KR20130142375A - Electrolyte for lithium secondary battery including additives, and lithium secondary battery - Google Patents

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KR20130142375A
KR20130142375A KR1020120065552A KR20120065552A KR20130142375A KR 20130142375 A KR20130142375 A KR 20130142375A KR 1020120065552 A KR1020120065552 A KR 1020120065552A KR 20120065552 A KR20120065552 A KR 20120065552A KR 20130142375 A KR20130142375 A KR 20130142375A
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Abstract

The present invention relates to a nonaqueous electrolyte for a lithium secondary battery produced by adding predetermined amount of additives thereto. The present invention is the nonaqueous electrolyte containing organic silica compounds, wherein trialkylsilyl fluoride is used as a nonaqueous electrolyte. According to the present invention, the nonaqueous electrolyte improves low-temperature discharge characteristics and high-temperature storage characteristics of the battery by including fluoridation organic silica compounds.

Description

첨가제를 포함하는 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지{ELECTROLYTE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING ADDITIVES,AND LITHIUM SECONDARY BATTERY}ELECTROLYTE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING ADDITIVES, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY}

본 발명은 비수성 전해액에 일정한 첨가물을 첨가하여 제조되는 리튬 이차 전지용 비수성 전해액에 관한 것이다.The present invention relates to a nonaqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery produced by adding a constant additive to the nonaqueous electrolyte solution.

전지는 내부에 들어 있는 화학 물질의 전기 화학적 산화 환원 반응 시 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. 이중 이차 전지는 화학 에너지와 전기 에너지의 가역적 상호 변환을 이용하여 여러번 충방전하여 사용할 수 있다.Batteries are devices that convert chemical energy generated during the electrochemical redox reaction of chemical substances into electrical energy.The primary battery that needs to be discarded when all the energy inside the battery is consumed and the rechargeable battery that can be charged many times Can be divided into The dual secondary battery may be charged and discharged many times using reversible mutual conversion of chemical energy and electrical energy.

종래에 리튬 이차 전지의 구성은 리튬 금속 혼합 산화물을 양극 활물질로 하고, 금속 리튬 등을 음극 활물질로 하며, 유기 용매에 리튬염 화합물 을 적당량 용해시킨 것을 전해질로 하여 구성되어 있다.Conventionally, the structure of a lithium secondary battery is comprised by using lithium metal mixed oxide as a positive electrode active material, metal lithium etc. as a negative electrode active material, and having melt | dissolved the lithium salt compound in the organic solvent suitably in quantity as electrolyte.

최근에는 전지의 성능 향상, 특히, 우수한 충방전 성능에 대한 요구가 증가되고 있고 이를 충족시키기 위하여 전해질에 특정 화합물을 부가하는 기술의 개발이 활발히 진행되고 있는 실정이다.Recently, there is an increasing demand for improved battery performance, in particular, excellent charge / discharge performance, and development of a technology for adding a specific compound to an electrolyte in order to satisfy this situation is actively progressing.

대한민국공개특허 10-2011-0036107(특허문헌 1)에서는 유기 규소화합물 및 불소 함유 알칼리 금속염을 함유하고 상기 두 물질의 반응에 의해 생성하는 불소화 유기 규소 화합물의 함유량이 0.2 중량% 이하인 비수전해액에 대하여 개시된 바 있다. 이때 상기 불소화 유기 규소 화합물은 특정 유기 규소 화합물이 비수 전해액 중에서 분해되었을 때에 생성하는 화합물이며, 비수전해액 중에 있어서의 함유량이 0.2중량%를 넘으면 전지 특성을 손상할 염려가 있어 그 사용이 제한되었다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0036107 (Patent Document 1) discloses a nonaqueous electrolytic solution containing an organosilicon compound and a fluorine-containing alkali metal salt and having a content of a fluorinated organosilicon compound produced by the reaction of the two substances of 0.2 wt% or less. There is a bar. At this time, the fluorinated organosilicon compound is a compound which is produced when a specific organosilicon compound is decomposed in the nonaqueous electrolytic solution. When the content in the nonaqueous electrolytic solution exceeds 0.2% by weight, there is a possibility that the battery characteristics are impaired and its use is limited.

대한민국공개특허 10-2011-0036107, 9쪽, 9~22줄Republic of Korea Patent Publication 10-2011-0036107, pp. 9, line 9 ~ 22

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리튬 이차 전지의 저온 성능, 고온 저장성, 초기용량 및 충방전 수명특성을 더욱 향상시키며, 보다 구체적으로는 전지의 저온방전 효율, 고온저장 효율이 우수한 리튬 이차 전지용 비수성 전해액을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems, further improves the low-temperature performance, high temperature storage properties, initial capacity and charge and discharge life characteristics of the lithium secondary battery, more specifically, the lithium battery excellent in low-temperature discharge efficiency, high temperature storage efficiency The purpose is to provide a non-aqueous electrolyte solution for secondary batteries.

종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 유기규소화합물을 함유하는 비수전해액으로서, 상기 유기규소화합물이 하기 화학식 1의 트리알킬실릴플루오라이드인 비수성 전해액을 제공한다.In order to solve the conventional problems, the present invention provides a non-aqueous electrolyte containing an organosilicon compound, wherein the organosilicon compound is trialkylsilyl fluoride of the formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 C1~C4인 알킬기이다.) (In Formula 1, R 1 , R 2 and R 3 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

본 발명에 따른 비수성 전해액은 상기 트리알킬실릴플루오라이드를 0.5 ~ 5 중량% 함유한다.The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention contains 0.5 to 5% by weight of the trialkylsilyl fluoride.

본 발명에 따른 비수성 전해액은 비수성 유기용매 및 상기 비수성 유기용매에 용해된 리튬염 화합물을 포함하는 기본전해액을 포함한다.The non-aqueous electrolyte according to the present invention includes a basic electrolyte containing a non-aqueous organic solvent and a lithium salt compound dissolved in the non-aqueous organic solvent.

비수성 유기용매는 환상 카보네이트 및 쇄상 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 함유한다.The non-aqueous organic solvent contains one or two or more selected from the group consisting of cyclic carbonates and chain carbonates.

이때, 환상 카보네이트는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트, 비닐에틸렌카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 쇄상 카보네이트는 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.At this time, the cyclic carbonate is selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate and mixtures thereof, the chain carbonate is dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl Methyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate and mixtures thereof.

또한 비수성 유기용매는 플루오르에틸렌카보네이트 및 설톤계 화합물에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 추가로 포함한다.The non-aqueous organic solvent further includes one or two or more selected from fluoroethylene carbonate and sultone compounds.

리튬염 화합물은 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiC6H5SO3, LiSCN, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상 선택된다.Lithium salt compounds are LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN (SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC 6 H 5 SO 3 , LiSCN, LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ), where x and y are natural numbers, one or two or more selected from the group consisting of LiCl, LiI and LiB (C 2 O 4 ) 2 .

이렇게 본 발명에 따른 비수성 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지는 본 발명의 범위에 포함된다.Thus, the lithium secondary battery including the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention is included in the scope of the present invention.

본 발명에 따른 비수성 전해액은 리튬 이차 전지의 저온 성능, 고온 저장성, 초기용량 및 충방전 수명특성을 더욱 향상시키며, 보다 구체적으로는 불소화 유기 규소 화합물인 트리알킬실릴플루오라이드를 함유하여 전지의 저온방전 특성 및 고온저장 특성 등의 성능을 향상시킨다.The non-aqueous electrolyte according to the present invention further improves low-temperature performance, high-temperature storage, initial capacity, and charge / discharge life characteristics of a lithium secondary battery, and more specifically, contains a trialkylsilyl fluoride, a fluorinated organosilicon compound, to reduce the temperature Improve performance such as discharge characteristics and high temperature storage characteristics.

본 발명은 유기규소화합물을 함유하는 비수전해액으로서, 상기 유기규소화합물이 하기 화학식 1의 트리알킬실릴플루오라이드인 비수성 전해액을 제공한다.The present invention provides a non-aqueous electrolyte containing an organosilicon compound, wherein the organosilicon compound is a trialkylsilyl fluoride of the general formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00002
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(상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 C1~C4인 알킬기이다.) (In Formula 1, R 1 , R 2 and R 3 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

구체적으로, 본 발명은 상기 트리알킬실릴플루오라이드를 0.5 ~ 5 중량% 함유하는 비수성 전해액을 제공한다. Specifically, the present invention provides a non-aqueous electrolyte containing 0.5 to 5% by weight of the trialkylsilyl fluoride.

보다 구체적으로, 본 발명은 비수성 유기용매 및 상기 비수성 유기용매에 용해된 리튬염 화합물을 포함하는 기본전해액; 및 화학식 1의 트리알킬실릴플루오라이드를 0.5 ~ 5 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 비수성 전해액을 제공한다.More specifically, the present invention is a basic electrolyte containing a non-aqueous organic solvent and a lithium salt compound dissolved in the non-aqueous organic solvent; And it provides a non-aqueous electrolyte solution containing 0.5 to 5% by weight of trialkylsilyl fluoride of formula (1).

이때, 상기 비수성 유기용매는 환상 카보네이트 및 쇄상 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 함유한다.At this time, the non-aqueous organic solvent contains one or two or more selected from the group consisting of cyclic carbonate and chain carbonate.

환상 카보네이트는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트, 비닐에틸렌카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 쇄상 카보네이트는 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.The cyclic carbonate is selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate and mixtures thereof, and the linear carbonate is dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate. , Methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate and mixtures thereof.

또한 비수성 유기용매는 플루오르에틸렌카보네이트 및 설톤계 화합물에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the non-aqueous organic solvent may further include one or two or more selected from fluoroethylene carbonate and sultone compounds.

리튬염 화합물은 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiC6H5SO3, LiSCN, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상이다.Lithium salt compounds are LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN (SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC 6 H 5 SO 3 , LiSCN, LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ), where x and y are natural numbers, LiCl, LiI and LiB (C 2 O 4 ) 2 .

이렇게 본 발명에 따른 비수성 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지는 본 발명의 범위에 포함된다. 즉, 본 발명에 따른 비수성 전해액을 사용하여 통상의 방법에 따라 리튬 이차 전지를 제조할 수 있으며, 이와 같이 제조된 리튬 이차 전지는 기존의 이차전지 보다 우수한 저온방전 특성 및 고온저장 특성을 보유한다.Thus, the lithium secondary battery including the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention is included in the scope of the present invention. That is, the lithium secondary battery may be manufactured according to a conventional method using the nonaqueous electrolyte according to the present invention, and the lithium secondary battery thus prepared has better low temperature discharge characteristics and high temperature storage characteristics than conventional secondary batteries. .

본 발명에 대하여 구체적으로 상술하기로 한다.It will be described in detail with respect to the present invention.

본 발명자는 트리알킬실릴플루오라이드를 비수성 전해액에 일정량 첨가한 결과, 전지의 저온방전특성 및 고온저장특성이 우수함을 발견하여 본 발명을 완성하였다.As a result of adding a certain amount of trialkylsilyl fluoride to the non-aqueous electrolyte, the present inventors have found that the low-temperature discharge characteristics and the high-temperature storage characteristics of the battery are excellent, thus completing the present invention.

본 발명은 유기규소화합물을 함유하는 비수전해액으로서, 유기규소화합물이 하기 화학식 1의 트리알킬실릴플루오라이드인 비수성 전해액을 제공한다.The present invention provides a nonaqueous electrolytic solution containing an organosilicon compound, wherein the organosilicon compound is trialkylsilyl fluoride of formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

(상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 C1~C4인 알킬기이다.) (In Formula 1, R 1 , R 2 and R 3 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)

보다 구체적으로, 본 발명은 상기 화학식 1의 트리알킬실릴플루오라이드, 비수성 유기용매 및 상기 비수성 유기용매에 용해된 리튬염 화합물을 포함하는 비수성 전해액을 제공한다.More specifically, the present invention provides a non-aqueous electrolyte solution containing a trialkylsilyl fluoride of Formula 1, a non-aqueous organic solvent and a lithium salt compound dissolved in the non-aqueous organic solvent.

트리알킬실릴플루오라이드의 종류는 상기 화학식1을 만족하는 것이라면 크게 제한되지는 않으나 트리메틸실릴플루오라이드 및 트리에틸실릴플루오라이드 등을 사용할 수 있으며, 가장바람직하게는 트리메틸실릴플루오라이드를 사용할 수 있다.The kind of trialkylsilyl fluoride is not particularly limited as long as it satisfies Formula 1, but trimethylsilyl fluoride and triethylsilyl fluoride may be used, and most preferably trimethylsilyl fluoride may be used.

본 발명자는 비수성 전해액이 상기 화학식 1의 트리알킬실릴플루오라이드를 포함할 때 85% 이상의 저온 방전 효율 및 고온 저장 효율을 보이는 것을 발견하였으며, 이를 통해 트리알킬실릴플루오라이드가 우수한 저온방전 및 고온저장특성을 보유함을 확인하여 본 발명을 완성하였다.The inventors have found that the non-aqueous electrolyte solution exhibits a low temperature discharge efficiency and a high temperature storage efficiency of 85% or more when the trialkylsilyl fluoride of Formula 1 is included, and thus the low temperature discharge and high temperature storage of the trialkylsilyl fluoride is excellent. The present invention was completed by confirming that it possesses characteristics.

이때 트리알킬실릴플루오라이드의 함량은 비수성 전해액의 0.5 ~ 5 중량%의 범위를 갖는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 1 ~ 5 중량%인 것이 좋다. 0.5% 미만인 경우 본 발명의 목적인 전지의 저온방전특성 및 고온저장특성의 향상이 미미하며, 5% 초과인 경우 전극 표면에서의 피막이 너무 두껍게 형성이 되어서 전지의 저항이 높아지는 문제가 있다.At this time, the content of the trialkylsilyl fluoride is preferably in the range of 0.5 to 5% by weight of the non-aqueous electrolyte, more preferably 1 to 5% by weight. If less than 0.5%, the improvement of low-temperature discharge characteristics and high-temperature storage characteristics of the battery, which is the object of the present invention, is insignificant, and if it is more than 5%, the film on the electrode surface is formed too thick, resulting in a high resistance of the battery.

종래기술에서는 트리알킬실릴플루오라이드를 생성물로 포함하는 비수성 전해액에 대하여 공지된 바 있으며, 그 함량이 0.2 중량%를 초과하게 되면 리튬 이차 전지의 초기 전지 저항이 높아져서 그 함량이 제한되었다. 즉 트리알킬실릴플루오라이드는 특정 유기 규소 화합물이 비수 전해액 중에서 분해되었을 때에 생성하는 화합물이며, 그 함유량이 0.2%를 초과하면 전지 특성을 손상할 염려가 있었다. 그러나 본 발명은 트리알킬실릴플루오라이드가 0.2 중량%를 초과하게 되더라도 우수한 리튬 이차 전지 특성을 보유할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다. 즉 본 발명은 트리알킬실릴플루오라이드를 유기규소화합물로서 사용하여, 기타 첨가물에 의한 부반응이 없도록 하는 것이 특징이라고 할 수 있다. 따라서 그 조성이 간단하고 효율적이면서 리튬 이차 전지의 저온방전특성 및 고온저장특성이 향상될 수 있는 비수성 전해액을 연구하여 본 발명을 완성하였다. In the prior art, it is known for the non-aqueous electrolyte solution containing trialkylsilyl fluoride as a product. When the content exceeds 0.2% by weight, the initial battery resistance of the lithium secondary battery is high and its content is limited. In other words, trialkylsilyl fluoride is a compound produced when a specific organosilicon compound is decomposed in a nonaqueous electrolytic solution, and if its content exceeds 0.2%, there is a risk of damaging battery characteristics. However, the present invention has been completed to know that even if the trialkylsilyl fluoride exceeds 0.2% by weight can retain excellent lithium secondary battery characteristics. That is, the present invention can be characterized by using trialkylsilyl fluoride as an organosilicon compound so that there is no side reaction by other additives. Accordingly, the present invention has been completed by studying a non-aqueous electrolyte solution having a simple and efficient composition and improving the low temperature discharge characteristics and the high temperature storage characteristics of a lithium secondary battery.

다음으로 비수성 유기용매에 대하여 상술하기로 한다. 상기 비수성 유기 용매는 리튬 이온이 이동할 수 있는 매질 역할을 하는 것이다.Next, the non-aqueous organic solvent will be described in detail. The non-aqueous organic solvent serves as a medium through which lithium ions can move.

본 발명에 따른 비수성 유기용매는 먼저 환상 카보네이트, 쇄상 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The non-aqueous organic solvent according to the present invention may first be selected from the group consisting of cyclic carbonates and chain carbonates.

상기 환상 카보네이트는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트이트(PC), 부틸렌카보네이트(BC), 비닐렌카보네이트(VC), 비닐에틸렌카보네이트(VEC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 쇄상 카보네이트는 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트(DPC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸프로필카보네이트(MPC), 메틸이소프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트(EPC) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The cyclic carbonate is selected from the group consisting of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC) and mixtures thereof. Carbonates include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC), methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate (EPC) and their It may be selected from the group consisting of a mixture.

보다 구체적으로, 상기 비수성 유기용매는 상기 환상 카보네이트 및 상기 쇄상 카보네이트와의 조합으로서, 구체적으로는 에틸렌카보네이트와 디메틸카보네이트의 조합, 에틸렌카보네이트와 에틸메틸카보네이트와의 조합, 에틸렌 카보네이트와 디에틸카보네이트와의 조합, 프로필렌카보네이트와 디메틸카보네이트와의 조합, 프로필렌카보네이트와 메틸에틸카보네이트와의 조합, 프로필렌카보네이트와 디에틸카보네이트와의 조합, 에틸렌카보네이트와 프로필렌카보네이트와 디메틸카보네이트와의 조합, 에틸렌카보네이트와 프로필렌카보네이트와 메틸에틸카보네이트와의 조합, 에틸렌카보네이트와 프로필렌카보네이트와 디에틸카보네이트와의 조합, 에틸렌카보네이트와 디메틸카보네이트와 메틸에틸카보네이트와의 조합, 에틸렌카보네이트와 디메틸카보네이트와 디에틸카보네이트와의 조합, 에틸렌카보네이트와 프로필렌카보네이트와 디메틸카보네이트와 메틸에틸카보네이트와의 조합 및 에틸렌카보네이트와 프로필렌카보네이트와 디메틸카보네이트와 디에틸카보네이트와의 조합 등을 들 수 있다.More specifically, the non-aqueous organic solvent is a combination of the cyclic carbonate and the linear carbonate, specifically, a combination of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, a combination of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, an ethylene carbonate and diethyl carbonate, , Propylene carbonate and dimethyl carbonate, propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, propylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate Combination of methyl ethyl carbonate, combination of ethylene carbonate, propylene carbonate and diethyl carbonate, combination of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, with ethylene carbonate A combination of dimethyl carbonate and diethyl carbonate, a combination of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, and a combination of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate.

상기 환상카보네이트와 쇄상 카보네이트의 적어도 1종과의 혼합비율은 중량비로 0:100 ~ 100:0, 바람직하게는 5:95 ~ 80:20, 더욱 바람직하게는 10:90 ~ 70:30, 특히 바람직하게는 15:85 ~ 55:45이다. 이와 같은 비율로 하는 것에 의하여, 비수전해액의 점도 상승을 보다 억제하여, 전해질의 해리도를 보다 높일 수 있기 때문에, 리튬 이차전지의 충 방전 특성에 관련되는 전해액의 전도도를 보다 높일 수 있다.The mixing ratio of the cyclic carbonate and at least one of the linear carbonates is 0: 100 to 100: 0, preferably 5:95 to 80:20, more preferably 10:90 to 70:30, particularly preferably in weight ratio. For example, 15: 85-55: 45. By setting it as such a ratio, since the viscosity rise of a nonaqueous electrolyte solution can be suppressed more and the degree of dissociation of electrolyte can be improved more, the conductivity of the electrolyte solution related to the charge-discharge characteristic of a lithium secondary battery can be raised more.

또한 상기 비수성 유기용매는 플루오르에틸렌카보네이트 및 설톤계 화합물에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 추가로 포함할 수 있다. 상기 설톤계 화합물의 일예로 프로판설톤(PS)등을 들 수 있다. 함유량은 크게 제한되는 것은 아니나 0.1 ~ 5 중량% 인 것이 바람직하다.In addition, the non-aqueous organic solvent may further include one or two or more selected from fluoroethylene carbonate and sultone compounds. Propanesultone (PS) etc. are mentioned as an example of the said sultone type compound. The content is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5% by weight.

또한 본 발명에 따른 비수성 유기용매는 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 알코올계 용매 및 비양성자성 용매도 사용가능하다.In addition, the non-aqueous organic solvent according to the present invention can also be used ester solvents, ether solvents, ketone solvents, alcohol solvents and aprotic solvents.

상기 에스테르계 용매로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 디메틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤 및 카프로 락톤등이 사용될 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 에톡시메톡시 에탄, 2-메틸테트라히드로 퓨란 및 테트라히드로 퓨란 등이 사용될 수 있고, 상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다.The ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, γ-butyrolactone, decanolide, valerolactone, and mevalolono. Lactone, caprolactone and the like can be used. Examples of the ether solvent include dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, 1,2-dimethoxy ethane, 1,2-diethoxy ethane, ethoxymethoxy ethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran and the like. It may be used, cyclohexanone and the like may be used as the ketone solvent.

또한, 상기 알코올계 용매로는 에틸 알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있으며, 상기 비양성자성 용매로는 R-CN(R은 탄소수 2 내지 20의 선형, 가지형 또는 고리형의 탄화수소기이며, 이중 결합, 방향족 고리 또는 에테르 결합을 포함할 수도 있다.) 등의 니트릴계 용매, 디메틸포름아미드 등의 아미드계 용매, 1,3-디옥솔란등의 디옥솔란계 용매, 설포란(sulfolane)계 용매 등이 사용될 수 있다.In addition, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. may be used as the alcohol solvent, and as the aprotic solvent, R-CN (R is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, Nitrile solvents such as double bonds, aromatic rings or ether bonds), amide solvents such as dimethylformamide, dioxolane solvents such as 1,3-dioxolane, and sulfolane solvents. And the like can be used.

다음으로 리튬염 화합물에 대하여 상술하고자 한다.Next, the lithium salt compound will be described in detail.

상기 리튬염 화합물은 상기 비수성 유기용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 이차 전지의 작동을 가능하게 하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 하는 물질이다.The lithium salt compound is dissolved in the non-aqueous organic solvent, acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of the basic lithium secondary battery, and serves to promote the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode It is a substance.

이러한 리튬염 화합물의 대표적인 예로는 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiC6H5SO3, LiSCN, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 지지(supporting) 전해염으로 포함한다. Representative examples of such lithium salt compounds are LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN (SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC 6 H 5 SO 3 , LiSCN, LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ), where x and y are natural numbers, one or more selected from the group consisting of LiCl, LiI and LiB (C 2 O 4 ) 2 as supporting electrolyte salts.

리튬염 화합물의 농도는 0.1 내지 2.0 M 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 리튬염 화합물의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다. The concentration of the lithium salt compound is preferably used within the range of 0.1 to 2.0 M. When the concentration of the lithium salt compound is included in the above range, since the electrolyte has an appropriate conductivity and viscosity, it can exhibit excellent electrolyte performance, and lithium ions can move effectively.

이렇게 제조된 비수성 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지는 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명에 따른 비수성 전해액을 사용하여 통상의 방법에 따라 리튬 이차 전지를 제조할 수 있으며, 이와 같이 제조된 리튬 이차 전지는 기존의 이차전지 보다 우수한 저온방전 특성 및 고온저장 특성을 보유한다.The lithium secondary battery including the non-aqueous electrolyte solution thus prepared is included in the scope of the present invention. The lithium secondary battery may be manufactured according to a conventional method using the nonaqueous electrolyte according to the present invention, and the lithium secondary battery thus prepared has better low temperature discharge characteristics and high temperature storage characteristics than conventional secondary batteries.

본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 양극 및 음극을 포함한다.The lithium secondary battery according to the present invention includes a positive electrode and a negative electrode.

상기 양극은 리튬 이온을 흡장 및 탈리할 수 있는 양극 활물질을 포함하며, 이러한 양극 활물질로는 코발트, 망간, 니켈에서 선택되는 최소한 1종 및 리튬과의 복합 금속 산화물인 것이 바람직하다. 금속 사이의 고용율은 다양하게 이루어질 수 있으며, 이들 금속 외에 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되는 원소가 더 포함될 수 있다.The positive electrode includes a positive electrode active material capable of occluding and detaching lithium ions, and the positive electrode active material is preferably at least one selected from cobalt, manganese, nickel, and a composite metal oxide with lithium. In addition to these metals, the employment rate of the metals may be varied. In addition to these metals, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Sr, V, and a rare earth element.

상기 음극은 리튬 이온을 흡장 및 탈리할 수 있는 음극 활물질을 포함하며, 이러한 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬과 다른 원소의 합금 등이 사용될 수 있다. 예를 들면, 비결정질 탄소로는 하드카본, 코크스, 1500℃ 이하에서 소성한 메조카본 마이크로비드(mesocarbon microbead: MCMB), 메조페이스피치계 탄소섬유(mesophase pitch-based carbon fiber: MPCF) 등이 있다. 결정질 탄소로는 흑연계 재료가 있으며, 구체적으로는 천연흑연, 흑연화 코크스, 흑연화 MCMB, 흑연화 MPCF 등이 있다. 상기 탄소재 물질은 d002 층간거리(interplanar distance)가 3.35∼3.38Å, X-선 회절(X-ray diffraction)에 의한 Lc(crystallite size)가 적어도 20㎚ 이상인 물질이 바람직하다. 리튬과 합금을 이루는 다른 원소로는 알루미늄, 아연, 비스무스, 카드뮴, 안티몬, 실리콘, 납, 주석, 갈륨 또는 인듐이 사용될 수 있다.The negative electrode includes a negative electrode active material capable of occluding and desorbing lithium ions, and the negative electrode active material includes carbon materials such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, alloy of lithium and other elements, and the like. Can be used. Examples of the amorphous carbon include hard carbon, coke, mesocarbon microbead (MCMB) calcined at 1500 ° C. or lower, and mesophase pitch-based carbon fiber (MPCF). The crystalline carbon is a graphite-based material, specifically natural graphite, graphitized coke, graphitized MCMB, and graphitized MPCF. The carbonaceous material is preferably a material having an d002 interplanar distance of 3.35 to 3.38 kPa and an Lc (crystallite size) of at least 20 nm by X-ray diffraction. Other elements constituting the alloy with lithium may be aluminum, zinc, bismuth, cadmium, antimony, silicon, lead, tin, gallium or indium.

양극 또는 음극은 전극 활물질, 바인더 및 도전재, 필요한 경우 증점제를 용매에 분산시켜 전극 슬러리 조성물을 제조하고, 이 슬러리 조성물을 전극 집전체에 도포하여 제조될 수 있다. 양극 집전체로는 흔히 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등을 사용할 수 있고, 음극 집전체로는 흔히 구리 또는 구리 합금 등을 사용할 수 있다. 상기 양극 집전체 및 음극 집전체의 형태로는 포일이나 메시 형태를 들 수 있다.The positive electrode or the negative electrode may be prepared by dispersing an electrode active material, a binder and a conductive material, if necessary, a thickener in a solvent to prepare an electrode slurry composition, and applying the slurry composition to an electrode current collector. As the positive electrode current collector, aluminum or an aluminum alloy may be commonly used, and copper or a copper alloy may be used as the negative electrode current collector. The anode current collector and the anode current collector may be in the form of a foil or a mesh.

바인더는 활물질의 페이스트화, 활물질의 상호 접착, 집전체와의 접착, 활물질 팽창 및 수축에 대한 완충효과 등의 역할을 하는 물질로서, 예를 들면 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리헥사플루오로프로필렌-폴리비닐리덴플루오라이드의 공중합체(PVdF/HFP)), 폴리(비닐아세테이트), 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 알킬레이티드폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐에테르, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 스티렌-부타디엔고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 등이 있다. 바인더의 함량은 전극 활물질에 대하여 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량%이다. 상기 바인더의 함량이 너무 적으면 전극 활물질과 집전체와의 접착력이 불충분하고, 바인더의 함량이 너무 많으면 접착력은 좋아지지만 전극 활물질의 함량이 그만큼 감소하여 전지용량을 고용량화 하는데 불리하다.The binder is a material that plays a role of pasting the active material, mutual adhesion of the active material, adhesion with the current collector, buffering effect on the expansion and contraction of the active material, and the like, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyhexafluoro Copolymer of propylene-polyvinylidene fluoride (PVdF / HFP)), poly (vinylacetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methylmeth) Acrylate), poly (ethyl acrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinylchloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, and the like. The content of the binder is 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 10% by weight, based on the electrode active material. If the content of the binder is too small, the adhesive force between the electrode active material and the current collector is insufficient. If the content of the binder is too large, the adhesive force is improved but the content of the electrode active material is reduced accordingly.

도전제는 전자 전도성을 향상시키는 물질로서, 흑연계 도전제, 카본 블랙계 도전제, 금속 또는 금속 화합물계 도전제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 흑연계 도전제의 예로는 인조흑연, 천연 흑연 등이 있으며, 카본 블랙계 도전제의 예로는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(ketjen black), 덴카 블랙(denkablack), 써멀 블랙(thermal black), 채널 블랙(channel black) 등이 있으며, 금속계 또는 금속 화합물계 도전제의 예로는 주석, 산화주석, 인산주석(SnPO4), 산화티타늄, 티탄산칼륨, LaSrCoO3, LaSrMnO3와 같은 페로브스카이트(perovskite) 물질이 있다. 그러나 상기 열거된 도전제에 한정되는 것은 아니다.The conductive agent may be a material for improving electronic conductivity, and at least one selected from the group consisting of a graphite-based conductive agent, a carbon black-based conductive agent, and a metal or metal compound-based conductive agent may be used. Examples of the graphite conductive agent include artificial graphite and natural graphite, and examples of the carbon black conductive agent include acetylene black, ketjen black, denka black, thermal black, and channel black. (channel black), and examples of the metal-based or metal compound-based conductive agent include tin, tin oxide, tin phosphate (SnPO 4 ), titanium oxide, potassium titanate, LaSrCoO 3 , and perovskite such as LaSrMnO 3 . There is a substance. However, it is not limited to the conductive agents listed above.

도전제의 함량은 전극 활물질에 대하여 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 도전제의 함량이 0.1중량%보다 적은 경우에는 전기 화학적 특성이 저하되고, 10중량%을 초과하는 경우에는 중량당 에너지 밀도가 감소한다.The content of the conductive agent is preferably 0.1 to 10% by weight based on the electrode active material. When the content of the conductive agent is less than 0.1% by weight, the electrochemical properties are lowered, and when the content of the conductive agent is greater than 10% by weight, the energy density per weight decreases.

증점제는 활물질 슬러리 점도조절의 역할을 할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스 등이 사용될 수 있다.The thickener is not particularly limited as long as it can play a role of controlling the viscosity of the active material slurry. For example, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, or the like may be used.

전극 활물질, 바인더, 도전제 등이 분산되는 용매로는 비수용매 또는 수계용매가 사용된다. 비수용매로는 N-메틸-2-피롤디돈(NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N,N-디메틸아미노프로필아민, 에틸렌옥사이드, 테트라히드로퓨란 등을 들 수 있다.A nonaqueous solvent or an aqueous solvent is used as a solvent in which an electrode active material, a binder, a conductive agent, etc. are disperse | distributed. Examples of the non-aqueous solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide and tetrahydrofuran.

리튬 이차 전지는 양극 및 음극 사이에 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동통로를 제공하는 세퍼레이터를 포함할 수 있으며, 이러한 세퍼레이터로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포를 사용할 수 있다. 또한 다공성의 폴리올레핀 필름에 안정성이 우수한 수지가 코팅된 필름을 사용할 수도 있다.The lithium secondary battery may include a separator that prevents a short circuit between the positive electrode and the negative electrode and provides a passage for lithium ions, and such separators include polypropylene, polyethylene, polyethylene / polypropylene, polyethylene / polypropylene / polyethylene, poly Polyolefin polymer membranes, such as propylene / polyethylene / polypropylene, or a multilayer of these, a microporous film, a woven fabric, and a nonwoven fabric can be used. Further, a film coated with a resin having excellent stability may be used for the porous polyolefin film.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.

EC : 에틸렌카보네이트EC: Ethylene Carbonate

EMC : 에틸메틸카보네이트EMC: Ethyl methyl carbonate

TMSF : 트리메틸실릴플루오라이드TMSF: Trimethylsilylfluoride

VC : 비닐렌카보네이트VC: vinylene carbonate

FEC : 플루오로에틸렌카보네이트FEC: fluoroethylene carbonate

PS : 프로판설톤(1,3 propane sultine)_PS: propane sultine

VEC : 비닐에틸렌카보네이트VEC: vinyl ethylene carbonate

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

하기 표 1의 함량에 따라 EC 및 EMC 를 EC:EMC = 3:7의 함량비로 혼합한 비수성 유기용매에 1M(mol/L)의 리튬염 화합물(LiPF6)을 용해시킨 용액을 기본전해액으로 하였다. 상기 기본 전해액에 트리메틸실릴플루오라이드를 1 중량% 되도록 첨가하여 비수성 전해액을 제조하였다.To a basic electrolyte solution of 1M (mol / L) lithium salt compound (LiPF 6 ) dissolved in a non-aqueous organic solvent mixed EC and EMC in the content ratio of EC: EMC = 3: 7 according to the content of Table 1 It was. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding trimethylsilyl fluoride to 1 wt% of the base electrolyte.

상기 비수성 전해액을 적용할 EV 용 25Ah 급 전지는 다음과 같이 제조하였다.A 25Ah class battery for EV to which the nonaqueous electrolyte was applied was prepared as follows.

양극 활물질로서 LiNiCoMnO2와 LiMn2O4를 1:1의 중량비로 혼합 하고 , 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 및 도전제로서 카본을 92:4:4의 중량비로 혼합한 다음, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 양극 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 20㎛의 알루미늄 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 양극을 제조하였다. 음극 활물질로 인조 흑연, 바인더로서 스티렌-부타디엔고무 및 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 96:2:2의 중량비로 혼합한 다음 물에 분산시켜 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 15㎛의 구리 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 음극을 제조하였다.LiNiCoMnO 2 and LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material were mixed at a weight ratio of 1: 1, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder and carbon as a binder were mixed at a weight ratio of 92: 4: 4, and then N- A positive electrode slurry was prepared by dispersing in methyl-2-pyrrolidone. This slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 20 mu m, followed by drying and rolling to prepare a positive electrode. Styrene-butadiene rubber as a binder and carboxymethylcellulose as a thickener were mixed in a weight ratio of 96: 2: 2 and then dispersed in water to prepare a negative electrode active material slurry. This slurry was coated on a copper foil having a thickness of 15 mu m, followed by drying and rolling to prepare a negative electrode.

상기 제조된 전극들 사이에 두께 20㎛의 폴리에틸렌(PE) 재질의 필름 세퍼레이터를 스택킹(Stacking)하여 두께8mm, 가로 270mm 세로 185mm 사이즈의 파우치를 이용하여 셀(Cell)을 구성 하였고. 상기 비수성 전해액을 전해액을 주입하여 EV 용 25Ah 급 리튬 이차 전지를 제조하였다.A cell separator was constructed using a pouch having a thickness of 8 mm and a width of 270 mm and a length of 185 mm by stacking a film separator made of polyethylene (PE) having a thickness of 20 μm between the electrodes. The non-aqueous electrolyte was injected into an electrolyte to prepare a 25Ah lithium secondary battery for EV.

이렇게 제조된 전기자동차(EV)용 25Ah 급 전지의 성능을 하기와 같이 평가하였다. 평가항목은 하기와 같다.The performance of the 25Ah class battery for the electric vehicle (EV) thus prepared was evaluated as follows. Evaluation items are as follows.

[평가 항목][Evaluation item]

1. -20℃ 1C Discharge(저온방전효율) : 상온에서 12.5A, 4.2V CC-CV로 3시간 충전 후, -20℃ 에서 4시간 방치 후 25A의 전류로, 2.7V 까지 CC 로 방전 후 초기용량 대비 사용가능 용량(%)을 측정하였다. 1. -20 ℃ 1C Discharge: After charging for 3 hours at 12.5A, 4.2V CC-CV at room temperature, and leaving it for 4 hours at -20 ℃, it is discharged to CC at 25A, and then discharged to CC up to 2.7V. The usable capacity (%) relative to the dose was measured.

2. 60℃ 30일 후 용량 회복율(고온저장효율) : 상온에서 4.2V, 12.5A CC-CV 로 3시간 충전 후, 밀폐된 항온장치에서 60℃ 30일 방 치 후 25A 의 전류로, 2.7V 까지 CC 로 방전 후 초기용량 대비 사용가능 용량(%)을 측정하였다. 2. Capacity recovery rate after 30 days at 60 ℃ (high temperature storage efficiency): After charging for 3 hours at 4.2V and 12.5A CC-CV at room temperature, and leaving it at 60 ℃ for 30 days in a sealed thermostat, with current of 25A, 2.7V Usable capacity (%) compared to initial capacity after discharge to CC until was measured.

[표1] 전해액 조성 및 전지성능평가[Table 1] Evaluation of electrolyte composition and battery performance

Figure pat00004
Figure pat00004

<실시예 2> <Example 2>

상기 표 1을 참고하여 실시예 1의 기본전해액에 트리메틸실릴플루오라이드 1 중량% 및 비닐렌카보네이트 1 중량% 되도록 첨가하여 비수성 전해액을 제조하였다.A nonaqueous electrolyte was prepared by adding 1 wt% of trimethylsilyl fluoride and 1 wt% of vinylene carbonate to the basic electrolyte solution of Example 1 with reference to Table 1 above.

제조된 전해액을 실시예 1의 방법으로 전지 제조 및 평가하였다. 결과는 표 1에 기재하였다.The prepared electrolyte solution was prepared and evaluated in the battery by the method of Example 1. The results are shown in Table 1.

<실시예 3~5><Examples 3 to 5>

상기 표 1의 각 실시예에 따른 해당 조성을 참고하여 비수성 전해액을 제조하였으며, 실시예 1의 방법으로 전지 제조 및 평가하였다. 결과는 표 1에 기재하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared by referring to the corresponding composition according to each example of Table 1, and the battery was prepared and evaluated by the method of Example 1. The results are shown in Table 1.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

실시예 1의 기본전해액을 비수성 전해액으로 하여 전지 제조 및 평가하였다. 결과는 표 1에 기재하였다.The battery was produced and evaluated using the basic electrolyte solution of Example 1 as a non-aqueous electrolyte solution. The results are shown in Table 1.

<비교예 2>Comparative Example 2

상기 표 1의 비교예 2에 해당하는 조성을 참고하여 비수성 전해액을 제조하였으며, 실시예 1의 방법으로 전지 제조 및 평가하였다. 결과는 표 1에 기재하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared by referring to the composition corresponding to Comparative Example 2 of Table 1, and a battery was prepared and evaluated by the method of Example 1. The results are shown in Table 1.

이와 같이 본 발명에 따른 비수성 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지는 85% 이상의 저온방전효율 및 85% 이상의 고온저장효율을 보임을 알 수 있었다. 반면 트리알킬실릴플루오라이드를 함유하지 않은 비교예 1 내지 비교예 2의 비수성 전해액의 충방전특성은 실시예와 확연한 차이를 보임을 알 수 있었다. 이로써 본 발명에 따른 비수성 전해액은 리튬 이차 전지의 성능향상에 큰 기여를 할 것으로 전망된다.As described above, the lithium secondary battery including the non-aqueous electrolyte according to the present invention showed a low temperature discharge efficiency of 85% or more and a high temperature storage efficiency of 85% or more. On the other hand, the charge and discharge characteristics of the non-aqueous electrolytes of Comparative Examples 1 to 2 that do not contain trialkylsilyl fluoride showed a marked difference from the examples. As a result, the non-aqueous electrolyte according to the present invention is expected to contribute greatly to the performance improvement of the lithium secondary battery.

Claims (8)

유기규소화합물을 함유하는 비수전해액으로서, 상기 유기규소화합물이 하기 화학식 1의 트리알킬실릴플루오라이드인 비수성 전해액.
[화학식 1]
Figure pat00005

(상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 C1~C4인 알킬기이다.)
A non-aqueous electrolyte containing an organosilicon compound, wherein the organosilicon compound is a trialkylsilyl fluoride of the general formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure pat00005

(In Formula 1, R 1 , R 2 and R 3 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
제 1항에 있어서,
상기 비수성 전해액은 상기 트리알킬실릴플루오라이드를 0.5 ~ 5 중량% 함유하는 비수성 전해액.
The method of claim 1,
The non-aqueous electrolyte solution is 0.5 to 5% by weight of the trialkylsilyl fluoride.
제 3항에 있어서,
상기 비수성 유기용매는 플루오르에틸렌카보네이트 및 설톤계 화합물에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 추가로 포함하는 비수성 전해액.
The method of claim 3, wherein
The non-aqueous organic solvent further comprises one or two or more selected from fluoroethylene carbonate and sultone-based compound.
제 1항에 있어서,
상기 비수성 전해액은 비수성 유기용매 및 상기 비수성 유기용매에 용해된 리튬염 화합물을 포함하는 기본전해액을 포함하는 비수성 전해액.
The method of claim 1,
The non-aqueous electrolyte solution comprises a non-aqueous organic solvent and a basic electrolyte containing a lithium salt compound dissolved in the non-aqueous organic solvent.
제 2항에 있어서,
상기 비수성 유기용매는 환상 카보네이트 및 쇄상 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 함유하는 비수성 전해액.
3. The method of claim 2,
The non-aqueous organic solvent is a non-aqueous electrolyte containing one or two or more selected from the group consisting of cyclic carbonate and chain carbonate.
제 5항에 있어서,
상기 환상 카보네이트는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트이트, 부틸렌카보네이트, 비닐렌카보네이트, 비닐에틸렌카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 쇄상 카보네이트는 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 비수성 전해액.
6. The method of claim 5,
The cyclic carbonate is selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate and mixtures thereof, and the linear carbonate is dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl methyl Non-aqueous electrolyte solution selected from the group consisting of carbonate, methylpropyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate and mixtures thereof.
제 4항에 있어서,
상기 리튬염 화합물은 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiC6H5SO3, LiSCN, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 비수성 전해액.
5. The method of claim 4,
The lithium salt compound is LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN (SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC 6 H 5 SO 3 , LiSCN, LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ) (where x and y are natural water), LiCl, LiI and LiB (C 2 O 4 ) 2 One or two or more non-aqueous electrolytes selected from the group consisting of.
제 1항 내지 제 7항에서 선택된 어느 하나의 비수성 전해액을 포함하는 리튬 이차 전지.A lithium secondary battery comprising any one non-aqueous electrolyte solution selected from claim 1.
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