KR20080064474A - Electrolyte for improving life characteristics of olivine type battery at a high temperature and secondary battery comprising the same - Google Patents

Electrolyte for improving life characteristics of olivine type battery at a high temperature and secondary battery comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR20080064474A
KR20080064474A KR1020070001444A KR20070001444A KR20080064474A KR 20080064474 A KR20080064474 A KR 20080064474A KR 1020070001444 A KR1020070001444 A KR 1020070001444A KR 20070001444 A KR20070001444 A KR 20070001444A KR 20080064474 A KR20080064474 A KR 20080064474A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrolyte
secondary battery
electrode
battery
active material
Prior art date
Application number
KR1020070001444A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101095350B1 (en
Inventor
전경민
최승돈
이상명
이윤호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020070001444A priority Critical patent/KR101095350B1/en
Publication of KR20080064474A publication Critical patent/KR20080064474A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101095350B1 publication Critical patent/KR101095350B1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H17/00Fencing, e.g. fences, enclosures, corrals
    • E04H17/14Fences constructed of rigid elements, e.g. with additional wire fillings or with posts
    • E04H17/1413Post-and-rail fences, e.g. without vertical cross-members
    • E04H17/1417Post-and-rail fences, e.g. without vertical cross-members with vertical cross-members
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H17/00Fencing, e.g. fences, enclosures, corrals
    • E04H17/14Fences constructed of rigid elements, e.g. with additional wire fillings or with posts
    • E04H17/1413Post-and-rail fences, e.g. without vertical cross-members
    • E04H17/1447Details of connections between rails and posts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H17/00Fencing, e.g. fences, enclosures, corrals
    • E04H17/14Fences constructed of rigid elements, e.g. with additional wire fillings or with posts
    • E04H17/1413Post-and-rail fences, e.g. without vertical cross-members
    • E04H17/1447Details of connections between rails and posts
    • E04H17/1448Adjustable, angled or hinged connections
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H17/00Fencing, e.g. fences, enclosures, corrals
    • E04H17/14Fences constructed of rigid elements, e.g. with additional wire fillings or with posts
    • E04H17/1413Post-and-rail fences, e.g. without vertical cross-members
    • E04H17/1447Details of connections between rails and posts
    • E04H17/1452Details of connections between rails and posts the ends of the rails are fixed on the lateral sides of the posts

Abstract

A secondary battery using an electrode active material having an olivine type crystal structure is provided to prevent degradation of the electrode active material caused by an acid including HF, thereby realizing improved lifespan and high-temperature storage characteristics. A secondary battery comprises: (a) a cathode; (b) an anode; (c) a separator; and (d) an electrolyte containing an electrolyte salt and an organic solvent, wherein either or both of the cathode and the anode comprise an electrode active material having an olivine type crystal structure, and the electrolyte further comprises (e) a compound that chemically reacts with an acid(H+) to produce a chemical reaction product other than water.

Description

올리빈 전지의 고온 수명 특성을 개선하는 전해액 및 이를 포함하는 이차 전지{ELECTROLYTE FOR IMPROVING LIFE CHARACTERISTICS OF OLIVINE TYPE BATTERY AT A HIGH TEMPERATURE AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME }ELECTROLYTE FOR IMPROVING LIFE CHARACTERISTICS OF OLIVINE TYPE BATTERY AT A HIGH TEMPERATURE AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 전지 내 존재하여 성능 저하를 초래하는 강산(HX)의 농도를 저감(低減)시킬 수 있는 전해액 첨가제가 함유된 전해액을 사용함으로써, 상기 HX에 의한 올리빈 계열 전극활물질의 용출 방지 및 전지의 장수명 특성, 고온 보존 특성 등의 제반 성능이 향상된 이차 전지에 관한 것이다. The present invention uses an electrolyte solution containing an electrolyte additive capable of reducing the concentration of strong acid (HX) that is present in a battery and causes a decrease in performance, thereby preventing elution of the olivine-based electrode active material by the HX and the battery. The present invention relates to a secondary battery having improved overall performance such as long life characteristics and high temperature storage characteristics.

최근 전자 장비의 소형화 및 경량화가 실현되고 휴대용 전자 기기의 사용이 일반화됨에 따라, 고에너지 밀도를 갖는 리튬 이차 전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 음극 및 양극으로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조하며, 리튬 이온이 상기 양극 및 음극에서 삽입 및 탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기적 에너지를 생성한다.Recently, as miniaturization and light weight of electronic equipment have been realized and the use of portable electronic devices has become common, research on lithium secondary batteries having high energy density has been actively conducted. A lithium secondary battery is prepared by using a material capable of inserting and detaching lithium ions as a negative electrode and a positive electrode, and filling an organic or polymer electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, and lithium ions can be inserted and removed from the positive electrode and the negative electrode. Electrical energy is generated by oxidation and reduction reactions.

LiCoO2는 1980년에 리튬 이차 전지의 양극활물질로서 유용한 것으로 보고된 이래 현재까지 많은 연구가 이루어져 왔으며, 상용화된 리튬 이차 전지의 양극활물질로 주로 채용되어 왔다. 그러나 코발트(Co) 원소가 지구상에서 희소한 자원 중의 하나이므로, 이를 대신할 새로운 양극활물질의 개발이 진행되고 있다. 특히 LiFePO4는 체적 밀도가 3.6 g/cm2로 크고, 3.4V의 고전위를 발생시키며, 이론 용량도 170 mAh/g으로 크다는 특징이 있다. 그리고 Fe는 자원이 풍부하고 저가로서 저렴한 가격으로 제조 가능하며, LiFePO4는 초기상태에서 전기 화학적으로 탈리 가능한 Li을 Fe 원자 1개당 1개씩 포함하고 있기 때문에 LiCoO2를 대신할 새로운 리튬 이차 전지의 양극활물질로 기대가 크다. 또한 LiFePO4의 Fe 대신에 전이금속으로 치환된 LiMPO4도 알려져 있는데, 흥미로운 것은 M의 종류에 따라 Li 대비 전위가 다양하게 변화할 수 있다는 것이다. LiCoO 2 has been reported to be useful as a cathode active material of a lithium secondary battery in 1980, and many studies have been conducted to date, and have been mainly employed as a cathode active material of commercialized lithium secondary batteries. However, since cobalt (Co) is one of the scarce resources on earth, development of a new cathode active material is in progress. In particular, LiFePO 4 has a large volume density of 3.6 g / cm 2 , generates a high potential of 3.4 V, and a theoretical capacity of 170 mAh / g. Fe is abundant in resources and can be manufactured at a low price. LiFePO 4 contains one Li per electrochemically desorbable Li element at an initial state, thus replacing LiCoO 2 . It is expected to be an active material. In addition, LiMPO 4 substituted with a transition metal instead of Fe of LiFePO 4 is also known. Interestingly, the potential of Li can be changed in various ways depending on the type of M.

일반식 LixMPO4 (M = Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Cr, V, Mo, Ti, Al, Nb, B, Ga 중의 1종 이상, 0.05 ≤ x ≤ 1.2)로 표시되는 화합물은 올리빈형 결정 구조를 가지고 있으며, 충방전 중에 수반하는 결정구조 변화가 작기 때문에 사이클 특성이 우수하다. 또한 결정 중의 산소 원자가 인과의 공유결합에 의하여 안정하게 존재하기 때문에 전지가 고온환경에 노출되는 경우에도 산소 방출의 가능성이 작고 안전성이 우수하다는 장점이 있다. With the general formula Li x MPO 4 (M = Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Cr, V, Mo, Ti, Al, Nb, B, Ga, 0.05 ≦ x ≦ 1.2) The compound to be displayed has an olivine-type crystal structure and has excellent cycle characteristics because the change in crystal structure accompanying charge and discharge is small. In addition, since oxygen atoms in the crystal are stably present by covalent bonds with phosphorus, there is an advantage that the possibility of oxygen emission is small and the safety is excellent even when the battery is exposed to a high temperature environment.

한편, 리튬 이차 전지에 있어서 전지의 장수명 특성 및 고온저장 특성은 전지가 갖추어야 할 필수적인 요소이다. 전술한 종래 양극활물질을 사용하는 전지에 서는 전극 또는 전해액 속에 존재하는 수분과 리튬염, 예컨대 LiPF6와 반응하여 강산인 HF를 형성하게 되고, 이 HF로 인하여 바람직하지 않은 부반응이 동반되게 된다. 즉, 생성된 HF는 양 전극 물질을 용출(dissolution)시켜 퇴화시킬 뿐만 아니라 양극 표면에 불화리튬(LiF)을 형성함으로써, 결과적으로 전기 저항이 증가되고 가스가 발생되어 전지의 수명을 저하시키는 문제점을 발생시키고 있다. 특히 전술한 올리빈형 결정 구조를 갖는 올리빈 계열 전극활물질(예, LixMPO4)을 사용하여 전지를 구성하는 경우, HF에 의해 전이금속(M)이 전해질 내로 용출될 위험이 있고, 용출된 전이금속이 전해질과 반응하여 가스를 발생시키는 경우 전지의 안전성을 위협할 수 있으며, 용출된 전이금속이 반대쪽 음극에 금속 상으로 석출되어 리튬 이온의 삽입, 탈리를 방해하게 되어 전압을 강하시키거나 전지의 수명을 단축시키는 문제점이 발생할 수 있다. 이때 주목할 점으로, 상기 HF에 의한 전극의 용출 속도는 고온하에서 상승하게 되므로, HF는 고온에서의 전지 사이클 수명 및 보존성에 커다란 문제점을 낳게 된다. On the other hand, in the lithium secondary battery, the long life characteristics and high temperature storage characteristics of the battery is an essential element that the battery should have. In the battery using the above-described conventional cathode active material, HF, which is a strong acid, is formed by reacting with moisture present in an electrode or an electrolyte and lithium salt, for example, LiPF 6 , which is accompanied by undesirable side reactions. That is, the generated HF not only dissolves and degenerate the positive electrode material, but also forms lithium fluoride (LiF) on the surface of the anode, resulting in an increase in electrical resistance and generation of gas, thereby degrading the life of the battery. It is occurring. In particular, when the battery is constructed using the olivine-based electrode active material (eg, Li x MPO 4 ) having the olivine-type crystal structure described above, there is a risk that the transition metal (M) is eluted into the electrolyte by HF. If the transition metal reacts with the electrolyte to generate gas, the safety of the battery may be threatened. The eluted transition metal precipitates on the opposite negative electrode as a metal phase, preventing the insertion and desorption of lithium ions, thereby lowering the voltage. The problem of shortening the lifespan may occur. Note that at this time, the dissolution rate of the electrode by the HF is raised at high temperatures, HF has a great problem in battery cycle life and storage at high temperatures.

본 발명자들은 올리빈형 결정 구조를 갖는 전극활물질을 이용하여 전지를 구성하는 경우 초래되는 전술한 문제점을 해결하기 위해서, 전지의 성능 저하를 유발시키는 HX(X= F, Cl, Br, I)와 화학 반응을 하여 물을 제외한 유기물을 생성하는 전해액 첨가제를 사용하면, HX(X= F, Cl, Br, I), 예컨대 HF에 의한 올리빈 계열 전극활물질의 퇴화 및 이로 인한 전지 수명 단축을 방지하여 전지의 수명 특성 및 고온 보존 특성을 증대시킨다는 것을 발견하였다. In order to solve the above-mentioned problems caused when the battery is constructed by using an electrode active material having an olivine-type crystal structure, the present inventors have described the chemicals of HX (X = F, Cl, Br, I) and chemicals that cause a decrease in battery performance. By using an electrolyte additive that reacts to generate organic matter except water, the battery is prevented from deterioration of the olivine-based electrode active material by HX (X = F, Cl, Br, I), such as HF, and shortening of the battery life. It has been found to increase the lifespan characteristics and high temperature storage characteristics of.

이에, 본 발명은 상기 전해액 첨가제를 포함하는 전지용 전해액 및 상기 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery electrolyte containing the electrolyte additive and a lithium secondary battery containing the electrolyte.

본 발명은 (a) 양극; (b) 음극; (c) 분리막; 및 (d) 전해질 염과 유기 용매를 함유하는 전해액을 포함하는 이차 전지에 있어서, 상기 양극, 음극 또는 양(兩) 전극은 올리빈(olivine)형 결정 구조를 갖는 전극활물질을 포함하는 전극이며, 전해액은 산(H+)과의 화학반응을 통해 물을 제외한 화학 반응 결과물을 생성하는 화합물(e)을 포함하는 것이 특징인 이차 전지를 제공한다. The present invention (a) a positive electrode; (b) a cathode; (c) separators; And (d) an electrolyte containing an electrolyte salt and an organic solvent, wherein the positive electrode, the negative electrode, or the positive electrode is an electrode including an electrode active material having an olivine crystal structure, Electrolyte solution provides a secondary battery characterized in that it comprises a compound (e) to produce a chemical reaction product excluding water through a chemical reaction with acid (H + ).

또한, 본 발명은 (a) 올리빈형 결정 구조를 갖는 전극활물질; 및 (b) 산(H+)과의 화학 반응을 통해 물을 제외한 화학 반응 결과물을 생성하는 화합물을 포함하는 이차 전지용 전극을 제공한다.In addition, the present invention (a) an electrode active material having an olivine-type crystal structure; And (b) a compound for producing a chemical reaction product except water through a chemical reaction with an acid (H + ).

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명은 올리빈 계열 전극활물질을 구비하는 전지에서, 올리빈(olivine)형 결정 구조 내 존재하는 전이금속의 용출(dissolution) 발생 및 이로 인한 전지의 수명 감소 등을 초래하는 HX (X= F, Cl, Br, I)의 농도를 감소시킬 수 있는 화합물을 전해액 첨가제 또는 전극 첨가제로 사용하는 것을 특징으로 한다. The present invention provides a battery having an olivine-based electrode active material, HX (X = F, which causes dissolution of the transition metal present in the olivine type crystal structure, resulting in a decrease in the life of the battery, etc.). A compound capable of reducing the concentration of Cl, Br, I) is used as an electrolyte additive or an electrode additive.

HX(X= F, Cl, Br, I)는 전해질 염으로 사용되는 리튬 함유 불화염, 리튬 함유 염화염 등의 리튬 함유 할로겐화염과 전지 내 존재하는 소량의 수분이 반응하여 생성되는 강산(acid)의 일종으로서, 전지 내 존재시 전술한 바와 같이 바람직하지 못한 부반응을 필수적으로 동반하게 된다. 특히 올리빈(olivine) 결정 구조를 갖는 전극활물질을 사용하여 전지를 구성하는 경우, HX에 의해 전극의 전체 격자 에너지 상승과 격자 구조 변형이 일어나게 되고, 상변화가 수반되어 전극활물질로부터의 전이금속 용출(dissolution)이 심각하게 발생하게 된다. HX (X = F, Cl, Br, I) is a strong acid produced by the reaction of lithium-containing halogen salts such as lithium-containing fluoride salts and lithium-containing chloride salts used as electrolyte salts with a small amount of water present in the battery. As an example, it is essentially accompanied by undesirable side reactions as described above when present in the battery. In particular, in the case of constructing a battery using an electrode active material having an olivine crystal structure, the overall lattice energy rise and lattice structure deformation of the electrode are caused by HX, and a phase change accompanies the dissolution of transition metal from the electrode active material. (dissolution) is serious.

이에, 본 발명에서는 전지 내 존재하는 HX(X= F, Cl)와 자발적인 화학 반응을 수행하는 화합물을 전해액 또는 전극의 구성 성분으로 사용함으로써, 전지 내 HX 농도 감소와 더불어 HX(X= F, Cl, Br, I)에 의해 초래되는 전술한 전지의 성능 저하 문제를 근본적으로 해결할 수 있다. Thus, in the present invention, by using a compound that performs a spontaneous chemical reaction with HX (X = F, Cl) present in the battery as a component of the electrolyte or electrode, HX (X = F, Cl in addition to reducing the HX concentration in the battery , Br, I) can fundamentally solve the problem of performance degradation of the battery described above.

즉, 올리빈 계열 전극활물질로부터 전이금속의 용출(溶出) 발생을 막아 양극 소재의 용량 감소를 직접적으로 방지할 뿐만 아니라, 용출된 전이금속 이온이 음극 표면에서 두꺼운 피막을 형성하여 저항으로 작용하는 것을 원천적으로 막아주게 된다. 따라서 전극의 내부 저항 증가와 가스 발생을 방지하여 전지의 기전력, 수명 특성 등 전지의 제반 성능을 향상시킬 수 있다. In other words, it prevents the leaching of transition metals from the olivine-based electrode active material to directly prevent the reduction of the capacity of the anode material, and the eluted transition metal ions form a thick film on the surface of the cathode to act as a resistance. It is prevented at the source. Therefore, by increasing the internal resistance of the electrode and preventing the generation of gas, it is possible to improve the overall performance of the battery, such as the electromotive force, life characteristics of the battery.

또한, 본 발명에서는 전술한 전해액 첨가제와 HX와의 화학 반응에 의해 생성된 반응 결과물로서 물을 제외한 유기물이 생성됨으로써, 미량의 수분이 존재한다고 하더라도 전해질 염(예, 리튬 함유 불화염 등)과 수분과의 반응에 의해 필연적으로 생성되는 HF 생성 반응 자체를 근본적으로 방지할 뿐만 아니라, 이로 인해 HF 저감(低減) 효과를 지속적으로 유지할 수 있다는 장점이 있다. In addition, in the present invention, organic matter except water is generated as a reaction product generated by the chemical reaction between the above-described electrolyte additive and HX, so that even if a small amount of water is present, the electrolyte salt (for example, lithium-containing fluorine salt, etc.) and water and In addition to fundamentally preventing the HF generation reaction itself is inevitably generated by the reaction of, there is an advantage that can continuously maintain the HF reduction effect (인해).

본 발명에 따른 이차 전지용 전해액을 구성하는 요소 중 하나는 산(H+)과의 화학반응을 통해 물을 제외한 화학 반응 결과물을 생성하는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 이때, 산(H+)은 (i) 리튬 함유 할로겐화염으로 구성된 1종 이상의 전해질 염과 (ii) 전지 내 존재하는 수분과의 반응에 의하여 형성된 HX(X = F, Cl, Br, I)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. One of the elements constituting the secondary battery electrolyte according to the present invention may be used without particular limitation as long as it is a compound that produces a chemical reaction product except water through a chemical reaction with acid (H + ). In this case, the acid (H + ) is HX (X = F, Cl, Br, I) that is formed by the reaction of (i) at least one electrolyte salt composed of a lithium-containing halogen salt with (ii) water present in the battery. May be, but is not limited thereto.

상기 화합물로는 수계 또는 비수계 용매에 해리 가능한 이온결합성 염(salt) 화합물로서, 산(H+)과 반응하여 물을 생성하는 수산기(OH-)를 제외한 기타 통상적인 음이온(anion)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 음이온(anion)으로는 특별한 제한이 없으며, 이의 비제한적인 예로는 벤조에이트(benzoate), 프탈레이트(phthalate), 말레이트(malate), 숙시네이트(succinate), 시트레이트(citrate) 또는 이들의 혼합물 등이 있다. The compound is an ionic salt compound capable of dissociating in an aqueous or non-aqueous solvent, and includes other conventional anions except for hydroxyl group (OH ) which reacts with acid (H + ) to produce water. It is desirable to. The anion is not particularly limited, and non-limiting examples thereof include benzoate, phthalate, malate, succinate, citrate or mixtures thereof. Etc.

상기 화합물과 HX(X = F, Cl, Br, I)가 자발적으로 수행하는 화학 반응은 특별한 제한이 없으며, 당 업계에 알려진 통상적인 화학반응을 포함한다. 또한, 화학반응의 생성물 역시 물을 제외한 화합물이라면 특별히 제한되지 않으며, 일례로, 벤조산, 프탈산, 말레산, 숙신산, 시트릭산 등일 수 있다. 전술한 화합물 이외에, 카르본산(RCOOH), 설폰산(RCO3H), 설핀산(RSO2H4), 페놀산(ArOH), 에놀(RCH=C(OH)R1), 티오페놀(ArSH), 이미드(RCONHCOR), 옥심(RCH=NOH), 방향족 설폰 아미드(ArSO2NH2, ARSO2NHR1), 제1급 및 제2급 니트로 화합물(RCH2NO2, RCHNO2) 역시 본 발명의 범주에 속한다. Chemical reactions that the compound and HX (X = F, Cl, Br, I) spontaneously perform are not particularly limited and include conventional chemical reactions known in the art. In addition, the product of the chemical reaction is not particularly limited as long as it is a compound other than water, for example, it may be benzoic acid, phthalic acid, maleic acid, succinic acid, citric acid and the like. In addition to the compounds described above, carboxylic acid (RCOOH), sulfonic acid (RCO 3 H), sulfinic acid (RSO 2 H 4 ), phenolic acid (ArOH), enol (RCH = C (OH) R 1 ), thiophenol (ArSH) ), Imide (RCONHCOR), oxime (RCH = NOH), aromatic sulfonamide (ArSO 2 NH 2 , ARSO 2 NHR 1 ), primary and secondary nitro compounds (RCH 2 NO 2 , RCHNO 2 ) It belongs to the scope of the invention.

전술한 전해액 첨가제를 포함하는 전해액은 전지 내 존재하는 (i) HX(X = F, Cl, Br, I)와 전해액 내 포함된 (ii) 산(H+)과의 화학반응을 통해 물을 제외한 화학 반응 결과물을 생성하는 화합물 중 음이온(anion)과의 화학 반응을 통해 HX(X = F, Cl, Br, I)의 농도 감소를 도모할 수 있다. The electrolyte solution containing the electrolyte additive described above excludes water through a chemical reaction between (i) HX (X = F, Cl, Br, I) present in the battery and (ii) acid (H + ) contained in the electrolyte. It is possible to reduce the concentration of HX (X = F, Cl, Br, I) through a chemical reaction with anion among the compounds that produce the chemical reaction product.

이와 같이 HX(X = F, Cl, Br, I)의 농도 감소가 도모되는 본 발명의 전해액 내 잔존 HX량은 50ppm 이하인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 HX가 존재하는 초기 전해액의 산도(pH)는 ~ 4.x (0<x<9) 정도인 반면, HX 농도 감소가 도모된 이후 전해액의 산도(pH)는 5 이상으로 상승하게 된다. 이때 벤조산 등과 같은 생성물은 pH 7.0 이상에서만 H+ 이온을 방출하므로 생성물에 의한 pH 변화 효과는 미미하다고 볼 수 있다. As such, the amount of HX remaining in the electrolyte solution of the present invention for which the concentration of HX (X = F, Cl, Br, I) is reduced is preferably 50 ppm or less, but is not limited thereto. In addition, the acidity (pH) of the initial electrolyte solution in which HX is present is about 4.x (0 <x <9), while the acidity (pH) of the electrolyte solution is increased to 5 or more after the reduction of HX concentration is achieved. At this time, since a product such as benzoic acid releases H + ions only at pH 7.0 or higher, the effect of pH change by the product may be insignificant.

상기 화합물(c)의 함량은 전지의 제반 성능을 향상시키고자 하는 목표에 따라 조절 가능하나, 전해액 100 중량부 당 0.01 내지 10 중량부 범위가 바람직하다. 0.01 중량부 미만을 사용하는 경우 원하는 장수명 특성 및 고온 저장 특성의 향상 효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하는 경우 잉여 화합물의 부반응에 의한 전지의 용량 감소, 전해액의 점도 증가, 이온 전도도 감소로 인한 제반 성능 저하가 발생하게 된다. The content of the compound (c) can be adjusted according to the goal of improving the overall performance of the battery, but preferably 0.01 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the electrolyte. When less than 0.01 part by weight, the desired long-life characteristics and high temperature storage characteristics are insignificant, and when it exceeds 10 parts by weight, the capacity of the battery is reduced due to the side reaction of the surplus compound, the viscosity of the electrolyte is increased, and the ion conductivity is reduced. Performance degradation will occur.

상기 화합물이 함께 첨가될 전지용 전해액은 당 업계에 알려진 통상적인 전해액 성분, 예컨대 전해질 염과 유기용매를 포함한다. Battery electrolytes to which the compound is to be added together include conventional electrolyte components known in the art, such as electrolyte salts and organic solvents.

사용 가능한 전해질 염은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이다. 특히, 리튬염이 바람직하다.Using the electrolyte salts is A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, K + comprises an alkaline metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as, and B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl -, Br - , I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2) 3 - is a salt containing an anion ion or a combination thereof, such as. In particular, a lithium salt is preferable.

유기 용매는 당 업계에 알려진 통상적인 용매, 예컨대 환형 카보네이트 및/또는 선형 카보네이트가 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤(GBL), 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC), 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 초산 메틸, 초산 에틸, 초산 프로필, 초산 펜틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 부틸 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 또한, 상기 유기 용매의 할로겐 유도체도 사용 가능하다.Organic solvents may be used conventional solvents known in the art, such as cyclic carbonates and / or linear carbonates, non-limiting examples of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl Carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC) Gamma butyrolactone (GBL), fluoroethylene carbonate (FEC), methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, pentyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl propionate, butyl propionate or these And mixtures thereof. Moreover, the halogen derivative of the said organic solvent can also be used.

또한, 상기 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 비닐렌 카보네이트, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 저장 특성을 더욱 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, for the purpose of improving charge and discharge characteristics, flame retardancy, etc., the electrolyte includes, for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, Nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazolidinone, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxy ethanol, vinylene carbonate, aluminum trichloride, etc. This may be added. In some cases, in order to impart nonflammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, or carbon dioxide gas may be further included to further improve the high temperature storage characteristics.

본 발명에 따른 이차 전지용 전극은 올리빈(olivine) 결정 구조를 갖는 리튬 함유 복합 산화물을 전극활물질로 사용하여 제조된 것이라면 특별한 제한이 없다. The electrode for secondary batteries according to the present invention is not particularly limited as long as it is manufactured using a lithium-containing composite oxide having an olivine crystal structure as an electrode active material.

LiFePO4로 대표되는 올리빈 계열 전극활물질은 규칙적인 올리빈 구조의 화합물로서 미네랄 트리필라이트로도 알려져 있으며, 4면체 음이온 구조 단위(XO4)n- 및 전이금속 M에 의해 점유된 산소 8면체를 가진 폴리음이온 화합물로 알려진 일반적인 군에 속한다. 이러한 일반군은 LixMXO4 (올리빈), LixM2(XO4)3 (NASICON), VOPO4, LiFe(P2O7) 또는 LiFe(P2O7) 또는 Fe4(P2O7) 구조 및 이들에 연관된 구조를 포함할 수 있다. 여기서, X는 폴리음이온(polyanion) 그룹 내에 4면체 위치를 점유할 수 있는 금속으로 이루어지며, 상당한 공유결합 특성을 가지는 것으로서 P, As, S, Si, Mo, W, Al 또는 B일 수 있다. 또한, LixMPO4에서, 금속은 Fe, Mn, Co, Ni, cu, Zn, Mg, Cr, V, Mo, Ti, Al, Nb, B, Ga 중의 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. (여기서, 0.05 ≤ x ≤ 1.2)The olivine-based electrode active material represented by LiFePO 4 is a compound of regular olivine structure, also known as mineral trypite, and octahedral oxygen occupied by tetrahedral anion structural unit (XO 4 ) n- and transition metal M It belongs to the general group known as a polyanion compound with a. These general groups are Li x MXO 4 (olivine), Li x M 2 (XO 4 ) 3 (NASICON), VOPO 4 , LiFe (P 2 O 7 ) or LiFe (P 2 O 7 ) or Fe 4 (P 2 O 7 ) structures and structures associated with them. Here, X is made of a metal capable of occupying the tetrahedral position in the polyanion group, and may have P, As, S, Si, Mo, W, Al, or B as having a significant covalent bond property. In addition, in Li x MPO 4 , the metal may be at least one of Fe, Mn, Co, Ni, cu, Zn, Mg, Cr, V, Mo, Ti, Al, Nb, B, and Ga, but is not limited thereto. no. (Where 0.05 ≦ x ≦ 1.2)

상기 올리빈 계열 전극활물질은 양극 및/또는 음극의 전극 성분으로 사용 가능하며, 특히 올리빈계 양극의 수명 특성 개선을 통해 고용량을 지속적으로 도모할 수 있는 양극이 바람직하다.The olivine-based electrode active material may be used as an electrode component of the positive electrode and / or the negative electrode, and particularly, a positive electrode capable of continuously achieving high capacity through improving the life characteristics of the olivine-based positive electrode is preferable.

본 발명의 전극은 전술한 올리빈 계열 전극활물질 이외에, 통상적인 양극활물질 및/또는 음극활물질을 혼용(混用)하여 제조될 수 있다.The electrode of the present invention may be prepared by mixing a conventional positive electrode active material and / or negative electrode active material in addition to the olivine-based electrode active material described above.

상기 양극활물질로는 종래 이차 전지의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 LiMxOy(M = Co, Ni, Mn, CoaNibMnc)와 같은 리튬 전이금속 복합산화물(예를 들면, LiMn2O4 등의 리튬 망간 복합산화물, LiNiO2 등의 리튬 니켈 산화물, LiCoO2 등의 리튬 코발트 산화물 및 이들 산화물의 망간, 니켈, 코발트의 일부를 다른 전이금속 등으로 치환한 것 또는 리튬을 함유한 산화바나듐 등) 또는 칼코겐 화합물(예를 들면, 이산화망간, 이황화티탄, 이황화몰리브덴 등) 등이 있다. 바람직하게는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1-YCoYO2, LiCo1-YMnYO2, LiNi1-YMnYO2 (여기에서, 0≤Y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2-zNizO4, LiMn2-zCozO4(여기에서, 0<Z<2), LiCoPO4, Li1+aMn2-aO4 (여기서, a 는 0 ~ 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2, LiMn2-aMaO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, a = 0.01 ~ 0.1 임), Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임), Li의 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4 또는 이들의 혼합물 등이 있다. As the cathode active material, a conventional cathode active material that can be used for a cathode of a conventional secondary battery may be used, and non-limiting examples thereof include LiM x O y (M = Co, Ni, Mn, Co a Ni b Mn c ) and Lithium transition metal composite oxides (for example, lithium manganese composite oxides such as LiMn 2 O 4 , lithium nickel oxides such as LiNiO 2 , lithium cobalt oxides such as LiCoO 2 , and some of manganese, nickel, and cobalt oxides of these oxides Substituted with a transition metal or the like, or vanadium oxide containing lithium) or a chalcogen compound (for example, manganese dioxide, titanium disulfide, molybdenum disulfide, or the like). Preferably LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi 1-Y Co Y O 2 , LiCo 1-Y Mn Y O 2 , LiNi 1-Y Mn Y O 2 (where 0 ≦ Y <1), Li (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2-z Ni z O 4 , LiMn 2-z Co z O 4 ( Here, 0 <Z <2), LiCoPO 4 , Li 1 + a Mn 2-a O 4 (where a is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 , LiMn 2-a M a 0 2 where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, and a = 0.01 to 0.1, Li 2 Mn 3 MO 8 , where M = Fe, Co, Ni, Cu or Zn ), LiMn 2 O 4 or a mixture thereof in which Li is partially substituted with alkaline earth metal ions.

음극활물질은 종래 이차 전지의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등의 리튬 흡착물질 등이 있다. 양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.The negative electrode active material may be a conventional negative electrode active material that can be used for the negative electrode of a conventional secondary battery, non-limiting examples of lithium metal or lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, graphite lithium adsorbents such as graphite or other carbons. Non-limiting examples of the positive electrode current collector is a foil made by aluminum, nickel or a combination thereof, and non-limiting examples of the negative electrode current collector by copper, gold, nickel or copper alloy or a combination thereof Foils produced.

본 발명에 따라 전극을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 일 실시예로서 당업계에 알려진 통상적인 방법 즉, 양극활물질 또는 음극활물질을 포함하는 전극 슬러리를 전류 집전체 상에 도포 및 건조하여 제조된다. 이때 선택적으로 도전제 및/또는 바인더를 소량 첨가할 수 있다.The method for manufacturing the electrode according to the present invention is not particularly limited, but is prepared by applying and drying a conventional method known in the art as an example, that is, an electrode slurry including a positive electrode active material or a negative electrode active material on a current collector. . In this case, a small amount of a conductive agent and / or a binder may be optionally added.

전술한 전해액과 전극을 병용(竝用)하는 본 발명의 이차 전지는 리튬 이차 전지가 바람직하며, 이의 비제한적인 예로는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등이 있다. The secondary battery of the present invention using the above-mentioned electrolyte and electrode in combination is preferably a lithium secondary battery, and non-limiting examples thereof include a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery or a lithium ion polymer secondary. Batteries and the like.

본 발명에 따른 이차 전지는 우수한 저온 출력 특성, 고온 저장 특성, 레이트 특성 등을 고려할 때, 차량용 동력원, 특히, 하이브리드 전기자동차용 동력원으로 바람직하게 사용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.The secondary battery according to the present invention may be preferably used as a power source for a vehicle, in particular, a hybrid electric vehicle, in view of excellent low temperature output characteristics, high temperature storage characteristics, rate characteristics, and the like. However, it is not limited thereto.

상기 이차 전지는 당 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 방법으로 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막을 넣고 상기 전해액을 투입하여 제조될 수 있다.The secondary battery may be prepared by inserting a porous separator between a positive electrode and a negative electrode in a conventional manner known in the art and adding the electrolyte.

본 발명에서 사용될 수 있는 분리막은 특별한 제한이 없으나, 다공성 분리막 이 사용 가능하며, 예를 들면 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리올레핀계 다공성 분리막 등이 있다. 또는 무기물 입자가 도입된 다공성 분리막도 사용 가능하다.The separator that may be used in the present invention is not particularly limited, but a porous separator may be used, for example, a polypropylene-based, polyethylene-based, or polyolefin-based porous separator. Alternatively, a porous separator into which inorganic particles are introduced may also be used.

상기의 방법으로 제작된 이차 전지의 외형은 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다. The shape of the secondary battery manufactured by the above method is not limited, but may be cylindrical, square, pouch type or coin type using a can.

또한, 본 발명은 (a) 올리빈형 결정 구조를 갖는 전극활물질; 및 (b) 산(H+)과의 화학 반응을 통해 물을 제외한 화학 반응 결과물을 생성하는 화합물을 포함하는 이차 전지용 전극을 제공한다. 이때 전극은 양극 및/또는 음극일 수 있다. In addition, the present invention (a) an electrode active material having an olivine-type crystal structure; And (b) a compound for producing a chemical reaction product except water through a chemical reaction with an acid (H + ). In this case, the electrode may be an anode and / or a cathode.

상기 전극은 전술한 화합물을 올리빈 결정 구조의 전극활물질 표면에 코팅하거나, 또는 전극 재료로 병용하여 이루어질 수 있으며, 그외 기제조된 전극 표면에 코팅하여 이루어질 수도 있다. 기타 전술한 전해액을 사용하여 충방전을 진행함으로써 전극활물질 표면에 형성될 수도 있다. The electrode may be formed by coating the above-described compound on the surface of the electrode active material of the olivine crystal structure, or in combination with the electrode material, or by coating on the surface of the other electrode prepared. In addition, it may be formed on the surface of the electrode active material by performing charge and discharge using the above-described electrolyte solution.

이와 같이, 상기 산(H+)과의 화학반응을 통해 물을 제외한 화학 반응 결과물을 생성하는 화합물이 올리빈 계열 전극활물질 표면의 일부 또는 전부에 형성된 전극 또는 기제조된 전극 표면의 일부 또는 전부에 형성된 전극을 구비하는 리튬 이차 전지는 HX(X=F, Cl, Br, I)에 의한 올리빈계 전극활물질의 용출(dissolution) 및 이로 인한 전극활물질의 퇴화를 방지할 뿐만 아니라, 결과적으로 전극의 전기 저항 증가와 가스 발생이 방지되어 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, HF에 의한 전극의 용출 속도는 고온하에서 상승하게 되므로, 고온에서의 전지 사이클 수명 및 보존성에 커다란 문제점을 발생하는 것에 비해, 본 발명에서는 HF의 농 도 감소로 인해 전술한 문제점이 근본적으로 해결됨으로써 고온 보존 특성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. As such, a compound that produces a chemical reaction product other than water through a chemical reaction with the acid (H + ) may be formed on a part or all of an electrode formed on part or all of the surface of an olivine-based electrode active material or a surface of a prepared electrode. The lithium secondary battery having the formed electrode not only prevents dissolution of the olivine-based electrode active material due to HX (X = F, Cl, Br, I) and consequent degeneration of the electrode active material, and consequently the electricity of the electrode. Increased resistance and gas generation can be prevented to improve battery life characteristics. In particular, since the dissolution rate of the electrode by HF increases at high temperature, the above-mentioned problem is fundamentally solved due to the reduced concentration of HF in the present invention, whereas a great problem arises in battery cycle life and storage at high temperature. By doing so, there is an advantage that the high temperature storage characteristics can be improved.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1 Example 1

양극활물질로 LiFePO4를 사용하였고, 도전제와 결합제를 NMP (N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 슬러리를 제조한 후, 이를 알루미늄(Al) 집전체 상에 코팅하여 양극을 제조하였다. LiFePO 4 was used as a positive electrode active material, and a conductive agent and a binder were added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to prepare a positive electrode slurry, and then a positive electrode was prepared by coating it on an aluminum (Al) current collector.

음극활물질로는 인조흑연과 비정질 흑연 (하드카본)을 섞어서 사용하였으며, 결합제를 NMP에 첨가하여 음극 슬러리를 제조한 후, 구리(Cu) 집전체 상에 코팅하여 음극을 제조하였다. As the negative electrode active material, artificial graphite and amorphous graphite (hard carbon) were mixed to prepare a negative electrode slurry by adding a binder to NMP, and then coated on a copper (Cu) current collector to prepare a negative electrode.

전해액으로는 1M LiPF6에 EC/EMC (1:2 부피비)계 용액을 사용하였고, 상기 전해액에 암모늄 벤조에이트(AB) 0.02 중량부 및 비닐렌 카보네이트 1 중량부를 첨가하였다. Electrolyte solution is EC / EMC (1: 2 volume ratio) solution in 1M LiPF 6 0.02 parts by weight of ammonium benzoate (AB) and 1 part by weight of vinylene carbonate were added to the electrolyte.

제조된 양극과 음극 사이에 폴리올레핀 계열 분리막을 개재시킨 후 전술한 전해액 첨가제가 첨가된 전해액을 주입하여 전지를 제작하였다. After interposing a polyolefin-based separator between the prepared positive electrode and the negative electrode, an electrolyte solution to which the above-described electrolyte additive was added was prepared to manufacture a battery.

비교예 1Comparative Example 1

전해액에 암모늄 벤조에이트(AB)를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실 시예 1과 동일한 방법을 수행하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that ammonium benzoate (AB) was not used in the electrolyte.

실험예 1. 전해액의 HF 농도 비교 평가 Experimental Example 1. Comparative evaluation of the HF concentration of the electrolyte

본 발명에 따라 전해액 첨가제를 포함하는 전해액에서 HF 농도 증가량을 평가하기 위하여, 하기와 같은 실험을 실시하였다.In order to evaluate the HF concentration increase amount in the electrolyte solution containing the electrolyte additive according to the present invention, the following experiment was performed.

암모늄 벤조에이트가 첨가된 실시예 1의 전해액을 사용하였으며, 이의 대조군으로 전해액 첨가제가 사용되지 않은 전해액을 사용하였다. 상기 전해액의 초기 산도(pH)를 각각 측정한 후 상온에서 1달 동안 공기중에서 노출시킨 후 변화된 산도(pH)를 재측정하였다.The electrolyte solution of Example 1 to which ammonium benzoate was added was used, and an electrolyte solution without an electrolyte additive was used as a control thereof. The initial acidity (pH) of the electrolyte was measured, and the changed acidity (pH) was measured again after exposure to air for 1 month at room temperature.

실험 결과, 본 발명의 전해액은 전해액 첨가제가 사용되지 비교예 1의 전해액에비해 초기 산도 (pH) 뿐만 아니라 상온 보존된 전해액 내 HF 증가량 면에서 월등히 우수한 HF 농도 감소 효과가 있음을 보여주었다(표 1 참조). 이는 전해액에 포함된 전해액 첨가제, 예컨대 암모늄 벤조에이트와 HF와의 화학반응을 통해 전지 내 HF의 농도 감소가 유의적으로 이루어질 뿐만 아니라, 이러한 효과는 지속적으로 유지 가능하다는 것을 입증하는 것이다. As a result of the experiment, the electrolyte solution of the present invention showed that the electrolyte solution additive was not used in the initial acidity (pH) as well as the increase in HF concentration in the electrolyte solution stored at room temperature compared to the electrolyte solution of Comparative Example 1 was significantly excellent (Table 1 Reference). This demonstrates that not only can the concentration of HF in the cell be significantly reduced through chemical reaction of electrolyte additives, such as ammonium benzoate, contained in the electrolyte, but also HF, and this effect can be sustained.

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 초기 잔존 HF량 (ppm)Initial residual HF amount (ppm) 20~30 ppm20-30 ppm 1달 후 초기 산도(pH)Initial pH after 1 month 5.185.18 3.333.33 잔존 HF량 (ppm)Remaining HF amount (ppm) 23.594423.5944 2001.82562001.8256

실험예 2. 리튬 이차 전지의 장기 보존 특성 평가Experimental Example 2. Evaluation of Long-Term Storage Characteristics of Lithium Secondary Battery

본 발명에 따라 전해액 첨가제를 포함하는 리튬 이차 전지의 고온 성능을 평가하기 위하여, 하기와 같은 실험을 실시하였다.In order to evaluate the high temperature performance of the lithium secondary battery including the electrolyte additive according to the present invention, the following experiment was conducted.

각 전지들을 0.5C의 전류로 4.2 내지 3V 구간에서 충전을 하여 초기 용량을 측정한 후 8주 동안 저장한 후 0.5C의 전류로 4.2 내지 3V 구간에서 충방전을 반복 실시하여 전지의 장기 보존 특성을 측정하였다. Each battery is charged at a current of 4.2C to 3V with a current of 0.5C, measured for its initial capacity, and stored for 8 weeks, followed by repeated charging and discharging at 4.2C to 3V with a current of 0.5C. Measured.

실험 결과, 암모늄 벤조에이트를 전해액 성분으로 사용한 실시예 1의 전지는 통상적인 전해액을 구비하는 비교예 1의 전지에 비해 7% 정도의 고온 방전 파워 보존율 향상이 도모되었음을 알 수 있었다(표 2 참조), 이를 통해, 본 발명의 리튬 이차 전지는 통해 장기 보존 특성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.As a result of the experiment, it was found that the battery of Example 1 using ammonium benzoate as the electrolyte component was improved about 7% of the high temperature discharge power retention rate compared to the battery of Comparative Example 1 having a conventional electrolyte solution (see Table 2). Through this, the lithium secondary battery of the present invention was confirmed that the long-term storage characteristics are excellent.

전해액 내 암모늄 벤조에이트 함량 (전해액 100 중량부 기준)Ammonium benzoate content in electrolyte (Based on 100 parts by weight of electrolyte) 8주 후 전지 보존 특성 (%)Battery retention characteristics after 8 weeks (%) 실시예 1Example 1 0.02 중량부0.02 parts by weight 8989 비교예 1Comparative Example 1 XX 8282

본 발명에서는 HX(X=F, Cl, Br, I)와의 화학 반응을 통해 HX의 농도를 감소시키는 전해액과 올리빈 계열 전극을 병용함으로써, 전지의 장수명 특성 및 고온 보존 특성 향상을 제공할 수 있다. In the present invention, by using an olivine-based electrode in combination with an electrolyte that reduces the concentration of HX through a chemical reaction with HX (X = F, Cl, Br, I), it is possible to provide improved long-life characteristics and high temperature storage characteristics of the battery. .

Claims (12)

(a) 양극; (b) 음극; (c) 분리막; 및 (d) 전해질 염과 유기 용매를 함유하는 전해액을 포함하는 이차 전지에 있어서, 상기 양극, 음극 또는 양(兩) 전극은 올리빈(olivine)형 결정 구조를 갖는 전극활물질을 포함하는 전극이며, 전해액은 산(H+)과의 화학반응을 통해 물을 제외한 화학 반응 결과물을 생성하는 화합물(e)을 포함하는 것이 특징인 이차 전지. (a) an anode; (b) a cathode; (c) separators; And (d) an electrolyte containing an electrolyte salt and an organic solvent, wherein the positive electrode, the negative electrode, or the positive electrode is an electrode including an electrode active material having an olivine crystal structure, Electrolyte is a secondary battery characterized in that it comprises a compound (e) to produce a chemical reaction product except water through a chemical reaction with acid (H + ). 제 1항에 있어서, 상기 산은 (i) 리튬 함유 할로겐화염을 포함하는 전해질 염과 (ii) 전지 내 존재하는 수분과의 반응에 의하여 형성된 HX(X = F, Cl, Br, I)인 이차 전지.The secondary battery of claim 1, wherein the acid is HX (X = F, Cl, Br, I) formed by a reaction between (i) an electrolyte salt containing a lithium-containing halide salt and (ii) moisture present in the battery. . 제 1항에 있어서, 상기 화합물(e)은 이온 결합성 염(salt) 화합물로서, 수산기(OH-)를 제외한 음이온(anion)을 포함하는 것인 이차 전지.The secondary battery of claim 1, wherein the compound (e) is an ion-bonding salt compound, and includes anion except for hydroxyl group (OH ). 제3항에 있어서, 상기 수산기를 제외한 음이온(anion)은 벤조에이트(benzoate), 프탈레이트(phthalate), 말레이트(malate), 숙시네이트(succinate) 및 시트레이트(citrate)로 구성된 군으로부터 선택된 것인 이차 전지.The method of claim 3, wherein the anion except for the hydroxyl group is selected from the group consisting of benzoate, phthalate, malate, succinate and citrate. Secondary battery. 제1항에 있어서, 상기 전해액은 (i) 전지 내 존재하는 HX (X = F, Cl)와 (ii) 전해액 내 포함된 산(H+)과의 화학반응을 통해 물을 제외한 화학 반응 결과물을 생성하는 화합물이 화학 반응하여 HX (X = F, Cl) 농도가 감소되는 것이 특징인 이차 전지.The method of claim 1, wherein the electrolyte is a chemical reaction product except water through (i) HX (X = F, Cl) present in the battery and (ii) acid (H + ) contained in the electrolyte solution. A secondary battery characterized in that the resulting compound is a chemical reaction to reduce the HX (X = F, Cl) concentration. 제 1항에 있어서, 상기 전해액의 산도(pH)는 2 내지 6 범위인 이차 전지.The secondary battery of claim 1, wherein an acidity (pH) of the electrolyte is in a range of 2 to 6. 6. 제 1항에 있어서, 상기 화합물(e)의 함량은 전해액 100 중량부 당 0.001 내지 10 중량부 범위인 이차 전지.The secondary battery of claim 1, wherein the content of the compound (e) is in a range of 0.001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of an electrolyte. 제 1항에 있어서, 상기 올리빈형 결정 구조를 갖는 전극활물질은 LixMPO4 (M = Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Cr, V, Mo, Ti, Al, Nb, B, Ga 중에서 선택된 1종 이상이며, 0.05 ≤ x ≤1.2)인 이차 전지.The method of claim 1, wherein the electrode active material having an olivine-type crystal structure is Li x MPO 4 (M = Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Cr, V, Mo, Ti, Al, Nb, B And Ga, at least one selected from Ga, and 0.05 ≦ x ≦ 1.2). 제1항에 있어서, 상기 이차 전지는 전지 내 존재하는 HX (X = F, Cl)의 농도 감소를 통해 올리빈(olivine)형 전극활물질 내 전이금속의 용출(dissolution)이 방지되는 것이 특징인 이차 전지.The method of claim 1, wherein the secondary battery is characterized in that the dissolution of the transition metal in the olivine-type electrode active material is prevented by decreasing the concentration of HX (X = F, Cl) present in the battery. battery. 제 1항에 있어서, 리튬 이차 전지인 이차 전지.The secondary battery according to claim 1, which is a lithium secondary battery. (a) 올리빈형 결정 구조를 갖는 전극활물질; 및(a) an electrode active material having an olivine-type crystal structure; And (b) 산(H+)과의 화학 반응을 통해 물을 제외한 화학반응 결과물을 생성하는 화합물(b) compounds that produce chemical reaction products, except water, through chemical reactions with acids (H + ) 을 포함하는 이차 전지용 전극.Secondary battery electrode comprising a. 제11항에 있어서, 상기 전극은 산(H+)과의 화학 반응을 통해 물을 제외한 화학 반응 결과물을 생성하는 화합물을 전극 재료의 구성 성분으로 사용하거나 또는 기제조된 전극의 코팅 성분으로 사용하여 제조된 것이 특징인 전극.12. The method of claim 11, wherein the electrode is used as a component of the electrode material or a coating component of the electrode prepared by using a compound that produces a chemical reaction product except water through a chemical reaction with acid (H + ) Characterized in that the electrode produced.
KR1020070001444A 2007-01-05 2007-01-05 Electrolyte for improving life characteristics of olivine type battery at a high temperature and secondary battery comprising the same KR101095350B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070001444A KR101095350B1 (en) 2007-01-05 2007-01-05 Electrolyte for improving life characteristics of olivine type battery at a high temperature and secondary battery comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070001444A KR101095350B1 (en) 2007-01-05 2007-01-05 Electrolyte for improving life characteristics of olivine type battery at a high temperature and secondary battery comprising the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080064474A true KR20080064474A (en) 2008-07-09
KR101095350B1 KR101095350B1 (en) 2011-12-16

Family

ID=39815764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070001444A KR101095350B1 (en) 2007-01-05 2007-01-05 Electrolyte for improving life characteristics of olivine type battery at a high temperature and secondary battery comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101095350B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101414334B1 (en) * 2008-08-05 2014-07-02 주식회사 엘지화학 Electrochemical cell having high voltage and preparation method the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2866154B1 (en) 2004-02-10 2014-02-21 Batscap Sa PROCESS FOR PRODUCING AN ELECTROCHEMICAL DEVICE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101414334B1 (en) * 2008-08-05 2014-07-02 주식회사 엘지화학 Electrochemical cell having high voltage and preparation method the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101095350B1 (en) 2011-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. Film-forming electrolyte additives for rechargeable lithium-ion batteries: progress and outlook
KR101965016B1 (en) Blended cathode materials
US8168334B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR101082152B1 (en) Electrolyte for improving life characteristics at a high temperature and lithium secondary battery comprising the same
CN106797021B (en) Additive for alkali metal-based energy stores
KR101264435B1 (en) Electrolyte for improving storage performance at high temperature and secondary battery comprising the same
US20180226678A1 (en) Non-Aqueous Electrolyte Solution Used for Lithium Secondary Battery, Cathode Used for Lithium Secondary Battery and Method for Producing the Same, and Lithium Secondary Battery
KR20160106537A (en) Active material, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
US8999009B2 (en) Surface modification of battery materials and method for making a battery
US20090263721A1 (en) Lithium secondary battery and production method of the same
KR101513086B1 (en) Electrolyte for high potential Li secondary battery with high thermal stability and wide electrochemical window
EP2784845A1 (en) Predoping material for electrical lithium or sodium storage device
WO2014049976A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
US20120034526A1 (en) Lithium ion secondary battery and battery system
KR20150050403A (en) Lithium battery
EP3979368A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
KR20200082557A (en) An Electrolyte for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery comprising the same
KR20170038536A (en) Lithium secondary battery comprising non-aqueous liquid electrolyte
JP5615171B2 (en) Additives for lithium ion batteries
KR101095350B1 (en) Electrolyte for improving life characteristics of olivine type battery at a high temperature and secondary battery comprising the same
US11594729B2 (en) Cathode active material and secondary battery using same
KR20140087771A (en) Electrolyte for secondary battery and secondary battery comprising the same
KR101190463B1 (en) Electrolyte for improving storage performance at high temperature and secondary battery comprising the same
JP6132180B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
EP4207356A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150923

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181016

Year of fee payment: 8