KR20070006253A - 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
Description
유기용매(부피비) | 전해염 | 폴리에스테르헥사아크릴레이트계 화합물(중량%) | 라우릴퍼옥사이드(중량%) | FEC (중량%) | 숙신산무수물 (중량%) | ||||
EC | EMC | GBL | LiPF6 | LiBF4 | |||||
비교예 1 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | 5.0 | |
비교예 2 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | 5.0 | ||
비교예 3 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | ||
비교예 4 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | |||
실시예 1 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | 5.0 | 0.5 |
실시예 2 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | 5.0 | 0.5 | |
실시예 3 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | 0.5 | |
실시예 4 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | 0.5 | ||
실시예 5 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | 5.0 | 1 |
실시예 6 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | 5.0 | 1 | |
실시예 7 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | 1 | |
실시예 8 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | 1 | ||
비교예 9 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | 5.0 | 3 |
비교예 10 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | 5.0 | 3 | |
비교예 11 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | 3 | |
비교예 12 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | 3 | ||
비교예 13 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | 5.0 | 5 |
비교예 14 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | 5.0 | 5 | |
비교예 15 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.2M | 0.50 | 1 | 5 | |
비교예 16 | 30 | 10 | 60 | 1.15M | 0.50 | 1 | 5 |
초충전 상태에서 상온 1일 방치 후 두께 증가율(%) | 정격용량(mAh/g) | 3C 방전용량 (mAh/g) | 화성효율(%) | |
비교예 1 | 3.86 | 832 | 511 | 92.2 |
비교예 2 | 3.84 | 834 | 507 | 92.2 |
비교예 3 | 4.69 | 534 | 266 | 74.6 |
비교예 4 | 5.05 | 538 | 152 | 67.9 |
실시예 1 | 3.85 | 833 | 463 | 92.4 |
실시예 2 | 3.85 | 836 | 451 | 92.4 |
실시예 3 | 4.10 | 677 | 316 | 80.3 |
실시예 4 | 4.00 | 692 | 310 | 82.6 |
실시예 5 | 3.89 | 667 | 450 | 91.7 |
실시예 6 | 3.87 | 734 | 471 | 92.1 |
실시예 7 | 3.88 | 712 | 417 | 85.3 |
실시예 8 | 3.91 | 705 | 368 | 84.5 |
비교예 5 | 3.81 | 624 | 209 | 80.4 |
비교예 6 | 3.84 | 624 | 181 | 80.6 |
비교예 7 | 3.84 | 469 | 195 | 71.7 |
비교예 8 | 3.83 | 460 | 192 | 71.2 |
비교예 9 | 3.85 | 580 | 72 | 78.9 |
비교예 10 | 3.87 | 577 | 50 | 79.2 |
비교예 11 | 3.82 | 515 | 33 | 74.7 |
비교예 12 | 3.87 | 512 | 30 | 75.0 |
비교예 13 | 3.86 | 832 | 511 | 92.2 |
비교예 14 | 3.84 | 834 | 507 | 92.2 |
비교예 15 | 4.69 | 534 | 266 | 74.6 |
비교예 16 | 5.05 | 538 | 152 | 67.9 |
Claims (29)
- 리튬염;γ-부티로락톤을 포함하는 비수성 유기용매; 및숙신산 무수물을 포함하는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 숙신산 무수물을 상기 전해액 전체에 대하여 0.5 내지 2중량% 포함하는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 2 항에 있어서, 상기 γ-부티로락톤의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 1 내지 90부피%인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 3 항에 있어서, 상기 γ-부티로락톤의 첨가량은 비수성 유기용매에 대하여 10 내지 60부피%인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 비수성 유기용매는 카보네이트, 에스테르, 에테르 및 케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 용매를 포함하는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 5 항에 있어서, 상기 카보네이트는 사슬형 카보네이트와 환형 카보네이트 의 혼합 용매인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 6 항에 있어서, 상기 환형 카보네이트는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트 및 2,3-펜틸렌 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 용매인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 6 항에 있어서, 상기 사슬형 카보네이트는 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 용매인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 비수성 유기용매는 상기 카보네이트 용매와 방향족 탄화수소계 유기용매의 혼합 용매인 리튬 이차전지용 전해액.
- 제 10 항에 있어서, 상기 방향족 탄화수소계 유기 용매는 벤젠, 플루오로벤젠, 클로로벤젠, 브로모벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 용매인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 9 항에 있어서, 상기 카보네이트계 용매와 방향족 탄화수소계 유기 용매는 1:1 내지 30:1의 부피비로 혼합되는 것인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, 및 LiI로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 13 항에 있어서, 상기 리튬염은 0.6 내지 2.0M의 농도로 사용되는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전해액은 할로겐, 시아노기(CN) 및 니트로기(NO2)로 이루어진 군에서 선택되는 치환기를 가지는 카보네이트 및 비닐렌 카보네이트, 다이비닐술폰, 에틸렌 설파이트 중에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 15 항에 있어서, 상기 카보네이트는 플루오로에틸렌 카보네이트인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 15 항에 있어서, 상기 카보네이트 첨가제는 전해액 전체에 대하여 0.01 내지 10중량%으로 포함되는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전해액이 폴리머 형성용 화합물을 포함하는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 19 항에 있어서, 상기 폴리머 형성용 화합물은 다관능성 아크릴레이트(폴리에스테르 폴리올이 갖는 수산기의 적어도 일부를 (메타) 아크릴산 에스테르에 변환한 폴리에스테르 (메타) 아크릴레이트의 중합체), 폴리(에틸렌 글리콜) 디메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 디비닐 에테르 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디비닐 에테르 헥산디올 디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 모노아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 19 항에 있어서, 상기 폴리머 형성용 화합물과 전해액의 중량비는 1:1 내지 1:1000 범위 내인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 19 항에 있어서, 상기 전해액이 중합 개시제를 포함하는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 22 항에, 상기 중합 개시제는 유기 과산화물 또는 아조계 화합물 또는 이들의 혼합물인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 23 항에 있어서, 상기 유기 과산화물은 디아세틸 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 디라우로일 퍼옥사이드 및 비스-3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 디아실 퍼옥사이드류; 디(4-t-부틸사이클로헥실) 퍼옥시 디카보네이트, 디-2-에틸헥실 퍼옥시 디카보네이트, 디-이소프로필 퍼옥시디카보네이트, 디-3-메톡시부틸 퍼옥시 디카보네이트, t-부틸 퍼옥시-이소프로필 카보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실 카보네이트, 1,6-비스(t-부틸 퍼옥시카보닐옥시)헥산 및 디에틸렌글리콜-비스(t-부틸 퍼옥시 카보네이트)로 이루어진 군에서 선택되는 퍼옥시 디카보네이트류; 및 t-부틸 퍼옥시 피발레이트, t-아밀 퍼옥시 피발레이트, t-부틸 퍼옥시-2-에틸-헥사노에이트, t-헥실 퍼옥시 피발레이트, t-부틸 퍼옥시 네오헵타노에이트, t-헥실 퍼옥시 피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸 퍼옥시 네오데카보네이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸 2-에틸헥사노에이트, t-아밀퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트, t-부틸 퍼옥시 이소부티레이트, t-아밀퍼옥시 3,5,5-트리메틸 헥사노일, t-부틸 퍼옥시 3,5,5-트리메틸 헥사노에이트, t-부틸 퍼옥시 아세 테이트, t-부틸 퍼옥시 벤조에이트 및 디-부틸퍼옥시 트리메틸 아디페이트로 이루어진 군에서 선택되는 퍼옥시 에스테르류로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 23 항에 있어서, 상기 아조계 화합물은 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴), 2,2'-아조-비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 및 1,1'-아조-비스(시아노사이클로-헥산)으로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 이차 전지용 전해액.
- 제 22 항에 있어서, 상기 폴리머 형성용 화합물과 개시제의 중량비는 1:0.0001 내지 1:0.5 범위 내인 리튬 이차 전지용 전해액.
- 리튬이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극;리튬이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 따른 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지.
- 제 27 항에 있어서, 상기 양극 활물질은 하기 (1) 내지 (13)으로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 화합물인 리튬 이차 전지.LixMn1-yMyA2 (1)LixMn1-yMyO2-zXz (2)LixMn2O4-zXz (3)LixMn2-yMyM'zA4 (4)LixCo1-yMyA2 (5)LixCo1-yMyO2-zXz (6)LixNi1-yMyA2 (7)LixNi1-yMyO2-zXz (8)LixNi1-yCoyO2-zXz (9)LixNi1-y-zCoyMzAα (10)LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα (11)LixNi1-y-zMnyMzAα (12)LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα (13)(상기 식에서 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2이고, M과 M'은 동일하거나 서로 다르며, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되며, A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고, X는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다.)
- 제 27 항에 있어서, 상기 음극 활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 이차 전지.
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