KR20070045975A - 공융혼합물을 이용한 이차 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
실시예 | Salt | Amide | 몰비 | Tm (℃) | Td (℃) | μ (cP) | κ (mS/㎝) | 전위창 (V) |
1 | Li(CF3SO2)2N | Acetamide | 1:4 | -67.0 | 100 | 100 | 1.07 | 0.7~4.4 |
2 | Li(CF3SO2)2N | Urea | 1:3 | -37.7 | 180 | 1190 | 0.23 | 0.8~3.8 |
3 | Li(CF3SO2)2N | Caprolactam | 1:3 | -38.3 | 120 | 3100 | 0.03 | 0.5~5.5 |
4 | Li(CF3SO2)2N | Methylurea | 1:3 | -8.2 | 150 | 677 | 0.12 | 0.5~5.3 |
5 | Li(CF3SO2)2N | Valerolactam | 1:3 | -44.8 | 130 | 910 | 0.17 | 0.5~5.5 |
6 | LiClO4 | Methylurea | 1:3 | -9.2 | 150 | 990 | 0.22 | 1.3~5.3 |
7 | LiSO3CF3 | Acetamide | 1:4 | -50.3 | 100 | 30.4 | 3.47 | 0.8~5.5 |
8 | LiSO3CF3 | Methylurea | 1:3 | -34.4 | 150 | 85.8 | 2.50 | 0.7~5.7 |
9 | LiSO3CF3 | Valerolactam | 1:3 | -48.0 | 140 | 285 | 0.46 | 0.8~5.2 |
Claims (18)
- 양극, 음극, 분리막 및 전해질을 구비하는 이차 전지에 있어서, 상기 전해질은 (a) 아미드(amide)기 함유 화합물 및 (b) 이온화 가능한 리튬염으로 구성된 공융혼합물(eutectic mixture)을 포함하며, 음극은 리튬 대비 전위(Li/Li+)가 공융혼합물의 전위창(electrochemical window) 영역에 포함되는 금속 또는 금속 산화물을 이용한 전극인 것이 특징인 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 아미드기 함유 화합물은 아세트아미드, 우레아, 메틸우레아, 카프로락탐, 발레르락탐, 트리플로로아세트아미드, 메틸카바메이트 및 포름아미드로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 리튬염의 음이온은 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -, RCOO-; PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (CF3SO3)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN 및 (CF3CF2SO2 -)2N로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 공융혼합물은 하기 일반식 (Ⅰ)로 표기되는 화합물인 이차 전지:상기 식에 있어서,R1은 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알킬아민기, 알케닐기, 아릴기 또는 알릴기이고;R2는 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 알릴기이고;X는 수소, 산소, 탄소, 질소, 황 중에서 선택되며, 이때 X가 수소인 경우 R2는 없으며;Y는 리튬과 염(salt)을 형성할 수 있는 음이온(anion)이며,n은 0 내지 10의 정수이며, 이때 n이 1 이상인 경우 X는 수소를 제외한 탄소, 산소, 질소, 황 중에서 선택된다.
- 제 1항에 있어서, 상기 전해질은 공융혼합물을 단독으로 사용하는 액체 형(liquid type)인 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 전해질은 (i) 공융혼합물; 및 (ii) 중합반응에 의해 젤 폴리머를 형성할 수 있는 단량체(monomer)를 함유하는 전해질 전구체 액을 중합시켜 형성된 젤 폴리머형인 이차 전지.
- 제 6항에 있어서, 상기 단량체는 비닐 모노머인 이차 전지.
- 제 7항에 있어서, 상기 비닐 모노머는 아크릴로니트릴, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 메타크릴로니트닐, 메틸스티렌, 비닐에스테르류, 염화비닐, 염화비닐리덴, 아크릴아마이드, 테트라플루오로에틸렌, 비닐아세테이트, 메틸비닐케톤, 에틸렌, 스티렌, 파라메톡시스티렌 및 파라시아노스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 이차 전지.
- 제 6항에 있어서, 상기 전해질 전구체 액은 중합개시제 또는 광개시제를 추가로 포함하는 이차 전지.
- 제 6항에 있어서, 상기 전해질 전구체 액의 혼합 비율은 무게비로 x(공융혼합물): y(중합반응에 의해 젤 폴리머를 형성할 수 있는 모노머): z(중합개시제)이고, x는 0.5~0.95, y는 0.05~0.5, z는 0.00~0.05이며, x + y + z = 1인 것이 특징 인 이차 전지.
- 제 6항에 있어서, 상기 전해질은 전지 내부에서 In-situ 중합하여 제조된 것이 특징인 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 전해질은 공융혼합물이 폴리머 또는 젤 폴리머에 함침된 것이 특징인 이차 전지.
- 제 12항에 있어서, 상기 폴리머는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 디플루라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속 또는 금속 산화물은 리튬 대비 전위(Li/Li+)가 1V 이상인 것이 특징인 이차 전지.
- 제 14항에 있어서, 상기 리튬 전위 대비 1V 이상인 금속 또는 금속산화물은 WO3, MoO3, LiCr3O8, LiV3O8, TiS2 및 스피넬형 구조를 갖는 LixTi5/3-yLyO4(이때, L은 2족 내지 16족으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상으로서 Ti 및 O를 제외한 원소이며, 4/3≤x≤7/3, 0≤y≤5/3)로 표기되는 산화물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 이차 전지.
- 제 1항에 있어서, 상기 이차 전지는 리튬 이차 전지인 이차 전지.
- (a) 아미드기 함유 화합물; 및(b) 이온화 가능한 리튬염(salt)으로 구성된 공융혼합물(eutectic mixture)을 포함하는 이차 전지용 전해질.
- 제 17항에 있어서, 상기 공융혼합물은 하기 일반식 (Ⅰ)로 표기되는 화합물인 전해질:상기식에 있어서,R1은 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알킬아민기, 알케닐기, 아릴기 또는 알릴기이고;R2는 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 알릴기이고;X는 수소, 산소, 탄소, 질소, 황 중에서 선택되며, 이때 X가 수소인 경우 R2는 없으며;Y는 리튬과 염(salt)을 형성할 수 있는 음이온(anion)이며,n은 0 내지 10의 정수이며, 이때 n이 1 이상인 경우 X는 수소를 제외한 탄소, 산소, 질소, 황 중에서 선택된다.
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