KR20100053971A - 유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지 - Google Patents

유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20100053971A
KR20100053971A KR1020080112872A KR20080112872A KR20100053971A KR 20100053971 A KR20100053971 A KR 20100053971A KR 1020080112872 A KR1020080112872 A KR 1020080112872A KR 20080112872 A KR20080112872 A KR 20080112872A KR 20100053971 A KR20100053971 A KR 20100053971A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
organic electrolyte
solvent
organic
group
Prior art date
Application number
KR1020080112872A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101802342B1 (ko
Inventor
이석수
류영균
이동준
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020080112872A priority Critical patent/KR101802342B1/ko
Priority to US12/550,552 priority patent/US8372548B2/en
Publication of KR20100053971A publication Critical patent/KR20100053971A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101802342B1 publication Critical patent/KR101802342B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

리튬염, 유기용매 및 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전해액, 및 이를 포함하는 리튬전지가 제시된다.
<화학식 1>
Figure 112008078560682-PAT00001
상기 식에서, R1, R2, 및 R3가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 10의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 10의 아릴기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 또는 탄소수 2 내지 10의 알키닐기이며; X는 탄소 또는 질소이며; n은 1 내지 5의 정수이다.

Description

유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지{Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same}
유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지에 관한 것이다.
휴대용 전자기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 고용량 및 고출력을 가지는 전지가 요구된다. 고용량을 가지는 전지를 얻기 위하여 고용량을 가지는 활물질을 사용하거나 전지의 충전 전압을 높이는 방법 등이 사용된다.
고용량을 가지는 활물질들은 대부분 금속 또는 합금 등으로서 충방전시 활물질의 부피 변화가 크다.
고전압으로 충전된 전지는 양극 활물질의 안정성이 저하되며, 전해액 분해 반응이 증가하며, 고전압으로 충전된 전지를 고온에 보관할 경우 방전용량이 감소한다.
본 발명의 한 측면은 새로운 화합물을 포함하는 유기전해액을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 한 측면은 상기 유기전해액을 채용한 리튬전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면에 따라 리튬염; 유기용매; 및 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기 전해액이 제공된다:
<화학식 1>
Figure 112008078560682-PAT00002
상기 식에서, R1, R2, 및 R3가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 10의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 10의 아릴기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 또는 탄소수 2 내지 10의 알키닐기이며; X는 탄소 또는 질소이며; n은 1 내지 5의 정수이다.
본 발명의 다른 한 측면에 따라 캐소드; 애노드; 및 상기 유기전해액을 채용한 리튬전지가 제공된다.
본 발명의 한 측면에 따르면 새로운 유기전해액을 채용한 리튬전지는 고온 안정성과 수명 특성이 개선된다.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지에 관하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기전해액은 리튬염; 유기용매; 및 하기 화학식 1의 화합물을 포함한다:
<화학식 1>
Figure 112008078560682-PAT00003
상기 식에서, R1, R2, 및 R3가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 10의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 10의 아릴기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 또는 탄소수 2 내지 10의 알키닐기이며; X는 탄소 또는 질소이며; n은 1 내지 5의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 함유하는 2개의 카르보닐기에서 전자의 비편재화(delocalization)에 의하여 산소가 부분적인 음전하를 가지게 되고 상기 X가 부분적인 양전하를 가지게 될 수 있다. 상기 부분적인 음전하를 가지는 산소는 전해액 중의 리튬이온과 배위하게 되고, 상기 배위된 리튬이온은 다시 양극 표면의 음전하와 배위하여 양극(cathode) 표면에 흡착하여 일종의 피막을 형성할 수 있다. 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 피막이 양극 표면에 형성됨에 의하여 극성 유기용매가 양극 전극 표면에서 산화되는 분해반응이 상대적으로 억제될 수 있다. 이러한 극성 유기용매의 분해반응이 억제됨에 의하여 상기 유기전해액을 채용한 전지의 사이클 수명이 향상될 수 있다. 또한, 상기 피막은 고온에서 금속이온이 양극으로부터 전해액으로 용출하는 것을 억제하여 전지의 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 초기 충방전시에 전극 표면에 형성되는 고체전해질막(SEI, solid electrolyte interface)의 일부를 형성할 수 있다. 결국, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물들은 극성 유기용매에 의해서만 형성되는 SEI 막의 조성을 변화시켜 장기간의 충방전 후에도 SEI 막이 견고한 상태를 유지할 수 있다. 이러한 견고한 변성 SEI막은 리튬 이온의 인터컬레이션시에 상기 리튬 이온을 용매화시킨 유기 용매가 양극 내부로 들어가는 것을 효과적으로 차단할 수 있어 유기 용매와 양극의 직접적인 접촉을 보다 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서, 장시간에 걸쳐 전지의 가역적인 충방전을 보장해줄 수 있다.
한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 X가 질소인 화합물들이 포함된 고체전해질막의 표면에 형성된 양극은 양극 표면에 증가된 질소 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 유기전해액은 하기 화학식 2 내지 7의 화합 물을 포함할 수 있다:
<화학식 2> <화학식 3>
Figure 112008078560682-PAT00004
Figure 112008078560682-PAT00005
<화학식 4> <화학식 5>
Figure 112008078560682-PAT00006
Figure 112008078560682-PAT00007
<화학식 6> <화학식 7>
Figure 112008078560682-PAT00008
Figure 112008078560682-PAT00009
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 유기전해액에서 상기 화학식 1 내지 7로 표시되는 화합물의 함량은 상기 유기용매 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부일 수 있다. 예를 들어, 상기 화합물의 함량은 0.5 내지 3 중량부일 수 있다. 상기 함량 범위가 본 발명의 일실시예에 따른 과제 달성에 적합하다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 유기전해액에서 사용되는 용매로는 고유 전율 용매와 저유전율 용매를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 고유전율 용매로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트와 같은 환상형 카보네이트 또는 감마-부티로락톤 등을 사용할 수 있다. 상기 고유전율 용매는 유전율(permittivity) 30 ~ 100 범위의 값을 가지는 용매이다.
상기 저비점 용매 역시 당업계에 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트. 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트와 같은 사슬형 카보네이트, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄 또는 지방산 에스테르 유도체 등을 사용할 수 있다. 상기 저비점 용매는 77~ 150℃ 범위의 비점을 가지는 용매이다.
상기 고유전율 용매와 저비점 용매의 혼합 용매는 2가지 이상의 용매를 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 유기전해액에서 상기 리튬염은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용할 수 있으며, LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiN(CF3SO2), LiBF4, LiC(CF3SO2)3, 및 LiN(C2F5SO2)2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 사용할 수 있다.
유기 전해액에 용해된 리튬염의 농도는 0.5 내지 2M 일 수 있다. 상기 농도 범위가 본 발명의 일실시예에 따른 과제 달성에 적합하다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 리튬 전지는 캐소드; 애노드; 및 상기 본 발명의 일실시예에 따른 유기 전해액을 포함할 수 있다.
상기 리튬 전지는 그 형태가 특별히 제한되지는 않으며, 예들 들어, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 설퍼전지 등과 같은 리튬 2차 전지는 물론, 리튬 1차 전지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 리튬 전지는 다음과 같이 제조할 수 있다.
먼저, 캐소드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 캐소드 활물질 조성물을 준비한다. 상기 캐소드 활물질 조성물을 알루미늄 집전체상에 직접 코팅 및 건조하여 캐소드 극판을 제조하거나, 상기 캐소드 활물질 조성물을 별도의 지지체상에 캐스팅한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻은 필름을 상기 알루미늄 집전체 상에 라미네이션하여 캐소드 극판을 제조할 수 있다.
상기 캐소드 활물질로는 리튬 함유 금속 산화물로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한 없이 모두 사용가능하며, 예컨대, Li(1+x)NiCoMnO2(0<x<0.5), xLi2MnO3-(1-x)LiMeO2(Me=Mn, Co, Ni 또는 이들의 혼합물, 0<x<1), LiCoO2, LiMnxO2x(x=1, 2), LiNix-1MnxO2x(x=1, 2), Ni1-x-yCoxMnyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5) 등을 사용할 수 있다.
도전제로는 카본 블랙을 사용하며, 결합제로는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물, 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머를 사용하며, 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤, 물 등을 사용할 수 있 다. 이 때 캐소드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다.
상술한 캐소드 극판 제조시와 마찬가지로, 애노드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 애노드 활물질 조성물을 제조하며, 이를 구리 집전체에 직접 코팅하거나, 별도의 지지체상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 애노드 활물질 필름을 구리 집전체에 라미네이션하여 애노드 극판을 제조할 수 있다. 이 때 애노드 활물질, 도전제, 결합제 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다.
상기 애노드 활물질로는 실리콘/탄소 복합체(SiOx, 0<x<2)), 실리콘 금속, 실리콘 박막, 리튬 금속, 리튬 합금, 탄소재 또는 그래파이트를 사용할 수 있다. 애노드 활물질 조성물에서 도전제, 결합제 및 용매는 캐소드의 경우와 동일한 것을 사용한다. 경우에 따라서는 상기 캐소드 전극 활물질 조성물 및 애노드 전극 활물질 조성물에 가소제를 더 부가하여 전극판 내부에 기공을 형성할 수 있다.
세퍼레이터로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용할 수 있다. 특히, 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 적합하다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 그 조합물중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직포 형태이여도 무방하다. 이를 보다 상세하게 설명하면 리튬 이온 전지의 경우에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 재료로 된 권취가능한 세퍼레이터를 사용하며, 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기전해액 함침 능력 이 우수한 세퍼레이터를 사용하는데, 이러한 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조할 수 있다.
고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이터 조성물을 준비한 다음, 상기 세퍼레이터 조성물을 전극 상부에 직접 코팅 및 건조하여 세퍼레이터 필름을 형성하거나, 또는 상기 세퍼레이터 조성물을 지지체 상에 캐스팅 및 건조한 후, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이터 필름을 전극 상부에 라미네이션하여 형성할 수 있다.
상기 고분자 수지는 특별히 한정되지는 않으며, 전극판의 결합제에 사용되는 물질들이 모두 사용될 수 있다. 예를 들면 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 및 그 혼합물을 사용할 수 있다. 특히, 헥사플루오로프로필렌 함량이 8 내지 25중량%인 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같은 캐소드 극판과 애노드 극판 사이에 세퍼레이터를 배치하여 전지 구조체를 형성한다. 이러한 전지 구조체를 와인딩하거나 접어서 원통형 전지 케이스나 또는 각형 전지 케이스에 넣은 다음, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 전해액을 주입하면 리튬 이온 전지가 완성된다.
또한 상기 전지 구조체를 바이셀 구조로 적층한 다음, 이를 본 발명의 일실시예에 따른 유기 전해액에 함침시키고, 얻어진 결과물을 파우치에 넣어 밀봉하면 리튬 이온 폴리머 전지가 완성된다.
이하 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
(전해액의 제조)
실시예 1
에틸렌카보네이트 30부피%, 디에틸카보네이트 50부피% 및 에틸메틸카보네이트 20부피%로 이루어진 혼합 유기용매 100 중량부에 N-아세틸아미드(N-acetyl amide)를 0.5중량부를 첨가하고, 리튬염으로는 1.3M LiPF6를 사용하여, 유기 전해액을 제조하였다.
실시예 2
N-아세틸아미드의 첨가량을 0.1 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
실시예 3
N-아세틸아미드의 첨가량을 10 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
비교예 1
N-아세틸아미드를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
비교예 2
N-아세틸아미드 대신에 N-메틸아세트아미드 1 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전해액을 제조하였다.
(리튬전지의 제조)
실시예 4
(캐소드 제조)
캐소드 활물질인 Li1.25NiCoMnO2 분말, N-메틸피롤리돈(NMP)에 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF)가 5wt.%가 용해된 결합제, 및 도전재(super P)를 94:3:3의 무게비로 마노 유발에 첨가하고 혼합하여 캐소드 슬러리를 제조하였다.
상기 슬러리를 두께 15㎛의 알루미늄 호일 위에 100㎛ 간격의 닥터 블레이드로 캐스팅한 다음, 이것을 90℃ 오븐에 넣고 약 2시간 동안 NMP가 증발되도록 1차 건조시켰으며, 진공 오븐에서 120℃ 2시간 동안 2차건조하여 NMP가 완전 증발되도록 건조시켰다. 그 후 상기 전극을 압연하여 전극 두께 60㎛의 캐소드를 얻었다.
(애노드 제조)
애노드 물질인 실리콘 옥사이드(SiO) 분말, 및 폴리아마이드이미드(polyamideimide)가 용해된 결합제를 90:10의 무게비로 유발에 첨가하고 혼합하여 애노드 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 10㎛의 구리호일 위에 60㎛ 간격의 닥터 블레이드로 캐스팅한 다음, 90℃ 오븐에서 2시간 동안 1차 건조하였으며, 두께가 47㎛가 되도록 압연하고, 이것을 다시 진공오븐에서 200℃에서 1시간 동안 경화(Curing)시켜여 애노드를 얻었다.
(전지 제조)
애노드로 상기 실리콘산화물(SiO) 전극을 사용하고, 캐소드로 상기 Li1.25NiCoMnO2전극을 사용하고, 격리막으로서 폴리에틸렌(셀가드(celgard))을 사용하고, 상기 실시예 1에서 얻어진 유기 전해액으로 사용하여 2032 코일셀을 제조하였다.
실시예 5 및 6
상기 실시예 1에서 얻어진 유기전해액 대신에 상기 실시예 2 및 3에서 얻어진 유기전해액을 각각 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 코인셀을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 얻어진 유기전해액 대신에 상기 비교에 1에서 얻어진 유기전해액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 코인셀을 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1에서 얻어진 유기전해액 대신에 상기 비교예 2에서 얻어진 유기전해액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 코인셀을 제조하였다.
평가예 1: 전지의 사이클 특성 테스트
상기 실시예 4 및 비교예 3 내지 4에서 제조된 코인셀에 대하여 1st 사이클에서 0.05C의 속도로 4.53V까지 충전하고, 0.05C의 속도로 2.5V까지 방전하였다. 2nd 사이클은 0.1C의 속도로 4.50V 도달까지 충전하고 이때 4.5V로 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 충전하였으며 0.1C의 속도로 2.5V까지 방전하였다. 3rd 사이클은 0.5C의 속도로 4.50V 도달까지 충전하고 이때 4.5V로 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 충전하였으며 0.1C의 속도로 2.5V까지 방전하였다. 4th 내지 80th 사이클에서는 0.8C의 속도로 위와 동일한 조건으로 충전하고, 1C의 속도로 2.5V까지 방전하였다. 상기 3rd 사이클에서의 방전용량을 표준용량으로 가정하였다.
4th 사이클에서 전지를 충전한 후 충전된 전지를 90℃ 오븐에 4시간 동안 보관한 후, 상기 전지를 꺼내 4th 사이클의 방전을 진행하였다. 상기 오븐에서 꺼낸 후 4th 사이클에서의 방전 용량을 회복 방전용량으로 가정하였다. 충방전 결과를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다. 고온 보관 후 용량유지율 및 고온 보관 후 용량회복율은 하기 수학식들로 정의된다.
<수학식 1>
고온 보관 후 용량유지율[%]= 4th 사이클 방전용량/표준용량
<수학식 2>
고온 보관 후 용량회복율[%]= 5th 사이클 방전용량/표준용량
<수학식 3>
80th사이클 용량유지율[%]= 80th사이클 방전용량/4th사이클 방전용량
<표 1>
실시예 4 비교예 3 비교예 4
표준용량[mAh] 6.36 5.96 6.35
4th사이클 충전용량[mAh] 7.13 6.80 7.18
4th사이클 방전용량[mAh] 4.67 4.39 3.53
5th사이클 방전용량[mAh] 5,72 5.50 5.30
고온 보관 후 용량회복율[%] 89.94 92.28 83.46
고온 보관 후 용량유지율[%] 73.43 73.66 55.59
90℃ 4시간 방치 전 개방회로전압
(3rd 사이클 방전 후 개방회로 전압)		 4.335 4.357 4.310
90℃ 4시간 방치 후 개방회로전압
(4th 사이클 방전 후 개방회로 전압)		 4.106 4.122 4.048
90℃ 4시간 방치 전후 개방회로전압 0.229 0.235 0.262
80th사이클 용량유지율 [%] 73 12 72
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 유기전해액을 사용한 리튬전지에 해당하는 실시예 4는 비교예 3에 비해 80th사이클 용량유지율이 현저히 향상되었다. 실시예 4는 비교예 4에 비해 고온 처리 후 용량회복율, 고온 보관 후 용량유지율이 향상되었다. 실시예 4는 비교예 3 및 비교예 4에 비해 개방회로전압의 감소가 억제되었다.
도 1은 본 발명의 실시예 4에 따른 리튬 전지의 충방전 실험 결과를 나타내는 그래프이다.

Claims (8)

  1. 리튬염;
    유기용매; 및
    하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 유기전해액:
    <화학식 1>
    Figure 112008078560682-PAT00010
    상기 식에서, R1, R2, 및 R3가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 10의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 10의 아릴기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 또는 탄소수 2 내지 10의 알키닐기이며,
    X는 탄소 또는 질소이며,
    n은 1 내지 5의 정수이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물이 하기 화학식 2 내지 7의 화합물인 유기전해액:
    <화학식 2> <화학식 3>
    Figure 112008078560682-PAT00011
    Figure 112008078560682-PAT00012
    <화학식 4> <화학식 5>
    Figure 112008078560682-PAT00013
    Figure 112008078560682-PAT00014
    <화학식 6> <화학식 7>
    Figure 112008078560682-PAT00015
    Figure 112008078560682-PAT00016
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물의 함량이 상기 유기 용매 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 유기전해액.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 리튬염의 농도가 0.5 내지 2.0M인 유기 전해액.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 용매는 고유전율 용매와 저비점 용매를 포함하는 유 기전해액.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 고유전율 용매가 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 및 감마 부티로락톤으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 유기전해액.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 저비점 용매가 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄 및 지방산 에스테르 유도체로 구성된 군으로 선택된 하나 이상인 유기전해액.
  8. 캐소드;
    애노드; 및
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 유기 전해액을 포함하는 리튬전지.
KR1020080112872A 2008-11-13 2008-11-13 유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지 KR101802342B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080112872A KR101802342B1 (ko) 2008-11-13 2008-11-13 유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지
US12/550,552 US8372548B2 (en) 2008-11-13 2009-08-31 Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080112872A KR101802342B1 (ko) 2008-11-13 2008-11-13 유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100053971A true KR20100053971A (ko) 2010-05-24
KR101802342B1 KR101802342B1 (ko) 2017-11-28

Family

ID=42165492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080112872A KR101802342B1 (ko) 2008-11-13 2008-11-13 유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8372548B2 (ko)
KR (1) KR101802342B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011155698A2 (ko) 2010-06-08 2011-12-15 에스케이텔레콤 주식회사 입체 영상 오류 개선 방법 및 장치

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103688395A (zh) * 2011-07-29 2014-03-26 三洋电机株式会社 非水电解质二次电池用活性物质及其制造方法以及使用其的负极
WO2016056374A1 (ja) * 2014-10-07 2016-04-14 日本電気株式会社 リチウムイオン二次電池用正極活物質およびその製造方法、並びにリチウムイオン二次電池
WO2017111133A1 (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 富士フイルム株式会社 全固体二次電池、全固体二次電池用粒子、全固体二次電池用固体電解質組成物および全固体二次電池用電極シートならびにこれらの製造方法
US11637322B2 (en) 2016-02-12 2023-04-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11264645B2 (en) * 2016-02-12 2022-03-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11335952B2 (en) 2016-02-12 2022-05-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
KR102152365B1 (ko) 2016-02-12 2020-09-04 삼성에스디아이 주식회사 유기전해액 및 상기 전해액을 채용한 리튬 전지
US11145900B2 (en) 2016-02-12 2021-10-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11251432B2 (en) 2016-02-12 2022-02-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11114694B2 (en) 2016-02-12 2021-09-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11264644B2 (en) 2016-02-12 2022-03-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
CN110800150B (zh) * 2017-03-31 2022-11-29 株式会社村田制作所 包含电解质稳定材料的非水电解质和电解液、包含它们的二次电池及其用途
CN111801755A (zh) 2017-10-31 2020-10-20 罗伯特·博世有限公司 用于高电压锂离子电池组的基于聚(酐)的聚合物电解质
US12100808B2 (en) * 2019-03-28 2024-09-24 Dongwoo Fine-Chem Co., Ltd. Compound, and lithium secondary battery electrolyte and lithium secondary battery which comprise same

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1064584A (ja) 1996-08-13 1998-03-06 Fujitsu Ltd リチウム二次電池用非水電解液
JPH10241586A (ja) 1997-02-21 1998-09-11 Toshiba Electron Eng Corp マグネトロン
WO1999019932A1 (en) * 1997-10-15 1999-04-22 Moltech Corporation Non-aqueous electrolyte solvents for secondary cells
JP4056302B2 (ja) * 2002-06-21 2008-03-05 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
KR100515298B1 (ko) 2003-03-24 2005-09-15 삼성에스디아이 주식회사 비수성 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR100612272B1 (ko) 2003-07-31 2006-08-11 삼성에스디아이 주식회사 비수성 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP2006172726A (ja) 2004-12-13 2006-06-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池
JP4284541B2 (ja) 2004-12-14 2009-06-24 ソニー株式会社 二次電池
JP5018089B2 (ja) * 2004-12-27 2012-09-05 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
WO2006078866A2 (en) 2005-01-19 2006-07-27 Arizona Board Of Regents, Acting For And On Behalf Of Arizona State University Electric current-producing device having sulfone-based electrolyte
JP4957944B2 (ja) * 2005-11-29 2012-06-20 ソニー株式会社 二次電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011155698A2 (ko) 2010-06-08 2011-12-15 에스케이텔레콤 주식회사 입체 영상 오류 개선 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20100119952A1 (en) 2010-05-13
KR101802342B1 (ko) 2017-11-28
US8372548B2 (en) 2013-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101802342B1 (ko) 유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지
KR101430615B1 (ko) 캐소드 및 이를 채용한 리튬 전지
KR101430616B1 (ko) 캐소드 및 이를 채용한 리튬 전지
JP5972513B2 (ja) カソード及びこれを採用したリチウム電池
KR101440884B1 (ko) 표면 처리된 음극 활물질을 포함하는 음극 및 이를 채용한리튬 전지
KR101166019B1 (ko) 도전제, 이를 포함하는 리튬 이차 전지 양극용 슬러리 조성물 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR101578706B1 (ko) 캐소드 및 이를 채용한 리튬 전지
KR101430617B1 (ko) 니오븀 산화물 함유 전극 및 이를 채용한 리튬 전지
KR101297257B1 (ko) 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
EP3235046B1 (en) Electrolyte composition comprising fluorinated carbonate, and battery comprising the same
EP1562251B1 (en) Organic electrolytic solution and lithium battery using the same
KR101352974B1 (ko) 리튬이차전지
KR20140083181A (ko) 리튬 전극 및 이를 사용하여 제조된 리튬금속 전지
KR100528933B1 (ko) 유기전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
KR20110094980A (ko) 양극 및 이를 채용한 리튬 전지
CN112635835B (zh) 高低温兼顾的非水电解液及锂离子电池
KR20040108217A (ko) 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
KR101451804B1 (ko) 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
KR20190064272A (ko) 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR100592235B1 (ko) 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
KR20100121236A (ko) 유기전해액 및 이를 채용한 리튬전지
JP2009283473A (ja) 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
KR101433662B1 (ko) 이차전지용 전해액과 이를 함유하는 이차전지
KR101512713B1 (ko) 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
WO2018007837A2 (en) Rechargeable electrochemical lithium ion cell

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2015101005014; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20150827

Effective date: 20170724

S901 Examination by remand of revocation
GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant