보존 후의 용량 회복률이 현저하게 향상한다. 즉, 전해액이 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유함으로써, 전지의 보존 후 회복률이 현저하게 향상한다.
(전형적 실시예 7)
전해액중에 함유되는 화학식 1의 화합물(붕산트리스-트리메틸시릴 또는 붕산트리스-트리에틸시릴)의 함유량과, 전지의 용량 회복률의 관계에 대해 실험했다. 그 결과를 도 2에 나타낸다. 실험에 사용한 전해액은 전형적 실시예 1부터 전형적 실시예 6과 동일한 방법에 의해, 5중량%, 10중량% 및 20중량%의 붕산트리스-트리메틸시릴 또는 붕산트리스-트리에틸시릴을 함유하는 전해액을 작성하여, 각각의 전해액을 갖는 전지를 작성했다. 그리고, 각각의 전지에 대해 보존 후의 용량 회복률을 측정했다.
도 2에서 알 수 있듯이, 화학식 1의 화합물이 0.01중량%를 함유함으로써, 이미 전지의 보존 후의 용량 유지률이 현저히 향상하여 용량 회복률이 현저하게 향상했다. 그러나, 화학식 1의 화합물이 20중량% 이상인 경우, 반대로 전지의 방전 특성 그자체가 악화되기 시작했다. 그 원인은 전해액 자체의 전기 전도도가 감소했기 때문이라고 생각된다. 따라서, 전해액중에 함유되는 화학식 1의 화합물의 함유량은 20중량% 미만이 바람직하다.
이상과 같이, 비수 전해액 전지가 보론 “B”과 실리콘 “Si”를 함유하는 화합물을 구비함으로써, 이 화합물이 음극 표면 상에 피막을 형성하고, 그 피막이 전해액과 음극의 접촉을 억제하므로, 음극 상에서의 전해액의 분해 반응이 저감된다. 그 결과, 뛰어난 보존 특성을 갖고, 뛰어나게 높은 신뢰성을 갖는 전지가 얻어진다.

Claims (16)

  1. 양극과,
    음극과,
    유기 용매와 상기 유기 용매에 용해된 전해질염을 갖는 비수 전해액을 구비하고,
    또한, 보론과 실리콘을 함유하는 화합물을 구비한 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보론과 실리콘을 함유하는 화합물은 화학 구조식에 있어서 B-O-Si기를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보론과 실리콘을 함유하는 화합물이, 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
    (화학식 1)
    여기서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9의 각각은 수소 원자, 할로겐 원자, 직쇄 알킬기, 분기 알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를갖는다.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 보론과 실리콘을 함유하는 화합물은, 상기 비수 전해액중에 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  5. 양극과,
    음극과,
    유기 용매와 상기 유기 용매에 용해된 전해질염을 갖는 비수 전해액을 구비하고,
    또한, 붕산트리스-트리메틸시릴과 붕산트리스-트리에틸시릴중 적어도 하나를 구비한 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 유기 용매가 탄산 에스테르류, 고리상 카르복실산 에스테르류, 및 인산 에스테르류로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 보론과 실리콘을 함유하는 화합물의 함유량이 상기 비수 전해액 100중량%에 대해 0.01중량%부터 20중량% 미만까지의 범위인 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  8. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 음극이 탄소 재료로 작성되는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 탄소 재료가 메소페이즈 소구체를 고온에서 흑연화된 재료를 갖는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 붕산트리스-트리메틸시릴과 붕산트리스-트리에틸시릴중 적어도 하나는, 상기 비수 전해액중에 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  11. 유기 용매와,
    상기 유기 용매에 용해된 전해질염과,
    상기 유기 용매중에 첨가되고, 보론과 실리콘을 함유하는 화합물을 구비한 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 보론과 실리콘을 함유하는 화합물이 B-O-Si기를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 보론과 실리콘을 함유하는 화합물이, 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
    (화학식 1)
    여기서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9의 각각은 수소 원자, 할로겐 원자, 직쇄 알킬기, 분기 알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 갖는다.
  14. 유기 용매와,
    상기 유기 용매에 용해된 전해질염과,
    상기 유기 용매중에 첨가되고, 붕산트리스-트리메틸시릴과, 붕산트리스-트리에틸시릴중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
  15. 제 11 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 유기 용매가 탄산 에스테르류, 고리상 카르복실산 에스테르류, 및 인산 에스테르류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
  16. 제 11 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 보론과 실리콘을 함유하는 화합물의 함유량이, 비수 전해액 100중량%에 대해 0.01중량%부터 20중량% 미만까지의 범위인 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
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