KR20050121172A - 리튬이온 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬이온이차전지 - Google Patents
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Abstract
Description
No. | 화학물질 | LUMO(eV) |
비교예1 | EC(Ethylene Carbonate) | 1.17553 |
비교예2 | PC(Propylene Carbonate) | 1.23594 |
비교예3 | DMC(Dimethyl Carbonate) | 1.24846 |
비교예4 | DEC(Diethyl Carbonate) | 1.25499 |
비교예5 | EMC(Ethylmethyl Carbonate) | 1.28819 |
비교예6 | GBL(r-Butyrolactone) | 1.04899 |
첨가제1 | FEC (Fluoro ethyl carbonate) | 0.905 |
첨가제2 | LiBF4 (Lithium tetrafluoro borate) | 0.2 |
첨가제3 | TMSP (Trimethylsilyl phosphate) | 0.415 |
첨가제4 | VC (Vinylene Carbonate) | 0.09007 |
No. | 첨가제1 | 첨가제2 | 초기 충방전 효율(%) | 85 ℃/4h 방치 두께증가율(%) | -20 ℃ 0.5C 방전 용량(%) | 저온(10 ℃) 100cyc 용량유 지율(%) | 상온 300cyc 용량유지 율(%) | 고 온(60 ℃) 300cyc 용 량 유 지 율(%) |
1 | LiBF4 0.2wt% | FEC 2wt% | 96 | 14 | 59 | 86 | 88 | 83 |
2 | LiBF4 1.0wt% | FEC 2wt% | 93 | 15 | 58 | 85 | 87 | 80 |
3 | TMSP 0.5wt% | FEC 2wt% | 95 | 16 | 60 | 88 | 90 | 79 |
4 | TMSP 1.0wt% | FEC 2wt% | 94 | 23 | 63 | 89 | 91 | 77 |
5 | LiBF4 0.2wt%+TMSP 0.5wt% | FEC 2wt% | 95 | 17 | 61 | 87 | 93 | 80 |
6 | LiBF4 0.2wt% | VC 2wt% | 93 | 17 | 40 | 70 | 86 | 73 |
7 | LiBF4 1.0wt% | VC 2wt% | 93 | 19 | 38 | 70 | 86 | 70 |
8 | TMSP 0.5wt% | VC 2wt% | 94 | 20 | 51 | 83 | 86 | 76 |
9 | TMSP 1.0wt% | VC 2wt% | 92 | 23 | 55 | 86 | 87 | 75 |
10 | LiBF4 0.2wt%+TMSP 0.5wt% | VC 2wt% | 93 | 18 | 53 | 85 | 90 | 80 |
11 | LiBF4 0.2wt% | VC 0.5wt%+FEC 1.5wt% | 94 | 17 | 58 | 87 | 86 | 75 |
12 | LiBF4 1.0wt% | VC 0.5wt%+FEC 1.5wt% | 91 | 20 | 57 | 87 | 87 | 76 |
13 | TMSP 0.5wt% | VC 0.5wt%+FEC 1.5wt% | 93 | 21 | 60 | 87 | 88 | 75 |
14 | TMSP 1.0wt% | VC 0.5wt%+FEC 1.5wt% | 92 | 23 | 63 | 86 | 90 | 73 |
15 | LiBF4 0.2wt%+TMSP 0.5wt% | VC 0.5wt%+FEC 1.5wt% | 93 | 19 | 62 | 84 | 89 | 75 |
No. | 첨가제1 | 첨가제2 | 첫회 초기충 방전효율(%) | 85 ℃/4h 방치 후 께증가율(%) | -20 ℃ 0.5C 방전용량(%) | 저온(10 ℃) 100cyc 용량유 지율(%) | 상온 300cyc 용량유 지율(%) | 고온(60 ℃) 300cyc 용량유 지율(%) |
1 | - | - | 97 | 10 | 70 | 40 | 30 | 20 |
2 | - | FEC 2wt% | 96 | 25 | 67 | 83 | 79 | 75 |
3 | - | FEC 5wt% | 95 | 30 | 50 | 80 | 84 | 77 |
4 | - | VC 2wt% | 93 | 28 | 40 | 70 | 82 | 69 |
5 | - | VC 5wt% | 90 | 35 | 30 | 65 | 85 | 63 |
Claims (24)
- 리튬염;비수성 유기 용매;및양자화학 계산 방법 중 AM1 계산법에 의해 구해진 LUMO 값이 0.3 내지 0.5eV 범위의 환원전위를 갖는 제 1 첨가제; 및양자화학 계산 방법 중 AM1 계산법에 의해 구해진 LUMO 값이 -0.2 내지 0.3eV 또는 0.5 내지 1eV 범위의 환원전위를 갖는 제 2 첨가제;를 포함하는 리튬이온 이차전지용 전해액.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 첨가제는 트리메틸실릴 포스페이트, 리튬 테트라플루오로보레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 리튬이온 이차전지용 전해액.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 첨가제의 함량은 전해액 전체 중량에 대해 0.01 내지 3.0 중량%인 리튬이온 이차전지용 전해액.
- 제 3항에 있어서,상기 제 1 첨가제의 함량은 전해액 전체 중량에 대해 0.2 내지 0.5 중량%인 리튬이온 이차전지용 전해액.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 첨가제는 비닐렌 카보네이트, 플루오르 에틸 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 리튬이온 이차전지용 전해액.
- 제 5항에 있어서,상기 제 2 첨가제의 함량은 전해액 전체 중량에 대해 0.01 내지 10.0 중량%인 리튬이온 이차전지용 전해액.
- 제 6항에 있어서,상기 제 2 첨가제의 함량은 전해액 전체 중량에 대해 0.1 내지 5.0 중량%인 리튬이온 이차전지용 전해액.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 첨가제 및 제2 첨가제의 혼합비율은 0.1 : 1 내지 1 : 1인 리튬 이온 이차전지용 전해액.
- 제 8항에 있어서,상기 제 1 첨가제 및 제 2 첨가제의 중량비가 1 : 0.2 내지 1 : 0.5인 리튬이온 이차전지용 전해액
- 제 1항에 있어서,상기 비수성 유기 용매는 환상 카보네이트, 비환상 카보네이트, 지방족 카르복실산 에스테르, 비환상 에테르, 환상 에테르, 알킬 인산 에스테르 혹은 그 플루오르화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상이 혼합된 리튬 이온 이차 전지용 전해액.
- 제 10항에 있어서,상기 환상 카보네이트는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 카보네이트인 리튬 이온 이차 전지용 전해액.
- 제 10항에 있어서,상기 비환상 카보네이트는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 메틸 프로필 카보네이트, 에틸 프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸 에틸 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 카보네이트인 리튬 이온 이차 전지용 전해액.
- 제 10항에 있어서,상기 지방족 카르복실산 에스테르는 메틸 포르페이트, 메틸 아세테이트, 메틸 프로피 오네이트, 에틸 프로피오네이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 에스테르인 리튬 이온 이차 전지용 전해액.
- 제 10항에 있어서,상기 비환상 에테르는 감마-락톤류, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 에톡시메톡시에탄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 에스테르인 리튬 이온 이차 전지용 전해액.
- 제 10항에 있어서,상기 환상 에테르는 테트라하이드로푸란, 2-메틸테트라하이드로푸란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 에스테르인 리튬 이온 이차 전지용 전해액.
- 제 10항에 있어서,상기 알킬 인산 에스테르는 디메틸술폭시드, 1,2-디옥솔란, 인산 트리메틸, 인산트리에틸, 인산트리옥틸로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 에스테르인 리튬 이온 이차 전지용 전해액.
- 제 1항에 있어서,상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO 3, LiSbF6, CF3SO3Li, LiN(SO2CF3)2, LiC4F3SO3, LiAlF4 , LiAlCl4, LiN(SO2C2F5)2, LiN(C XF2X+1SO2)(CyF2+ySO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl 및 LiI 등 중의 하나 혹은 둘 이상인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 리튬염;비수성 유기 용매;및양자화학 계산 방법 중 AM1 계산법에 의해 구해진 LUMO 값이 0.3 내지 0.5eV 범위의 환원전위를 갖는 제 1 첨가제;양자화학 계산 방법 중 AM1 계산법에 의해 구해진 LUMO 값이 0.5 내지 1eV 범위의 환원전위를 갖는 제 2 첨가제; 및양자화학 계산 방법 중 AM1 계산법에 의해 구해진 LUMO 값이 -0.2 내지 0.3eV 범위의 환원전위를 갖는 제 3 첨가제;를 포함하는 리튬이온 이차전지용 전해액.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 따른 전해액;양극 활물질을 포함하는 양극;음극 활물질을 포함하는 음극; 및상기 양극와 음극 사이에 배치되는 세퍼레이터;를 포함하는 리튬이온 이차 전지.
- 제 19항에 있어서,상기 양극 활물질은 리티에이티드 인터칼레이션 산화물인 리튬이온 이차전지.
- 제 19항에 있어서,상기 음극 활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체 및 리튬 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬이온 이차전지.
- 제 21항에 있어서,상기 음극 활물질은 Lc가 150Å 이상이고, d(002)가 3.35 내지 3.38Å이고, 진밀도가 2.2g/cm3 이상이고, BET(비표면적) 값이 0.5 내지 50m2/g이고, 평균 입자 직경(D50)이 1 내지 30㎛인 결정질 탄소인 리튬이온 이차전지.
- 제 21항에 있어서,상기 음극 활물질의 I(1360) 면과 I(1590)면의 라만 스텍트럼 강도비(I(1360cm-1)/I(1590cm-1))는 0.05이상인 리튬 이차 전지.
- 제 21항에 있어서,상기 음극 활물질의 I(110)면과 I(002)면의 X-선 회절 피크 강도비인 X(I(110)/I(002))는 0.2보다 작은 리튬이온 이차전지.
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