KR20100109181A - 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 - Google Patents
리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100109181A KR20100109181A KR1020090027646A KR20090027646A KR20100109181A KR 20100109181 A KR20100109181 A KR 20100109181A KR 1020090027646 A KR1020090027646 A KR 1020090027646A KR 20090027646 A KR20090027646 A KR 20090027646A KR 20100109181 A KR20100109181 A KR 20100109181A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrolyte
- secondary battery
- lithium secondary
- compound
- formula
- Prior art date
Links
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 65
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 56
- -1 trialkylsilyl cyanide compound Chemical class 0.000 claims abstract description 56
- LEIMLDGFXIOXMT-UHFFFAOYSA-N trimethylsilyl cyanide Chemical compound C[Si](C)(C)C#N LEIMLDGFXIOXMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 4
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013131 LiN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QKBJDEGZZJWPJA-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound [CH2]COC(=O)OCCC QKBJDEGZZJWPJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- MWKJTNBSKNUMFN-UHFFFAOYSA-N trifluoromethyltrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)F MWKJTNBSKNUMFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VIYXXANHGYSBLY-UHFFFAOYSA-N trimethylsilyl 2,2,2-trifluoroacetate Chemical compound C[Si](C)(C)OC(=O)C(F)(F)F VIYXXANHGYSBLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QHUNJMXHQHHWQP-UHFFFAOYSA-N trimethylsilyl acetate Chemical compound CC(=O)O[Si](C)(C)C QHUNJMXHQHHWQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JCUPGHJJFSUZRF-UHFFFAOYSA-N trimethylsilyl benzenesulfonate Chemical compound C[Si](C)(C)OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 JCUPGHJJFSUZRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVSRWXFOZLIWJS-UHFFFAOYSA-N trimethylsilyl propanoate Chemical compound CCC(=O)O[Si](C)(C)C QVSRWXFOZLIWJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010090 LiAlO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013372 LiC 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006025 NiCoMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RLTFLELMPUMVEH-UHFFFAOYSA-N [Li+].[O--].[O--].[O--].[V+5] Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[V+5] RLTFLELMPUMVEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- LLCSWKVOHICRDD-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diyne Chemical group C#CC#C LLCSWKVOHICRDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011329 calcined coke Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000005466 carboxylated polyvinylchloride Substances 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000686 lithium vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006051 mesophase pitch carbide Substances 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000973 polyvinylchloride carboxylated Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- DOKHEARVIDLSFF-UHFFFAOYSA-N prop-1-en-1-ol Chemical group CC=CO DOKHEARVIDLSFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/10—Compounds having one or more C—Si linkages containing nitrogen having a Si-N linkage
-
- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- 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
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
리튬염, 하기 화학식 1로 표현되는 트리알킬실릴시아나이드(trialkylsilyl cyanide) 화합물 및 유기 용매를 포함하는 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서 R1 내지 R3는 서로 같거나 다를 수 있으며 각각 탄소 수 1 내지 6개를 가지는 알킬기에서 선택되는 하나이다.
리튬 이차 전지, 전해질, 용량 보존율
Description
본 기재는 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
전지는 내부에 들어 있는 화학 물질의 전기 화학적 산화 환원 반응시 발생하는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 전지 내부의 에너지가 모두 소모되면 폐기하여야 하는 일차 전지와 여러 번 충전할 수 있는 이차 전지로 나눌 수 있다. 이 중 이차 전지는 화학 에너지와 전기 에너지의 가역적 상호 변환을 이용하여 여러 번 충방전하여 사용할 수 있다.
한편, 최근 첨단 전자산업의 발달로 전자 장비의 소형화 및 경량화가 가능하게 됨에 따라 휴대용 전자 기기의 사용이 증대되고 있다. 이러한 휴대용 전자 기기의 전원으로 높은 에너지 밀도를 가진 전지의 필요성이 증대되어 리튬 이차 전지의 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 리튬을 인터칼레이션(intercalation) 및 디인터칼 레이션(deintercalation)할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극 및 리튬을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하는 음극을 포함하는 전지 셀에 전해질을 주입하여 사용된다. 이 중 전해질은 리튬 이차 전지의 성능에 중요한 영향을 미친다.
본 발명의 일 구현예는 사이클 수명 특성을 개선할 수 있는 리튬 이차 전지용 전해질을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 전해질은 리튬염, 하기 화학식 1로 표현되는 트리알킬실릴시아나이드(trialkylsilyl cyanide) 화합물, 그리고 유기 용매를 포함한다:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서 R1 내지 R3는 서로 같거나 다를 수 있으며 각각 탄소 수 1 내지 6개를 가지는 알킬기에서 선택되는 하나이다.
상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는 트리메틸실릴 시아나이드를 포함할 수 있다:
[화학식 2]
상기 리튬 이차 전지용 전해질은 할로겐화 카보네이트 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 할로겐화 카보네이트 화합물은 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함할 수 있다.
상기 할로겐화 카보네이트 화합물은 상기 전해질의 총 함량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 상기 전해질의 총 함량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 리튬 이차 전지는 양극, 음극, 그리고 리튬염, 상기 화학식 1로 표현되는 트리알킬실릴시아나이드 화합물 및 유기 용매를 포함하는 전해질을 포함하고, 상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 상기 화학식 2로 표현되는 트리메틸실릴시아나이드를 포함할 수 있다.
여러 번의 충방전 후에도 전지 용량이 감소하는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 용량 보존율 및 사이클 수명 특성을 개선할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지용 전해질은 리튬염, 트리알킬실릴시아나이드(trialkylsilyl cyanide) 화합물 및 유기 용매를 포함한다.
리튬염은 유기 용매에 용해되어 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하는 것으로, 전해질에서 리튬 이온을 방출할 수 있으면 특히 한정되지 않는다. 이들의 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2y +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI 및 이들의 조합을 들 수 있으며, 구체적으로 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, CF3SO3Li 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
상기 리튬염은 약 0.1 내지 2.0M의 농도 범위로 사용할 수 있다. 리튬염이 상기 범위의 농도로 사용되는 경우 전해질의 점도를 적절하게 유지하여 리튬 이온의 이동성을 높일 수 있다.
트리알킬실릴시아나이드 화합물은 화학식 1로 표현될 수 있다:
[화학식 1]
여기서 R1 내지 R3는 서로 같거나 다를 수 있으며 각각 탄소 수 1 내지 6개를 가지는 알킬기에서 선택되는 하나이다.
상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 상기 R1 내지 R3가 메틸기인 화학식 2로 표현되는 트리메틸실릴시아나이드를 포함할 수 있다:
[화학식 2]
상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 전해질 특성이 열화되는 것을 방지하여 여러 번의 충방전 후에도 전지 용량이 감소하는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 용량 보존율 및 사이클 수명 특성을 개선할 수 있다.
상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 상기 전해질의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우, 이차 전지의 사이클 수명 특성을 개선할 수 있다.
유기 용매는 리튬 이온이 이동할 수 있는 매질 역할을 하는 것으로, 예를 들어 카보네이트 화합물, 에스테르 화합물, 에테르 화합물, 케톤 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이 중 카보네이트 화합물은 사슬형(chain) 카보네이트 화합물, 환형(cyclic) 카보네이트 화합물 및 이들의 조합에서 선택하여 사용할 수 있다.
사슬형 카보네이트 화합물은 예컨대 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethyl carbonate, MEC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 메틸프로필카보네이트(methylpropyl carbonate, MPC) 및 에틸프로필카보네이트(ethylpropyl carbonate, EPC)를 들 수 있으며, 환형 카보네이트 화합물은 예컨대 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC) 및 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate, BC)를 들 수 있다.
특히, 사슬형 카보네이트 화합물 및 환형 카보네이트 화합물을 혼합하여 사용하는 경우, 유전율을 높이는 동시에 점성이 작은 용매로 제조될 수 있어서 좋다. 이 경우 환형 카보네이트 화합물 및 사슬형 카보네이트 화합물은 약 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용할 수 있다. 사슬형 카보네이트 화합물 및 환형 카보네이트 화합물을 혼합하여 사용하는 예로는 에틸렌 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트를 소정 비율로 혼합한 경우를 들 수 있다.
상기 유기 용매는 다른 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있으며, 예컨대 전해질 총 함량에 대하여 약 1 내지 90중량%로 포함될 수 있다.
상기 리튬 이차 전지용 전해질은 할로겐화 카보네이트 화합물을 더 포함할 수 있다. 할로겐화 카보네이트 화합물은 전해질의 성능을 개선하는 첨가제의 일종으로, 예컨대 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC)일 수 있다.
상기 할로겐화 카보네이트 화합물은 상술한 트리알킬실릴시아나이드 화합물과 함께 포함됨으로써 장기 용량 보존율을 더욱 개선할 수 있다.
상기 할로겐화 카보네이트 화합물은 상기 전해질의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우, 사이클 수명 특성을 개선하는 동시에 장기 수명 특성 또한 개선할 수 있다.
이하 본 발명의 다른 구현예에 따른 리튬 이차 전지에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지를 보여주는 개략도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지(100)는 양극(114), 양극(114)과 대향하는 음극(112), 양극(114)과 음극(112) 사이에 배치되어 있는 세퍼레이터(113) 및 양극(114), 음극(112) 및 세퍼레이터(113)을 함침하는 전해질(도시하지 않음)을 포함하는 전지 셀과, 상기 전지 셀을 담고 있는 전지 용기(120) 및 상기 전지 용기(120)를 밀봉하는 밀봉 부재(140)를 포함한다.
양극(114)은 집전체 및 상기 접전체 위에 형성되어 있는 양극 활물질 층을 포함한다.
집전체는 알루미늄 박 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
양극 활물질 층은 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함한다.
양극 활물질은 리튬이 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 화합물이면 특히 제한되지 않으며, 구체적으로 리튬(Li)과 코발트(Co), 망간(Mn), 니켈(Ni) 및 이들의 조합에서 선택되는 금속의 복합 산화물일 수 있다.
이들 화합물로는 예컨대 LiaA1 - bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 - bBbO2 - cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2 -bBbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αLα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αL2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b-cMnbBcO2-αLα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αL2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4을 들 수 있다.
여기서, A는 Ni, Co, Mn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, D는 O, F, S, P 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, E는 Co, Mn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, L은 F, S, P 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, Q는 Ti, Mo, Mn 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, I는 Cr, V, Fe, Sc, Y 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
바인더는 양극 활물질 입자들 사이의 응집력을 높이는 동시에 양극 활물질이 집전체 위에 잘 접착되도록 한다. 바인더는 양극 활물질의 화학적 특성에 영향을 미치지 않으면서 접착성을 가지는 물질이면 특히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필렌셀룰로즈, 디아세틸렌셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐디플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지 및 나일론 따위를 들 수 있다.
도전재는 양극에 도전성을 부여하기 위하여 사용되는 것으로, 양극 활물질의 화학적 특성에 영향을 미치지 않으면서 전도성을 가지는 물질이면 특히 한정되지 않으며, 예컨대 폴리페닐렌 유도체, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소 섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 따위를 들 수 있다.
또한 상기 양극 활물질 표면에 코팅층이 형성될 수도 있고, 이 때 코팅층은 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 및 이들의 조합에서 선택된 금속 또는 준금속의 옥사이드, 히드록사이드, 옥시히드록사이드, 옥시카보네이트, 히드록시카보네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질이거나 결정질일 수 있다.
음극(112)은 집전체 및 상기 접전체 위에 형성되어 있는 음극 활물질 층을 포함한다.
집전체는 구리 박, 니켈 박, 스테인레스강 박, 티타늄 박, 니켈 발포체(foam), 전도성 금속이 도포된 고분자 기재 등으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
음극 활물질 층은 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함한다.
음극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 화합물이면 특히 제한되지 않으며, 구체적으로 탄소계 음극 활물질, 리튬과 합금화할 수 있는 화합물, 전이 금속 산화물, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 화합물, 리튬과 가역적으로 반응할 수 있는 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
탄소계 음극 활물질에는 결정질 탄소, 비정질 탄소 및 이들의 조합에서 선택될 수 있으며, 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물 및 소성된 코크스 등을 들 수 있다.
상기 리튬과 합금화할 수 있는 화합물에는 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 포함할 수 있다.
상기 전이 금속 산화물, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질 또는 리튬과 가역적으로 반응하여 화합물을 형성할 수 있는 물질로는 예컨대 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, Si, SiOx(0<x<2), Sn, SnO2, 틴 합금 복합체(composite tin alloys) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
바인더 및 도전재는 전술한 바와 같다.
세퍼레이터(113)는 단일막 또는 다층막일 수 있으며, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
전해질은 전술한 구현예에서 설명한 바와 같이, 리튬염, 트리알킬실릴시아나이드 및 유기 용매를 포함한다. 중복되는 설명은 여기에서 생략한다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
<전해질의 제조>
실시예
1
약 1중량%의 트리메틸실릴시아나이드(TMSC)을 1.15M LiPF6 이 용해된 유기 용매에 첨가하여 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다. 이 때 유기 용매는 에틸렌카보네이트(EC): 에틸메틸카보네이트(EMC): 디에틸카보네이트(DEC)를 약 1:1:1의 비율로 혼합한 것을 사용하였다
실시예
2
트리메틸실릴시아나이드(TMSC)를 약 3중량%로 함유한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
실시예
3
트리메틸실릴시아나이드(TMSC)를 약 5중량%로 함유한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
실시예
4
트리메틸실릴시아나이드(TMSC)를 6중량%로 함유한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
실시예
5
실시예 1에 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 약 3중량%로 더 함유한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
실시예
6
실시예 2에 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 약 3중량%로 더 함유한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
실시예
7
실시예 2에 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 약 5중량%로 더 함유한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
실시예
8
실시예 2에 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 약 10중량%로 더 함유한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
비교예
1
1.15M LiPF6을 에틸렌카보네이트(EC): 에틸메틸카보네이트(EMC): 디에틸카보네이트(DEC)를 약 1:1:1의 비율로 혼합한 유기 용매에 첨가하여 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
비교예
2
비교예 1에 트리메틸실릴 벤젠설포네이트(trimethylsilyl benzenesulfonate, TMSBS) 3중량% 더 포함한 것 외에는 비교예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
비교예
3
비교예 1에 트리메틸실릴 아세테이트(trimethylsilyl acetate, TMSA) 3중량% 더 포함한 것 외에는 비교예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
비교예
4
비교예 1에 트리메틸실릴 트리플루오로아세테이트(trimethylsilyl trifluoroacetate, TMSTFA) 3중량% 더 함유한 것 외에는 비교예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
비교예
5
비교예 1에 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 약 3중량%로 더 함유한 것 외에는 비교예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
비교예
6
비교예 1에 트리메틸실릴 프로파노에이트(trimethylsilyl propanoate, TMSP)를 3중량%로 더 함유한 것 외에는 비교예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
비교예
7
비교예 1에 트리메틸실릴 트리플루오로메탄(trimethylsilyl trifluoromethane, TMSTFM)을 3중량%로 더 함유한 것 외에는 비교예 1과 동일하게 리튬 이차 전지용 전해질을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7을 정리하면 표 1과 같다:
<리튬 이차 전지의 제조>
양극 활물질로 LiCoO2 및 NiCoMn(니켈-코발트-망간 복합 화합물)을 사용하고, 음극 활물질로 인조 흑연을 사용하고, 세퍼레이터로 폴리에틸렌 재질의 필름을 사용하여 전지 셀을 제조하고 여기에 상기 실시예 1 내지 8와 비교예 1 내지 7에 따른 전해질을 각각 주입하여 800mAh 용량의 리튬 이차 전지를 제조하였다.
<성능 테스트 1>
상술한 방법으로 제조된 리튬 이차 전지를 약 100회 충방전(사이클)한 후 초기 대비 용량을 측정하였다.
그 결과는 표 2와 같다:
표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 8에 따른 전해질을 포함한 리튬 이차 전지는 비교예 1 내지 4, 6 및 7에 따른 전해질을 포함한 리튬 이차 전지에 비하여 100회 충방전 후 용량 보존율이 높은 것을 알 수 있다. 이로부터 트리메틸실릴시아나이드를 포함함으로써 용량 보존율이 개선되었음을 알 수 있다.
또한 트리메틸실릴시아나이드(TMSC) 외에 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 더 포함하는 경우(실시예 5 내지 8)에 용량 보존율이 더욱 개선되었음을 알 수 있다.
<성능 테스트 2>
상술한 방법으로 제조된 리튬 이차 전지를 약 300회 충방전한 후 초기 대비 용량을 측정하였다.
그 결과는 표 3과 같다:
표 3에서 보는 바와 같이, 첨가제로 트리메틸실릴시아나이드(TMSC) 및 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 포함한 실시예 5 내지 8에 따른 전해질을 포함한 리튬 이자 전지가 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC) 만을 포함한 비교예 5에 비하여 300회 충방전 후 용량 보존율이 높음을 알 수 있다. 이로부터 트리메틸실릴시아나이드(TMSC)이 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)와 함께 포함됨으로써 장기 용량 보존율 또한 개선하는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지를 보여주는 개략도이다.
Claims (13)
- 리튬염,하기 화학식 1로 표현되는 트리알킬실릴시아나이드(trialkylsilyl cyanide) 화합물, 그리고유기 용매를 포함하는 리튬 이차 전지용 전해질:[화학식 1]
상기 화학식 1에서 R1 내지 R3는 서로 같거나 다를 수 있으며 각각 탄소 수 1 내지 6개를 가지는 알킬기에서 선택되는 하나이다. - 제1항에서,상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는 트리메틸실릴 시아나이드를 포함하는 리튬 이차 전지용 전해질.[화학식 2]
- 제1항에서,할로겐화 카보네이트 화합물을 더 포함하는 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제3항에서,상기 할로겐화 카보네이트 화합물은 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함하는 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제3항에서,상기 할로겐화 카보네이트 화합물은 상기 전해질의 총 함량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되어 있는 리튬 이차 전지용 전해질.
- 제1항에서,상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 상기 전해질의 총 함량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되어 있는 리튬 이차 전지용 전해질.
- 양극,음극, 그리고리튬염, 하기 화학식 1로 표현되는 트리알킬실릴시아나이드 화합물 및 유기 용매를 포함하는 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지:[화학식 1]
상기 화학식 1에서 R1 내지 R3는 서로 같거나 다를 수 있으며, 각각 탄소 수 1 내지 6개를 가지는 알킬기에서 선택되는 하나임. - 제7항에서,상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 하기 화학식 2로 표현되는 트리메틸실릴시아나이드를 포함하는 리튬 이차 전지.[화학식 2]
- 제7항에서,상기 전해질은 할로겐화 카보네이트 화합물을 더 포함하는 리튬 이차 전지.
- 제9항에서,상기 할로겐화 카보네이트 화합물은 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함하는 리튬 이차 전지.
- 제9항에서,상기 할로겐화 카보네이트 화합물은 상기 전해질의 총 함량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되어 있는 리튬 이차 전지.
- 제7항에서,상기 트리알킬실릴시아나이드 화합물은 상기 전해질의 총 함량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되어 있는 리튬 이차 전지.
- 제7항에서,상기 양극은 LiCoO2, 니켈-코발트-망간 복합 화합물 및 이들의 조합에서 선택되는 양극 활물질을 포함하는 리튬 이차 전지.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090027646A KR101002651B1 (ko) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| US12/635,545 US8349497B2 (en) | 2009-03-31 | 2009-12-10 | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090027646A KR101002651B1 (ko) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100109181A true KR20100109181A (ko) | 2010-10-08 |
| KR101002651B1 KR101002651B1 (ko) | 2010-12-20 |
Family
ID=42784649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090027646A KR101002651B1 (ko) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8349497B2 (ko) |
| KR (1) | KR101002651B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022528246A (ja) * | 2019-04-18 | 2022-06-09 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | リチウム二次電池用非水電解液添加剤、これを含むリチウム二次電池用非水電解液及びリチウム二次電池 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102259216B1 (ko) * | 2018-05-23 | 2021-05-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| KR102529247B1 (ko) * | 2019-05-02 | 2023-05-08 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| CN114597492A (zh) * | 2021-04-12 | 2022-06-07 | 深圳市研一新材料有限责任公司 | 非水电解液以及使用其的锂离子电池 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000223152A (ja) | 1998-11-24 | 2000-08-11 | Mitsuru Sano | 充放電におけるサイクル寿命を延長したリチウムイオン二次電池 |
| KR100477751B1 (ko) | 2002-11-16 | 2005-03-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 비수계 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지 |
| JP4127788B2 (ja) | 2002-11-22 | 2008-07-30 | 株式会社トクヤマ | オニウム塩 |
| JP2006173014A (ja) | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Nippon Shokubai Co Ltd | イオン性物質含有組成物、イオン伝導性材料及びその用途 |
| US8273484B2 (en) | 2005-05-26 | 2012-09-25 | Novolyte Technologies, Inc. | Nitrogen silylated compounds as additives in non-aqueous solutions for electrochemical cells |
| KR20080097599A (ko) | 2007-05-02 | 2008-11-06 | 주식회사 엘지화학 | 비수전해액 첨가제 및 이를 이용한 이차 전지 |
-
2009
- 2009-03-31 KR KR1020090027646A patent/KR101002651B1/ko active IP Right Grant
- 2009-12-10 US US12/635,545 patent/US8349497B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022528246A (ja) * | 2019-04-18 | 2022-06-09 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | リチウム二次電池用非水電解液添加剤、これを含むリチウム二次電池用非水電解液及びリチウム二次電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101002651B1 (ko) | 2010-12-20 |
| US20100248021A1 (en) | 2010-09-30 |
| US8349497B2 (en) | 2013-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10916806B2 (en) | Electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising electrolyte | |
| KR101135503B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| US7494746B2 (en) | Electrolyte for rechargeable lithium battery, and rechargeable lithium battery including same | |
| KR101117623B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 및 상기 양극을 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| US20130089794A1 (en) | Rechargeable lithium battery | |
| KR20080082276A (ko) | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20130003583A (ko) | 리튬이차전지용 전해액 첨가제, 이를 포함하는 비수성 전해액 및 리튬이차전지 | |
| EP2660905B1 (en) | Positive active material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery | |
| US9153842B2 (en) | Rechargeable lithium battery including positive electrode including activated carbon and electrolyte containing propylene carbonate | |
| KR101002652B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20140064607A (ko) | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR101002653B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20100093321A (ko) | 비수 전해질, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| US20140120410A1 (en) | Positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same | |
| KR101002651B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| US11784347B2 (en) | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same | |
| US9419270B2 (en) | Positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery | |
| US9105906B2 (en) | Separator for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same | |
| US20130209895A1 (en) | Rechargeable lithium battery | |
| KR20210070155A (ko) | 전해액 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차전지 전해액 및 리튬 이차전지 2 | |
| KR20120125144A (ko) | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| KR20170042524A (ko) | 리튬 이차 전지 및 리튬 이차 전지용 음극 | |
| KR20170136860A (ko) | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131125 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141118 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151123 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161115 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171121 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181119 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191203 Year of fee payment: 10 |