KR20100135623A - Electrolyte solution for secondary battery with improved safety and lithium secondary battery containing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electrolyte solution and a lithium secondary battery containing the same are provided to improve safety because SEI film-forming and recovery are enabled. CONSTITUTION: An electrolyte solution for a secondary battery comprises nonaqueous solvent and ionic salt, a first additive forming a protective film on the surface of an anode active material through polymerization reaction during an initial charge-discharging process, a second additive supplementing the protective film of the anode active material through polymerization reaction during a charge-discharging process after the initial process.

Description

안전성이 향상된 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Electrolyte Solution for Secondary Battery with Improved Safety and Lithium Secondary Battery Containing the Same}Electrolyte for secondary battery with improved safety and lithium secondary battery comprising same {Electrolyte Solution for Secondary Battery with Improved Safety and Lithium Secondary Battery Containing the Same}

본 발명은 안전성이 향상된 이차전지용 전해액에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 비수 용매 및 이온염을 포함하는 이차전지용 전해액에 있어서, 초기 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 음극 활물질의 표면에 보호막을 형성하는 제 1 첨가제와, 초기 이후의 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 음극 활물질의 보호막을 보충하는 제 2 첨가제를 포함하고 있으며, 상기 제 1 첨가제는 이차전지의 초기 충방전 전위에서 제 2 첨가제보다 중합 반응성이 높고, 제 2 첨가제는 이차전지의 충방전 전위에서 제 1 첨가제보다 내분해성이 우수한 것을 특징으로 하는 이차전지용 전해액에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery electrolyte with improved safety, and more particularly, in a secondary battery electrolyte including a nonaqueous solvent and an ionic salt, forming a protective film on the surface of the negative electrode active material through a polymerization reaction during an initial charge and discharge process. A first additive and a second additive which supplements the protective film of the negative electrode active material through a polymerization reaction in an initial post-charge / discharge process, wherein the first additive is more reactive than the second additive at an initial charge / discharge potential of the secondary battery. This high, second additive relates to an electrolyte solution for secondary batteries, characterized in that it has superior decomposition resistance than the first additive at the charge and discharge potential of the secondary battery.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries with high energy density and voltage, long cycle life, and low self discharge rate It is commercially used and widely used.

리튬 이차전지는 초기 충전시 양극으로 사용되는 리튬 금속 산화물로부터 리튬 이온이 음극으로 사용되는 흑연으로 이동하여, 흑연 전극의 층간에 삽입된다. 이 때 리튬은 반응성이 강하므로 흑연 음극 표면에서 전해액과 음극을 구성하는 탄소가 반응하여 Li2CO3, Li2O, LiOH 등의 화합물을 생성한다. 이들 화합물은 흑연 음극의 표면에 일종의 부동태 피막(passivation layer)을 형성하게 되는데, 이러한 피막을 고체 전해질 계면(solid electrolyte interface: SEI) 막이라고 한다. The lithium secondary battery moves from lithium metal oxide used as an anode during initial charging to graphite where lithium ions are used as a cathode, and is inserted between the layers of the graphite electrode. At this time, since lithium is highly reactive, the electrolyte and the carbon constituting the cathode react on the surface of the graphite cathode to generate compounds such as Li 2 CO 3 , Li 2 O, and LiOH. These compounds form a kind of passivation layer on the surface of the graphite cathode, which is called a solid electrolyte interface (SEI) film.

상기 SEI 막은 일단 형성되면 이온 터널(Ion Tunnel)의 역할을 수행하여 리튬 이온만을 통과시키게 된다. 이러한 이온 터널의 효과로 리튬 이온을 용매화(solvation)시켜, 전해액 중에서 리튬 이온과 함께 이동하는 분자량이 큰 유기용매 분자, 예를 들어, 리튬염, EC, DMC 또는 DEC 등이 흑연 음극에 함께 삽입되어 음극의 구조를 붕괴시키는 것을 방지할 수 있다. 일단 SEI 막이 형성되면, 리튬 이온은 다시는 흑연 음극 또는 다른 물질과 부반응을 하지 않게 되고, 상기 SEI 필름 형성에 소모된 전하량은 비가역 용량으로 방전시 가역적으로 반응하지 않는 특성을 갖는다. 따라서, 더 이상의 전해액의 분해가 발생하지 않고 전해액 중의 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지되어 안정적인 충방전이 유지될 수 있다(J. Power Sources (1994) 51:79~104). 결론적으로, SEI 막이 일단 형성되면 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지되며 전지의 수명 특성 또한 개선된다.Once formed, the SEI film functions as an ion tunnel to pass only lithium ions. The effect of the ion tunnel solvates lithium ions, and organic solvent molecules having a large molecular weight, such as lithium salts, EC, DMC, or DEC, which move together with lithium ions in the electrolyte are inserted together in the graphite anode. This can prevent the structure of the cathode from collapsing. Once the SEI film is formed, lithium ions again do not react sideways with the graphite cathode or other material, and the amount of charge consumed to form the SEI film has a property of not reversibly reacting upon discharging at an irreversible capacity. Therefore, no further decomposition of the electrolyte occurs and the amount of lithium ions in the electrolyte can be reversibly maintained to maintain stable charge and discharge (J. Power Sources (1994) 51: 79-104). In conclusion, once the SEI film is formed, the amount of lithium ions is reversibly maintained and the battery life characteristics are also improved.

이러한 SEI 막은 전해액이 안정성을 유지하는 통상의 조건, 즉 -20 내지 60℃의 온도 범위 및 4V 이하의 전압 조건하에서는 비교적 견고하여 음극과 전해액간의 부반응을 방지하는 역할을 충분히 수행할 수 있다. 그러나, 만충전 상태에서의 고온 저장시 (예를 들어, 4.2V에서 100% 충전 후 85℃에서 4일간 방치) SEI 막의 내구성이 서서히 저하한다는 문제점이 있다.Such SEI membrane is relatively firm under normal conditions that maintain the stability of the electrolyte, that is, a temperature range of -20 to 60 ° C. and a voltage of 4 V or less, and may sufficiently play a role of preventing side reactions between the negative electrode and the electrolyte. However, there is a problem that the durability of the SEI film gradually decreases at high temperature storage in a fully charged state (for example, left at 85 ° C. for 4 days after 100% charge at 4.2V).

즉, 만충전 상태에서 고온 저장하게 되면 시간이 경과함에 따라 SEI 필름이 서서히 붕괴하면서 음극이 노출되고, 이렇게 노출된 음극의 표면이 주위의 전해액과 반응하여 부반응을 지속적으로 일으키면서 CO, CO2, CH4, C3H6 등의 가스 들이 발생하여 전지 내압의 상승을 초래하게 된다.That is, when the high-temperature storage in the fully charged state the cathode, while the SEI film gradually collapses and exposed with the lapse of time, so that the surface of the exposed anode reacts with an electrolyte around, causing a side reaction continued to CO, CO 2, Gases such as CH 4 and C 3 H 6 are generated to cause an increase in the battery internal pressure.

이러한 SEI 막의 성질은 전해액에 포함된 용매의 종류나 첨가제 등의 특성에 따라 달라지며, 이온 및 전하 이동에 영향을 미쳐 전지의 성능 변화를 초래하는 주요 인자 중의 하나로 알려져 있다(참조: Shoichiro Mori, Chemical properties of various organic electrolytes for lithium rechargeable batteries, J.Power Source (1997) Vol. 68). The properties of these SEI membranes depend on the type of solvent or additives contained in the electrolyte, and are known as one of the major factors that affect ions and charge transfer, leading to changes in battery performance (see Shoichiro Mori, Chemical). properties of various organic electrolytes for lithium rechargeable batteries, J. Power Source (1997) Vol. 68).

이에, 음극의 표면에 SEI 막을 형성하거나 반복적인 충방전 과정에서 일부 손상된 SEI 층을 복구하는데 사용될 수 있는 전해액 첨가제들이 일부 개시되어 있다. Accordingly, some electrolyte additives that can be used to form an SEI film on the surface of the cathode or to repair some damaged SEI layers during repeated charge and discharge processes are disclosed.

이러한 SEI 층의 형성 및 복구를 위한 전해액 첨가제는, 초기 형성 과정에서는 비교적 많은 양이 소모되는 반면에, 이후 충방전 또는 장기간 보존시에는 소량 의 첨가제만이 요구된다. 만일, 전지에 투입되는 첨가제의 양이 적어 초기 형성 과정에서 모두 소모되어 버리면 이후 충방전 또는 장기 보존시에 수명의 열화가 발생하게 된다. 그러나, 첨가제의 양이 너무 많을 경우, 잉여 첨가제가 반응하면서 비가역 용량을 발생시키거나, 분해되면서 가스를 발생하여 전지의 안정성을 악화시키는 경우가 있다. The electrolyte additive for forming and restoring such an SEI layer is consumed in a relatively large amount during the initial formation process, whereas only a small amount of the additive is required for charge / discharge or long term storage. If the amount of the additive added to the battery is small and consumed in the initial formation process, deterioration of the life occurs after charging / discharging or long term storage. However, when the amount of the additive is too large, the surplus additive may react to generate irreversible capacity or decompose to generate gas to deteriorate the stability of the battery.

따라서, 첨가제를 필요량으로 첨가하여 첨가제 고유의 효과를 발휘하면서도 잉여 첨가제의 부반응, 즉, 스웰링을 유발하거나 전해액 분해 반응을 촉진시켜 고온 안전성을 저해하는 문제를 최소화할 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a new method for minimizing the problem of impairing high temperature safety by adding an additive in an amount necessary to exert an inherent effect of the additive while causing side reactions of the surplus additive, that is, causing swelling or promoting electrolyte decomposition reaction. .

한편, 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2)이 주로 사용되고 있고, 그 외에 층상 결정 구조의 LiMnO2, 스피넬 결정 구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용도 고려되고 있다. On the other hand, lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) is mainly used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery. In addition, lithium-containing manganese oxides such as LiMnO 2 having a layered crystal structure and LiMn 2 O 4 having a spinel crystal structure, and lithium containing The use of nickel oxide (LiNiO 2 ) is also contemplated.

특히, LiNiO2 등의 리튬 니켈계 산화물은 상기 코발트계 산화물보다 비용이 저렴하면서도 4.3 V로 충전되었을 때, 높은 방전 용량을 나타내는 바, 도핑된 LiNiO2의 가역 용량은 LiCoO2의 용량(약 165 mAh/g)을 초과하는 약 200 mAh/g에 근접한다. 따라서, 약간 낮은 평균 방전 전압과 체적 밀도(volumetric density)에도 불구하고, LiNiO2 양극 활물질을 포함하는 상용화 전지는 개선된 에너지 밀도를 가지므로, 최근 고용량 전지를 개발하기 위하여 이러한 니켈계 양극 활물질에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. In particular, lithium nickel-based oxides such as LiNiO 2 have a lower discharge cost than the cobalt-based oxides and have a high discharge capacity when charged to 4.3 V. Thus, the reversible capacity of doped LiNiO 2 is equivalent to that of LiCoO 2 (about 165 mAh). / g) in excess of about 200 mAh / g. Thus, despite slightly lower average discharge voltages and volumetric densities, commercialized cells containing LiNiO 2 positive electrode active materials have improved energy densities, and thus, in order to develop high capacity batteries, Research is active.

그러나, LiNiO2계 양극 활물질은 충방전 사이클에 동반하는 체적 변화에 따라 결정 구조의 급격한 상전이가 나타나고, 공기와 습기에 노출되었을 때 표면에서 내화학성이 급격히 저하되며 저장 또는 사이클 동안 과량의 가스가 발생하는 문제가 있어서, 실용화가 제한되고 있는 실정이다. However, LiNiO 2 based positive electrode active material shows a sudden phase transition of the crystal structure according to the volume change accompanying the charge and discharge cycle, the chemical resistance on the surface is rapidly reduced when exposed to air and moisture, and excess gas is generated during storage or cycle There is a problem in that the practical use is limited.

이에, 니켈의 일부를 망간, 코발트 등의 다른 전이금속으로 치환한 형태의 리튬 전이금속 산화물이 제안되었다. 이러한 금속 치환된 니켈계 리튬 전이금속 산화물은 상대적으로 사이클 특성 및 용량 특성이 우수하다는 장점이 있지만, 이 경우에도 장기간 사용시에는 사이클 특성이 급격히 저하되고, 전지에서의 가스발생에 의한 스웰링, 낮은 화학적 안정성 등의 문제는 충분히 해결되지 못하고 있다. 특히, 니켈 고함량의 리튬 니켈계 전이금속 산화물은 전지의 스웰링(swelling) 현상이 심하게 나타나고 고온 안전성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. Accordingly, lithium transition metal oxides in which a part of nickel is substituted with other transition metals such as manganese and cobalt have been proposed. Such metal-substituted nickel-based lithium transition metal oxides have an advantage of relatively superior cycle characteristics and capacity characteristics, but even in this case, the cycle characteristics deteriorate rapidly during long-term use, swelling due to gas generation in a battery, and low chemical Problems such as stability have not been sufficiently solved. In particular, lithium nickel-based transition metal oxide having a high nickel content has a problem in that a swelling phenomenon of a battery is severe and low temperature safety is low.

따라서, 고용량화에 적합한 리튬 니켈계 양극 활물질을 이용하면서도 고온 안전성 문제를 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다. 이에, 종래 리튬 코발트계 산화물에 SEI 막을 형성하는 전해액 첨가제로 사용되고 있는 비닐렌 카보네이트, 비닐 에틸렌 카보네이트 등을 첨가하여 전지의 수명 특성 및 고온 안전성을 향상시키는 방안이 제안되었다. Therefore, there is a high need for a technology capable of solving the high temperature safety problem while using a lithium nickel-based cathode active material suitable for high capacity. Accordingly, a method of improving the life characteristics and high temperature safety of a battery by adding vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and the like, which are conventionally used as an electrolyte additive for forming an SEI film, is proposed to lithium cobalt oxide.

그러나, 이들 물질이 니켈계 리튬 전이금속 산화물을 양극 활물질로서 포함하는 전지에 사용되는 경우에는 오히려 스웰링 현상 및 고온 안전성의 저하가 더욱 심각해지는 문제가 있어서, 실질적으로 적용이 불가능한 것으로 확인되었다. However, when these materials are used in a battery containing nickel-based lithium transition metal oxide as a positive electrode active material, there is a problem that the swelling phenomenon and the deterioration of high temperature safety become more serious, and thus it is confirmed that it is practically impossible to apply.

따라서, 한국 특허출원공개 제2007-089958호는 (i)

Figure 112009036766270-PAT00001
로 표시되는 디카보닐 화합물 또는 (ii)
Figure 112009036766270-PAT00002
로 표시되는 디카보닐 화합물과, 비닐렌 카보네이트(VC)를 함유하는 리튬 이차전지용 비수 전해액을 개시하고 있다. 또한, 한국 특허출원공개 제2006-030905호는 LiNixM1-x-yLyO2로 표시되는 복합 산화물을 활물질로서 포함하고, 비수전해질이, 주용매, 용질 및 비닐 에틸렌 카보네이트(VEC)를 포함하는 리튬 이차전지를 개시하고 있다. Accordingly, Korean Patent Application Publication No. 2007-089958 discloses (i)
Figure 112009036766270-PAT00001
Dicarbonyl compounds represented by (ii)
Figure 112009036766270-PAT00002
Disclosed is a nonaqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries containing a dicarbonyl compound and vinylene carbonate (VC). In addition, Korean Patent Application Publication No. 2006-030905 includes a composite oxide represented by LiNi x M 1-xy L y O 2 as an active material, and the nonaqueous electrolyte includes a main solvent, a solute, and vinyl ethylene carbonate (VEC). Disclosed is a lithium secondary battery.

그러나, 본 출원의 발명자들이 확인한 바에 따르면, 이들 기술에 의할 경우에도 충분한 수명 특성의 향상을 발휘할 수 없을 뿐만 아니라, 특히 스웰링 현상 등 고온 안전성의 향상 효과는 극히 미미하였다. However, according to the inventors of the present application, even with these techniques, the improvement of sufficient life characteristics cannot be exhibited, and in particular, the effect of improving high temperature safety such as a swelling phenomenon is extremely small.

따라서, 리튬 니켈계 전이금속 산화물을 양극 활물질로서 사용하는 경우, 사이클 특성 및 고온 안전성 저하를 해결하기 위한 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, when lithium nickel-based transition metal oxide is used as the positive electrode active material, there is a high need for a technique for solving the cycle characteristics and the high temperature safety deterioration.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 전해액에, 초기 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 SEI 막을 형성하고 초기 충방전 전위에서 제 2 첨가제보다 중합 반응성이 높은 제 1 첨가제, 및 초기 이후의 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 SEI 막을 보충하고 이차전지의 충방전 전위에서 제 1 첨가제보다 내분해성이 우수한 제 2 첨가제를 동시에 첨가하는 경우, 초기 충방전시에 소모되는 제 1 첨가제에 의해 첨가제 고유의 효과를 발휘하면서, 분해 조건에서 안정적인 제 2 첨가제를 통해 잉여 첨가제에 의한 부반응을 방지하면서도 전지의 계속적인 사용 동안에 음극 활물질의 보호막 형성을 위해 소모될 수 있어서, 궁극적으로 안전성이 향상되고, 고용량의 리튬 이차전지를 제조할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After extensive research and various experiments, the inventors of the present application form an SEI film in an electrolyte solution through a polymerization reaction during an initial charge and discharge process, and a first additive having a higher polymerization reactivity than a second additive at an initial charge and discharge potential, and In the charging and discharging process after the initial stage, when replenishing the SEI film through a polymerization reaction and simultaneously adding a second additive having better decomposition resistance than the first additive at the charge and discharge potential of the secondary battery, the first additive consumed during initial charge and discharge is Thereby exerting an inherent effect of the additive, which can be consumed to form a protective film of the negative electrode active material during the continuous use of the battery while preventing side reactions by the surplus additive through a second additive that is stable under decomposition conditions, thereby ultimately improving safety and In order to complete the present invention, it was found that a high capacity lithium secondary battery can be manufactured. Reotda.

따라서, 본 발명은 비수 용매 및 이온염을 포함하는 이차전지용 전해액에 있어서, 초기 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 음극 활물질의 표면에 보호막을 형성하는 제 1 첨가제와, 초기 이후의 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 음극 활물질의 보호막을 보충하는 제 2 첨가제를 포함하고 있으며, 상기 제 1 첨가제는 이차전지의 초기 충방전 전위에서 제 2 첨가제보다 중합 반응성이 높고, 제 2 첨가제는 이차전지의 충방전 전위에서 제 1 첨가제보다 내분해성이 우수한 것을 특징으로 하 는 이차전지용 전해액에 관한 것이다. Accordingly, the present invention is a secondary battery electrolyte comprising a non-aqueous solvent and an ionic salt, the first additive for forming a protective film on the surface of the negative electrode active material through a polymerization reaction during the initial charge and discharge, and polymerization during the charge and discharge process after the initial stage A second additive that replenishes the protective film of the negative electrode active material through the reaction, wherein the first additive has a higher polymerization reactivity than the second additive at an initial charge and discharge potential of the secondary battery, and the second additive has a charge and discharge potential of the secondary battery. It relates to a secondary battery electrolyte, characterized in that the decomposition resistance is superior to the first additive in the.

앞서 살펴본 바와 같이, 종래 음극 활물질의 보호막(이하, 경우에 따라 'SEI 막'이라고도 함)을 형성하기 위한 첨가제를 전해액에 첨가하는 경우에는 잉여 첨가제가 전지 내에서 전해액 분해를 촉진하거나 스웰링 현상을 유발하는 등의 부반응을 일으키는 문제가 있었고, 특히 리튬 니켈계 산화물을 양극 활물질로서 포함하는 전지에서는 그러한 현상이 더욱 심각하게 발생하는 문제가 있었다. As described above, when an additive for forming a protective film (hereinafter sometimes referred to as an 'SEI film') of a conventional negative electrode active material is added to an electrolyte, a surplus additive may promote electrolyte decomposition or swelling in a battery. There was a problem of causing side reactions such as inducing, and in particular, a battery containing lithium nickel-based oxide as a positive electrode active material had a problem in which such a phenomenon occurred more seriously.

반면에, 본 발명에 따른 이차전지용 전해액은 초기 충방전시에 소모되는 제 1 첨가제에 의해 첨가제 고유의 특성, 즉, 음극 활물질의 보호막의 형성을 통한 사이클 특성 및 비가역 용량의 감소 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 분해 조건에서 안정적인 제 2 첨가제에 의해, 잉여 첨가제로 인한 부반응을 방지하면서도, 계속적인 충방전 과정에서 SEI 막이 분해 또는 소실되는 경우에 SEI 막을 형성 및 복구할 수 있다. On the other hand, the secondary battery electrolyte according to the present invention can exhibit the effect of reducing the cycle characteristics and irreversible capacity through the formation of the protective film of the negative electrode active material by the first additive consumed during initial charge and discharge, that is, . In addition, the second additive, which is stable under decomposition conditions, may prevent side reactions due to excess additives, and may form and recover the SEI film when the SEI film is decomposed or lost in the course of continuous charge and discharge.

따라서, 이러한 이차전지용 전해액은, 리튬 니켈계 산화물을 양극 활물질로서 사용하는 이차전지에 적용되는 경우에도 전해액 분해 또는 스웰링 현상 등의 부반응을 유발하지 않으므로 궁극적으로 고온 안전성이 향상되고, 고용량의 리튬 이차전지를 제조할 수 있다. Therefore, even when the secondary battery electrolyte is applied to a secondary battery using lithium nickel-based oxide as a cathode active material, it does not cause side reactions such as electrolyte decomposition or swelling, and thus ultimately high temperature safety is improved and high capacity lithium secondary The battery can be manufactured.

본 발명에서 상기 제 1 첨가제는 초기 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 음극 활물질의 표면에 보호막을 형성하는 물질로서, 이차전지의 초기 충방전 전위에서 제 2 첨가제보다 중합 반응성이 높은 물질이므로, 초기 충방전에 의해 우선적으로 소모된다. In the present invention, the first additive is a material that forms a protective film on the surface of the negative electrode active material through a polymerization reaction during an initial charge and discharge process, and is a material having higher polymerization reactivity than the second additive at an initial charge and discharge potential of the secondary battery. It is preferentially consumed by the discharge.

상기 초기 충방전 전위는 전해액이 사용되는 디바이스에 따라 달라질 수 있으므로 특별히 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 리튬 이차전지는 제조 과정에서 화성(formation) 공정을 수행하는 바, 상기 화성 공정은 전지 조립 후 충전과 방전을 되풀이하여 전지를 활성화하는 공정으로서, 충전시 양극으로부터 나온 리튬 이온이 음극으로 사용되는 카본 전극으로 이동하여 삽입되며 이 때 음극 표면에서 SEI 막이 형성된다. 이러한 화성 공정은 일반적으로 일정 범위의 정전류 또는 정전압으로 충방전을 반복하는 것으로 진행하고, 1.0 ~ 3.8 V에서 반충전하거나 3.8 ~ 4.5 V에서 만충전할 수 있다. 이에, 상기 초기 충방전 전위는 바람직하게는 2.5 ~ 4.5 V의 전위, 더욱 바람직하게는 2.7 ~ 4.3 V의 전위일 수 있다.The initial charge and discharge potential is not particularly limited because it may vary depending on the device in which the electrolyte is used. In this regard, the lithium secondary battery performs a formation process during the manufacturing process, wherein the formation process is a process of activating the battery by repeatedly charging and discharging the battery after assembling the battery. It is inserted into the carbon electrode used as a SEI film is formed on the surface of the cathode. In general, such a chemical conversion process is performed by repeating charging and discharging with a constant current or a constant voltage in a range, and may be half charged at 1.0 to 3.8 V or fully charged at 3.8 to 4.5 V. Thus, the initial charge and discharge potential may be a potential of preferably 2.5 to 4.5 V, more preferably 2.7 to 4.3 V.

상기 제 1 첨가제는 초기 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 음극 활물질의 표면에 보호막 즉, SEI 막을 형성할 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. The first additive is not particularly limited as long as it is a material capable of forming a protective film, that is, an SEI film, on the surface of the negative electrode active material through a polymerization reaction in the initial charge and discharge process.

예를 들어, 비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate; VC), 비닐렌 에틸렌 카보네이트(vinylene ethylene carbonate; VEC), 플루오로 에틸렌 카보네이트(fluoro-ethylene carbonate), succinic anhydride, lactide, caprolactam, ethylene sulfite, propane sulton(PS), propene sultone, vinyl sulfone, 이들의 유도체 및 할로겐 치환체 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 이들 중, 제 1 첨가제는 바람직하게는 비닐리덴 카보네이트계 화합물일 수 있고, 특히 바람직하게는 VC 또는 VEC일 수 있다. For example, vinylene carbonate (VC), vinylene ethylene carbonate (VEC), fluoro-ethylene carbonate, succinic anhydride, lactide, caprolactam, ethylene sulfite, propane sulton ( PS), propene sultone, vinyl sulfone, derivatives thereof, and halogen substituents. These may be used alone or in combination of two or more thereof. Among them, the first additive may preferably be a vinylidene carbonate compound, and particularly preferably VC or VEC.

이러한 물질은 음극의 표면에서 전해액의 환원 분해를 억제하는 안정적인 피막, 즉 SEI 막을 형성하기 때문에, 음극 표면에서 일어나는 전해액 분해 등의 부반 응을 억제 내지 완화할 수 있고, 리튬 이온의 흑연 음극 층간으로의 삽입(intercalation)을 용이하게 하여 전지의 내부 저항을 감소시킬 수 있다.Since such a material forms a stable film that suppresses the reduction decomposition of the electrolyte solution on the surface of the cathode, that is, an SEI film, it is possible to suppress or mitigate side reactions such as decomposition of the electrolyte occurring on the surface of the cathode and to reduce lithium ions to the graphite cathode interlayer. Intercalation can be facilitated to reduce the internal resistance of the cell.

그러나, VC 또는 VEC 등의 제 1 첨가제는 분해 조건에서 안정적이지 못하므로 과량으로 포함되는 경우 분해되면서 스웰링을 유발하거나 전해액 분해 반응을 촉진시키는 문제가 있다. 따라서, 상기 제 1 첨가제는 초기 충방전 조건에서 완전히 소모되는 양으로 포함되는 것이 바람직하다. However, since the first additive, such as VC or VEC, is not stable under decomposition conditions, there is a problem of causing swelling or promoting electrolyte decomposition reaction while decomposing when included in an excessive amount. Therefore, the first additive is preferably included in an amount consumed completely in the initial charge and discharge conditions.

이에 따라, 반응성이 높은 제 1 첨가제의 잉여량이 전지 내에서 다양한 부반응을 유발하거나 SEI 막의 두께를 지나치게 두껍게 하여 오히려 전지 내부 저항의 증가를 초래할 수 있다. Accordingly, the surplus of the highly reactive first additive may cause various side reactions in the battery, or may cause the thickness of the SEI film to be excessively thick, thereby increasing the battery internal resistance.

상기 초기 충방전 조건에서 완전히 소모되는 양은 전지의 종류 및 용량 등에 따라 다를 수 있으며, 바람직하게는 전해액의 전체 중량을 기준으로 0.01 ~ 0.5 중량%로 포함될 수 있다. The amount consumed completely in the initial charge and discharge conditions may vary depending on the type and capacity of the battery, and preferably, may be included in an amount of 0.01 to 0.5% by weight based on the total weight of the electrolyte.

한편, 상기 제 2 첨가제는 상기 정의된 바와 같이, 초기 이후의 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 음극 활물질의 보호막을 보충하는 역할을 수행하는 바, 계속적인 충방전 과정에서 SEI 막이 분해 또는 소실되는 경우에는 SEI 막 형성을 위해 사용된다. On the other hand, the second additive, as defined above, serves to supplement the protective film of the negative electrode active material through a polymerization reaction during the initial charge and discharge process, when the SEI film is decomposed or lost during the continuous charge and discharge process Is used for SEI film formation.

또한, 상기 제 2 첨가제는 이차전지의 충방전 전위에서 제 1 첨가제보다 내분해성이 우수한 물질이므로 제 1 첨가제만을 단독으로 다량 첨가하는 경우 발생할 수 있는 전해액의 분해를 촉진하거나 스웰링 등의 문제들을 유발하지 않는다. 상기 이차전지의 충방전 전위는 일반적으로 3.0 ~ 4.5 V 이다. In addition, since the second additive is a material having better degradation resistance than the first additive at the charge and discharge potential of the secondary battery, it may promote decomposition of the electrolyte solution or cause problems such as swelling, which may occur when a large amount of the first additive is added alone. I never do that. The charge and discharge potential of the secondary battery is generally 3.0 ~ 4.5V.

이와 같이, 이차전지의 충방전 전위에서 내분해성이 우수하고 SEI 막을 형성할 수 있는 제 2 첨가제는, 바람직하게는 적어도 하나 이상의 불포화기를 포함하는 실록산계 화합물일 수 있다. As such, the second additive capable of forming an SEI film having excellent degradation resistance at the charge and discharge potential of the secondary battery may be a siloxane compound including at least one or more unsaturated groups.

구체적인 예에서, -Si-O-Si- 결합 및 탄소-탄소 이중 결합을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 물질이거나, 물 등 전해액 내의 불순물과의 반응을 통해 -Si-O-Si- 결합과 적어도 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하고 있는 물질일 수 있다. 상기 물질에서 탄소-탄소 이중 결합은 바람직하게는 2 개 이상, 더욱 바람직하게는 2 또는 3개일 수 있다. In a specific example, the material includes at least one -Si-O-Si- bond and at least one carbon-carbon double bond, or at least one or more -Si-O-Si- bond through a reaction with impurities in an electrolyte solution such as water. It may be a material containing a carbon-carbon double bond. Carbon-carbon double bonds in the material may preferably be two or more, more preferably two or three.

이러한 물질의 경우 탄소-탄소 이중결합을 갖는 관능기와 리튬 이온을 전도할 수 있는 실록산 등을 포함하고 있어서, 가교 결합을 통해 SEI 막을 형성할 수 있고 리튬 이온의 이동성이 우수하다. Such a material includes a functional group having a carbon-carbon double bond and a siloxane capable of conducting lithium ions. Thus, an SEI film can be formed through crosslinking and lithium ions have excellent mobility.

더욱이, 본 출원의 발명자들은 실험을 통해, 제 2 첨가제를 함께 첨가하는 경우에는, VC 또는 VEC 등을 첨가하여 병용 사용하여도, 전해액 분해 현상과 스웰링 현상이 현저하게 감소하여 전지의 안전성이 크게 향상될 수 있음을 확인하였다. In addition, the inventors of the present application, in the experiment, when adding the second additive together, even when used in combination with the addition of VC or VEC, electrolyte decomposition decomposition and swelling phenomenon is significantly reduced and battery safety is greatly increased It was confirmed that it can be improved.

하나의 바람직한 예에서, 상기 제 2 첨가제는 하기 화학식 1의 화합물일 수 있다. In one preferred embodiment, the second additive may be a compound of formula (1).

X-Si(R1)(R2)O-Si(R3)(R4)-Y (1)X-Si (R 1 ) (R 2 ) O-Si (R 3 ) (R 4 ) -Y (1)

상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-10의 저급 알킬이고, X 및 Y는 각각 독립적으로 C1-10의 저급 알켄이다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently hydrogen or lower alkyl of C 1-10 , and X and Y are each independently lower alkenes of C 1-10 .

상기 용어 "알킬(alkyl)"은 지방족 탄화수소 치환기를 의미한다. 알킬 치환기는 바람직하게는 어떠한 알켄(alkene)이나 알킨(alkyne) 부위를 포함하고 있지 않음을 의미하는 포화 알킬 치환기일 수 있으며, 이들은 분지형, 직쇄형 또는 환형 구조일 수 있다.The term "alkyl" refers to an aliphatic hydrocarbon substituent. Alkyl substituents may be saturated alkyl substituents, preferably meaning they do not contain any alkenes or alkyne moieties, which may be of branched, straight chain or cyclic structure.

상기 저급 알킬은 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, t-부틸, 펜틸, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸 등을 들 수 있다. Examples of the lower alkyl include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, ethenyl, propenyl, butenyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl and the like. .

상기 화학식 1에서 R1 - R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-10의 저급 알킬인 바, 바람직하게는 수소 또는 메틸일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 R1 - R4가 모두 메틸일 수 있다. In Formula 1, R 1 -R 4 are each independently hydrogen or lower alkyl of C 1-10 , preferably hydrogen or methyl, and more preferably, R 1 -R 4 may be all methyl. .

상기 화학식 1에서 X와 Y는 각각 독립적으로 C1-10의 저급 알켄인 바, "알켄(alkene)"은 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합으로 이루어진 치환기를 의미한다. 이러한 알켄의 예로는, 대표적으로, 에틸렌(-CH=CH2), 프로필렌(-CH=CH-CH3), 부틸렌(-CH=CH-C2H5, -CH2-CH=CH-CH3, -CH=CH-CH=CH2) 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 Si에 인접하여 이중 결합이 위치하는 구조일 수 있다. In Formula 1, X and Y are each independently C 1-10 lower alkenes, and “alkene” refers to a substituent including at least two carbon atoms having at least one carbon-carbon double bond. Examples of such alkenes are typically ethylene (-CH = CH 2 ), propylene (-CH = CH-CH 3 ), butylene (-CH = CH-C 2 H 5 , -CH 2- CH = CH- CH 3 , —CH═CH—CH═CH 2 ), and the like, and preferably have a structure in which a double bond is located adjacent to Si.

이러한 제 2 첨가제의 분자량은 전지 내에서 가교 결합을 통해 고분자를 형성하거나 전해액을 겔화시키지 않으면서, SEI 막의 형성에 바람직한 범위에서 적절 히 선택될 수 있다.The molecular weight of this second additive can be appropriately selected in a range suitable for formation of an SEI film without forming a polymer through crosslinking or gelling the electrolyte in a battery.

상기 제 2 첨가제는 이차전지의 충방전 과정에서 소실된 SEI 막의 형성 및 복구를 위해 필요한 함량으로 첨가되는 것이 바람직하고, 그것의 함량이 너무 높은 경우에는 상대적으로 비가역 용량이 증가하게 되고, 반대로 함량이 너무 적을 경우에는 소망하는 효과를 발휘하기 어렵다. 이를 고려하여, 전해액 전체 중량에 대하여, 0.01 ~ 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.01 ~ 5 중량%로 포함될 수 있다. 다만, 과량의 물질을 첨가함에 따른 내부 저항의 증가와 용량 감소 등의 문제점을 고려하여, 상기 제 1 첨가제와 제 2 첨가제의 총합은 전해액 전체 중량을 기준으로 20 중량%를 초과하지 않는 것이 바람직하다. The second additive is preferably added in a content necessary for formation and recovery of the SEI film lost during the charge and discharge of the secondary battery, and when its content is too high, the irreversible capacity is increased, and conversely, If it is too small, it is difficult to achieve the desired effect. In consideration of this, it is preferably included in 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.01 to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte. However, in consideration of problems such as an increase in internal resistance and a decrease in capacity due to the addition of excess material, the sum of the first additive and the second additive is preferably not more than 20% by weight based on the total weight of the electrolyte. .

상기 비수 용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 선형 카보네이트와 환형 카보네이트의 혼합물이 사용될 수 있다.As said non-aqueous solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyl Low lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolon, formamide, dimethylformamide, dioxolon, aceto Nitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxorone derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative Aprotic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used. These may be used alone or in combination of two or more, preferably a mixture of linear carbonates and cyclic carbonates may be used.

상기 이온염은 바람직하게는 리튬염일 수 있으며, 상기 리튬염은 상기 비수 용매에 용해되어 해리되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The ion salt may be preferably a lithium salt, and the lithium salt is a material that is easily dissociated in the nonaqueous solvent, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid Lithium, lithium phenyl borate, imide and the like can be used.

또한, 상기 전해액에는 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, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄소 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride and the like may be added. have. In some cases, in order to impart nonflammability, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics.

본 발명은 또한, 상기 이차전지용 전해액을 포함하는 것으로 구성되어 있는 리튬 이차전지를 제공한다. The present invention also provides a lithium secondary battery comprising the above secondary battery electrolyte solution.

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 전해액의 경우 소정의 제 1 첨가제 및 제 2 첨가제를 동시에 포함하고 있는 바, 전지 내에서 지속적인 SEI 막을 생성하기에 충분한 양의 첨가제를 포함하면서도 잉여 첨가제에 의한 부반응을 최소화할 수 있다. 따라서, 이러한 전해액의 효과를 극대화하는 측면에서, 상기 리튬 이차전지는 리튬 니켈계 산화물을 양극 활물질로서 포함하는 이차전지에 바람직하게 사용될 수 있다. As described above, the secondary battery electrolyte according to the present invention includes a predetermined first additive and a second additive at the same time, including a sufficient amount of additives to produce a continuous SEI film in the battery, but by the surplus additive Side reactions can be minimized. Therefore, in view of maximizing the effect of the electrolyte, the lithium secondary battery may be preferably used in a secondary battery including lithium nickel-based oxide as a cathode active material.

하나의 바람직한 예에서, 상기 이차전지는 (a) 양극 활물질로서 리튬이온의 흡장 및 방출이 가능하고, 전이금속 원소들 중 Ni의 함량이 30 몰% 이상인 리튬 니켈계 산화물을 양극 활물질 전체 중량을 기준으로 50 중량% 이상으로 포함하고 있는 양극; 및 (b) 음극 활물질로서 리튬이온의 흡장 및 방출이 가능한 비정질 카본을 포함하고 있는 음극;을 포함하는 것으로 구성될 수 있다. In one preferred embodiment, the secondary battery (a) can store and release lithium ions as a positive electrode active material, lithium nickel-based oxide having a Ni content of 30 mol% or more of the transition metal elements based on the total weight of the positive electrode active material The anode comprises at least 50% by weight; And (b) a negative electrode including amorphous carbon capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material.

즉, 리튬 니켈계 산화물을 양극 활물질로서 포함하는 경우 리튬 코발트계 산화물을 양극 활물질로서 사용하는 경우에 비해 20% 이상 우수한 방전 용량을 나타내는 바, 고용량 특성을 충분히 발휘할 수 있어서 더욱 효과적으로 이용될 수 있다. That is, when the lithium nickel-based oxide is included as the positive electrode active material, the discharge capacity is 20% or more superior to the case of using the lithium cobalt-based oxide as the positive electrode active material. Thus, the high capacity characteristics can be sufficiently exhibited, and thus it can be used more effectively.

상기 리튬 니켈계 산화물은 바람직하게는 하기 화학식 2의 리튬 전이금속 산화물일 수 있다. The lithium nickel-based oxide may be preferably a lithium transition metal oxide of Formula 2 below.

Li1+zNibMncMe1-(b+c)O2 (2)Li 1 + z Ni b Mn c Me 1- (b + c) O 2 (2)

상기 식에서, -0.5≤z≤0.5, 0.3≤b≤0.9, 0.1≤c≤0.8, b+c<1 이고, Me는 Co, Al, Mg, Ti, Sr, Zn, B, Ca, Cr, Si, Ga, Sn, P, V, Sb, Nb, Ta, Mo, W, Zr, Y 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 원소이다. In the above formula, -0.5≤z≤0.5, 0.3≤b≤0.9, 0.1≤c≤0.8, b + c <1, Me is Co, Al, Mg, Ti, Sr, Zn, B, Ca, Cr, Si At least one element selected from the group consisting of Ga, Sn, P, V, Sb, Nb, Ta, Mo, W, Zr, Y and Fe.

즉, 니켈의 몰분율이 30 ~ 90%이고, Mn과 소정의 금속 원소(Me)를 포함하고 있다. 이러한 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물에 비해 고용량이고 전이금속 원 소들 중 Ni의 함량이 100 몰%인 리튬 니켈 산화물(LiNiO2)에 비해 구조적 안정성이 뛰어나다는 장점이 있다. That is, the mole fraction of nickel is 30 to 90%, and contains Mn and a predetermined metal element (Me). Such a positive electrode active material has an advantage in that its structural stability is superior to lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), which has a higher capacity than lithium cobalt oxide and has a content of Ni of 100 mol% in transition metal elements.

하나의 바람직한 예에서, 상기 금속 도핑 니켈계 양극 활물질은 Me가 Co인 소위 3 성분계 물질일 수 있다. 또한, 상기 전이금속 중에서 Ni 원소의 함량이 너무 적은 경우에는 높은 용량을 기대하기 어렵고, 반대로 너무 많은 경우에는 결정 구조의 왜곡이나 붕괴를 유발할 수 있다. 이를 고려할 때, 상기 금속 도핑 니켈계 활물질은 특히 바람직하게는 망간 및 코발트에 비해 상대적으로 니켈 과잉의 조성으로서 화학식 2에서 b가 0.4 ~ 0.7인 경우, 즉, 니켈의 몰분율이 40 ~ 70%인 것이 바람직하다. In one preferred embodiment, the metal doped nickel-based positive electrode active material may be a so-called three-component material Me is Co. In addition, when the content of the Ni element in the transition metal is too small, it is difficult to expect a high capacity, on the contrary, too much may cause distortion or collapse of the crystal structure. In consideration of this, the metal-doped nickel-based active material is particularly preferably a composition of nickel excess relative to manganese and cobalt, when b is 0.4 to 0.7 in formula (2), that is, the mole fraction of nickel is 40 to 70%. desirable.

이와 같은 니켈 과잉 조성의 리튬 전이금속 산화물은 특히 용량 및 작동 전위가 높다는 장점이 있지만 고온 특성에는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 이차전지에서는 전해액에 소정의 첨가제가 포함되어 있어서, 이러한 문제를 최소화할 수 있다는 장점이 있다. Such a lithium transition metal oxide having an excessive nickel composition has an advantage of high capacity and operating potential, but has a problem in high temperature characteristics. However, in the secondary battery according to the present invention, since a predetermined additive is included in the electrolyte, there is an advantage that such a problem can be minimized.

상기 양극 활물질은, 상기 화학식 2로 표시되는 리튬 니켈계 산화물을 단독으로 사용할 수도 있고, 경우에 따라서는 리튬 이온의 흡장 및 방출이 가능한 양극 활물질을 혼합 사용할 수도 있다. As the cathode active material, lithium nickel-based oxides represented by Formula 2 may be used alone, or in some cases, a cathode active material capable of occluding and releasing lithium ions may be mixed.

그러한 예로는, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+yMn2-yO4 (여기서, y 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, y = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-yMyO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, y = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Examples thereof include layered compounds such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or compounds substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + y Mn 2-y O 4 (where y is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site-type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-y M y O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, or Ga, and y = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-y M y O 2 , wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and y = 0.01 to 0.1, or Li 2 Mn 3 MO 8 , where M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

다만, 상기 화학식 2로 표시되는 리튬 니켈계 산화물은, 높은 방전 용량을 나타내는 바, 전체 양극 활물질에 대하여 적어도 50 중량% 이상의 함량으로 포함되어 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80 ~ 100 중량%로 포함될 수 있다. However, the lithium nickel-based oxide represented by the formula (2) shows a high discharge capacity, it is preferably contained in an amount of at least 50% by weight or more based on the total cathode active material, more preferably from 80 to 100% by weight May be included.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는, 예를 들어, 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 전해액 등으로 구성되어 있다. The lithium secondary battery according to the present invention is composed of, for example, a positive electrode, a negative electrode, a separator, a lithium salt-containing electrolyte solution, and the like.

양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다. 음극은 또한 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다. The positive electrode is produced by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder onto a positive electrode current collector, followed by drying, and further, a filler may be further added as necessary. The negative electrode is also manufactured by applying and drying a negative electrode material on the negative electrode current collector, and if necessary, the components as described above may be further included.

상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. The separator is interposed between the cathode and the anode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.

상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.Since the current collector, the electrode active material, the conductive material, the binder, the filler, the separator, the electrolyte, the lithium salt, and the like are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지에서 상기 양극, 음극 및 분리막의 구조는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 이들 각각의 시트를 권회식(winding type) 또는 적층식(stacking type)으로 원통형, 각형 또는 파우치형의 케이스에 삽입한 형태일 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be produced by conventional methods known in the art. In addition, the structure of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the lithium secondary battery according to the present invention is not particularly limited, and, for example, each of these sheets in a winding type (winding type) or stacking (stacking type) cylindrical, rectangular Or it may be a form inserted into the case of the pouch type.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1] Example 1

1-1.1-1. 전해액의 제조Preparation of Electrolyte

LiPF6를 EC에 용해시킨 1.0M 전해액에 대하여, 전해액 첨가제로서 VC 0.2 중량%와 메틸 치환기들과 2 개의 에틸렌기를 포함하는 화학식 2에 따른 실록산 유도체를 0.3 중량%로 첨가하여 리튬 이차전지용 전해액을 제조하였다. To 1.0M electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved in EC, 0.2 wt% of VC and 0.3 wt% of siloxane derivative according to Formula 2 including methyl substituents and two ethylene groups were added as electrolyte additive to prepare a lithium secondary battery electrolyte. It was.

1-2.1-2. 음극의 제조Preparation of Cathode

음극은 탄소 활물질(오사카 가스사의 MCMB10-28) 93 중량% 및 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF, Elf Atochem 사의 Kynar 761) 7 중량%의 조성으로, 용매인 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP)을 사용하여 혼합기(Ika 사의 Mixer)에서 2 시간 동안 혼합한 후, 구리 호일 집전체에 코팅하고, 130℃에서 건조하여 제조하였다. The negative electrode was composed of 93% by weight of a carbon active material (MCMB10-28 from Osaka Gas) and 7% by weight of polyvinylidene difluoride (PVDF, Kynar 761 from Elf Atochem), a solvent of N-methyl-2-pyrrolidone ( NMP) was mixed in a mixer (mixer manufactured by Ika) for 2 hours, coated on a copper foil current collector, and dried at 130 ° C.

1-3.1-3. 양극의 제조Manufacture of anode

양극 활물질로서 LiNi0.53Co0.2Mn0.27O2를 94 중량%, 바인더로서 PVDF (Kynar 761) 3 중량% 및 도전재로서 아세틸렌 블랙 3 중량%의 조성으로 용매인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 사용하여 혼합기 (Ika 사의 Mixer)에서 2 시간 동안 혼합한 후, 알루미늄 호일 집전체에 코팅하고, 130℃에서 건조하여 제조하였다.N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent in a composition of 94 wt% LiNi 0.53 Co 0.2 Mn 0.27 O 2 as a positive electrode active material, 3 wt% PVDF (Kynar 761) as a binder, and 3 wt% acetylene black as a conductive material ( NMP) was mixed in a mixer (mixer manufactured by Ika) for 2 hours, and then coated on an aluminum foil current collector and dried at 130 ° C.

1-4.1-4. 전지의 제조Manufacture of batteries

이렇게 제조한 음극과 양극 사이에 분리막(Hoechst Celanese 사의 celgard 2400)을 배치하고 원통형으로 권취하여, 18650 규격의 전지를 조립한 후, 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다. A separator (Celgard 2400, manufactured by Hoechst Celanese, Inc.) was disposed between the negative electrode and the positive electrode prepared in this way and wound in a cylindrical shape to assemble a battery of 18650 standard, and then a lithium secondary battery was prepared by injecting electrolyte.

이렇게 제작된 전지를 1 mA로 4.2 V까지 충전하고, 전류 1 mA로 종결 전압 2.5 V로 방전하였다. 그러한 초기 충방전 이후에는, 전류 10 mA 및 상한 전압 4.2 V로 충전하고 2.5 V 종결 전압으로 방전하는 충방전을 5 사이클 수행하였다. 그런 다음, 5 사이클의 충전 상태에서 65℃의 온도로 각각 1 주 및 2 주 동안 보존한 후, 동일한 조건으로 방전을 행하여 용량을 특정하였다.The battery thus produced was charged to 4.2 V at 1 mA and discharged at a termination voltage of 2.5 V at 1 mA of current. After such initial charging and discharging, five cycles of charging and discharging, charging at a current of 10 mA and an upper limit of 4.2 V and discharging at a 2.5 V termination voltage, were performed. Then, after storing for one week and two weeks at a temperature of 65 DEG C in a state of charge of five cycles, respectively, discharge was performed under the same conditions to specify the capacity.

[실시예 2] [Example 2]

전해액 첨가제로서 메틸 치환기들과 2 개의 에틸렌기를 포함하는 화학식 2에 따른 실록산 유도체 대신에 메틸 치환기들과 1 개의 에틸렌기를 포함하는 화학식 2에 따른 실록산 유도체를 0.3 중량%로 첨가하여 전해액을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. An electrolyte was prepared by adding 0.3 wt% of the siloxane derivative according to Formula 2 including methyl substituents and one ethylene group instead of the siloxane derivative according to Formula 2 including methyl substituents and two ethylene groups as an electrolyte additive. Except that, a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1.

[실시예 3] Example 3

전해액 첨가제로서 메틸 치환기들과 2 개의 에틸렌기를 포함하는 화학식 2에 따른 실록산 유도체 대신에 메틸 치환기들 중의 하나가 수소로 치환되고 2 개의 에틸렌기를 포함하는 화학식 2에 따른 실록산 유도체를 0.3중량%로 첨가하여 전해액을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. Instead of the siloxane derivative according to formula (2) containing methyl substituents and two ethylene groups as the electrolyte additive, one of the methyl substituents was substituted with hydrogen and 0.3 wt% of the siloxane derivative according to formula (2) containing two ethylene groups was added. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an electrolyte solution was prepared.

[실시예 4]  Example 4

전해액 첨가제로서 VC를 0.2 중량% 대신에 0.01 중량%로 첨가하여 전해액을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that VC was added in an amount of 0.01% by weight instead of 0.2% by weight as an electrolyte additive.

[실시예 5] Example 5

양극 활물질로서 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2를 사용하여 양극을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the cathode was manufactured using LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 as the cathode active material.

[실시예 6] Example 6

양극 활물질로서 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2를 사용하여 양극을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the cathode was manufactured using LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 as the cathode active material.

[실시예 7] Example 7

LiPF6를 EC/EMC(1:2)에 용해시킨 1.0M 전해액을 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 1.0 M electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved in EC / EMC (1: 2) was used.

[비교예 1] Comparative Example 1

전해액 첨가제를 첨가하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that no electrolyte additive was added.

[비교예 2] Comparative Example 2

전해액 첨가제로서 VC만을 0.5 중량%로 첨가하여 전해액을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only VC was added at an amount of 0.5 wt% as an electrolyte additive to prepare an electrolyte.

[비교예 3]Comparative Example 3

전해액 첨가제로서 메틸 치환기들과 2 개의 에틸렌기를 포함하는 화학식 2에 따른 실록산 유도체만을 0.5 중량%로 첨가하여 전해액을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only 0.5 wt% of a siloxane derivative according to Formula 2 including methyl substituents and two ethylene groups as an electrolyte additive was added to prepare an electrolyte. It was.

[비교예 4] [Comparative Example 4]

양극 활물질로서 LiCoO2를 사용하여 양극을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the cathode was manufactured using LiCoO 2 as the cathode active material.

[비교예 5][Comparative Example 5]

양극 활물질로서 LiNiO2를 사용하여 양극을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the cathode was manufactured using LiNiO 2 as the cathode active material.

[비교예 6] [Comparative Example 6]

전해액 첨가제로서 VEC만을 0.5 중량%로 첨가하여 전해액을 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only 0.5 wt% of VEC was added as an electrolyte additive to prepare an electrolyte.

[실험예][Experimental Example] 수명 특성 측정 및 고온 보존 특성 측정Life time characteristic measurement and high temperature storage characteristic measurement

상기 실시예들과 비교예에서 각각 제조된 전지셀들에 대하여, 500 사이클 동 안의 두께 변화 및 전지의 충전된 상태의 용량(capacity)을 각각 측정하였고, 또한 상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에서 제조된 전지들을 60℃에서 4 주간 저장한 후, 용량을 측정하였다.For each of the battery cells manufactured in the above Examples and Comparative Examples, the thickness change and the capacity of the charged state of the battery during 500 cycles were measured, respectively, and Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were also measured. The cells prepared in ˜2 were stored at 60 ° C. for 4 weeks, and then the capacity was measured.

실험 결과, 본 발명에 따른 실시예들의 전지들은 비교예의 전지들에 비해 수명 특성과 고온 보존 특성에서 월등히 우수한 효과를 발휘하는 것으로 확인되었다. As a result of the experiment, the batteries of the examples according to the present invention were found to have an excellent effect on the life characteristics and high temperature storage characteristics compared to the batteries of the comparative example.

이상 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 이차전지용 전해액에 초기 충방전 전위에서 중합 반응성이 높고 SEI 막을 형성하는 제 1 첨가제와 충방전 전위에서 내분해성이 우수하고 초기 이후의 충방전 과정에서 SEI 막을 형성하는 제 2 첨가제를 동시에 포함함으로써, 종래 첨가제를 SEI 막의 형성 및 복구에 필요한 양으로 첨가시 발생하던 전해액 분해 촉진 및 스웰링 현상 등의 문제를 최소화할 수 있어서 전지의 고온 안전성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있고, 이러한 전해액을 니켈 고함량의 리튬 전이금속 산화물을 양극 활물질로서 포함하는 전지에 적용하는 경우 첨가의 효과가 더욱 배가될 수 있으며, 궁극적으로 고용량의 전지를 제공할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the present invention has a high polymerization reactivity at an initial charge / discharge potential in a secondary battery electrolyte, and an excellent decomposition resistance at a charge / discharge potential, and a SEI film formed at an initial charge / discharge process after the initial charge and discharge potential. By including the second additive at the same time, it is possible to minimize problems such as accelerated electrolyte decomposition and swelling that occur when the conventional additive is added in an amount necessary for forming and restoring the SEI film, thereby improving the high temperature safety and cycle characteristics of the battery. In addition, when the electrolytic solution is applied to a battery containing a high nickel content of lithium transition metal oxide as a positive electrode active material, the effect of the addition can be further doubled, and ultimately, a high capacity battery can be provided.

Claims (14)

비수 용매 및 이온염을 포함하는 이차전지용 전해액에 있어서, 및 초기 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 음극 활물질의 표면에 보호막을 형성하는 제 1 첨가제와, 초기 이후의 충방전 과정에서 중합 반응을 통해 음극 활물질의 보호막을 보충하는 제 2 첨가제를 포함하고 있으며, 상기 제 1 첨가제는 이차전지의 초기 충방전 전위에서 제 2 첨가제보다 중합 반응성이 높고, 제 2 첨가제는 이차전지의 충방전 전위에서 제 1 첨가제보다 내분해성이 우수한 것을 특징으로 하는 이차전지용 전해액. A secondary battery electrolyte comprising a nonaqueous solvent and an ionic salt, and a first additive for forming a protective film on the surface of the negative electrode active material through a polymerization reaction during an initial charge and discharge process, and a negative electrode through a polymerization reaction during an initial charge and discharge process. And a second additive supplementing a protective film of the active material, wherein the first additive has a higher polymerization reactivity than the second additive at an initial charge and discharge potential of the secondary battery, and the second additive is a first additive at the charge and discharge potential of the secondary battery. Electrolytic solution for secondary batteries, characterized by more excellent decomposition resistance. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지의 충방전 전위는 2.5 ~ 4.5 V인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전해액. The electrolyte solution for a secondary battery according to claim 1, wherein the charge and discharge potential of the secondary battery is 2.5 to 4.5 V. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 첨가제는 초기 충방전 조건에서 완전히 소모되는 양으로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전해액. The method of claim 1, wherein the first additive is a secondary battery electrolyte, characterized in that it is contained in an amount consumed completely in the initial charge and discharge conditions. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 첨가제는 전해질의 전체 중량을 기준으로 0.01 ~ 0.5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전해액. According to claim 3, wherein the first additive is a secondary battery electrolyte, characterized in that contained in 0.01 to 0.5% by weight based on the total weight of the electrolyte. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 첨가제는 비닐리덴 카보네이트계 화합물인 것 을 특징으로 하는 이차전지용 전해액.The electrolyte solution for a secondary battery according to claim 1, wherein the first additive is a vinylidene carbonate compound. 제 5 항에 있어서, 상기 비닐리덴 카보네이트계 화합물은 VC(vinylene carbonate) 또는 VEC(vinylene ethylene carbonate)인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전해액.The electrolyte of claim 5, wherein the vinylidene carbonate compound is VC (vinylene carbonate) or VEC (vinylene ethylene carbonate). 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 첨가제는 적어도 하나 이상의 불포화기를 포함하는 실록산계 화합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전해액. The electrolyte solution for a secondary battery of claim 1, wherein the second additive is a siloxane compound including at least one unsaturated group. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 첨가제는 하기 화학식 1의 화합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전해액:The method of claim 7, wherein the second additive is a secondary battery electrolyte, characterized in that the compound of Formula 1: X-Si(R1)(R2)O-Si(R3)(R4)-Y (1)X-Si (R 1 ) (R 2 ) O-Si (R 3 ) (R 4 ) -Y (1) 상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-10의 저급 알킬이고, X 및 Y는 각각 독립적으로 C1-10의 저급 알켄이다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently hydrogen or lower alkyl of C 1-10 , and X and Y are each independently lower alkenes of C 1-10 . 제 1 항에 있어서, 상기 비수 용매는 선형 카보네이트와 환형 카보네이트의 혼합물이고, 상기 이온염은 리튬염인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전해액. The secondary battery electrolyte of claim 1, wherein the nonaqueous solvent is a mixture of linear carbonate and cyclic carbonate, and the ionic salt is a lithium salt. 제 1 항에 따른 이차전지용 전해액을 포함하는 것으로 구성되어 있는 리튬 이차전지. A lithium secondary battery comprising the secondary battery electrolyte according to claim 1. 제 10 항에 있어서, 상기 이차전지는 (a) 양극 활물질로서 리튬이온의 흡장 및 방출이 가능하고, 전이금속 원소들 중 Ni의 함량이 30 몰% 이상인 리튬 니켈계 산화물을 양극 활물질 전체 중량을 기준으로 50 중량% 이상으로 포함하고 있는 양극; 및 (b) 음극 활물질로서 리튬이온의 흡장 및 방출이 가능한 비정질 카본을 포함하고 있는 음극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지. The method of claim 10, wherein the secondary battery (a) can store and release lithium ions as a positive electrode active material, lithium nickel-based oxide having a Ni content of 30 mol% or more of the transition metal elements based on the total weight of the positive electrode active material The anode comprises at least 50% by weight; And (b) a negative electrode including amorphous carbon capable of occluding and releasing lithium ions as the negative electrode active material. 제 11 항에 있어서, 상기 리튬 니켈계 산화물은 하기 화학식 (2)의 리튬 전이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지. The lithium secondary battery according to claim 11, wherein the lithium nickel-based oxide is a lithium transition metal oxide of the following general formula (2). Li1+zNibMncMe1-(b+c)O2 (2)                       Li1 + zNibMncMe1- (b + c)O2 (2) 상기 식에서, -0.5≤z≤0.5, 0.3≤b≤0.9, 0.1≤c≤0.8, b+c<1 이고, Me는 Co, Al, Mg, Ti, Sr, Zn, B, Ca, Cr, Si, Ga, Sn, P, V, Sb, Nb, Ta, Mo, W, Zr, Y 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 원소이다. In the above formula, -0.5≤z≤0.5, 0.3≤b≤0.9, 0.1≤c≤0.8, b + c <1, Me is Co, Al, Mg, Ti, Sr, Zn, B, Ca, Cr, Si At least one element selected from the group consisting of Ga, Sn, P, V, Sb, Nb, Ta, Mo, W, Zr, Y and Fe. 제 12 항에 있어서, 상기 화학식 2의 리튬 니켈계 산화물은 Me가 Co이고, 0.4≤b≤0.7인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지. 13. The lithium secondary battery of claim 12, wherein the lithium nickel oxide of Formula 2 has Me of Co and 0.4 ≦ b ≦ 0.7. 제 11 항에 있어서, 상기 리튬 니켈계 산화물은 양극 활물질 전체 중량을 기 준으로 80 ~ 100 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지. The lithium secondary battery of claim 11, wherein the lithium nickel-based oxide comprises 80 to 100 wt% based on the total weight of the positive electrode active material.
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