KR20150014162A - 이차전지용 액체 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 - Google Patents

이차전지용 액체 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬염 비수계 용매 및 리튬비스(플루오로설포닐)이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질을 제공한다.

Description

이차전지용 액체 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Liquid Electrolyte for Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Containing the Same}
본 발명은 이차전지용 액체 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 리튬 이차전지의 경우, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원으로서의 사용이 실현화되고 있으며, 그리드(Grid)화를 통한 전력 보조전원 등의 용도로도 사용영역이 확대되고 있다.
리튬 이차전지는 전극 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 다공성의 분리막이 개재된 전극조립체에 리튬염을 포함하는 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어져 있는 것이 일반적이다.
이러한 리튬 이차전지는 일반적으로 양극 활물질로 리튬 코발트계 산화물, 리튬 망간계 산화물, 리튬 니켈계 산화물 등의 금속 산화물과 음극 활물질로 탄소 재료를 사용하며, 음극과 양극 사이에 폴리올레핀계 다공성 분리막을 개재하고, LiPF6 등의 리튬염을 가진 비수성 전해액을 함침시켜 제조된다.
충전 시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소 층으로 삽입되고, 방전시에는 탄소 층의 리튬 이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입되며, 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온을 이동시키는 매질 역할을 한다.
최근에는 전극 활물질로서 종래 사용하는 재료를 벗어나, 스피넬 구조의 리튬 망간계 금속 산화물을 양극 활물질에 사용하는 것에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
전극-전해질 간의 계면 반응은 리튬 이차전지에 사용되는 전극 소재 및 전해질의 종류에 따라 달라진다. 따라서, 전극 소재의 변화에 따른 전해액 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 고전압 안정성 및 에너지 밀도가 향상되는 효과가 있는 이차전지용 액체 절해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 비제한적인 예에서 이차전지용 액체 전해질은, 리튬염, 비수계 용매 및 하기 화학식 1로 표현되는 설포닐이미드계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
LiN(SO2R1)(SO2R2) (1)상기 화학식 1에서,
R1, R2 는, 각각 탄소 원자수가 1 내지 12 인 플루오로알킬기, 플루오로알콕시기, 퍼플루오로알킬기, 플루오로아릴기 또는 플루오로알케닐기의 사슬형 또는 가지형 화합물 중 하나 또는 플루오로기이다.
상기 설포닐이미드계 화합물은, 리튬비스(플루오로설포닐)이미드 및/또는 리튬비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드일 수 있다.
상기 리튬염은, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 비수계 용매는, 프로필렌카르보네이트(PC), 에틸렌카르보네이트(EC), 비닐렌카르보네이트(VC), 디에틸카르보네이트(DEC), 디메틸카르보네이트(DMC), 메틸에틸카르보네이트(MEC), 에틸메틸카르보네이트(EMC), 테트라하이드로푸란(THF), 2-메틸테트라하이드로푸란(2MeTHF), 디옥솔란(DOX), 디메톡시에탄(DME), 디에톡시에탄(DEE), γ-부티로락톤(GBL), 아세토니트릴(AN), 술포란으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 전해질은 트리알킬실릴기를 포함하는 유기실란을 더 포함할 수 있다.
상기 트리알킬실릴기를 포함하는 유기실란은, 트리스(트리메틸실릴)포스페이트, 트리스(트리에틸실릴)포스페이트, 트리스(비닐디메틸실릴)포스페이트, 트리스(트리메틸실릴)보레이트, 트리스(트리에틸실릴)보레이트, 트리스(비닐디메틸실릴)보레이트, 트리스(트리프로필실릴)보레이트, 비스(트리메틸실릴)메틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)에틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)-n-프로필포스페이트, 비스(트리메틸실릴)-i-프로필포스페이트, 비스(트리메틸실릴)-n-부틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)트리클로로에틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)트리플루오로에틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)펜타플루오로프로필포스페이트, 비스(트리메틸실릴)페닐포스페이트, 디메틸트리메틸실릴포스페이트, 디에틸트리메틸실릴포스페이트, 디-n-프로필트리메틸실릴포스페이트, 디-i-프로필트리메틸실릴포스페이트, 디-n-부틸트리메틸실릴포스페이트, 비스(트리클로로에틸)트리메틸실릴포스페이트, 비스(트리플루오로에틸)트리메틸실릴포스페이트, 비스(펜타플루오로프로필)트리메틸실릴포스페이트, 디페닐트리메틸실릴포스페이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 설포닐이미드계 화합물은, 몰농도가, 0.3M 이상 내지 0.9M 이하의 범위 내일 수 있고, 바람직하게는 몰농도가, 0.5M 이상 내지 0.8M 이하의 범위 내일 수 있다.
상기 설포닐이미드계 화합물은, 함량이, 액체 전해질의 전체 중량 대비 5 중량% 이상 내지 25 중량% 이하의 범위 내일 수 있다.
한편, 상기 상기 리튬비스(플루오로설포닐)이미드의 함량은, 액체 전해질의 전체 중량 대비 8 중량% 이상 내지 12 중량% 이하일 수 있다.
또한, 상기 리튬비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드의 함량은, 액체 전해질의 전체 중량 대비 12 중량% 이상 내지 18 중량% 이하일 수 있다.
상기 트리알킬실릴기를 포함하는 유기실란은, 액체 전해질의 전체 중량 대비 2 중량% 이상 내지 6 중량% 이하의 범위 내에서 포함될 수 있다.
상기 트리알킬실릴기를 포함하는 유기실란은, 액체 전해질의 전체 중량 대비 3 중량% 이상 내지 5 중량% 이하의 범위 내에서 포함될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 액체 전해질 및 양극 활물질로서, 하기 화학식 (1)로 표현되는 화합물과 하기 화학식 (2)로 표현되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 리튬 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.
LixMyMn2-yO4-zAz (1)
상기 식에서,
0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이고;
M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;
A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이다.
(1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (2)
상기 식에서,
M’은 MnaMb이고;
M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
0<x<1; 0≤y≤0.02; 0≤y’≤0.02; 0.5≤a≤1.0; 0≤b≤0.5; a + b = 1 이다.
상기 리튬 이차전지는, 4.35V 이상의 고전압대에서 작동할 수 있다.
상기 리튬 이차전지는, 음극 활물질로서, 탄소계 물질, 및/또는 Si을 포함할 수 있다.
상기 리튬 이차전지는, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 리튬 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공할 수 있다.
또한, 상기 전지팩을 에너지원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공할 수 있다.
일반적으로, 상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물인 전극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은, 상기 화학식 1 및 2 로 표현되는 전극 활물질 외에, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 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-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 포함할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
한편, 상기 탄성을 갖는 흑연계 물질이 도전재로 사용될 수 있고, 상기 물질들과 함께 사용될 수도 있다..
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 사용할 수 있고, 상세하게는 탄소계 물질 및/또는 Si을 포함할 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
본 발명은, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩, 및 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
이 때, 상기 디바이스의 구체적인 예로는, 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 액체 전해질은, 고전압 안정성 및 에너지 밀도가 향상되는 효과가 있는 이차전지용 액체 절해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.
도 1은 실험예 1에 따른 이차전지들의 잔존 용량을 나타낸 그래프이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
양극 활물질로서 Li(Li0.2Co0.1Ni0.1Mn0.6)O2 90 중량%, Super-P(도전제) 5 중량% , PVdF(결합제) 5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 슬러리를 만들고 두께 20 ㎛의 알루미늄 호일에 각각 코팅, 건조, 및 압착하여 양극을 제조하였다.
음극으로는 천연 흑연 90 중량%, Super-P(도전제) 5 중량% 및 PVdF(결합제) 5 중량%를 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 이를 두께 20 ㎛의 Cu-foil에 코팅, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.
분리막으로 셀가드TM를 사용하여 상기 양극과 음극을 적층함으로써 전극조립체를 제조한 후, 에틸 카보네이트와 디메틸 카보네이트와 에틸메틸 카보네이트가 부피비를 기준으로 1:1:1으로 혼합되어 있고, 리튬염으로 0.5 M의 LiPF6를 포함하고 첨가제로서 0.5 M의 LiFSI을 포함하고 있는 리튬 비수계 전해액을 첨가하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
<비교예 1>
LiFSI를 첨가하지 않고, 리튬염으로 1 M의 LiPF6를 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
<비교예 2>
리튬염으로 0.1 M의 LiPF6를 포함하고 첨가제로서 0.9 M의 LiFSI을 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에서 제조된 리튬 이차전지를 60℃, 4.35V 내지 2.5V의 전압대에서 200 사이클 이후 잔존 용량을 확인하여 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
60℃ 200 사이클 이후 잔존 용량
실시예 1 64%
비교예 1 58%
비교예 2 0%

실험 결과, 표 1 및 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 전지의 경우 비교예 1 내지 2의 전지에 비하여 200 사이클 이후의 잔존 용량이 증가한 것을 알 수 있다. 이는 첨가제로서 LiFSI을 사용함으로써, 전지의 에너지 밀도를 향상시키는 효과가 있음을 확인할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 리튬염;
    비수계 용매; 및
    하기 화학식 1로 표현되는 설포닐이미드계 화합물;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질:


    LiN(SO2R1)(SO2R2) (1)상기 화학식 1에서,
    R1, R2 는, 각각 탄소 원자수가 1 내지 12 인 플루오로알킬기, 플루오로알콕시기, 퍼플루오로알킬기, 플루오로아릴기 또는 플루오로알케닐기의 사슬형 또는 가지형 화합물 중 하나 또는 플루오로기이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설포닐이미드계 화합물은, 리튬비스(플루오로설포닐)이미드 및/또는 리튬비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드인 것을 특징으로 하는 액체 전해질.
  3. 상기 리튬염은, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비수계 용매는, 프로필렌카르보네이트(PC), 에틸렌카르보네이트(EC), 비닐렌카르보네이트(VC), 디에틸카르보네이트(DEC), 디메틸카르보네이트(DMC), 메틸에틸카르보네이트(MEC), 에틸메틸카르보네이트(EMC), 테트라하이드로푸란(THF), 2-메틸테트라하이드로푸란(2MeTHF), 디옥솔란(DOX), 디메톡시에탄(DME), 디에톡시에탄(DEE), γ-부티로락톤(GBL), 아세토니트릴(AN), 술포란으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  5. 제 1 항에 있어서,
    트리알킬실릴기를 포함하는 유기실란을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 트리알킬실릴기를 포함하는 유기실란은,
    트리스(트리메틸실릴)포스페이트, 트리스(트리에틸실릴)포스페이트, 트리스(비닐디메틸실릴)포스페이트, 트리스(트리메틸실릴)보레이트, 트리스(트리에틸실릴)보레이트, 트리스(비닐디메틸실릴)보레이트, 트리스(트리프로필실릴)보레이트, 비스(트리메틸실릴)메틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)에틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)-n-프로필포스페이트, 비스(트리메틸실릴)-i-프로필포스페이트, 비스(트리메틸실릴)-n-부틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)트리클로로에틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)트리플루오로에틸포스페이트, 비스(트리메틸실릴)펜타플루오로프로필포스페이트, 비스(트리메틸실릴)페닐포스페이트, 디메틸트리메틸실릴포스페이트, 디에틸트리메틸실릴포스페이트, 디-n-프로필트리메틸실릴포스페이트, 디-i-프로필트리메틸실릴포스페이트, 디-n-부틸트리메틸실릴포스페이트, 비스(트리클로로에틸)트리메틸실릴포스페이트, 비스(트리플루오로에틸)트리메틸실릴포스페이트, 비스(펜타플루오로프로필)트리메틸실릴포스페이트, 디페닐트리메틸실릴포스페이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 설포닐이미드계 화합물은, 몰농도가, 0.3M 이상 내지 0.9M 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 설포닐이미드계 화합물은, 몰농도가, 0.5M 이상 내지 0.8M 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 설포닐이미드계 화합물은, 함량이, 액체 전해질의 전체 중량 대비 5 중량% 이상 내지 25 중량% 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 리튬비스(플루오로설포닐)이미드의 함량이, 액체 전해질의 전체 중량 대비 8 중량% 이상 내지 12 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 리튬비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드의 함량이, 액체 전해질의 전체 중량 대비 12 중량% 이상 내지 18 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 트리알킬실릴기를 포함하는 유기실란은, 액체 전해질의 전체 중량 대비 2 중량% 이상 내지 6 중량% 이하의 범위 내에서 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 트리알킬실릴기를 포함하는 유기실란은, 액체 전해질의 전체 중량 대비 3 중량% 이상 내지 5 중량% 이하의 범위 내에서 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 액체 전해질.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 액체 전해질; 및
    양극 활물질로서, 하기 화학식 (1)로 표현되는 화합물과 하기 화학식 (2)로 표현되는 화합물 중에서 선택된 하나 이상의 리튬 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지:

    LixMyMn2-yO4-zAz (1)
    상기 식에서,
    0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이고;
    M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;
    A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이다.


    (1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (2)
    상기 식에서,
    M’은 MnaMb이고;
    M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
    A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
    0<x<1; 0≤y≤0.02; 0≤y’≤0.02; 0.5≤a≤1.0; 0≤b≤0.5; a + b = 1 이다.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 리튬 이차전지는, 음극 활물질로서, 탄소계 물질, 및/또는 Si을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 리튬 이차전지는, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  17. 제 14 항에 따른 리튬 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 따른 전지팩을 에너지원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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