KR20040092425A - Non-aqueous electrolytic solutions for lithium battery and lithium ion secondary battery - Google Patents

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미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

PURPOSE: A nonaqueous electrolyte solution for a lithium battery and a lithium ion secondary battery using the nonaqueous electrolyte solution are provided, to prevent the reductive cleavage of an electrolyte solution at an anode, to reduce the interface resistance between an anode or a cathode and the corresponding electrolyte solution and to inhibit the deterioration of lithium ion conductivity due to thickening. CONSTITUTION: The nonaqueous electrolyte solution comprises a lithium salt; a nonaqueous solvent; 0.1-10 wt% of a silyl ester compound; and 0.01 wt% or more of a tetrafluoroborate salt. Preferably the ratio of the tetrafluoroborate salt to the silyl ester compound (the amount of the tetrafluoroborate salt / the amount of the silyl ester compound) is 0.05 or more. Preferably the silyl ester compound is trimethylsilyl phosphate and the tetrafluoroborate salt is lithium tetrafluoroborate.

Description

리튬전지용 비수전해액 및 리튬이온 이차전지{NON-AQUEOUS ELECTROLYTIC SOLUTIONS FOR LITHIUM BATTERY AND LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}Non-aqueous electrolyte and lithium ion secondary battery for lithium battery {NON-AQUEOUS ELECTROLYTIC SOLUTIONS FOR LITHIUM BATTERY AND LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}

본 발명은 리튬전지용 비수전해액 및 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a nonaqueous electrolyte and a lithium ion secondary battery for a lithium battery.

리튬전지, 특히 리튬이온 이차전지는 전압 및 에너지 밀도가 높고, 소형화가 용이하여 각종 민생용 전자기기, 특히 휴대전화, 모바일 등의 휴대전자기기의 전원으로 널리 이용되고, 그 수요가 증가하고 있다.Lithium batteries, particularly lithium ion secondary batteries, have high voltage and energy density, are easy to miniaturize, and are widely used as power sources for various consumer electronic devices, especially portable electronic devices such as mobile phones and mobiles, and demand thereof is increasing.

리튬이온 이차전지로는 리튬의 흡장·방출성이 뛰어난 흑연 등의 탄소재료로 이루어진 부극, 리튬과 전이금속과의 복합화합물로 이루어진 정극 및 비수전해액을함유하는 것이 주류를 이룬다. 비수전해액으로는 예를 들어, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트 등의 고유전성 환상 카보네이트와 디에틸 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트 등의 저점성 쇄상 카보네이트와의 혼합용매에, LiPF6, LiPF4, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2등의 리튬염을 첨가한 것이 널리 사용된다. 또한 비수전해액에 난연성을 부여하기 위해, 용매의 1성분으로 실릴에스테르 화합물을 사용하는 것도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌1 참조). 그러나, 일반적인 비수전해액에는 해당 전해액이 전기적으로 활성인 전극표면에서 분해되기 쉽고, 그 분해생성물이 전지의 내부저항을 증가시키는 결점이 있다. 이 결점에 의해 전지의 충방전특성이 저하하고, 전지의 수명이 단축되는 문제가 생긴다.Lithium ion secondary batteries mainly include a negative electrode made of carbon material such as graphite having excellent lithium occlusion and release properties, a positive electrode made of a composite compound of lithium and a transition metal, and a nonaqueous electrolyte. As the non-aqueous electrolyte, for example, LiPF 6 , LiPF 4 , LiN ( SO 2 CF 3) 2, it is widely used by the addition of a lithium salt of LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 or the like. Moreover, in order to provide flame retardance to a nonaqueous electrolyte solution, using the silyl ester compound as one component of a solvent is also proposed (for example, refer patent document 1). However, a common nonaqueous electrolyte has a drawback that the electrolyte is easily decomposed at the surface of the electrically active electrode, and the decomposition product increases the internal resistance of the battery. This drawback causes a problem that the charge / discharge characteristics of the battery are lowered and the battery life is shortened.

비수전해액의 전극표면에서의 분해에는, 예를 들어, 부극표면에서의 환원분해가 있다. 이와 같은 문제에 대해, 비수전해액에 비닐렌 카보네이트 (예를 들어, 특허문헌2 참조), 비닐에틸렌 카보네이트 (예를 들어, 특허문헌3 참조), 에틸렌 설파이트 (예를 들어, 비특허문헌1 참조), 술톤류 (예를 들어, 특허문헌4 참조) 등이 첨가되어 있다. 이들 첨가제는 부극표면에 이온전도성보호막을 형성시킴으로써 전해액이 분해되는 것을 방지하고, 전지의 충방전특성을 향상시키려고 한 것이다.The decomposition of the nonaqueous electrolyte at the electrode surface includes, for example, reduction decomposition at the negative electrode surface. For such a problem, vinylene carbonate (see, for example, Patent Document 2), vinylethylene carbonate (see, for example, Patent Document 3), ethylene sulfite (see, for example, Nonpatent Document 1) in the nonaqueous electrolyte solution. ), Sultones (see, for example, Patent Document 4), and the like are added. These additives are intended to prevent the decomposition of the electrolyte solution by forming an ion conductive protective film on the negative electrode surface and to improve the charge and discharge characteristics of the battery.

또한 비수전해액에 포스페이트 화합물을 첨가하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌5 참조). 특허문헌5에 의하면, 리튬이온 이차전지에 있어서 비수전해액에 포함된 포스페이트 화합물이 초회의 충방전에 있어서 부극에서의 불가역용량을 감소시킨다. 그래서 불가역용량이 감소하는 것에 의해 실온부터 저온에서의전지 싸이클 특성이 향상된다. 포스페이트 화합물로서 많은 인산 에스테르류가 예시되어 있으나, 디벤질 포스페이트 이외의 인산 에스테르류에 대해서는 그 효과가 구체적으로 표시되어 있지 않다.Moreover, it is proposed to add a phosphate compound to a nonaqueous electrolyte (for example, refer patent document 5). According to patent document 5, in a lithium ion secondary battery, the phosphate compound contained in the nonaqueous electrolyte reduces the irreversible capacity in a negative electrode in initial charge and discharge. Therefore, by reducing the irreversible capacity, battery cycle characteristics from room temperature to low temperature are improved. Although many phosphate esters are illustrated as a phosphate compound, the effect is not specifically indicated about the phosphate esters other than dibenzyl phosphate.

또한 비수전해액에 실릴에스테르 화합물을 첨가하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌6 참조), 특허문헌6에 의하면, 실릴에스테르 화합물은 리튬이온 이차전지에 있어서, 부극에 있어서 비수전해액의 환원분해를 방지한다. 또한 특허문헌6은, 실릴에스테르 화합물을 함유하는 비수전해액에 있어서, 전해질로서 4불화 붕산리튬을 사용하는 경우가 있음을 시사하고 있다. 그러나 해당 비수전해액에 있어서 4불화 붕산리튬의 함유량은, 4불화 붕산리튬을 전해질로서 작용시키기 위한 양이다. 특허문헌6에는 4불화 붕산리튬과 실릴에스테르 화합물을 병용하고, 또한 4불화 붕산리튬의 함유량을 전해질로서는 충분히 작용하지 않을 정도의 소량으로 함으로써 얻어지는 특유의 효과에 대해 시사하는 바는 없다.Moreover, it is proposed to add a silyl ester compound to a nonaqueous electrolyte (for example, refer patent document 6). According to patent document 6, the silyl ester compound is a lithium ion secondary battery in which the reduction of the nonaqueous electrolyte is carried out in the negative electrode. To prevent. Further, Patent Document 6 suggests that lithium tetrafluoroborate may be used as an electrolyte in a nonaqueous electrolyte containing a silyl ester compound. However, the content of lithium tetrafluoroborate in the nonaqueous electrolyte is an amount for allowing lithium tetrafluoroborate to act as an electrolyte. Patent Literature 6 does not suggest the peculiar effect obtained by using lithium tetrafluoroborate and a silyl ester compound in combination and by using a small amount of lithium tetrafluoroborate in a small amount that does not sufficiently function as an electrolyte.

이상과 같이 실릴에스테르 화합물은 리튬이온 이차전지의 충방전특성 향상의 의도상 유용하다는 것이 알려져 있다.As mentioned above, it is known that a silyl ester compound is useful for the purpose of improving the charge / discharge characteristic of a lithium ion secondary battery.

그런데, 현 상태에서는 휴대기기의 충전 1회에 해당하는 사용시간을 더욱 연장시키는 것이 절실히 요청된다. 그러기 위해서는 전원이 되는 리튬이온 이차전지 중의 활물질의 충전밀도를 더욱 높임으로써 해당 전지의 에너지 밀도를 한층 높일 필요가 있다. 그러나 활물질의 충전밀도를 높이면, 상대적으로 전지 중의 전해액 양이 감소하고, 부극과 정극 사이의 이온전도성이 저하한다. 게다가 전극활물질 중량당 표면적이 작아지므로 전극/전해액 간의 계면저항이 커지고, 전지내부저항이증가한다. 그 결과, 전지의 부하특성, 저온특성 등이 저하한다. 또한, 전해액 전기분해의 영향이 전지의 충방전특성의 저하로서 보다 강하게 나타나기 때문에 충방전싸이클 특성, 고온보존특성 등이 저하하기 쉽다.However, in this state, it is urgently required to further extend the use time corresponding to one charge of the mobile device. To this end, it is necessary to further increase the energy density of the battery by further increasing the charge density of the active material in the lithium ion secondary battery as a power source. However, when the packing density of the active material is increased, the amount of electrolyte in the battery is relatively decreased, and the ion conductivity between the negative electrode and the positive electrode is lowered. In addition, since the surface area per weight of the electrode active material is small, the interface resistance between the electrode and the electrolyte is increased, and the battery internal resistance is increased. As a result, the load characteristic, low temperature characteristic, etc. of a battery fall. In addition, since the influence of the electrolytic solution electrolysis is stronger as a decrease in the charge / discharge characteristics of the battery, the charge / discharge cycle characteristics, the high temperature storage characteristics, and the like tend to decrease.

따라서, 에너지 밀도를 높인 리튬이온 이차전지에 있어서는, 이제까지 이상으로 전지의 부하특성, 저온특성, 충방전싸이클특성, 고온보존특성 등이 뛰어난 비수전해액이 요청된다.Therefore, in a lithium ion secondary battery having a high energy density, a nonaqueous electrolyte having excellent load characteristics, low temperature characteristics, charge / discharge cycle characteristics, high temperature storage characteristics, and the like of the battery is required.

[특허문헌1] 특개평 3-236169호 공보[Patent Document 1] Publication No. 3-236169

[특허문헌2] 특개평 5-13088호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-13088

[특허문헌3] 특개 2000-40526호 공보[Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-40526

[특허문헌4] 특개평 11-162511호 공보[Patent Document 4] Publication No. 11-162511

[특허문헌5] 특개 2000-331710호 공보[Patent Document 5] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-331710

[특허문헌6] 특개 2001-57237호 공보[Patent Document 6] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-57237

[비특허문헌1] Journal of Electrochemical Society, 146 (2), 470-472 (1999)[Non-Patent Document 1] Journal of Electrochemical Society, 146 (2), 470-472 (1999)

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 행한 연구과정에서, 실릴에스테르 화합물, 그 중에서도 특히 인산 실릴에스테르 화합물은, 부극에 있어서 비수전해액의 환원분해 방지효과를 가지지만, 에너지 밀도를 높인 리튬이온 이차전지에 있어서는 그 효과가 충분히 발휘되지 않는 것을 발견했다.In the course of the present invention, a silyl ester compound, particularly a phosphate silyl ester compound, has a reduction prevention effect on a nonaqueous electrolyte in a negative electrode, but a lithium ion secondary battery having a high energy density. It discovered that the effect was not fully exhibited.

즉, 실릴에스테르 화합물은 그 증점(액의 점도가 증대하는 것)작용에 의해비수전해액 중의 리튬이온의 이동성, 나아가서는 리튬이온 유전성을 저하시키므로, 에너지 밀도를 높인 리튬이온 이차전지에 있어서는 전지내부저항을 증가시키는 원인이 된다고 판명된다. 또한 실릴에스테르 화합물을 포함하는 비수전해액은 60℃이상에서 고온보존시 분해가스를 많이 방출하고, 전지의 두께 증가 등의 불량을 초래할 우려가 있다는 것도 알았다.That is, since the silyl ester compound decreases the mobility of lithium ions in the nonaqueous electrolyte and, moreover, the lithium ion dielectric property due to its thickening (increasing the viscosity of the liquid), the battery internal resistance is increased in lithium ion secondary batteries with high energy density. It turns out to cause an increase. It has also been found that the non-aqueous electrolyte containing the silyl ester compound may release a large amount of decomposition gas when stored at a high temperature of 60 ° C. or higher, resulting in defects such as an increase in the thickness of the battery.

본 발명자는 상기 지식을 바탕으로 더욱 연구를 거듭한 결과, 실릴에스테르 화합물에 의한 비수전해액의 증점을 해소하고, 실릴에스테르 화합물에 의한 효과가 충분히 발휘될 수 있는 신규한 조성의 리튬전지용 비수전해액을 얻는 것에 성공하고, 본 발명을 완성하게 되었다.As a result of further research on the basis of the above knowledge, the present inventors have resolved the thickening of the nonaqueous electrolyte by the silyl ester compound to obtain a nonaqueous electrolyte for lithium batteries having a novel composition that can sufficiently exhibit the effect by the silyl ester compound. It succeeded, and completed this invention.

본 발명의 목적은, 리튬전지용 비수전해액에 있어서, 실릴에스테르 화합물의 결점을 해소하고, 실릴에스테르 화합물의 작용을 더욱 높은 수준으로 발휘시킴으로써 넓은 온도범위에서의 충방전싸이클 특성, 부하특성 및 저온특성이 매우 뛰어난 리튬전지용 비수전해액을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the drawbacks of the silyl ester compound and to exhibit the action of the silyl ester compound at a higher level in the non-aqueous electrolyte for lithium batteries, thereby providing charge and discharge cycle characteristics, load characteristics, and low temperature characteristics over a wide temperature range. It is to provide a very excellent non-aqueous electrolyte for lithium batteries.

그리고, 전술한 리튬전지용 비수전해액을 사용함으로써 부극활물질의 충전밀도, 나아가서는 에너지 밀도가 높음에도 불구하고 충방전싸이클특성이 저하하지 않고, 부하특성, 저온특성 및 고온보존특성이 뛰어난 리튬이온 이차전지를 제공할 수 있다.In addition, by using the non-aqueous electrolyte solution for lithium batteries described above, the charge and discharge cycle characteristics of the negative electrode active material are high, but the charge / discharge cycle characteristics are not deteriorated, and the lithium ion secondary battery has excellent load characteristics, low temperature characteristics, and high temperature storage characteristics. Can be provided.

도1은 본 발명의 비수전해액에 있어서, 실릴에스테르 화합물의 함유량과 점도와의 관계를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the relationship between the content of the silyl ester compound and the viscosity in the nonaqueous electrolyte of the present invention.

도2는 실시예50~53 및 비교예16~18의 코인형 리튬이온 이차전지의 25℃에서의 충방전싸이클시험결과를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing charge and discharge cycle test results at 25 ° C. of the coin-type lithium ion secondary batteries of Examples 50 to 53 and Comparative Examples 16 to 18. FIG.

도3은 실시예54, 55 및 비교예19~21의 코인형 리튬이온 이차전지의 25℃에서의 충방전싸이클시험결과를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing charge and discharge cycle test results at 25 ° C. of the coin-type lithium ion secondary batteries of Examples 54 and 55 and Comparative Examples 19 to 21;

본 발명의 리튬전지용 비수전해액은 리튬염과 비수용매를 함유하는 비수전해액으로서, 또한 실릴에스테르 화합물을 비수전해액 전체량의 0.1~10중량% 및 4불화붕산염을 비수전해액 전체량의 0.01중량% 이상 함유하도록 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries of the present invention is a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt and a nonaqueous solvent, and further contains 0.1 to 10% by weight of the total amount of the nonaqueous electrolyte solution and 0.01% by weight or more of the total amount of the nonaqueous electrolyte solution to the silyl ester compound. It is characterized in that it is added so as to.

또한 본 발명의 리튬전지용 비수전해액은, 바람직하게는, 상기 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염과의 중량비 (4불화붕산염의 함유량/실릴에스테르 화합물의 함유량)이 0.05 이상인 것을 특징으로 한다.Moreover, the nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries of this invention, Preferably, the weight ratio (content of tetrafluoroborate / content of a silyl ester compound) of the said silyl ester compound and tetrafluoroborate is 0.05 or more, It is characterized by the above-mentioned.

또한 본 발명의 리튬전지용 비수전해액은, 바람직하게는, 실릴에스테르 화합물이 인산 트리메틸실릴에스테르인 것을 특징으로 한다.Moreover, the nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries of the present invention is preferably characterized in that the silyl ester compound is trimethylsilyl ester of phosphate.

또한 본 발명의 리튬전지용 비수전해액은, 바람직하게는, 상기 4불화붕산염이 4불화 붕산 리튬인 것을 특징으로 한다.The nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries of the present invention is preferably characterized in that the tetrafluoroborate is lithium tetrafluoroborate.

또한 본 발명의 리튬이온 이차전지는, 리튬을 흡장·방출할 수 있는 부극, 정극 및 전해액을 포함하여 구성되고, 전해액이 상기의 비수전해액 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Moreover, the lithium ion secondary battery of this invention is comprised including the negative electrode, the positive electrode, and electrolyte solution which can occlude and discharge | release lithium, It is characterized by the electrolyte solution any one of said non-aqueous electrolyte solution.

본 발명의 리튬전지용 비수전해액은 리튬염 (4불화 붕산리튬을 제외)과 비수용매를 포함하는 비수전해액으로서, 또한 실릴에스테르 화합물 및 4불화붕산염을 함유하는 것을 특징으로 한다.The nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries of the present invention is a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt (except lithium tetrafluoroborate) and a nonaqueous solvent, and further contains a silyl ester compound and a tetrafluoroborate.

리튬염으로는 본 분야에서 통상 사용하는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, Li2SiF6, LiOSO2CkF4(2k+1)(식 중 k는 1~8의 정수를 나타낸다), LiPFn(CkF(2k+1))(6-n)(식 중 k는 상기와 동일, n은 0~5의 정수를 나타낸다), LiC(SO2R1)(SO2R2)(SO2R3), LiN(SO2OR4)(SO2OR5), LiN(SO2R6)(SO2R7) (각각의 식 중R1~R7은 같거나 다르고, 탄소수 1~8의 퍼플루오로알킬기를 나타낸다) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, LiPF6, LiN(SO2R6)(SO2R7) (식 중 R6및 R7은 상기와 동일) 등이 바람직하다. 그 중에서도 6불화인산 리튬이 가장 바람직하다. 리튬염은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 또한 2종 이상을 병용할 수도 있다.As the lithium salt, those commonly used in the art may be used, for example, LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F 4 (2k + 1) (where k is 1 LiPF n (C k F (2k + 1) ) (6-n) (wherein k represents the same as above, n represents an integer of 0 to 5), LiC (SO 2 R 1 ) (SO 2 R 2 ) (SO 2 R 3 ), LiN (SO 2 OR 4 ) (SO 2 OR 5 ), LiN (SO 2 R 6 ) (SO 2 R 7 ) (R 1 ~ R <7> is the same or different, and represents a C1-C8 perfluoroalkyl group), etc. are mentioned. Among these, LiPF 6 , LiN (SO 2 R 6 ) (SO 2 R 7 ) (wherein R 6 and R 7 are the same as above) are preferable. Among them, lithium hexafluorophosphate is most preferred. A lithium salt may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

본 발명에 있어서 리튬염, 특히 6불화인산 리튬을 전해질로 하고 비수용매를 포함하는 리튬 전지용 비수전해액에 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염을 각각 특정량씩 첨가하는 경우에는 부극 및 정극과 전해액 사이에 계면저항이 낮게 유지되는 효과가 높은 수준으로 나타나는 동시에 실릴에스테르 화합물에 의한 전해액의 증점이 방지된다. 따라서 부극에 있어서 전해액의 환원분해를 방지할 수 있고, 실릴에스테르 화합물의 작용이 충분히 발휘될 수 있게 된다.In the present invention, when a specific amount of the silyl ester compound and the tetrafluoroborate is added to a nonaqueous electrolyte for lithium batteries containing lithium salts, in particular lithium hexafluorophosphate as an electrolyte and containing a nonaqueous solvent, the interfacial resistance between the negative electrode, the positive electrode and the electrolyte solution The effect of keeping this low is shown at a high level, and the thickening of the electrolyte solution by the silyl ester compound is prevented. Therefore, the reduction decomposition of electrolyte solution in a negative electrode can be prevented, and the action of a silyl ester compound can fully be exhibited.

또한, 4불화붕산염만을 첨가한 경우에는 부극과 전해액 사이의 계면저항을 증가시키고, 부극에의 리튬이온 충전성이 악화되기 때문에 특히 저온에서의 충방전싸이클특성이 저하하는 결점이 있다. 게다가 전지의 자기방전성이 커지고, 고온보존 후의 전지용량이 저하하는 결점이 있다. 그러나, 4불화붕산염과 함께 실릴에스테르 화합물 특정량을 첨가하면, 양자의 결점이 해소되고 양자의 장점이 상승적으로 나타난다.In addition, when only tetrafluoroborate is added, the interfacial resistance between the negative electrode and the electrolyte is increased, and the lithium ion chargeability to the negative electrode is deteriorated, so that the charge / discharge cycle characteristics at low temperatures are particularly low. Moreover, there exists a fault that the self-discharge property of a battery becomes large and the battery capacity after high temperature storage falls. However, when a specific amount of silyl ester compound is added together with tetrafluoroborate, the defects of both are solved and the advantages of both are synergistically shown.

즉, 본 발명의 리튬 전지용 비수전해액에서는, 실릴에스테르 화합물에 의한 전해액의 증점이 4불화붕산염에 의해 해소된다는 예측할 수 없는 효과와, 상기의 4불화붕산염의 결점이 실릴에스테르 화합물에 의해 해소된다는 효과와, 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염을 각각 특정량씩 첨가하는 것에 의해 부극 및 정극과 전해액 사이의 계면저항이 낮게 유지되는 효과가 서로 상쇄하지 않고 서로 보완한다. 이와 같은 리튬 전지용 비수전해액을 사용하면 충방전싸이클 특성,부하특성 및 저온특성이 뛰어나고, 에너지 밀도를 높이기 위해 부극활물질의 충전밀도를 높여도 상기의 각 특성, 특히 충방전싸이클 특성의 저하가 적은 리튬이온 이차전지를 수득할 수 있다.That is, in the nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries of the present invention, the unexpected effect that the thickening of the electrolyte solution by the silyl ester compound is solved by the tetrafluoroborate, and the effect that the defect of the tetrafluoroborate is solved by the silyl ester compound and By adding a specific amount of the silyl ester compound and the tetrafluoroborate, respectively, the effect of keeping the interfacial resistance between the negative electrode, the positive electrode and the electrolyte solution low is compensated without offsetting each other. The use of such a non-aqueous electrolyte for lithium batteries is excellent in charge and discharge cycle characteristics, load characteristics and low temperature characteristics, and lithium, which is less deteriorated in each of the above characteristics, particularly in the charge / discharge cycle characteristics, even if the charge density of the negative electrode active material is increased to increase the energy density. An ion secondary battery can be obtained.

실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염을 병용함으로써 비수전해액 증점이 방지되는 이유는 확실하지는 않으나 다음과 같이 추측된다.The reason why nonaqueous electrolyte thickening is prevented by using a silyl ester compound and tetrafluoroborate in combination is unclear, but it is estimated as follows.

실릴에스테르 화합물은 도우너 성이 강한 화합물이므로, 리튬이온에 다수 배위하여 분자량이 큰 분자를 형성하고, 전해액 중에서의 리튬이온의 이동도를 저하시키는 것과 동시에 그 분자가 전해액의 점도를 상승시켜 리튬이온의 이동도를 더욱 저하시킨다.Since the silyl ester compound is a compound with strong donor properties, it forms a large molecular weight molecule by coordinating a large number with lithium ions, reduces the mobility of lithium ions in the electrolyte solution, and simultaneously increases the viscosity of the lithium ions in the electrolyte solution. Further reduces mobility.

이에 대해, 4불화붕산염이 존재하면, 실릴에스테르 화합물은 4불화붕산염 중의 붕소 공궤도에 우선적으로 배위하여 착체를 형성하고, 리튬이온에 배위하지 않게 된다. 또한, 실릴에스테르 화합물은 붕소에 다수배위하지 않고 분자량이 큰 분자가 형성되지 않으므로 점도상승이 일어나지 않게 된다. 또는 실릴에스테르 화합물의 실릴기는 불소와의 반응성이 높으므로 실릴에스테르 화합물의 실릴기와 4불화붕산염의 불소가 반응하여 이탈하고, 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염의 반응물이 변환됨으로써 실릴에스테르 화합물의 리튬이온에의 배위가 없어지고 점도상승이 일어나지 않게 되는 것으로 추측된다. 이상에 의해 전해액 중의 리튬이온의 이동성이 실릴에스테르 화합물에 의해 방해받는 일이 없어진다.On the other hand, if tetrafluoroborate is present, the silyl ester compound preferentially coordinates with the boron co-orbit in the tetrafluoroborate to form a complex and does not coordinate with lithium ions. In addition, since the silyl ester compound does not coordinate with boron in a large number and a molecule having a large molecular weight is not formed, a viscosity increase does not occur. Alternatively, since the silyl group of the silyl ester compound has high reactivity with fluorine, the silyl group of the silyl ester compound reacts with the fluorine of the tetrafluoroborate and is released, and the reactant of the silyl ester compound and the tetrafluoroborate is converted into the lithium ion of the silyl ester compound. It is assumed that the coordination of 없어 disappears and the viscosity does not occur. As a result, the mobility of lithium ions in the electrolyte solution is prevented from being disturbed by the silyl ester compound.

또한 4불화붕산염에 의한 부극과 전해액 사이의 계면저항의 상승, 전지의 자기방전증가 및 고온보존 후의 용량저하가 방지되는 이유는 실릴에스테르 화합물과 불화붕산염이 착체화하거나 또는 축합물이나 반응물을 형성시킴으로써 불화붕산염의 부극에서의 환원성이 저하하기 때문이라고 추측된다.The reason why the increase in the interfacial resistance between the negative electrode and the electrolyte by the tetrafluoroborate, the increase in the self-discharge of the battery, and the decrease in capacity after high temperature storage are prevented by complexing the silyl ester compound and the fluoroborate or forming a condensate or a reactant It is guessed that the reducing property in the negative electrode of a fluoroborate falls.

본 발명의 비수전해액은 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염의 배위착체, 축합물 및 반응물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하고 있는 것도 포함한다. 게다가 실릴에스테르 화합물 또는 4불화붕산염 모두가 배위착체, 축합물 또는 반응물로 변화한 것도 포함한다. 이와 같은 배위착체, 축합물, 반응물 등은 본 발명의 비수전해액의 우수한 효과를 손상시키는 것이 아니라, 배위착체, 축합물, 반응물 등이 형성되는 것에 의해 본 발명의 비수전해액의 우수한 효과가 수득된다고 추측되는 것은 전술한 바와 같다. 따라서, 본 발명의 비수전해액은 전해질인 리튬염 및 비수용매와 함께 1) 실릴에스테르 화합물 및 4불화붕산염을 포함하는 것뿐만 아니라, 2) 실릴에스테르 화합물 및, 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염과의 배위착체, 축합물, 반응물 등의 적어도 1종을 포함하는 경우, 3) 4불화붕산염 및, 4불화붕산염과 실릴에스테르 화합물과의 배위착체, 축합물, 반응물 등의 적어도 1종을 포함하는 경우, 및 4) 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염과의 배위착체, 축합물, 반응물 등의 적어도 1종을 포함하는 경우도 포함한다.The nonaqueous electrolyte of the present invention also includes one or two or more selected from coordination complexes, condensates and reactants of the silyl ester compound and tetrafluoroborate. Furthermore, all of the silyl ester compounds or tetrafluoroborate are changed to coordination complexes, condensates or reactants. Such coordination complexes, condensates, reactants, etc. do not impair the excellent effect of the nonaqueous electrolyte solution of the present invention, but it is speculated that excellent effects of the nonaqueous electrolyte solution of the present invention can be obtained by forming coordination complexes, condensates, reactants, and the like. It is as described above. Therefore, the nonaqueous electrolyte of the present invention is not only containing 1) a silyl ester compound and tetrafluoroborate together with lithium salts and non-aqueous solvents as electrolytes, but also 2) silyl ester compounds and coordination of silyl ester compounds with tetrafluoroborate. 3) When it contains at least 1 type, such as a complex, a condensate, and a reactant, 3) When it contains at least 1 sort (s) of coordination complexes, condensates, reactants, etc. of a tetrafluoroborate and a tetrafluoroborate and a silyl ester compound, and 4) It also includes the case where at least 1 sort (s) of coordination complexes, condensates, and reactants of a silyl ester compound and tetrafluoroborate are included.

리튬염은 비수전해액의 전해질로서 사용한다. 리튬염의 함유량은 특별히 제한되지 않고, 비수용매의 종류, 실릴에스테르 화합물 및 4불화붕산염의 종류 및 함유량, 전지를 구성하는 경우의 전극종류 등, 각종 조건에 따라 폭 넓은 범위로부터 적절히 선택할 수 있으나, 통상 0.5~2몰/리터, 바람직하게는 0.7~1.6몰/리터의 농도에서 비수전해액 중에 포함되는 것이 좋다.Lithium salt is used as the electrolyte of the nonaqueous electrolyte. The content of the lithium salt is not particularly limited, and may be appropriately selected from a wide range depending on various conditions such as the type of the non-aqueous solvent, the type and content of the silyl ester compound and the tetrafluoroborate, and the electrode type when forming the battery. It is preferably included in the non-aqueous electrolyte at a concentration of 0.5 to 2 mol / liter, preferably 0.7 to 1.6 mol / liter.

실릴에스테르 화합물로는 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 인산 실릴에스테르, 황산 실릴에스테르, 아황산 실릴에스테르, 알킬술폰산 실릴에스테르, 페닐술폰산 실릴에스테르, 탄산 실릴에스테르, 카본산 실릴에스테르, 붕산 실릴에스테르, 알루민산 실릴에스테르, 티탄산 실릴에스테르, 트리메틸실릴초산 에스테르 등을 들 수 있다.As a silyl ester compound, a well-known thing can be used, For example, phosphoric acid silyl ester, sulfuric acid silyl ester, sulfurous acid silyl ester, alkyl sulfonic acid silyl ester, phenyl sulfonic acid silyl ester, carbonate silyl ester, carbonic acid silyl ester, boric acid silyl ester , Aluminic acid silyl ester, titanic acid silyl ester, trimethylsilyl acetate ester, and the like.

그 중에서도, 인산 실릴에스테르, 황산 실릴에스테르, 알킬술폰산 실릴에스테르, 페닐술폰산 실릴에스테르는 전극/전해액 계면저항의 저감작용, 전기 화학적 안정성 등이 뛰어나므로 바람직하다. 또한 인산 실릴에스테르는 상기 작용이 특히 뛰어나고, 전해액제조상의 취급도 용이하므로 가장 바람직하다.Among them, phosphoric acid silyl ester, sulfuric acid silyl ester, alkyl sulfonic acid silyl ester, and phenyl sulfonic acid silyl ester are preferable because they are excellent in reducing the electrode / electrolyte interface resistance, electrochemical stability, and the like. Phosphoric acid silyl esters are most preferred because they are particularly excellent in the above-mentioned functions and are easy to handle in the preparation of electrolyte solutions.

인산 실릴에스테르의 구체적인 예로는, 예를 들어, 인산 트리스(트리메틸실릴), 인산 디(트리메틸실릴), 인산 모노(트리메틸실릴), 인산 디메틸트리메틸실릴, 인산 메틸비스(트리메틸실릴), 인산 디에틸트리메틸실릴, 인산 에틸비스(트리메틸실릴), 인산 디프로필트리메틸실릴, 인산 프로필비스(트리메틸실릴), 인산디부틸트리메틸실릴, 인산부틸비스(트리메틸실릴), 인산디옥틸트리메틸실릴, 인산옥틸비스(트리메틸실릴), 인산디페닐트리메틸실릴, 인산페닐비스(트리메틸실릴), 인산디(트리플루오로에틸)(트리메틸실릴), 인산 트리플루오로에틸비스(트리메틸실릴), 상기의 인산 실릴에스테르의 트리메틸실릴기를 트리에틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디메틸에틸실릴기 등으로 치환한 화합물, 인산실릴에스테르끼리 축합하고 인원자끼리가 산소를 개재하여 결합한, 소위 축합인산에스테르 구조를 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 인산 디메틸트리메틸실릴, 인산 디에틸트리메틸실릴, 인산 메틸비스(트리메틸실릴), 인산 에틸비스(트리메틸실릴), 인산 모노(트리메틸실릴), 인산 디(트리메틸실릴), 인산트리스(트리메틸실릴) 등이 바람직하고, 인산트리스(트리메틸실릴)이 특히 바람직하다. 실릴에스테르 화합물은 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.Specific examples of the silyl phosphate include, for example, tris (trimethylsilyl) phosphate, di (trimethylsilyl) phosphate, mono (trimethylsilyl) phosphate, dimethyltrimethylsilyl phosphate, methylbis (trimethylsilyl) phosphate, and diethyltrimethyl phosphate. Silyl, ethyl bis (trimethylsilyl), dipropyltrimethylsilyl phosphate, propylbis (trimethylsilyl) phosphate, dibutyl trimethylsilyl phosphate, butyl bis (trimethylsilyl phosphate), dioctyl trimethylsilyl phosphate, octyl bis (trimethylsilyl phosphate) ), Diphenyl trimethylsilyl phosphate, phenyl bis (trimethylsilyl), di (trifluoroethyl) phosphate (trimethylsilyl), trifluoroethyl bis (trimethylsilyl) phosphate, and the trimethylsilyl group of the above-mentioned silyl ester Compounds substituted with ethylsilyl group, triphenylsilyl group, dimethylethylsilyl group and the like, and silyl phosphate esters are condensed, and the number of people intervenes with oxygen. Combining, and the like compounds having a so-called condensed phosphoric acid ester structure. Among them, dimethyltrimethylsilyl phosphate, diethyltrimethylsilyl phosphate, methylbis (trimethylsilyl) phosphate, ethylbis (trimethylsilyl) phosphate, mono (trimethylsilyl phosphate), di (trimethylsilyl) phosphate, tris (trimethylsilyl), etc. This is preferable and tris phosphate (trimethylsilyl) is especially preferable. A silyl ester compound can be used individually by 1 type, or can use 2 or more types together.

실릴에스테르 화합물의 함유량은 실릴에스테르 화합물의 종류, 리튬염의 함유량, 4불화붕산염 및 비수용매의 종류 및 함유량, 전지를 구성하는 경우의 전극종류 등, 각종 조건에 따라 넓은 범위로부터 적절히 선택할 수 있으나, 통상 비수전해액 전체량의 0.1중량% 이상, 바람직하게는 0.1~10중량%, 보다 바람직하게는 0.1~3중량%, 특히 바람직하게는 0.2~1중량%이다. 상기 범위라면 4불화붕산염이 원인이 되어 일어나는 부극/전해액 사이의 계면저항증가를 충분히 감소시킬 수 있고, 실릴에스테르 화합물이 많은 경우에 현저한, 60℃ 이상에서 고온보존한 때의 전해액분해가스의 증가나 전지의 두께증가 등의 문제를 일으키는 일이 적다.Although the content of a silyl ester compound can be suitably selected from a wide range according to various conditions, such as the kind of a silyl ester compound, content of a lithium salt, the kind and content of tetrafluoroborate and a non-aqueous solvent, and the electrode type in the case of a battery, Usually, 0.1 weight% or more of the total amount of non-aqueous electrolyte solution, Preferably it is 0.1-10 weight%, More preferably, it is 0.1-3 weight%, Especially preferably, it is 0.2-1 weight%. Within this range, the increase in interfacial resistance between the negative electrode / electrolyte caused by tetrafluoroborate can be sufficiently reduced, and the increase in electrolyte decomposition gas when stored at a high temperature above 60 ° C., which is remarkable when there are many silyl ester compounds, It rarely causes problems such as increase in battery thickness.

4불화붕산염으로는 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 4불화 붕산리튬, 4불화 붕산나트륨, 4불화 붕산칼륨, 4불화 붕산테트라메틸암모늄, 4불화 붕산테트라에틸암모늄, 4불화 붕산테트라부틸암모늄, 4불화 붕산트리메틸에틸암모늄, 4불화 붕산이미다졸리움염 등을 들 수 있다. 그 중에서도 비용이나 취급의 용이성, 실릴에스테르 화합물에 의한 증점억제작용 등으로부터 4불화 붕산리튬이 특히 바람직하다. 4불화붕산염은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 또한 2종 이상을 병용할 수도 있다.As a tetrafluoroborate, a well-known thing can be used, For example, lithium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate, potassium tetrafluoroborate, tetramethylammonium tetraborate, tetraethylammonium tetraborate, tetrabutyl borate tetrafluoroborate Ammonium, trimethyl ethyl ammonium tetraborate, an imidazolium salt tetraborate, etc. are mentioned. Especially, lithium tetrafluoroborate is especially preferable from the cost, the ease of handling, the thickening inhibitory effect by a silyl ester compound, etc. A tetrafluoroborate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

4불화붕산염의 함유량은 4불화붕산염의 종류, 리튬염의 함유량, 실릴에스테르화합물 및 비수용매의 종류 및 함유량, 전지를 구성하는 경우의 전극종류 등, 각종 조건에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 통상 비수전해액 전체량의 0.01중량% 이상, 바람직하게는 0.1~15중량%, 보다 바람직하게는 0.1~3중량%, 특히 바람직하게는 0.2~2중량%이다. 상기 범위라면 실릴에스테르화합물에 의한 전해액의 증점을 방지할 수 있고, 4불화붕산염이 많은 경우의 4불화붕산염에 의한 부극/전해액 사이의 계면저항 증가나 고온시 자기방전성증가나 용량저하를 실릴에스테르 화합물에 의해 억제할 수 있고, 또한 60℃ 이상에서 고온보존한 때의 전해액분해가스의 증가나 전지의 두께증가 등의 문제를 일으킬 가능성이 적다.The content of tetrafluoroborate can be appropriately selected depending on various conditions such as the type of tetrafluoroborate, the content of lithium salt, the type and content of the silyl ester compound and the non-aqueous solvent, and the electrode type when forming the battery. The amount is 0.01% by weight or more, preferably 0.1 to 15% by weight, more preferably 0.1 to 3% by weight, particularly preferably 0.2 to 2% by weight. Within this range, the thickening of the electrolyte solution by the silyl ester compound can be prevented, and the silyl ester increases in the interfacial resistance between the negative electrode / electrolyte solution by the tetrafluoroborate when the tetrafluoroborate is large, or increases in the self-discharge resistance or decreases in capacity at high temperatures. It can be suppressed by a compound and it is less likely to cause problems, such as an increase in electrolyte decomposition gas and the thickness of a battery, when it is stored at 60 degreeC or more high temperature.

본 발명의 비수전해액에 있어서는, 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염의 함유량비 (중량비, 4불화붕산염의 함유량/실릴에스테르 화합물의 함유량)이 0.05 이상, 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.5이상~10이하, 더욱 바람직하게는 1이상 4이하로 하는 것이 좋다.In the nonaqueous electrolyte of the present invention, the content ratio (weight ratio, content of tetrafluoroborate / silyl ester compound) of the silyl ester compound and the tetrafluoroborate is 0.05 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more. 10 or less, More preferably, it is 1 or more and 4 or less.

상기 범위로 함으로써, 실릴에스테르 화합물에 의한 전해액증점이 유효하게 억제되고, 4불화붕산염에 의한 부극/전해액 사이의 계면저항 증가나 고온시의 자기방전성증가·용량저하도 한층 적어진다. 그와 함께 부극 및 정극과 전해액 사이의 계면저항이 낮게 유지되는 효과가 한층 높은 수준으로 나타나므로 저온부터 고온까지의 충방전싸이클특성이 특히 향상되고, 부하특성과 저온특성이 특히 향상된다.게다가 고온보존시 계면저항증가가 특히 억제되므로 고온보존성도 더욱 향상된다.By setting it as the said range, the electrolyte solution thickening by a silyl ester compound is suppressed effectively, and the increase of the interface resistance between the negative electrode / electrolyte by tetrafluoroborate, the increase of the self-discharge property at the high temperature, and the capacity | capacitance fall further are reduced. At the same time, the effect of maintaining the low interfacial resistance between the negative electrode and the positive electrode and the electrolyte solution appears to be at a higher level, thereby improving the charge / discharge cycle characteristics from low temperature to high temperature, and in particular, the load characteristics and low temperature characteristics are particularly improved. The increase in interfacial resistance during storage is particularly suppressed, which further improves high temperature storage.

본 발명의 비수전해액의 바람직한 형태로는 실릴에스테르 화합물의 함유량을 비수전해액 전체량의 0.1중량%이상, 바람직하게는 0.1~10중량%, 보다 바람직하게는 0.1~3중량%, 더욱 바람직하게는 0.2~1중량%, 특히 바람직하게는 0.2~0.5중량%의 범위에서 선택하고, 또한 4불화붕산염의 함유량을 비수전해액 전체량의 0.01중량%이상, 바람직하게는 0.1~3중량%, 보다 바람직하게는 0.2~2중량%, 특히 바람직하게는 0.3~0.7중량%의 범위에서 선택하고, 또한 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염의 함유량비 (중량비)를 0.1 이상, 바람직하게는 1~20, 보다 바람직하게는 2~20, 더욱 바람직하게는 0.5~10, 특히 바람직하게는 1~4로 하는 것이 좋다.As a preferable aspect of the nonaqueous electrolyte of the present invention, the content of the silyl ester compound is 0.1% by weight or more, preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 3% by weight, still more preferably 0.2 of the total amount of the nonaqueous electrolyte. ~ 1% by weight, particularly preferably in the range of 0.2 to 0.5% by weight, and the content of tetrafluoroborate is 0.01% by weight or more, preferably 0.1 to 3% by weight of the total amount of the non-aqueous electrolyte, more preferably 0.2 to 2% by weight, particularly preferably 0.3 to 0.7% by weight, and the content ratio (weight ratio) of the silyl ester compound and the tetrafluoroborate is 0.1 or more, preferably 1 to 20, more preferably 2-20, More preferably, it is 0.5-10, Especially preferably, it is good to set it as 1-4.

본 발명의 비수전해액은 리튬염, 실릴에스테르 화합물 및 4불화붕산염과 함께 비수용매를 포함한다. 비수용매로는 비양자성 유기용매를 사용할 수 있다. 비양자성 유기용매 중에서도, 전기화학적인 산화환원안정성, 화학적 안정성 등을 고려하면 에스테르류가 바람직하다. 에스테르류로는, 예를 들어, 환상 에스테르, 쇄상 에스테르 등을 들 수 있다. 환상 에스테르의 구체적인 예로는, 예를 들어, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부티렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 트리플루오로메틸에틸렌 카보네이트 등의 환상 카보네이트, γ-부티로락톤 등의 환상 카본산 에스테르 등을 들 수 있다. 쇄상 에스테르의 구체적인 예로는, 예를 들어, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸트리플루오로에틸카보네이트, 디트리플루오로에틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디부틸카보네이트, 메틸옥틸카보네이트 등의 쇄상 카보네이트, 초산메틸, 초산에틸,초산프로필, 프로피온산메틸, 펜타플루오로프로필아세테이트, 트리플루오로초산메틸 등의 쇄상 카본산에스테르 등을 들 수 있다. 비수용매는 1종 단독으로도 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.The nonaqueous electrolyte of the present invention contains a nonaqueous solvent together with lithium salt, silyl ester compound and tetrafluoroborate. As a nonaqueous solvent, an aprotic organic solvent can be used. Among the aprotic organic solvents, esters are preferable in consideration of electrochemical redox stability, chemical stability and the like. As ester, a cyclic ester, a chain ester, etc. are mentioned, for example. As a specific example of cyclic ester, For example, cyclic carbonates, such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, fluoroethylene carbonate, and trifluoromethylethylene carbonate, cyclic butyrolactone, etc. Can be mentioned. Specific examples of the chain ester include, for example, chains such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl trifluoroethyl carbonate, ditrifluoroethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate and methyl octyl carbonate. Linear carboxylic acid esters such as carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, pentafluoropropyl acetate, and methyl trifluoroacetate. A nonaqueous solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

이와 같은 비수용매 중에서도 전지에 걸리는 부하의 대소에 관계없이, 또한 저온에서의 사용에 있어서도 높은 수준의 충방전특성을 안정적으로 발휘할 수 있는 점 등을 고려하면 환상 에스테르와 쇄상 에스테르를 병용하는 것이 바람직하다. 또한 전지의 부하특성, 저온특성 등의 향상과 함께, 비수전해액의 전기화학적 안정성 등을 고려하면 환상 에스테르와 쇄상 에스테르의 병용계에 있어서 환상 에스테르로는 환상카보네이트를 사용하고, 또한 쇄상 에스테르로는 쇄상 카보네이트를 사용하는 것이 바람직하다.Among such non-aqueous solvents, it is preferable to use a cyclic ester and a chain ester together in consideration of the fact that the charge and discharge characteristics of the battery can be stably exhibited even at low temperatures and regardless of the magnitude of the load on the battery. . In addition to improving the load characteristics and low temperature characteristics of the battery, and taking into account the electrochemical stability of the nonaqueous electrolyte, the cyclic ester is used as the cyclic ester in the combination system of the cyclic ester and the chain ester, and the chain ester as the chain ester. Preference is given to using carbonates.

환상 에스테르와 쇄상 에스테르의 혼합비율은 특별히 제한되지 않고, 리튬염, 실릴에스테르 화합물 및 4불화붕산염의 종류 및 함유량, 그 이외의 조건에 따라 넓은 범위에서 적절히 선택할 수 있으나, 통상 환상 카보네이트:쇄상 카보네이트 (중량비)가 5:95~80:20, 바람직하게는 10:90~70:30, 보다 바람직하게는 15:85~55:45이다. 이와 같은 비율을 채택함으로써 전해액의 점도상승을 억제하고, 전해질의 해리도, 나아가서는 전해액의 이온전도도를 높이고, 전지의 충방전성을 향상시킬 수 있다. 또한 전해질의 용해도를 더욱 높여 상온부터 저온에 있어서 이온전도성이 높은 전해액을 얻을 수 있으므로 상온부터 저온에서의 전지의 부하특성을 향상시킬 수 있다.The mixing ratio of the cyclic ester and the chain ester is not particularly limited and may be appropriately selected from a wide range depending on the type and content of the lithium salt, the silyl ester compound and the tetrafluoroborate salt, and other conditions, but usually cyclic carbonate: chain carbonate ( Weight ratio) is 5: 95-80: 20, Preferably it is 10: 90-70: 30, More preferably, it is 15: 85-55: 45. By adopting such a ratio, the viscosity rise of the electrolyte can be suppressed, the dissociation of the electrolyte, and further, the ion conductivity of the electrolyte can be increased, and the charge and discharge of the battery can be improved. In addition, since the solubility of the electrolyte is further increased to obtain an electrolyte having high ion conductivity at room temperature to low temperature, the load characteristics of the battery from room temperature to low temperature can be improved.

또한, 전해액의 인화를 방지하고, 전지의 안전성을 더욱 향상시킨다는 관점에서는 비수용매로서 환상 에스테르를 단독으로 사용하거나 또는 쇄상 에스테르의 함유량을 비수용매 전체량의 20중량% 이하로 하는 것이 좋다. 이 경우 환상 에스테르로는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤, 이들의 2종 이상의 혼합물 등이 바람직하다. 또한 쇄상 에스테르로는 쇄상 카보네이트가 바람직하다.From the viewpoint of preventing the ignition of the electrolyte solution and further improving the safety of the battery, it is preferable to use cyclic ester alone as the nonaqueous solvent or to make the content of the chain ester be 20% by weight or less of the total amount of the nonaqueous solvent. In this case, the cyclic ester is preferably ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, a mixture of two or more thereof. Moreover, as a chain ester, chain carbonate is preferable.

본 발명의 비수전해액은 그 바람직한 특성을 잃지 않는 범위에서 비닐기를 갖는 환상 카보네이트류를 포함해도 좋다. 비닐기를 갖는 환상 카보네이트류를 첨가함으로써 부극에서의 비수용매의 환원분해반응이 더욱 방지되고, 전지의 고온보존성이 더욱 향상된다.The non-aqueous electrolyte of the present invention may contain cyclic carbonates having a vinyl group in a range not losing the desirable properties. By adding cyclic carbonates having a vinyl group, the reduction decomposition reaction of the nonaqueous solvent in the negative electrode is further prevented, and the high temperature storage property of the battery is further improved.

비닐기를 갖는 환상 카보네이트류로는 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 비닐렌 카보네이트, 메틸비닐렌 카보네이트, 에틸비닐렌 카보네이트, 프로필비닐렌 카보네이트, 페닐비닐렌 카보네이트, 디메틸비닐렌 카보네이트, 디에틸비닐렌 카보네이트, 디프로필비닐렌 카보네이트, 디페닐비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트, 4,5-디비닐에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 비닐에틸렌 카보네이트, 디비닐에틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트 등이 바람직하고, 비닐렌 카보네이트가 특히 바람직하다. 비닐기를 갖는 환상 카보네이트류는 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다. 2종 이상을 병용하는 때의 바람직한 조합으로는, 예를 들어, 비닐렌 카보네이트와 비닐에틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트와 디비닐에틸렌 카보네이트 등을 들 수 있다. 비닐기를 갖는 환상 카보네이트류의 함유량은 특별히 제한되지 않고, 그 자체의 종류, 리튬염,실릴에스테르 화합물, 4불화붕산염 및 비수용매의 종류 및 함유량 등에 따라 넓은 범위에서 적절히 선택할 수 있으나, 통상 비수전해액 전체량의 0.1~10중량%, 바람직하게는 0.5~5중량%이다.As the cyclic carbonates having a vinyl group, known ones can be used. For example, vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, ethylvinylene carbonate, propylvinylene carbonate, phenylvinylene carbonate, dimethylvinylene carbonate, diethyl Vinylene carbonate, dipropylvinylene carbonate, diphenylvinylene carbonate, vinylethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, and the like. Especially, vinyl ethylene carbonate, divinyl ethylene carbonate, vinylene carbonate, etc. are preferable, and vinylene carbonate is especially preferable. The cyclic carbonates having a vinyl group may be used alone or in combination of two or more. As a preferable combination at the time of using 2 or more types together, vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate, vinylene carbonate, divinyl ethylene carbonate, etc. are mentioned, for example. The content of the cyclic carbonates having a vinyl group is not particularly limited, and may be appropriately selected from a wide range depending on the type, content of lithium salt, silyl ester compound, tetrafluoroborate, and non-aqueous solvent, and the like. 0.1 to 10% by weight of the amount, preferably 0.5 to 5% by weight.

본 발명의 비수전해액은 그 바람직한 특성을 잃지 않는 범위에서 상기 용매 이외의 용매, 본 분야에서 통상 사용되는 첨가제 등을 포함해도 좋다. 이와 같은 용매 및 첨가제로는, 예를 들어, 디메톡시에탄, 테트라히드로퓨란 등의 에테르류, N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 메틸-N,N-디메틸카바메이트, N-메틸옥사졸리디논 등의 카바메이트류, N,N-디메틸이미다졸리디논 등의 우레아류, 1,3-프로판술톤, 1,4-부탄술톤, 에틸렌 술파이드, 디메틸 황산, 디에틸 황산 등의 황산 에스테르류, 붕산 트리에틸, 붕산 트리부틸 등의 붕산 에스테르류, 인산 트리메틸, 인산 트리옥틸 등의 인산 에스테르류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 디페닐에테르, 플루오로디페닐에테르, 페닐시클로헥산, 플루오로벤젠, 플루오로톨루엔, 클로로벤젠, 클로로톨루엔, 비페닐, 플루오로비페닐, 플루오로아니솔 등의 방향족 화합물류, 트리플루오로에틸메틸에테르 등의 불소화 에테르류 등을 들 수 있다. 이들 용매 및 첨가제는 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.The non-aqueous electrolyte of the present invention may contain a solvent other than the solvent, an additive commonly used in the art, and the like within a range not to lose its desirable properties. As such a solvent and an additive, For example, ethers, such as dimethoxyethane and tetrahydrofuran, amides, such as N-methylpyrrolidone and dimethylformamide, methyl-N, N- dimethyl carbamate, N Carbamates such as methyloxazolidinone, ureas such as N, N-dimethylimidazolidinone, 1,3-propanesultone, 1,4-butanesultone, ethylene sulfide, dimethyl sulfuric acid, diethyl sulfuric acid and the like Sulfuric acid esters, boric acid esters such as triethyl borate, tributyl borate, phosphoric acid esters such as trimethyl phosphate, trioctyl phosphate, benzene, toluene, xylene, diphenyl ether, fluorodiphenyl ether, phenylcyclohexane, fluoro And aromatic compounds such as robenzene, fluorotoluene, chlorobenzene, chlorotoluene, biphenyl, fluorobiphenyl, fluoroanisole, and fluorinated ethers such as trifluoroethylmethyl ether. These solvents and additives may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

본 발명의 비수전해액은 리튬염, 실릴에스테르 화합물 및 4불화붕산염의 적당량, 필요에 따라 적당량의 다른 용매, 적당량의 첨가제를 사용하고, 또한 비수용매를 사용하여 전체량이 100중량%가 되도록 하고, 비수용매에 상기의 각 성분을 용해함으로써 제조할 수 있다.The non-aqueous electrolyte of the present invention is a lithium salt, a silyl ester compound and a tetrafluoroborate, an appropriate amount of other solvents, an appropriate amount of additives, if necessary, and a non-aqueous solvent so that the total amount is 100% by weight, non-aqueous It can manufacture by dissolving each said component in a solvent.

이와 같이 하여 수득한 본 발명의 비수전해액을 사용함으로써 본 발명의 리튬이온 이차전지가 수득된다.The lithium ion secondary battery of this invention is obtained by using the nonaqueous electrolyte solution of this invention obtained in this way.

본 발명의 리튬이온 이차전지는 리튬을 흡장·방출할 수 있는 부극, 정극 및 본 발명의 비수전해액을 포함하여 구성되고, 전해액으로서 본 발명의 비수전해액을 포함하는 이외에는 공지의 리튬이온 이차전지와 같은 구조를 갖는다.The lithium ion secondary battery of the present invention comprises a negative electrode capable of occluding and releasing lithium, a positive electrode, and a nonaqueous electrolyte solution of the present invention, except that the nonaqueous electrolyte solution of the present invention is included as an electrolyte solution, such as a known lithium ion secondary battery. Has a structure.

예를 들면, 전지캔의 부극캔에 접하도록 부극집전체, 리튬을 흡장·방출할 수 있는 부극, 세퍼레이터, 정극 및 정극집전체를 순서대로 쌓고, 이어서 가스블랭킷을 개재하여 정극캔인 전지캔 두껑을 장착한 구조를 갖고, 세퍼레이터에는 본 발명의 비수전해액이 함침되어 있는 리튬이온 이차전지를 들 수 있다.For example, a negative electrode current collector, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium, a separator, a positive electrode, and a positive electrode current collector are stacked in this order so as to be in contact with the negative electrode can of the battery can, and then the battery can lid which is a positive electrode can through a gas blanket. The lithium ion secondary battery which has a structure which is equipped with and which impregnated the nonaqueous electrolyte solution of this invention is mentioned.

부극은 리튬을 흡장·방출할 수 있는 부극활물질을 포함한다. 이와 같은 부극활물질로는 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 리튬함유합금, 리튬과 합금화가 가능한 실리콘, 실리콘합금, 주석, 주석합금, 리튬을 흡장·방출할 수 있는 산화주석, 산화실리콘, 리튬을 흡장·방출할 수 있는 전이금속 산화물, 리튬을 흡장·방출할 수 있는 전이금속 질소화물, 리튬을 흡장·방출할 수 있는 탄소재료 등을 들 수 있다. 그 중에서도 리튬을 흡장·방출할 수 있는 탄소재료가 바람직하다. 탄소재료로는, 예를 들어, 섬유상, 구상 (또는 입자상), 포테이토상, 플레이크상 등 각종 형상의 것을 사용할 수 있다. 탄소재료의 구체적인 예로는, 예를 들어, 카본블랙, 활성탄, 흑연재료(예를 들어, 천연흑연, 인조흑연, 흑연화 메소카본마이크로비드, 흑연화 메소페이즈비치카본화이버) 등의 결정질 탄소, 하드카본, 코크스, 1500℃ 이하로 소성한 메소카본마이크로비드, 메소페이즈비치카본화이버 등의 비정질 탄소 등을 들 수 있다. 또한 붕소를 함유하는 탄소재료, 탄소재료를 금, 백금,은, 구리, 주석 등의 금속으로 피복한 것 등을 사용할 수 있다. 부극활물질은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종을 병용할 수도 있다.The negative electrode contains a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium. As such a negative electrode active material, well-known ones can be used. For example, lithium-containing alloys, silicon which can be alloyed with lithium, silicon alloys, tin, tin alloys, tin oxides which can occlude and release lithium, silicon oxides, And transition metal oxides capable of occluding and releasing lithium, transition metal nitrides capable of occluding and releasing lithium, and carbon materials capable of occluding and releasing lithium. Especially, the carbon material which can occlude and discharge | release lithium is preferable. As the carbon material, for example, fibrous, spherical (or particulate), potato, or flakes can be used. Specific examples of the carbon material include, for example, crystalline carbon such as carbon black, activated carbon, and graphite materials (for example, natural graphite, artificial graphite, graphitized mesocarbon microbeads, and graphitized mesophase beach carbon fibers). Amorphous carbon such as carbon, coke, mesocarbon microbead baked at 1500 ° C. or lower, and mesophase beach carbon fiber; and the like can be given. In addition, a carbon material containing boron, or a carbon material coated with a metal such as gold, platinum, silver, copper, or tin can be used. A negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 types together.

부극은, 예를 들어, i) 부극활물질과 결착제, 필요에 따라 카본블랙 등의 도전조제를 포함하는 조성물을 바라는 형태로 성형하고, 상기 성형물을 부극집전체에 접착하고, 필요에 따라 가압프레스를 행하거나, ii) 부극활물질과 결착제를 포함하는 조성물에, 용매를 더 가해 부극합제 슬러리로 만들고, 상기 슬러리를 부극집전체의 한쪽면에 도포하고 건조시키고, 필요에 따라 가압프레스를 행하거나, 또는 iii) 부극활물질을 롤성형, 압축성형 등에 의해 바라는 형태로 성형함으로써 제작할 수 있다. i)의 방법에 있어서, 결착제로는 본 분야에서 상용하는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소수지, 카르복시메틸셀룰로스, 셀룰로스 등의 셀룰로스류, 스티렌·부타디엔고무, 이소프렌고무, 부타디엔고무, 에틸렌·프로필렌고무, 천연고무 등의 라텍스류 등을 들 수 있다. 부극집전체로도 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 구리, 니켈, 스텐레스스틸 등을 들 수 있다. ii)의 방법에 있어서, 결착제로는 i)의 방법과 같은 것을 사용할 수 있다. 용매로는 본 분야에서 상용하는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤, N-메틸옥사졸리디논, 물, 알콜 등을 들 수 있다. 용매는 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 필요에 따라 2종 이상을 병용할 수도 있다.The negative electrode is, for example, i) molded into a desired composition comprising a negative electrode active material, a binder, and a conductive aid such as carbon black, if necessary, the molded article is adhered to the negative electrode current collector, and if necessary, a press Or ii) adding a solvent to the composition comprising the negative electrode active material and the binder to form a negative electrode mixture slurry, applying the slurry to one side of the negative electrode current collector and drying, and performing a pressurization as necessary. Or iii) forming the negative electrode active material into a desired shape by roll molding, compression molding, or the like. In the method of i), what is commonly used in this field can be used as a binder, For example, fluororesins, such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, celluloses, such as carboxymethylcellulose and cellulose, styrene Latexes, such as butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene propylene rubber, natural rubber, etc. are mentioned. A well-known thing can also be used also as a negative electrode collector, For example, copper, nickel, stainless steel, etc. are mentioned. In the method of ii), the same thing as the method of i) can be used as a binder. As the solvent, those which are commercially available in the art can be used, for example, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide, propylene carbonate, γ-butyrolactone, N-methyloxazolidinone, water, Alcohol etc. are mentioned. A solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together as needed.

본 발명의 리튬이온 이차전지에서는, 부극활물질을 리튬을 흡장·방출할 수 있는 탄소재료로 하고, 상기 iii)의 공정을 거쳐 부극을 압축성형하는 등으로 해서부극합제층(집전체 상에 형성된 부극활물질과 바인더와 도전조제의 혼합물층) 중의 부극활물질의 충전밀도를 1.5g/ml 이상, 바람직하게는 1.55g/ml 이상, 보다 바람직하게는 1.65g/ml 이상으로 높이는 것으로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 비수전해액을 사용하고 있으므로, 부극의 충전밀도를 높임으로써 에너지 밀도가 높고, 충방전싸이클특성과 고온보존특성이 뛰어난 리튬이온 이차전지를 수득할 수 있다.In the lithium ion secondary battery of the present invention, the negative electrode active material is a carbon material capable of occluding and releasing lithium, and the negative electrode mixture layer (negative electrode formed on the current collector) is formed by compression molding the negative electrode through the step (iii). The packing density of the negative electrode active material in the mixture layer of the active material, the binder, and the conductive aid is preferably 1.5 g / ml or more, preferably 1.55 g / ml or more, and more preferably 1.65 g / ml or more. Since the nonaqueous electrolyte solution of the present invention is used, a lithium ion secondary battery having a high energy density and excellent charge / discharge cycle characteristics and high temperature storage characteristics can be obtained by increasing the charge density of the negative electrode.

또한 부극활물질의 충전밀도가 높으면, 전지의 에너지밀도를 높일 수 있으나, 상대적으로, 이온전도에 기여하는 부극합제층 중의 공극률이 저하하므로 부극으로의 리튬이온의 충방전성이 저하한다. 또한 부극활물질 중량당 표면적이 작아지므로 부극과 잔해액간의 계면저항이 커진다. 그 결과, 종래의 비수전해액을 사용한 경우에는 충방전싸이클특성 및 고온보존특성의 저하가 일어나기 쉽게 된다. 그러나, 본 발명의 비수전해액을 사용하면, 부극과 전해액과의 계면저항이 낮게 유지되므로 양호한 충방전싸이클특성 및 고온보존특성을 얻을 수 있다.In addition, when the charge density of the negative electrode active material is high, the energy density of the battery can be increased. However, since the porosity in the negative electrode mixture layer contributing to ion conductivity decreases, the charge and discharge of lithium ions to the negative electrode decreases. In addition, since the surface area per weight of the negative electrode active material is small, the interface resistance between the negative electrode and the debris becomes large. As a result, when the conventional nonaqueous electrolyte is used, deterioration of charge and discharge cycle characteristics and high temperature storage characteristics tends to occur. However, when the nonaqueous electrolyte of the present invention is used, the interfacial resistance between the negative electrode and the electrolyte is kept low, so that good charge and discharge cycle characteristics and high temperature storage characteristics can be obtained.

정극은 리튬을 흡장·방출할 수 있는 정극활물질을 포함한다. 정극활물질로는 본 분야에서 상용하는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, FeS2, MoS2, TiS2, MnO2, V2O5등의 전이금속의 산화물 또는 황화물, LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNixCo(1-x)O2, LiNixCoyMn(1-x-y)O2등의 리튬과 전이금속을 포함하는 복합산화물, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아세틸렌, 폴리아센, 디멜캅토티아디아졸/폴리아닐린 복합체 등의 도전성고분자재료, 불소화탄소, 활성탄 등의 탄소재료 등을 들 수 있다. 이 중에서도 리튬과 전이금속을 포함하는 복합산화물이 바람직하다. 정극활물질은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.The positive electrode contains a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium. As the positive electrode active material, those commercially available in the art may be used. For example, oxides or sulfides of transition metals such as FeS 2 , MoS 2 , TiS 2 , MnO 2 , V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn Composite oxides containing lithium and transition metals such as 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi x Co (1-x) O 2 , LiNi x Co y Mn (1-xy) O 2 , polyaniline, polythiophene, polypyrrole, Conductive polymer materials such as polyacetylene, polyacene, dimercaptothiadiazole / polyaniline composite, carbon materials such as fluorocarbon, activated carbon, and the like. Among these, the composite oxide containing lithium and a transition metal is preferable. A positive electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

정극은 정극활물질과 함께 도전조제를 포함해도 좋다. 도전조제로는 본 분야에서 상용하는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 카본블랙, 아몰퍼스위스커, 흑연 등을 들 수 있다.The positive electrode may contain a conductive assistant together with the positive electrode active material. As the conductive aid, those commercially available in the art can be used, and examples thereof include carbon black, amorphous whiskers, graphite and the like.

정극은 전술한 부극의 제조법에 있어서, 부극활물질 대신에 정극활물질 또는 정극활물질과 도전조제를 사용하고, 부극집전체 대신에 정극집전체를 사용하는 것을 제외하고는 같은 방법으로 제작할 수 있다. 정극집전체로는 본 분야에서 상용하는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, 이들을 포함하는 합금 등의, 전해액 중에서의 양극산화에 의해 표면에 부동태피막을 형성하는 금속 등을 들 수 있다.The positive electrode can be produced in the same manner as in the manufacturing method of the negative electrode described above, except that a positive electrode active material or a positive electrode active material and a conductive assistant are used instead of the negative electrode active material, and a positive electrode current collector is used instead of the negative electrode current collector. As the positive electrode current collector, those commercially available in the art can be used. For example, a passivation film is formed on the surface by anodization in an electrolyte solution such as Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, and alloys containing these. The metal to form etc. are mentioned.

본 발명의 리튬이온 이차전지에서는 정극표면에 형성된 정극합제층 중에 또는 그 표면에, 인산리튬, 황산리튬 및 불화리튬으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 정극활물질의 중량에 대해 0.01~2중량%, 바람직하게는 0.1~1중량% 함유하는 것이 바람직하다. 상기 범위라면 첨가효과를 충분히 얻을 수 있고, 정극의 에너지밀도가 저하할 우려가 없다. 본 말명의 비수전해액과 같이 실릴에스테르 화합물을 함유하는 비수전해액에서는 60℃ 이상의 고온보존시 전해액분해가스가 발생하고 전지의 두께 증가 등과 같은 불량을 일으킬 우려가 있다. 따라서 상기의 3종류의 리튬염을 정극의 전극합제 중에 또는 표면에 존재시킴으로써 가스발생의 가능성이 한층 저감되고, 고온보존 후에도 전지두께의 증가가 보다 일어나기 어려운 리튬이온 이차전지를 얻을 수 있다.In the lithium ion secondary battery of the present invention, one or two or more selected from lithium phosphate, lithium sulfate, and lithium fluoride in or on the surface of the positive electrode mixture layer formed on the positive electrode surface is 0.01 to 2% by weight based on the weight of the positive electrode active material. It is preferable to contain 0.1-1 weight% preferably. If it is the said range, an addition effect can fully be acquired and there is no possibility that the energy density of a positive electrode may fall. In the non-aqueous electrolyte containing the silyl ester compound, such as the non-aqueous electrolyte of the present terminology, electrolytic solution decomposition gas may be generated when stored at a high temperature of 60 ° C. or higher, and there may be a problem such as an increase in the thickness of the battery. Therefore, the above three kinds of lithium salts are present in the electrode mixture of the positive electrode or on the surface, whereby the possibility of gas generation is further reduced, and a lithium ion secondary battery in which the increase in battery thickness is less likely to occur even after high temperature storage can be obtained.

이와 같은 효과를 얻을 수 있는 것은, 본 발명의 비수전해액에 있어서 실릴에스테르 화합물이 분해하면, 분해가스의 생성을 촉진하는 성분이 생성되기 쉬우나, 상기의 3종류의 리튬염은 이 분해가스의 생성을 촉진하는 성분을 흡수하는 작용을 갖고, 그에 의해 분해가스발생이 억제되기 때문이라고 생각된다.Such an effect can be obtained when the silyl ester compound decomposes in the nonaqueous electrolyte of the present invention, and a component that promotes the generation of cracked gas is likely to be produced, but the above three types of lithium salts do not produce the cracked gas. It is considered to have a function of absorbing a component to be accelerated, whereby decomposition gas generation is suppressed.

인산리튬, 황산리튬, 불화리튬을 정극에 함유시키는 방법으로는, i) 정극합제층 (정극집전체 상에 형성시킨 정극활물질과 결착제와 카본블랙 등의 도전조제의 혼합물) 중에 인산리튬, 황산리튬, 불화리튬으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 분말, 펠렛, 위스커섬유 등을 함유시키는 방법, ii) 인산리튬, 황산리튬, 불화리튬으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 용해 또는 분산시킨 용액을 정극상에 도포한 후 용제를 제거하는 방법, iii) 미리 인산리튬, 황산리튬 및 불화리튬으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 표면에 형성시킨 정극활물질, 도전조제를 사용하여 정극을 제작하는 방법, iv) 본 발명의 비수전해액 중에 인산리튬, 황산리튬 및 불화리튬으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 분산시킨 상태에서 리튬이온 이차전지 중에 주액하고, 비수전해액중으로부터 정극상에 침착시키는 방법 등을 들 수 있다. 인산리튬, 황산리튬, 불화리튬은 비수전해액에 거의 용해하지 않으므로 유효표면적을 크게 하기 위해, 상기 iii)의 방법이 가장 바람직하다. 또한 i), ii), iv)의 방법을 행하는 경우는, 가능한 표면적이 크고 입자경이 미세한 것을 사용하는 것이 바람직하다.As a method of containing lithium phosphate, lithium sulfate, and lithium fluoride in a positive electrode, i) lithium phosphate, sulfuric acid in a positive electrode mixture layer (a mixture of a positive electrode active material formed on a positive electrode current collector, a binder, and a conductive assistant such as carbon black) Method for containing one or two or more powders selected from lithium and lithium fluoride, pellets, whisker fibers and the like, ii) A solution in which one or two or more selected from lithium phosphate, lithium sulfate and lithium fluoride are dissolved or dispersed Is applied to the positive electrode and then the solvent is removed. Iii) A method of producing a positive electrode using a positive electrode active material and a conductive aid in which at least one selected from lithium phosphate, lithium sulfate and lithium fluoride is formed on the surface thereof. , iv) pouring into a lithium ion secondary battery in the state of dispersing one or two or more selected from lithium phosphate, lithium sulfate and lithium fluoride in the nonaqueous electrolyte of the present invention, And a method of depositing from the Zheng Keshuang of the electrolytic solution. Lithium phosphate, lithium sulfate, and lithium fluoride are hardly dissolved in the nonaqueous electrolyte, so the method of iii) is most preferred in order to increase the effective surface area. In addition, when performing the method of i), ii), and iv), it is preferable to use what has a large surface area and a fine particle diameter.

세퍼레이터는 정극과 부극을 전기적으로 절연하고, 또한 리튬이온을 투과하는 막으로서 다공성막, 고분자전해질 등을 사용할 수 있다. 다공성막으로는 미세다공성 고분자필름이 바람직하고, 그 재질은 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리불화비닐리덴, 폴리에스테르 등이다. 다공성 폴리올레핀 필름이 특히 바람직하고, 그 구체적인 예로는 다공성 폴리에틸렌 필름, 다공성 폴리프로필렌 필름, 다공성 폴리에틸렌 필름과 폴리프로필렌과의 다층필름 등을 들 수 있다. 다공성 폴리올레핀 필름상에는 열안정성이 뛰어난 다른 수지가 코팅되어 있어도 좋다. 고분자전해질로는 6불화인산리튬 등의 리튬염을 용해한 고분자, 전해액에서 팽윤시킨 가교고분자 등을 들 수 있다. 본 발명의 비수전해액을 고분자전해질을 얻을 목적으로 사용해도 좋다.The separator electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and may use a porous membrane, a polymer electrolyte, or the like as a membrane that transmits lithium ions. As the porous membrane, a microporous polymer film is preferable, and the material thereof is polyolefin, polyimide, polyvinylidene fluoride, polyester or the like. Porous polyolefin films are particularly preferred, and specific examples thereof include porous polyethylene films, porous polypropylene films, multilayer films of porous polyethylene films and polypropylene, and the like. Another resin having excellent thermal stability may be coated on the porous polyolefin film. Examples of the polymer electrolyte include polymers in which lithium salts such as lithium hexafluorophosphate are dissolved, and crosslinked polymers swelled in an electrolyte solution. You may use the nonaqueous electrolyte solution of this invention for the purpose of obtaining a polymer electrolyte.

본 발명의 리튬이온 이차전지는 임의의 형상으로 할 수 있고, 예를 들어, 원통형, 코인형, 각형, 필름형 등으로 형성시킨다. 그러나, 전지의 기본구조는 형상에 관계 없이 동일하고, 목적에 따라 설계변경을 하는 것이 가능하다.The lithium ion secondary battery of this invention can be made into arbitrary shapes, for example, is formed in cylindrical shape, coin shape, square shape, film shape, etc. However, the basic structure of the battery is the same regardless of the shape, and it is possible to change the design according to the purpose.

예를 들어, 원통형의 본 발명의 리튬이온 이차전지는 시트상의 부극과 시트상의 정극을 세퍼레이터를 개재하여 둘러감싼 것에 본 발명의 비수전해액을 함침시키고, 상기 둘러감싼 몸체를 그 상하에 절연판이 재치되도록 전지캔에 수납한 구조로 되어 있다.For example, in the cylindrical lithium ion secondary battery of the present invention, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is impregnated by enclosing the sheet-shaped negative electrode and the sheet-shaped positive electrode through a separator, and the enclosing body is mounted so that the insulating plate is placed above and below. It is a structure housed in a battery can.

또한 코인형의 본 발명의 리튬이온 이차전지는 원반상 부극, 세퍼레이터 및 원반상 정극의 적층체에 전해액이 함침되고, 필요에 따라 스페이서판이 삽입된 상태로, 코인형 전지캔에 수납된 구조로 되어 있다.In addition, the coin-type lithium ion secondary battery of the present invention has a structure in which an electrolyte solution is impregnated into a laminate of a disc-shaped negative electrode, a separator, and a disc-shaped positive electrode, and a spacer plate is inserted, if necessary, in a coin-type battery can. have.

본 발명의 리튬이온 이차전지는 종래의 리튬이온 이차전지와 같은 용도로 사용할 수 있다. 예를 들어, 각종 민생용 전자기기류, 그 중에서도 특히 휴대전화,모바일, 랩탑식 퍼스널 컴퓨터, 카메라, 휴대용 비디오레코더, 휴대용 CD 플레이어, 휴대용 MD 플레이어, 하이브리드 전기자동차, 야간 전력저장 등의 전원으로 매우 적절히 사용할 수 있다.The lithium ion secondary battery of the present invention can be used for the same use as a conventional lithium ion secondary battery. For example, various kinds of consumer electronic devices, especially mobile phones, mobile phones, laptop personal computers, cameras, portable video recorders, portable CD players, portable MD players, hybrid electric vehicles, night power storage, etc. Can be used.

[실시예]EXAMPLE

이하에서는 실시예, 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples.

(실시예1~8 및 비교예1~5)(Examples 1-8 and Comparative Examples 1-5)

[4불화붕산염에 의한 실릴에스테르 화합물에 기인하는 증점의 해소][Resolution of thickening caused by silyl ester compound by tetrafluoroborate]

에틸렌 카보네이트(EC)와 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 중량비 EC:EMC=4:6으로 혼합하고, 여기에 6불화인산리튬을 용해(비수전해액 중의 농도 1몰/리터)하여 전해액 원액을 조제했다. 상기 전해액 원액에, 총중량에 대해 표1의 비율(중량%, 표1에서는 간단히 「%」로 약기한다)이 되도록 실릴에스테르 및 4불화붕산염을 가해 본 발명 및 비교예의 비수전해액을 조제했다.Ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed in a weight ratio EC: EMC = 4: 6, and lithium hexafluorophosphate was dissolved (concentration 1 mol / liter in the nonaqueous electrolyte) to prepare an electrolyte solution. The non-aqueous electrolyte solution of this invention and the comparative example was prepared by adding the silyl ester and tetrafluoroborate to the said electrolyte solution so that it may become the ratio of Table 1 (weight%, abbreviated as "%" in Table 1 simply) with respect to gross weight.

수득한 비수전해액의 점도 및 전도도를 E형 점도계(東機産業 (株) 제품) 및 전도도계(상품명: CM-40S, 東亞電波産業 (株) 제품)를 사용하여, 25℃에서 측정했다. 결과를 표1에 병기한다. 또한 표1에는 참고예로서 4불화붕산염만을 첨가한 경우의 결과를 병기한다.The viscosity and conductivity of the obtained nonaqueous electrolyte were measured at 25 ° C using an E-type viscometer (manufactured by Tokiko Co., Ltd.) and a conductivity meter (trade name: CM-40S, manufactured by Toyo Denki Co., Ltd.). The results are written together in Table 1. Table 1 also shows the results when only tetrafluoroborate is added as a reference example.

또한 4불화붕산리튬염의 함유량을 0.2중량%로 하고, 인산트리스(트리메틸실릴)의 함유량을 0.5~3중량% 사이에서 변화시킨 경우의 비수전해액의 점도변화를, 4불화붕산리튬을 함유하지 않는 비교예와 함께 도1에 나타낸다.In addition, the viscosity change of the non-aqueous electrolyte when the content of the lithium tetrafluoroborate salt is 0.2% by weight and the content of the tris (trimethylsilyl) phosphate is changed between 0.5 to 3% by weight, does not contain lithium tetrafluoroborate. 1 is shown with an example.

표1 및 도1로부터 실릴에스테르 화합물 및 4불화붕산염 양쪽을 첨가한 본 발명의 실시예에서는, 증점 및 그에 따른 이온전도도의 저하가 일어나지 않는 것에 대해 실릴에스테르 화합물만을 참가한 비교예에서는 전해액의 증점 및 이온전도도의 저하가 일어나고 있는 것을 알았다.In Examples of the present invention in which both the silyl ester compound and the tetrafluoroborate are added from Table 1 and FIG. 1, the thickener and ion of the electrolyte solution were used in the comparative example in which only the silyl ester compound participated in the case where the thickening and the corresponding decrease in the ionic conductivity did not occur. It was found that a drop in conductivity was occurring.

표 1Table 1

실릴에스테르화합물Silyl ester compound 4불화붕산염Tetrafluoroborate 점도mPa·cmViscosity mPacm 전도도mS/cmConductivity mS / cm 종류Kinds %% 종류Kinds %% 실시예Example 1One 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 0.50.5 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.20.2 3.43.4 8.98.9 22 상동Same as above 1.01.0 상동Same as above 0.20.2 3.43.4 8.98.9 33 상동Same as above 2.02.0 상동Same as above 0.20.2 3.43.4 8.98.9 44 상동Same as above 3.03.0 상동Same as above 0.20.2 3.43.4 8.88.8 55 상동Same as above 1.01.0 상동Same as above 0.50.5 3.53.5 8.88.8 66 상동Same as above 2.02.0 4불화붕산나트륨Sodium tetrafluoroborate 0.20.2 3.53.5 8.98.9 77 상동Same as above 2.02.0 4불화붕산테트라에틸암모늄Tetraethylammonium Tetrafluoride 0.20.2 3.53.5 8.98.9 88 황산디(트리메틸실릴)Di (trimethylsilyl) sulfate 2.02.0 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.20.2 3.43.4 8.98.9 비교예Comparative example 1One 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 0.50.5 -- -- 3.73.7 8.88.8 22 상동Same as above 1.01.0 -- -- 3.93.9 8.78.7 33 상동Same as above 2.02.0 -- -- 4.44.4 8.48.4 44 상동Same as above 3.03.0 -- -- 4.94.9 8.18.1 55 황산디(트리메틸실릴)Di (trimethylsilyl) sulfate 2.02.0 -- -- 3.73.7 8.78.7 참고예Reference Example -- -- 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.20.2 3.43.4 8.98.9

(실시예9~22 및 비교예6~8)(Examples 9-22 and Comparative Examples 6-8)

[실릴에스테르 화합물과 불화붕산염의 병용에 의한 계면저항의 저감효과][Effect of Reducing Interfacial Resistance by Use of Silyl Ester Compound and Fluoride Borate]

계면저항의 평가는 이하에 나타낸 코인형 리튬이온 이차전지를 제작하여 행했다.Evaluation of interfacial resistance was performed by producing the coin type lithium ion secondary battery shown below.

1) 전해액의 조제1) Preparation of electrolyte

에틸렌 카보네이트(EC)와 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 중량비 EC:EMC=4:6으로 혼합하고, 여기에 6불화인산리튬을 용해(비수전해액 중의 농도 1몰/리터)하여 전해액 원액을 조제했다. 상기 전해액 원액에, 총중량에 대해 비닐렌 카보네이트가 1중량%가 되도록 가하고, 이어서 표2의 비율(중량%, 표2에서는 간단히 「%」로 약기한다)이 되도록 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염을 가해 본 발명 및 비교예의 비수전해액을 조제했다.Ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed in a weight ratio EC: EMC = 4: 6, and lithium hexafluorophosphate was dissolved (concentration 1 mol / liter in the nonaqueous electrolyte) to prepare an electrolyte solution. To the electrolyte solution, a silylene ester compound and tetrafluoroborate are added so that vinylene carbonate is 1% by weight relative to the total weight, and then to the ratio shown in Table 2 (weight%, simply abbreviated as "%" in Table 2). The nonaqueous electrolyte solution of this invention and a comparative example was prepared.

표 2TABLE 2

실릴에스테르화합물(A)Silyl ester compound (A) 4불화붕산염(B)Tetrafluoroborate (B) B/AB / A 종류Kinds %% 종류Kinds %% 실시예Example 99 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 1.01.0 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.10.1 0.10.1 1010 상동Same as above 2.02.0 상동Same as above 0.50.5 0.250.25 1111 상동Same as above 1.51.5 상동Same as above 0.50.5 0.330.33 1212 상동Same as above 1.01.0 상동Same as above 0.50.5 0.50.5 1313 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 0.30.3 0.60.6 1414 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 0.50.5 1One 1515 황산디(트리메틸실릴)Di (trimethylsilyl) sulfate 0.50.5 상동Same as above 0.50.5 1One 1616 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 0.50.5 4불화붕산테트라에틸암모늄Tetraethylammonium Tetrafluoride 0.50.5 1One 1717 상동Same as above 0.350.35 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.50.5 1.41.4 1818 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 1.01.0 22 1919 상동Same as above 1.01.0 상동Same as above 2.02.0 22 2020 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 2.02.0 44 2121 상동Same as above 0.30.3 상동Same as above 2.02.0 6.76.7 2222 상동Same as above 0.150.15 상동Same as above 2.02.0 13.313.3 비교예Comparative example 66 -- -- -- -- -- 77 -- -- 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 1.01.0 -- 88 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 1.01.0 -- -- --

2) 부극의 제작2) Production of negative electrode

메소카본 마이크로비드(상품명: MCMB 10-28, 오사카 가스(株) 제품) 74중량부, 천연흑연(상품명: LF18A, 中越黑鉛 (株) 제품) 20중량부 및 폴리불화비닐리덴 (PVDF, 결착제) 6중량부를 혼합하고, N-메틸피롤리디논 100중량부에 분산시켜 부극합제 슬러리를 제조했다. 이 부극합제 슬러리를 두께 18㎛의 띠상 구리박제 부극집전체에 도포하고, 건조했다. 이것을 롤 프레스로 압축하여 부극을 수득했다. 상기 부극에 있어서 활물질의 충전밀도는 1.5g/ml였다.74 parts by weight of mesocarbon microbead (brand name: MCMB 10-28, Osaka Gas), 20 parts by weight of natural graphite (trade name: LF18A, 中 越 黑 越) and polyvinylidene fluoride (PVDF) 6) parts by weight were mixed and dispersed in 100 parts by weight of N-methylpyrrolidinone to prepare a negative electrode mixture slurry. This negative electrode mixture slurry was applied to a strip-shaped copper foil negative electrode current collector having a thickness of 18 μm, and dried. This was compressed with a roll press to obtain a negative electrode. In the negative electrode, the packing density of the active material was 1.5 g / ml.

3) 정극의 제작3) production of positive electrode

LiCoO2(상품명: HLC-22, 本莊 FMC 에너지 시스템 (株) 제품) 82중량부, 흑연(도전제) 7중량부 및 아세틸렌블랙(도전제) 3중량부 및 폴리불화비닐리덴 (PVDF, 결착제) 8중량부를 혼합하고, N-메틸피롤리돈 80중량부에 분산시켜 LiCoO2합제 슬러리를 제조했다. 이 LiCoO2합제 슬러리를 두께 20㎛의 알루미늄박(정극집전체)에 도포, 건조했다. 이것을 롤 프레스로 압축하여 정극을 수득했다.82 parts by weight of LiCoO 2 (trade name: HLC-22, manufactured by FMC Energy Systems), 7 parts by weight of graphite (conductor) and 3 parts by weight of acetylene black (conductor) and polyvinylidene fluoride (PVDF, binder) (8) 8 parts by weight were mixed and dispersed in 80 parts by weight of N-methylpyrrolidone to prepare a LiCoO 2 mixture slurry. This LiCoO 2 mixture slurry was applied to an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 20 μm and dried. This was compressed by a roll press to obtain a positive electrode.

4) 코인형 전지의 제작4) Production of coin type battery

부극에는 상기 2)에서 수득한 부극을 본에 대고 지름 14mm의 원형으로 구멍을 뚫어 사용했다. 이 부극은 부극합제의 두께가 80㎛, 중량이 20mg/14mmφ였다.As the negative electrode, the negative electrode obtained in the above 2) was used as a circular hole having a diameter of 14 mm on the bone. This negative electrode had a thickness of the negative electrode mixture of 80 μm and a weight of 20 mg / 14 mmφ.

정극에는 상기 3)에서 수득한 정극을 본에 대고 지름 13.5mm의 원형으로 구멍을 뚫어 사용했다. 이 LiCoO2전극은 LiCoO2합제의 두께가 70㎛, 중량이 42mg/13.5mmφ였다.The positive electrode obtained in the above 3) was used as a positive electrode in a circular shape having a diameter of 13.5 mm on the bone. This LiCoO 2 electrode had a thickness of 70 μm and a weight of 42 mg / 13.5 mm φ of the LiCoO 2 mixture.

2032 사이즈의 스텐레스스틸제 전지캔 내의 부극캔면에 부극집전체가 접하도록 부극(직경 14mm)을 배치하고, 이어서 미세다공성 폴리프로필렌 필름으로 이루어진 세퍼레이터(두께 25㎛, 직경 16mm) 및 정극(직경 13.5mm)을 차례로 적층했다. 그 후에 세퍼레이터에 상기 1)에서 수득한 비수전해액 0.04ml를 주입하고, 알루미늄제의 판(두께 1.2mm, 직경 16mm) 및 용수철을 수납했다. 마지막으로, 폴리프로필렌제의 가스킷을 개재하여 전지캔 두껑을 장착함으로써 전지내의 기밀성을 유지하고, 직경 20mm, 높이 3.2mm인 본 발명 및 비교예의 코인형 리튬이온 이차전지를 제작했다.A negative electrode (diameter 14 mm) is disposed on the negative electrode can surface in a 2032 size stainless steel battery can so as to contact the negative electrode current collector, and then a separator (thickness 25 μm, diameter 16 mm) and a positive electrode (diameter 13.5 mm) made of a microporous polypropylene film. ) Were stacked one by one. Thereafter, 0.04 ml of the nonaqueous electrolyte obtained in 1) above was introduced into the separator, and an aluminum plate (thickness 1.2 mm, diameter 16 mm) and a spring were accommodated. Finally, the airtightness in a battery was maintained by attaching the battery can lid via the gasket made from polypropylene, and the coin type lithium ion secondary battery of this invention and a comparative example which is 20 mm in diameter and 3.2 mm in height was produced.

이상과 같이 수득한 코인형 리튬이온 이차전지를 4.2V로 충전하고 0.5mA의 전류에서 3.0V까지 방전했다. 이 때의 방전용량을 초회방전용량으로 했다. 이어서, 4.1V로 충전한 후에 45℃에서 7일가 보존하고, 그 후 프리퀀시리스폰스애널라이저 (상품명: 1255B, 솔라트론사 제품)을 사용하여 인피던스를 측정하고, 계면저항의 크기로서 1Hz 인피던스 실수부로부터 250Hz 인피던스 실수부를 차감한 값을 구했다. 결과를 표3에 나타낸다.The coin-type lithium ion secondary battery obtained as described above was charged to 4.2V and discharged to 3.0V at a current of 0.5mA. The discharge capacity at this time was made into the initial discharge capacity. Subsequently, after charging to 4.1V, 7 days are preserve | saved at 45 degreeC, After that, the impedance is measured using the frequency response analyzer (brand name: 1255B, the product made by Solartron), and 250 Hz from the 1 Hz inductance real part as a magnitude of interface resistance. The value obtained by subtracting the impedance real part was obtained. The results are shown in Table 3.

표 3TABLE 3

계면저항ΩSurface ResistanceΩ 실시예9Example 9 3.13.1 실시예10Example 10 3.13.1 실시예11Example 11 3.03.0 실시예12Example 12 3.03.0 실시예13Example 13 2.92.9 실시예14Example 14 2.72.7 실시예15Example 15 2.72.7 실시예16Example 16 2.72.7 실시예17Example 17 2.82.8 실시예18Example 18 2.52.5 실시예19Example 19 2.42.4 실시예20Example 20 2.62.6 실시예21Example 21 2.82.8 실시예22Example 22 2.92.9 비교예6Comparative Example 6 3.23.2 비교예7Comparative Example 7 3.83.8 비교예8Comparative Example 8 2.82.8

표3으로부터 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염을 첨가한 실시예의 비수전해액은, 비교예6, 7의 비수전해액 보다 계면저항이 작아지는 것을 알았다.From Table 3, it was found that the nonaqueous electrolyte solution of the examples to which the silyl ester compound and the tetrafluoroborate were added had smaller interfacial resistance than the nonaqueous electrolyte solutions of Comparative Examples 6 and 7.

(실시예23~36 및 비교예9~11)(Examples 23 to 36 and Comparative Examples 9 to 11)

[실릴에스테르 화합물과 불화붕산염의 병용에 의한 부하특성의 향상][Improvement of Load Characteristics by Use of Silyl Ester Compound and Fluoride Borate]

실시예9~22, 비교예6~8에서 사용한 것과 같은 코인형 전지를 4.2V로 충전 후, 10mA의 전류에서 3.0V까지 방전하고, 10mA에서의 방전용량을 구했다. 초회방전용량에 대한 10mA에서의 방전용량의 백분율을 부하특성지표로 하고, 비교하여 평가했다. 또한, 초회방전용량은 약 4.5mAh였다. 결과를 표4에 나타낸다.The same coin-type batteries as used in Examples 9 to 22 and Comparative Examples 6 to 8 were charged to 4.2 V, discharged to 3.0 V at a current of 10 mA, and the discharge capacity at 10 mA was obtained. The percentage of the discharge capacity at 10 mA to the initial discharge capacity was used as a load characteristic index and evaluated. The initial discharge capacity was about 4.5 mAh. The results are shown in Table 4.

표4로부터 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염을 함유하는 실시예의 비수전해액은 비교예의 비수전해액에 비해 부하특성이 우수하다는 것을 알았다. 즉, 실시예23~36에서는 실릴에스테르 화합물에 의한 전해액의 점도증가가 해소되어 있으므로, 실릴에스테르의 계면저항의 저감작용이 충분히 발휘되고, 부하특성이 향상되어 있다.From Table 4, it was found that the nonaqueous electrolyte of the example containing the silyl ester compound and the tetrafluoroborate had better load characteristics than the nonaqueous electrolyte of the comparative example. That is, in Examples 23-36, since the viscosity increase of the electrolyte solution by a silyl ester compound is eliminated, the effect | action of reducing the interface resistance of a silyl ester is fully exhibited, and the load characteristic is improved.

한편, 인산트리스트리메틸실릴만을 포함하는 비교예11의 비수전해액은 비교예8의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 계면저항이 우수함에도 불구하고 부하특성지표가 나쁘다. 이것은, 비교예2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 비수전해액의 점도증가와 이온전도도의 저하가 원인이라고 생각된다.On the other hand, the non-aqueous electrolyte of Comparative Example 11 containing only tristrimethylsilyl phosphate has a poor load characteristic index, despite the excellent interfacial resistance as can be seen from the results of Comparative Example 8. As can be seen from the result of Comparative Example 2, this is considered to be caused by the increase in the viscosity of the nonaqueous electrolyte and the decrease in the ionic conductivity.

표 4Table 4

실릴에스테르화합물Silyl ester compound 4불화붕산염Tetrafluoroborate 부하특성지표%Load characteristic index% 종류Kinds %% 종류Kinds %% 실시예Example 2323 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 1.01.0 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.10.1 7272 2424 상동Same as above 2.02.0 상동Same as above 0.50.5 7474 2525 상동Same as above 1.51.5 상동Same as above 0.50.5 7474 2626 상동Same as above 1.01.0 상동Same as above 0.50.5 7474 2727 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 0.30.3 7474 2828 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 0.50.5 7575 2929 황산디(트리메틸실릴)Di (trimethylsilyl) sulfate 0.50.5 상동Same as above 0.50.5 7474 3030 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 0.50.5 4불화붕산테트라에틸암모늄Tetraethylammonium Tetrafluoride 0.50.5 7272 3131 상동Same as above 0.350.35 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.50.5 7373 3232 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 1.01.0 7777 3333 상동Same as above 1.01.0 상동Same as above 2.02.0 7878 3434 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 2.02.0 7575 3535 상동Same as above 0.30.3 상동Same as above 2.02.0 7474 3636 상동Same as above 0.150.15 상동Same as above 2.02.0 7474 비교예Comparative example 99 -- -- -- -- 6969 1010 -- 1.01.0 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate -- 7070 1111 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate -- -- 1.01.0 6262

(실시예37~46 및 비교예12~14)(Examples 37-46 and Comparative Examples 12-14)

[실릴에스테르 화합물과 불화붕산염의 병용에 의한 고온보존특성의 향상][Improvement of High Temperature Storage Characteristics by Combined Use of Silyl Ester and Fluoride]

실시예12, 14~22, 비교예6~8에서 사용한 것과 같은 코인형 전지를 4.2V로 충전 후, 5mA의 전류에서 3.0V까지 방전하고, 보존전의 5mA에서의 방전용량을 구했다. 이 전지를 4.2V로 충전한 후, 85℃에서 3일간 보존했다. 그 후 전지를 4.2V로 충전하고 다시 5mA의 전류에서 3.0V까지 방전하고, 보존전의 5mA에서의 방전용량을 구했다. 보존전의 5mA에서의 방전용량에 대한 보존후의 5mA에서의 방전용량의 백분율을 구하고, 고온보존성지표로해서 비교하여 평가했다. 결과를 표5에 나타낸다.The same coin-type batteries as used in Examples 12, 14 to 22, and Comparative Examples 6 to 8 were charged to 4.2 V, discharged to 3.0 V at a current of 5 mA, and the discharge capacity at 5 mA before storage was obtained. After charging this battery to 4.2V, it stored at 85 degreeC for 3 days. After that, the battery was charged to 4.2V, discharged to 3.0V again at a current of 5mA, and the discharge capacity at 5mA before storage was obtained. The percentage of the discharge capacity at 5 mA after storage relative to the discharge capacity at 5 mA before storage was determined, and evaluated as a high temperature storage index. The results are shown in Table 5.

표5로부터 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염을 포함하는 실시예의 비수전해액은 비교예의 비수전해액에 비해 고온보존특성이 우수하다는 것을 알았다. 즉,실시예37~46에서는 실릴에스테르 화합물이 포함됨으로써 불화붕산염에 의한 고온보존특성의 열화가 해소되고, 비교예12에 대해서도 오히려 향상되어 있다.From Table 5, it was found that the nonaqueous electrolyte of the example containing the silyl ester compound and the tetrafluoroborate was superior in the high temperature storage characteristics compared to the nonaqueous electrolyte of the comparative example. That is, in Examples 37 to 46, the inclusion of the silyl ester compound eliminates the deterioration of the high temperature storage characteristics due to the fluoroborate, and rather improves the comparative example 12.

한편, 4불화붕산리튬만을 포함하는 비교예13의 비수전해액은 고온보존특성이 나쁘다. 이것은, 4불화붕산리튬이 부극과 반응하기 쉽고, 고온보존 중의 불가역적인 자기방전이 크게 되기 때문이라고 생각된다.On the other hand, the nonaqueous electrolyte of Comparative Example 13 containing only lithium tetrafluoroborate has poor high temperature storage characteristics. This is considered to be because lithium tetrafluoroborate tends to react with the negative electrode and the irreversible self discharge during high temperature storage becomes large.

표 5Table 5

실릴에스테르화합물Silyl ester compound 4불화붕산염Tetrafluoroborate 고온보존성지표%High Temperature Storage Index% 종류Kinds %% 종류Kinds %% 실시예Example 3737 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 1.01.0 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.50.5 90.090.0 3838 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 0.50.5 90.190.1 3939 황산디(트리메틸실릴)Di (trimethylsilyl) sulfate 0.50.5 상동Same as above 0.50.5 90.090.0 4040 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 0.50.5 4불화붕산테트라에틸암모늄Tetraethylammonium Tetrafluoride 0.50.5 90.090.0 4141 상동Same as above 0.350.35 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.50.5 90.190.1 4242 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 1.01.0 90.390.3 4343 상동Same as above 1.01.0 상동Same as above 2.02.0 90.390.3 4444 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 2.02.0 90.290.2 4545 상동Same as above 0.30.3 상동Same as above 2.02.0 90.190.1 4646 상동Same as above 0.150.15 상동Same as above 2.02.0 90.190.1 비교예Comparative example 1212 -- -- -- -- 89.989.9 1313 -- -- 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 1.01.0 87.287.2 1414 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 1.01.0 -- -- 88.888.8

(실시예47~49 및 비교예15)(Examples 47 to 49 and Comparative Example 15)

[실릴에스테르 화합물에 의한 고온보존시의 전해액분해가스 증가의 억제효과][Inhibition Effect of Increase of Electrolyte Decomposition Gas at Preservation of High Temperature by Silyl Ester Compound]

고온보존시의 전해액분해가스의 평가는 이하에 나타낸 라미네이트형 리튬이온 이차전지를 제작하고, 4.2V로 충전 후, 85℃에서 3일간 고온보존을 행하고, 보존 전후의 라미네이트전지의 체적변화로부터 평가했다.Evaluation of the electrolyte decomposition gas at the time of high temperature storage produced the laminated type lithium ion secondary battery shown below, after charging at 4.2V, performing high temperature storage at 85 degreeC for 3 days, and evaluated from the volume change of the laminated battery before and after storage. .

1) 정극의 제작1) Production of positive electrode

유발에서 잘 갈아 미세분말상으로 한 불화리튬 0.8중량부, 분말상 LiCoO2(상품명: HLC-22, 本莊 FMC 에너지 시스템 (株) 제품) 81.2중량부, 흑연(도전제) 7중량부, 아세틸렌블랙(도전제) 3중량부 및 폴리불화비닐리덴(PVDF, 결착제) 8중량부를 혼합하고, N-메틸피롤리돈 80중량부에 분산시켜 LiCoO2합제 슬러리를 조제했다. 이 LiCoO2합제 슬러리를 두께 20㎛의 알루미늄박(정극집전체)에 도포, 건조했다. 이것을 롤 프레스로 압축하여 실시예47의 불화리튬 함유 정극을 수득했다.0.8 parts by weight of lithium fluoride finely ground in a mortar, 8 parts by weight of powdered LiCoO 2 (trade name: HLC-22, manufactured by FMC Energy Systems), 7 parts by weight of graphite (conductive agent), acetylene black ( 3 parts by weight of the conductive agent) and 8 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF, binder) were mixed and dispersed in 80 parts by weight of N-methylpyrrolidone to prepare a LiCoO 2 mixture slurry. This LiCoO 2 mixture slurry was applied to an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 20 μm and dried. This was compressed by a roll press to obtain a lithium fluoride-containing positive electrode of Example 47.

같은 방법으로 불화리튬 대신에 인산트리리튬 또는 황산디리튬을 사용하여 정극을 제작하고, 인산트리리튬 함유정극(실시예48) 및 황산디리튬 함유정극(실시예49)을 수득했다. 또한 불화리튬, 인산트리리튬 및 황산디리튬 어느 것도 포함하지 않는 것 이외에는 같은 방법으로 무첨가정극(비교예15)을 제작했다.In the same manner, a lithium positive electrode was used in place of lithium fluoride or lithium lithium sulphate to prepare a lithium phosphate-containing positive electrode (Example 48) and a lithium lithium sulfate-containing positive electrode (Example 49). An additive-free positive electrode (Comparative Example 15) was produced in the same manner except that none of lithium fluoride, trilithium phosphate, and lithium lithium sulfate was included.

2) 라미네이트 전지의 제작2) Fabrication of Laminate Battery

실시예9에서 제작한 것과 동일한 부극을 사용하여, 치수 85mm×50mm의 부극, 치수 76mm×46mm의 정극을 잘라내고, 폭 55mm, 길이 110mm의 미세 다공성 폴리프로필렌필름으로 이루어진 세퍼레이터를 개재하여 대향시켜 전극군으로 했다. 이 전극군을 알루미늄 라미네이트 필름으로 제작한 통모양의 봉지에 정극, 부극의 양 리드선이 한쪽의 개방부로부터 인출될 수 있도록 수용하고, 우선, 리드선이 인출된 측을 열융착시켜 닫았다. 이어서 비수전해액 1.0ml를 전극군에 주입하고 함침시킨 후, 남은 개방부를 열융착시켜 전극군을 봉지 중에 밀봉하고, 라미네이트전지를 수득했다.Using the same negative electrode produced in Example 9, the negative electrode having a size of 85 mm x 50 mm and the positive electrode having a size of 76 mm x 46 mm were cut out and faced with a separator made of a microporous polypropylene film having a width of 55 mm and a length of 110 mm. I made it to the military. This electrode group was accommodated in a cylindrical bag made of an aluminum laminate film so that both the lead wires of the positive electrode and the negative electrode could be drawn out from one of the opening portions, and first, the side from which the lead wire was drawn was closed by heat sealing. Subsequently, 1.0 ml of the nonaqueous electrolyte solution was injected into the electrode group and impregnated, and then the remaining open portion was heat-sealed to seal the electrode group in a bag to obtain a laminate battery.

비수전해액은 EC와 EMC를 중량비 EC:EMC=4:6으로 혼합하고, 여기에 6불화인산리튬을 용해(비수전해액 중의 농도 1몰/리터)하여 수득한 전해액 원액에, 총중량에 대해 비닐렌 카보네이트가 1중량%가 되도록 가하고, 또한 실시예47~49에서는 인산트리스트리메틸실릴이 0.5중량% 및 4불화붕산리튬이 1중량%가 되도록 첨가하고, 비교예15에서는 인산트리스트리메틸실릴만이 0.5중량%가 되도록 첨가하여 각각 비수전해액을 조제했다.The nonaqueous electrolyte was prepared by mixing EC and EMC in a weight ratio of EC: EMC = 4: 6, and dissolving lithium hexafluorophosphate therein (concentration 1 mol / liter in the nonaqueous electrolyte) to vinylene carbonate relative to the total weight. Is added to 1% by weight, and in Examples 47 to 49, 0.5% by weight of tristrimethylsilyl phosphate and 1% by weight of lithium tetrafluoroborate are added, and 0.5% by weight of only tristrimethylsilyl phosphate in Comparative Example 15 It was added so that it might prepare nonaqueous electrolyte solution, respectively.

3) 전지의 체적변화측정3) Measurement of volume change of battery

이 라미네이트 전지를 4.1V로 충전하고, 45℃에서 24시간 7일 보존(에이징이라고 부름) 후, 4.2V로부터 3.0V의 충방전을 행하여 전지의 용량을 확인했다. 이 때 전지의 용량은 150mAh였다. 이어서, 이 전지를 4.2V로 충전하고, 85℃에서 3일간 고온보존했다. 에이징 후의 전지용적 및 고온보존 후의 전지용적을 아르키메데스법에 의해 측정하고, 그 차이로부터 고온보존시의 전지팽창을 구했다. 결과를 표6에 나타낸다.After charging this laminated battery at 4.1V and storing (referring to aging) at 45 degreeC for 24 hours and 7 days, charge / discharge was performed from 4.2V to 3.0V, and the battery capacity was confirmed. At this time, the battery had a capacity of 150 mAh. Subsequently, this battery was charged to 4.2V and stored at 85 ° C for 3 days at high temperature. The battery volume after aging and the battery volume after high temperature storage were measured by the Archimedes method, and the battery expansion at the time of high temperature storage was calculated | required from the difference. The results are shown in Table 6.

표 6Table 6

정극첨가제Positive additive 전지팽창(ml)Battery expansion (ml) 실시예47Example 47 불화리튬Lithium fluoride 0.750.75 실시예48Example 48 인산트리리튬Trilithium Phosphate 0.650.65 실시예49Example 49 황산디리튬Dilithium sulfate 0.800.80 비교예15Comparative Example 15 -- 1.01.0

표6으로부터 본 발명의 비수전해액을 이용하고, 또한 불화리튬, 인산트리리튬 또는 황산디리튬을 첨가한 정극을 포함하는 리튬이온 이차전지에서는 고온보존시의 전해액분해가스에 의한 팽창이 억제되어 있는 것을 알았다.Table 6 shows that the lithium ion secondary battery using the nonaqueous electrolyte solution of the present invention and containing a positive electrode to which lithium fluoride, triphosphate or lithium sulfate is added has been suppressed from expanding due to electrolytic decomposition gas at high temperature storage. okay.

(실시예50~53 및 비교예16~18)(Examples 50-53 and Comparative Examples 16-18)

[실릴에스테르 화합물과 불화붕산염의 병용에 의한 싸이클특성의 향상효과][Effect of Improvement of Cycle Characteristics by Combination of Silyl Ester Compound and Borofluoride]

실시예9에서 사용한 코인형 전지를 사용하여, 0℃ 및 25℃에서의 충방전싸이클시험을 행했다. 충전조건은 3mA의 정전류에서 4.2V까지 충전하고, 이 후 전류치가 0.3mA로 될 때까지 4.2V를 유지하는 조건으로 하고, 방전조건은 5mA에서 3.0V까지 방전하는 조건으로 하여, 각 싸이클에서의 방전용량을 측정했다.Using the coin-type battery used in Example 9, charge and discharge cycle tests at 0 ° C and 25 ° C were performed. The charging condition is to charge 4.2V at a constant current of 3mA, and then maintain 4.2V until the current value becomes 0.3mA, and the discharge condition is to discharge from 5mA to 3.0V. The discharge capacity was measured.

코인형 전지에 충전한 비수전해액은 EC와 EMC를 중량비 EC:EMC=4:6으로 혼합하고, 여기에 6불화인산리튬을 용해(비수전해액 중의 농도 1몰/리터)하여 수득한 전해액 원액에, 총중량에 대해 비닐렌 카보네이트가 1중량%가 되도록 첨가하고, 이어서 인산트리스트리메틸실릴 및 4불화붕산리튬을 표7에 나타낸 비율(중량%, 표7에서는 간단히 「%」로 약기한다)이 되도록 첨가한 것을 사용했다.The nonaqueous electrolyte filled in the coin-type battery was mixed with EC and EMC in a weight ratio EC: EMC = 4: 6, and dissolved in lithium hexafluorophosphate (1 mol / liter in non-aqueous electrolyte) to the electrolyte solution obtained. The vinylene carbonate was added in an amount of 1% by weight based on the total weight, and then tritrimethylsilyl phosphate and lithium tetrafluoroborate were added in the ratio shown in Table 7 (weight%, abbreviated simply as "%" in Table 7). Used one.

도2는 25℃에서의 충방전싸이클시험결과를 나타내는 그래프이다. 종축의 용량유지율은 1 싸이클째의 방전용량에 대한 각 싸이클에서의 방전용량의 비율(%)을 나타낸 것이다.Figure 2 is a graph showing the charge and discharge cycle test results at 25 ℃. The capacity retention ratio of the vertical axis represents the ratio (%) of the discharge capacity in each cycle to the discharge capacity of the first cycle.

도2로 부터 실시예50~53의 코인형 전지는 400싸이클 경과 후에도 용량유지율의 폭넓은 저하가 없고, 충방전싸이클특성이 우수하다는 것을 알았다. 이에 대해 비교예16~18의 코인형 전지, 특히 비교예16 및 18의 코인형 전지는 300싸이클 경과후부터 용량유지율이 급격히 저하하고, 비교예17의 코인형 전지는 충방전싸이클의 초기단계부터 용량유지율이 불충분하다는 것을 알았다.2 shows that the coin-type batteries of Examples 50 to 53 do not have a wide drop in capacity retention rate even after 400 cycles, and have excellent charge / discharge cycle characteristics. On the other hand, the coin-type batteries of Comparative Examples 16 to 18, in particular, the coin-type batteries of Comparative Examples 16 and 18, sharply decreased in capacity retention after 300 cycles. It was found that the retention rate was insufficient.

표 7TABLE 7

실릴에스테르화합물Silyl ester compound 4불화붕산염Tetrafluoroborate 종류Kinds %% 종류Kinds %% 실시예Example 5050 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 0.50.5 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 0.50.5 5151 상동Same as above 0.350.35 상동Same as above 0.50.5 5252 상동Same as above 0.50.5 상동Same as above 1.01.0 5353 상동Same as above 1.01.0 상동Same as above 2.02.0 비교예Comparative example 1616 -- -- -- -- 1717 -- -- 4불화붕산리튬Lithium tetrafluoroborate 1.01.0 1818 인산트리스트리메틸실릴Tristrimethylsilyl Phosphate 1.01.0 -- --

(실시예54~55 및 비교예19~21)(Examples 54 to 55 and Comparative Examples 19 to 21)

[충전밀도를 높인 부극에서의 싸이클특성의 향상효과][Effect of Improving Cycle Characteristics at Negative Electrode with Higher Charge Density]

1) 충전밀도를 높인 부극의 제작1) Fabrication of negative electrode with high filling density

메소카본 마이크로비드(상품명: MCMB 10-28, 오사카 가스(株) 제품) 54중량부, 천연흑연(상품명: LF18A, 中越黑鉛 (株) 제품) 40중량부 및 폴리불화비닐리덴(PVDF, 결착제) 6중량부를 혼합하고, N-메틸피롤리디논 100중량부에 분산시켜 부극합제 슬러리를 제조했다. 이 부극합제 슬러리를 두께 18㎛의 띠상 구리박제의 부극집전체에 도포하고, 건조했다. 이것을 롤 프레스로 1회 압축성형하여 활물질의 충전밀도를 1.55g/ml로 한 부극을 얻었다. 이어서 이 부극을 2회 롤 프레스로 압축성형하여 활물질의 충전밀도가 1.65g/ml인 부극을 얻었다. 각 실시예 및 비교예에서 사용한 부극활물질의 충전밀도를 표8에 나타낸다.Mesocarbon microbead (brand name: MCMB 10-28, Osaka Gas) 54 parts by weight, natural graphite (brand name: LF18A, 中 越 黑 鉛) 40 parts by weight and polyvinylidene fluoride (PVDF, binding 6) parts by weight were mixed and dispersed in 100 parts by weight of N-methylpyrrolidinone to prepare a negative electrode mixture slurry. This negative electrode mixture slurry was applied to a negative electrode current collector made of a band-like copper foil having a thickness of 18 μm, and dried. This was press-molded by a roll press once and the negative electrode which made the packing density of an active material 1.75 g / ml was obtained. Subsequently, this negative electrode was compression molded by two roll presses to obtain a negative electrode having a packing density of 1.65 g / ml of the active material. Table 8 shows the packing density of the negative electrode active material used in each of Examples and Comparative Examples.

2) 코인형 전지의 제작2) Production of coin type battery

상기의 부극을 사용하여, 실시예9와 같은 방법으로 코인형 전지를 제작했다.Using the said negative electrode, the coin type battery was produced by the method similar to Example 9.

코인형 전지에 충전한 비수전해액은 EC와 EMC를 중량비 EC:EMC=4:6으로 혼합하고, 여기에 6불화인산리튬을 용해(비수전해액 중의 농도 1몰/리터)하여 수득한 전해액 원액에, 해당 원액 총중량에 대해 비닐렌 카보네이트가 1중량%가 되도록 첨가하고, 이어서 표8에 나타낸 비율(중량%, 표8에서는 간단히 「%」로 약기한다)이 되도록 인산트리스트리메틸실릴과 4불화붕산리튬을 첨가한 것을 사용했다.The nonaqueous electrolyte filled in the coin-type battery was mixed with EC and EMC in a weight ratio EC: EMC = 4: 6, and dissolved in lithium hexafluorophosphate (1 mol / liter in non-aqueous electrolyte) to the electrolyte solution obtained. To the total weight of the stock solution, vinylene carbonate is added to 1% by weight, and then tristrimethylsilyl phosphate and lithium tetrafluorophosphate are added so as to have a ratio shown in Table 8 (weight%, abbreviated simply as "%" in Table 8). The added thing was used.

3) 충방전싸이클시험3) Charge / discharge cycle test

상기에서 제작한 코인형 전지를 사용하여, 25℃에서 충방전싸이클시험을 행했다. 충전조건은 3mA의 정전류에서 4.2V까지 충전하고, 이 후 전류치가 0.3mA로 될 때까지 4.2V를 유지하는 조건으로 하고, 방전조건은 5mA에서 3.0V까지 방전하는 조건으로 하여, 각 싸이클에서의 방전용량을 측정했다. 결과를 도3에 나타냈다. 종축의 용량유지율은 1 싸이클째의 방전용량에 대한 각 싸이클에서의 방전용량의 비율(%)을 나타낸 것이다.The charge / discharge cycle test was done at 25 degreeC using the coin type battery produced above. The charging condition is to charge 4.2V at a constant current of 3mA, and then maintain 4.2V until the current value becomes 0.3mA, and the discharge condition is to discharge from 5mA to 3.0V. The discharge capacity was measured. The results are shown in FIG. The capacity retention ratio of the vertical axis represents the ratio (%) of the discharge capacity in each cycle to the discharge capacity of the first cycle.

도3으로 부터 인산트리스트리메틸실릴과 4불화붕산리튬 모두를 포함하는 본 발명의 비수전해액을 충전한 실시예54 및 55의 코인형 전지는 500싸이클 경과 후에도 80% 정도의 높은 용량유지율을 나타내고, 싸이클 열화가 작다는 것을 알았다.3, the coin-type batteries of Examples 54 and 55 filled with the nonaqueous electrolyte solution of the present invention containing both tritrimethylsilyl phosphate and lithium tetrafluoroborate exhibited a high capacity retention of about 80% even after 500 cycles. It was found that the degradation was small.

이에 대해 인산트리스트리메틸실릴만을 포함하거나 또는 양쪽 모두를 포함하지 않는 비수전해액을 충전한 비교예19~21에서는 300싸이클 경과 후에는 용량유지율의 저하가 현저해 지고, 싸이클 열화가 크다는 것을 알았다. 또한, 비교예20과 비교예21로부터 부극의 충전밀도를 높이면 싸이클 열화가 더욱 커지는 것을 알았다.On the other hand, in Comparative Examples 19 to 21 filled with the non-aqueous electrolyte containing only tristrimethylsilyl phosphate or not containing both, it was found that after 300 cycles, the capacity retention ratio became remarkable and the cycle degradation was large. Further, from Comparative Example 20 and Comparative Example 21, it was found that increasing the packing density of the negative electrode further increased the cycle deterioration.

표 8Table 8

인산트리스트리메틸실릴%Tristrimethylsilyl Phosphate 4불화붕산리튬%Lithium tetraborate 부극충전밀도g/mlNegative Charge Density g / ml 실시예54Example 54 0.50.5 1.01.0 1.551.55 실시예55Example 55 0.50.5 1.01.0 1.651.65 비교예19Comparative Example 19 -- -- 1.551.55 비교예20Comparative Example 20 0.50.5 -- 1.551.55 비교예21Comparative Example 21 0.50.5 -- 1.651.65

본 발명의 리튬전지용 비수전해액은 부극활물질의 충전밀도, 나아가서는 에너지 밀도가 높은 리튬이온 이차전지에 있어서도, 부극에 있어서 전해액용매의 환원분해가 방지되고, 부극 또는 정극과 해당 전해액과의 계면저항이 적고, 증점에 의한 리튬이온 전도성의 저하가 거의 없고, 게다가 이와 같은 바람직한 특성이 장기간 유지되므로 전지의 충방전싸이클특성을 높은 수준으로 유지하면서 전지의 부하특성, 저온특성, 고온보존성 등을 보다 향상시킬 수 있다.In the nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries of the present invention, even in a lithium ion secondary battery having a high packing density of a negative electrode active material, and also a high energy density, reduction and decomposition of the electrolyte solvent in the negative electrode are prevented, and the interface resistance between the negative electrode or the positive electrode and the electrolyte solution is increased. In addition, there is little deterioration in the lithium ion conductivity due to thickening, and furthermore, since such desirable characteristics are maintained for a long time, it is possible to further improve the load characteristics, low temperature characteristics, and high temperature storage characteristics of the batteries while maintaining the charge / discharge cycle characteristics of the batteries at a high level. Can be.

본 발명의 리튬전지용 비수전해액을 함유하는 리튬이온 이차전지는 에너지 밀도가 높고, 저온부터 고온까지의 넓은 온도범위에 걸쳐서 높은 수준의 충방전싸이클 특성을 발휘하고, 부하특성 및 저온특성이 뛰어나다.The lithium ion secondary battery containing the nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries of the present invention has a high energy density, exhibits a high level of charge / discharge cycle characteristics over a wide temperature range from low temperature to high temperature, and has excellent load characteristics and low temperature characteristics.

또한 본 발명의 리튬이온 이차전지는 장기간 보존 또는 60℃이상의 고온에서 보존하더라도 비수전해액의 특성저하를 거의 일으키지 않으므로, 충방전싸이클특성, 부하특성 및 저온특성이 실용상 지장이 있을 정도까지 저하하지 않고, 보존안전성이 뛰어나다.In addition, the lithium ion secondary battery of the present invention hardly causes deterioration of the characteristics of the non-aqueous electrolyte even when stored for a long time or stored at a high temperature of 60 ° C. or higher, so that the charge and discharge cycle characteristics, the load characteristics, and the low temperature characteristics do not deteriorate to the point of practical use. Excellent preservation safety.

Claims (5)

리튬염과 비수용매를 포함하는 비수전해액으로서, 또한 실릴에스테르 화합물을 비수전해액 전체량의 0.1~10중량% 및 4불화붕산염을 비수전해액 전체량의 0.01중량% 이상 함유하도록 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬전지용 비수전해액.A non-aqueous electrolyte containing a lithium salt and a non-aqueous solvent, further comprising a silyl ester compound so as to contain 0.1 to 10% by weight of the total amount of the nonaqueous electrolyte and tetrafluoroborate to 0.01% by weight or more of the total amount of the nonaqueous electrolyte. Non-aqueous electrolyte for lithium batteries. 제1항에 있어서, 실릴에스테르 화합물과 4불화붕산염의 중량비(4불화붕산염의 함유량/실릴에스테르 화합물의 함유량)가 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 리튬전지용 비수전해액.The nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries according to claim 1, wherein the weight ratio (content of tetrafluoroborate / content of silyl ester compound) of the silyl ester compound and tetrafluoroborate is 0.05 or more. 제1항에 있어서, 실릴에스테르 화합물이 인산트리메틸실릴에스테르인 것을 특징으로 하는 리튬전지용 비수전해액.The non-aqueous electrolyte for lithium batteries according to claim 1, wherein the silyl ester compound is trimethylsilyl phosphate. 제1항에 있어서, 4불화붕산염이 4불화붕산리튬인 것을 특징으로 하는 리튬전지용 비수전해액.The nonaqueous electrolyte solution for lithium batteries according to claim 1, wherein the lithium tetrafluoroborate is lithium tetrafluoroborate. 리튬을 흡장·방출할 수 있는 부극, 정극 및 전해액을 포함하여 구성되고, 전해액이 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 비수전해액인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.A lithium ion secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte solution capable of occluding and releasing lithium, wherein the electrolyte solution is the nonaqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 4.
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