KR20150056430A - Electrolyte and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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KR20150056430A
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정명훈
김종수
이홍희
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Abstract

The present invention relates to an electrolyte and a lithium secondary battery including the electrolyte, wherein the electrolyte comprises alkyl acetate having 1 to 4 carbon atoms and alkoxy substituted nitrile having 3 to 7 carbon atoms. The electrolyte can improve lifetime properties at a low temperature without a lifetime deterioration of a lithium secondary battery at a room temperature.

Description

전해질 및 이를 포함하는 리튬이차전지{ELECTROLYTE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}ELECTROLYTE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 리튬이차전지의 상온 수명 열화는 없으면서, 저온에서의 수명 특성을 향상시킬 수 있는 전해질 및 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to an electrolyte capable of improving lifetime characteristics at a low temperature without deterioration of the normal temperature service life of the lithium secondary battery, and a lithium secondary battery comprising the electrolyte.

리튬이차전지는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털카메라 및 캠코더 등의 휴대용 전원으로서뿐만 아니라 전동공구(power tool), 전기자전거, 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(plug-in HEV, PHEV) 등의 중대형 전원으로 그 응용이 급속히 확대되고 있다. Lithium secondary batteries are used not only as portable power sources for mobile phones, notebook computers, digital cameras and camcorders, but also as power tools, electric bicycles, hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles HEV, PHEV), and the like.

이와 같은 응용분야의 확대 및 수요의 증가에 따라 전지의 외형적인 모양과 크기도 다양하게 변하고 있으며, 기존의 소형전지에서 요구되는 특성보다 더욱 우수한 성능과 안정성이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해서는 전지 구성성분들은 대전류가 흐르는 조건에서 전지의 성능구현이 안정적으로 이루어 져야한다. As the application field is expanded and demand is increased, the external shape and size of the battery are variously changed, and performance and stability are demanded more than the characteristics required in the conventional small batteries. In order to meet such a demand, the performance of the battery should be stabilized in a condition where battery components are flowing in a large current.

리튬이차전지는 리튬이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 음극 및 양극으로 사용하고, 두 전극 사이에 다공성 분리막을 설치한 후 액체 전해질을 주입시켜 제조되며, 상기 음극 및 양극에서의 리튬이온의 삽입 및 탈리에 따른 산화 환원반응에 의해 전기가 생성 또는 소비된다. The lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of inserting and desorbing lithium ions as a cathode and an anode, providing a porous separator between the two electrodes, and injecting a liquid electrolyte. In the lithium ion secondary battery, Electricity is generated or consumed by the redox reaction due to desorption.

리튬이온전지의 출력특성, 사이클특성, 보존특성 등의 전지특성을 개선하기 위해 전해질 구비 성분으로서 비수계 용매나 첨가제에 대한 다양한 검토가 이루어지고 있다. 또한 전지 성능 향상을 위하여 특정 화합물을 첨가제로서 전해질에 첨가하는 경우에도 대부분의 전지성능 중 일부 항목의 성능 향상은 기대할 수 있으나 다른 항목의 성능을 오히려 감소시키게 되는 등의 문제점이 있다.Various non-aqueous solvents and additives have been studied as electrolyte-containing components in order to improve battery characteristics such as output characteristics, cycle characteristics, and storage characteristics of lithium ion batteries. In addition, even when a specific compound is added to an electrolyte as an additive for improving battery performance, performance of some items of most battery performance can be expected to be improved, but the performance of other items is rather reduced.

한국특허등록 제0546781호(등록일: 2006.01.19)Korean Patent Registration No. 0546781 (Registered Date: Jan. 19, 2006) 일본특허등록 제4158412호(등록일: 2008.07.25)Japanese Patent Registration No. 4158412 (registered on July 25, 2008)

본 발명의 목적은 리튬이차전지의 상온 수명 열화는 없으면서, 저온에서의 수명 특성을 향상시킬 수 있는 전해질을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an electrolyte capable of improving lifetime characteristics at a low temperature without deterioration of the normal temperature service life of the lithium secondary battery.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 전해질을 포함하는 리튬이차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery comprising the electrolyte.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해질은 탄소수 1 내지 4의 알킬아세테이트 및 탄소수 3 내지 7의 알콕시 치환 니트릴을 포함한다.In order to achieve the above object, an electrolyte according to an embodiment of the present invention includes an alkyl acetate having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy substituted nitrile having 3 to 7 carbon atoms.

상기 알킬아세테이트는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, 이소프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, sec-부틸아세테이트, tert-부틸아세테이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The alkyl acetate may be any one selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, tert- .

상기 알콕시 치환 니트릴은 알콕시아세토니트릴, 알콕시프로피오니트릴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The alkoxy-substituted nitrile may be any one selected from the group consisting of alkoxyacetonitrile, alkoxypropionitrile, and combinations thereof.

상기 알킬아세테이트 및 상기 알콕시 치환 니트릴은 상기 전해질 총 부피에 대하여 5 내지 75 부피%로 포함될 수 있다.The alkyl acetate and the alkoxy substituted nitrile may be contained in an amount of 5 to 75% by volume based on the total volume of the electrolyte.

상기 전해질은 상기 알킬아세테이트와 상기 알콕시 치환 니트릴을 2:1 내지 15:1 부피비로 포함할 수 있다.The electrolyte may include the alkyl acetate and the alkoxy substituted nitrile in a ratio of 2: 1 to 15: 1 by volume.

상기 전해질이 유기 용매 및 리튬염을 더 포함할 수 있다.The electrolyte may further include an organic solvent and a lithium salt.

상기 유기 용매는 에스테르 용매, 에테르 용매, 케톤 용매, 방향족 탄화수소 용매, 알콕시알칸 용매, 카보네이트 용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 유기 용매는 에틸렌 카보네이트일 수 있다.The organic solvent may be selected from the group consisting of an ester solvent, an ether solvent, a ketone solvent, an aromatic hydrocarbon solvent, an alkoxyalkane solvent, a carbonate solvent, and a mixture thereof. The organic solvent may be ethylene carbonate.

상기 유기 용매는 고유전율의 유기 용매와 저점도 유기 용매를 2:8 내지 8:2의 부피비로 포함할 수 있다.The organic solvent may include an organic solvent having a high dielectric constant and a low viscosity organic solvent at a volume ratio of 2: 8 to 8: 2.

상기 고유전율의 유기 용매는 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 저점도 유기 용매는 에틸메틸카보네이트(methylethylcarbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The organic solvent having a high dielectric constant is selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, and mixtures thereof. The low viscosity organic solvent includes methylethylcarbonate, dimethylcarbonate, Diethylcarbonate, and mixtures thereof.

상기 유기 용매는 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트 중 1종; 에틸메틸카보네이트; 그리고 디메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트 중 1종을 5:1:1 내지 2:5:3의 부피비로 포함될 수 있다.Wherein the organic solvent is selected from the group consisting of ethylene carbonate and propylene carbonate; Ethyl methyl carbonate; And one of dimethyl carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 5: 1: 1 to 2: 5: 3.

상기 리튬염은 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiN(CaF2a+1SO2)(CbF2b+1SO2)(단, a 및 b는 자연수임), LiCl, LiI, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The lithium salt is LiPF 6, LiClO 4, LiAsF 6 , LiBF 4, LiSbF 6, LiAl0 4, LiAlCl 4, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiN (C 2 F 5 SO 3) 2, LiN ( C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 . LiN (C a F 2a + 1 SO 2) (C b F 2b + 1 SO 2) ( However, a and b are natural numbers), may be selected from LiCl, LiI, and mixtures thereof.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 리튬이차전지는, 상기 양극과 대향 배치되며, 음극 활물질을 포함하는 음극, 그리고 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 전해질을 포함하며, 상기 전해질은 탄소수 1 내지 4의 알킬아세테이트 및 탄소수 3 내지 7의 알콕시 치환 니트릴을 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery comprising a cathode disposed opposite to the anode, including a cathode active material, and an electrolyte interposed between the anode and the cathode, wherein the electrolyte has a carbon number of 1 to 4 Alkyl acetates and alkoxy substituted nitriles having 3 to 7 carbon atoms.

기타 본 발명의 실시예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other details of the embodiments of the present invention are included in the following detailed description.

본 발명에 따른 전해질은 리튬이차전지의 상온 수명 열화는 없으면서, 저온에서의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.The electrolyte according to the present invention can improve the lifetime characteristics at low temperatures without deterioration of the normal temperature service life of the lithium secondary battery.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지의 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments and is intended to illustrate and describe the specific embodiments in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprises" or "having" are used to designate the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 명세서에서 모든 화합물 또는 작용기는 특별한 언급이 없는 한 치환되거나 비치환된 것일 수 있다. 여기서, '치환된'이란 화합물 또는 작용기에 포함된 적어도 하나의 수소가 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 할로겐화알킬기, 탄소수 3 내지 30의 사이클로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 하이드록시기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 카르복실산기, 알데히드기, 에폭시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 술폰산기 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 대체된 것을 의미한다.In the present specification, all the compounds or functional groups may be substituted or unsubstituted, unless otherwise specified. Herein, the term "substituted" means that at least one hydrogen contained in the compound or the functional group is a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group, a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, Substituted with a substituent selected from the group consisting of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a carboxylic acid group, an aldehyde group, an epoxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a sulfonic acid group and derivatives thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해질은, 탄소수 1 내지 4의 알킬아세테이트 및 탄소수 3 내지 7의 알콕시 치환 니트릴을 포함한다. 상기 전해질은 상기 알킬아세테이트와 상기 알콕시 치환 니트릴을 함께 포함함에 따라, 리튬이차전지의 상온 수명 열화는 없으면서, 저온에서의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.The electrolyte according to an embodiment of the present invention includes an alkyl acetate having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy substituted nitrile having 3 to 7 carbon atoms. By including the alkyl acetate and the alkoxy substituted nitrile together in the electrolyte, the electrolyte can improve lifetime characteristics at low temperature without deterioration of the normal temperature service life of the lithium secondary battery.

상기 알킬아세테이트는 구체적으로 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, 이소프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, sec-부틸아세테이트, tert-부틸아세테이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 바람직하게 이소프로필아세테이트 또는 이소부틸아세테이트일 수 있다.The alkyl acetate is specifically selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, tert- And may be isopropyl acetate or isobutyl acetate.

상기 알콕시 치환 니트릴은 구체적으로 알콕시아세토니트릴, 알콕시프로피오니트릴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 바람직하게 메톡시아세토니트릴 또는 3-메톡시프로피오니트릴일 수 있다.The alkoxy-substituted nitrile may specifically be any one selected from the group consisting of alkoxyacetonitrile, alkoxypropionitrile, and combinations thereof, and may be preferably methoxyacetonitrile or 3-methoxypropionitrile.

상기 알킬아세테이트 및 상기 알콕시 치환 니트릴은 상기 전해질 총 부피에 대하여 5 내지 75 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게 5 내지 40 부피%로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게 5 내지 20 부피%로 포함될 수 있다. 상기 알킬아세테이트 및 상기 알콕시 치환 니트릴의 함량이 5 부피% 미만인 경우 상온에서 수명이 열화될 수 있고, 75 부피%를 초과하는 경우 수명이 열화될 수 있다.The alkyl acetate and the alkoxy substituted nitrile may be contained in an amount of 5 to 75% by weight, preferably 5 to 40% by volume, more preferably 5 to 20% by volume based on the total volume of the electrolyte. When the content of the alkyl acetate and the alkoxy substituted nitrile is less than 5 vol%, the lifetime may be deteriorated at room temperature, and when it exceeds 75 vol%, the lifetime may be deteriorated.

상기 전해질은 상기 알킬아세테이트와 상기 알콕시 치환 니트릴을 2:1 내지 15:1 부피비로 포함할 수 있고, 바람직하게 5:1 내지 7:1 부피비로 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게 6:1 내지 6.5:1 부피비로 포함할 수 있다. 상기 알킬아세테이트의 부피비가 2 미만인 경우 저온에서 수명이 열화될 수 있고, 7을 초과하는 경우 상온 수명이 열화될 수 있다.The electrolyte may contain the alkyl acetate and the alkoxy substituted nitrile in a ratio of 2: 1 to 15: 1 by volume, preferably in a ratio of 5: 1 to 7: 1, more preferably 6: 1 to 6.5 : 1 volume ratio. If the volume ratio of the alkyl acetate is less than 2, the life may be deteriorated at low temperature, and if it is more than 7, the normal temperature life may be deteriorated.

상기 전해질은 상기한 전해질 첨가제 이외에 유기 용매 및 리튬염을 더 포함할 수 있다.The electrolyte may further include an organic solvent and a lithium salt in addition to the electrolyte additive.

상기 유기 용매로는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 할 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 유기 용매로는 에스테르 용매, 에테르 용매, 케톤 용매, 방향족 탄화수소 용매, 알콕시알칸 용매, 카보네이트 용매 등을 사용할 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The organic solvent may be any organic solvent that can act as a medium through which ions involved in an electrochemical reaction of a battery can move. Specifically, examples of the organic solvent include an ester solvent, an ether solvent, a ketone solvent, an aromatic hydrocarbon solvent, an alkoxyalkane solvent, a carbonate solvent, etc. These solvents may be used singly or in combination of two or more.

상기 에스테르 용매의 구체적인 예로는 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), n-프로필 아세테이트(n-propyl acetate), 디메틸아세테이트(dimethyl acetate), 메틸프로피오네이트(methyl propionate), 에틸프로피오네이트(ethyl propionate), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), 데카놀라이드(decanolide), γ-발레로락톤(γ-valerolactone), 메발로노락톤(mevalonolactone), γ-카프로락톤(γ-caprolactone), δ-발레로락톤(δ-valerolactone), 또는 ε-카프로락톤(ε-caprolactone) 등을 들 수 있다. Specific examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, dimethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, But are not limited to, ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide,? -Valerolactone, mevalonolactone,? -Caprolactone (? -caprolactone, 隆 -valerolactone, 竜 -caprolactone, and the like.

상기 에테르계 용매의 구체적인 예로는 디부틸 에테르(dibutyl ether), 테트라글라임(tetraglyme), 2-메틸테트라히드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran), 또는 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran) 등을 들 수 있다. Specific examples of the ether solvent include dibutyl ether, tetraglyme, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, and the like.

상기 케톤계 용매의 구체적인 예로는 시클로헥사논(cyclohexanone) 등을 들 수 있다. 상기 방향족 탄화수소계 유기 용매의 구체적인 예로는 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene), 클로로벤젠(chlorobenzene), 아이오도벤젠(iodobenzene), 톨루엔(toluene), 플루오로톨루엔(fluorotoluene), 또는 자일렌(xylene) 등을 들 수 있다. 상기 알콕시알칸 용매로는 디메톡시에탄(dimethoxy ethane) 또는 디에톡시에탄(diethoxy ethane) 등을 들 수 있다.Specific examples of the ketone-based solvents include cyclohexanone and the like. Specific examples of the aromatic hydrocarbon organic solvent include benzene, fluorobenzene, chlorobenzene, iodobenzene, toluene, fluorotoluene, xylene, (xylene), and the like. Examples of the alkoxyalkane solvent include dimethoxy ethane and diethoxy ethane.

상기 카보네이트 용매의 구체적인 예로는 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate, DMC), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate, DEC), 디프로필카보네이트(dipropylcarbonate, DPC), 메틸프로필카보네이트(methylpropylcarbonate, MPC), 에틸프로필카보네이트(ethylpropylcarbonate, EPC), 메틸에틸카보네이트(methylethylcarbonate, MEC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC), 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate, PC), 부틸렌카보네이트(butylenes carbonate, BC), 또는 플루오로에틸렌카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC) 등을 들 수 있다. Specific examples of the carbonate solvent include dimethylcarbonate (DMC), diethylcarbonate (DEC), dipropylcarbonate (DPC), methylpropylcarbonate (MPC), ethylpropylcarbonate (EPC) , Methyl ethylcarbonate (MEC), ethylmethylcarbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylenes carbonate (BC) And fluoroethylene carbonate (FEC).

특히, 상기 유기 용매로 에틸렌카보네이트를 사용하는 경우, 상기 알킬아세테이트 및 상기 알콕시 치환 니트릴과의 호환성이 우수하여, 리튬이차전지의 상온 수명 열화는 없으면서, 저온에서의 수명 특성을 향상시키는 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 에틸렌카보네이트와 알킬아세테이트 및 상기 알콕시 치환 니트릴은 2:7:1 내지 3:6:1의 부피비로 포함될 수 있고, 바람직하게 3:5:2 내지 3:6:1의 부피비로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게 2.5:6.5:1 내지 3:6:1의 부피비로 포함될 수 있다. 상기 에틸렌카보네이트의 부피비가 2 미만인 경우 수명이 열화될 수 있고, 3을 초과하는 경우 저온에서 수명이 열화될 수 있다.Particularly, when ethylene carbonate is used as the organic solvent, the compatibility of the alkyl acetate and the alkoxy substituted nitrile is excellent and the effect of the present invention for improving lifetime characteristics at low temperatures without deterioration of the normal temperature service life of the lithium secondary battery Can be further improved. The ethylene carbonate, the alkyl acetate, and the alkoxy substituted nitrile may be included in a volume ratio of 2: 7: 1 to 3: 6: 1, and preferably in a volume ratio of 3: 5: 2 to 3: 6: And more preferably in a volume ratio of 2.5: 6.5: 1 to 3: 6: 1. If the volume ratio of the ethylene carbonate is less than 2, the life may be deteriorated, and if it is more than 3, the life may be deteriorated at a low temperature.

한편, 이중에서도 상기 유기 용매로 카보네이트계 용매를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 카보네이트계 용매 중에서도 보다 바람직하게는 전지의 충방전 성능을 높일 수 있는 높은 이온전도도를 갖는 고유전율의 카보네이트계 유기 용매와, 상기 고유전율의 유기 용매의 점도를 적절하게 조절할 수 있는 점도가 낮은 카보네이트계 유기 용매를 혼합하여 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 고유전율의 유기 용매와, 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 저점도의 유기 용매를 혼합하여 사용할 수 있다. 보다 더 바람직하게는 상기 고유전율의 유기 용매와 저점도의 유기 용매를 2:8 내지 8:2의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 좋으며, 보다 구체적으로 에틸렌카보네이트 또는 프로필렌카보네이트; 에틸메틸카보네이트; 그리고 디메틸카보네이트 또는 디에틸카보네이트를 5:1:1 내지 2:5:3의 부피비로 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 3:5:2의 부피비로 혼합하여 사용할 수 있다.Among them, a carbonate-based solvent is preferably used as the organic solvent. Among the carbonate-based solvents, a carbonate-based organic solvent having a high ionic conductivity, which can increase the charge / discharge performance of the battery, It may be preferable to use a mixture of a carbonate-based organic solvent having a low viscosity that can appropriately control the viscosity of the high-dielectric constant organic solvent. Specifically, an organic solvent having a high dielectric constant selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, and mixtures thereof, and an organic solvent having a low viscosity selected from the group consisting of ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, Can be mixed and used. More preferably, the organic solvent having a high dielectric constant and the organic solvent having a low viscosity are mixed at a volume ratio of 2: 8 to 8: 2, and more specifically, ethylene carbonate or propylene carbonate; Ethyl methyl carbonate; And dimethyl carbonate or diethyl carbonate in a volume ratio of 5: 1: 1 to 2: 5: 3, preferably 3: 5: 2.

상기 리튬염은 리튬이차전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염으로는 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiN(CaF2a +1SO2)(CbF2b +1SO2)(단, a 및 b는 자연수, 바람직하게는 1≤a≤20이고, 1≤b≤20임), LiCl, LiI, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6)을 사용하는 것이 좋다.The lithium salt can be used without particular limitation as long as it is a compound capable of providing lithium ions used in a lithium secondary battery. Specifically, the lithium salt may be LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) 2. LiN (C a F 2a +1 SO 2) (C b F 2b +1 SO 2) ( However, a and b is a natural number, preferably 1≤a≤20, 1≤b≤20 and Im), LiCl, LiI, and mixtures thereof. It is preferable to use lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ).

상기 리튬염을 전해질에 용해시키면, 상기 리튬염은 리튬이차전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 기능하고, 양극과 음극 간의 리튬 이온의 이동을 촉진할 수 있다. 이에 따라, 상기 리튬염은 상기 전해질 내에 대략 0.6mol% 내지 2mol%의 농도로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 리튬염의 농도가 0.6mol% 미만인 경우 전해질의 전도도가 낮아져 전해질 성능이 떨어질 수 있고, 2mol%를 초과하는 경우 전해질의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 낮아질 수 있다. 이와 같은 전해질의 전도도 및 리튬 이온의 이동성을 고려하면, 상기 리튬염은 상기 전해질 내에서 대략 0.7mol% 내지 1.6mol%로 조절되는 것이 보다 바람직할 수 있다.When the lithium salt is dissolved in the electrolyte, the lithium salt functions as a source of lithium ions in the lithium secondary battery and can promote the movement of lithium ions between the anode and the cathode. Accordingly, the lithium salt is preferably contained in the electrolyte at a concentration of about 0.6 mol% to 2 mol%. If the concentration of the lithium salt is less than 0.6 mol%, the conductivity of the electrolyte may be lowered and the performance of the electrolyte may be deteriorated. If the concentration exceeds 2 mol%, the viscosity of the electrolyte may increase and the mobility of the lithium ion may be lowered. Considering the conductivity of the electrolyte and the mobility of lithium ions, it is more preferable that the lithium salt is controlled to be approximately 0.7 mol% to 1.6 mol% in the electrolyte.

상기 전해질은 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 일반적으로 전해질에 사용될 수 있는 첨가제(이하, '기타 첨가제'라 함)를 더 포함할 수 있다.The electrolyte further includes an additive (hereinafter, referred to as "other additive") which can be generally used for an electrolyte for the purpose of improving lifetime characteristics of the battery, suppressing the decrease of battery capacity, and improving the discharge capacity of the battery in addition to the electrolyte components can do.

상기 기타 첨가제의 구체적인 예로는 비닐렌카보네이트(vinylenecarbonate, VC), 메탈플루오라이드(metal fluoride, 예를 들면, LiF, RbF, TiF, AgF, AgF2, BaF2, CaF2, CdF2, FeF2, HgF2, Hg2F2, MnF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, DyF3, EuF3, GaF3, GdF3, FeF3, HoF3, InF3, LaF3, LuF3, MnF3, NdF3, PrF3, SbF3, ScF3, SmF3, TbF3, TiF3, TmF3, YF3, YbF3, TIF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, ZrF4, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6, WF6, CoF2, CoF3, CrF2, CsF, ErF3, PF3, PbF3, PbF4, ThF4, TaF5, SeF6 등), 글루타노나이트릴(glutaronitrile, GN), 숙시노나이트릴(succinonitrile, SN), 아디포나이트릴(adiponitrile, AN), 3,3'-티오디프로피오나이트릴(3,3'-thiodipropionitrile, TPN), 비닐에틸렌카보네이트(vinylethylene carbonate, VEC), 플루오로에틸렌카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC), 디플루오로에틸렌카보네이트(difluoroethylenecarbonate), 플루오로디메틸카보네이트(fluorodimethylcarbonate), 플루오로에틸메틸카보네이트(fluoroethylmethylcarbonate) 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 포함할 수 있다. Examples of the other additives include vinylene carbonate (vinylenecarbonate, VC), metal fluoride (metal fluoride, for example, LiF, RbF, TiF, AgF , AgF2, BaF 2, CaF 2, CdF 2, FeF 2, HgF 2 , Hg 2 F 2 , MnF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3 , BiF 3 , CeF 3 , CrF 3 , DyF 3 , EuF 3 , GaF 3, GdF 3, FeF 3, HoF 3, InF 3, LaF 3, LuF 3, MnF 3, NdF 3, PrF 3, SbF 3, ScF 3, SmF 3, TbF 3, TiF 3, TmF 3, YF 3, YbF 3, TIF 3, CeF 4 , GeF 4, HfF 4, SiF 4, SnF 4, TiF 4, VF 4, ZrF 4, NbF 5, SbF 5, TaF 5, BiF 5, MoF 6, ReF 6, SF 6 , WF 6 , CoF 2 , CoF 3 , CrF 2 , CsF, ErF 3 , PF 3 , PbF 3 , PbF 4 , ThF 4 , TaF 5 and SeF 6 ), glutaronitrile Succinonitrile (SN), adiponitrile (AN), 3,3'-thiodipropionitrile (TPN), vinylethylene carbonate (VEC) Fluoroethylene carbone Fluoroethylene carbonate (FEC), difluoroethylenecarbonate, fluorodimethylcarbonate, and fluoroethylmethylcarbonate. Of these, one kind or two or more kinds of them may be used. And may be mixed.

상기 기타 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.The other additives may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 상기 전해질을 포함하는 리튬이차전지를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 리튬이차전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 전해질은 이중에서도 리튬 이온 전지, 알루미늄 적층 전지 및 리튬 폴리머 전지에 적용하기에 특히 우수할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including the electrolyte. The lithium secondary battery according to the embodiment of the present invention can be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery and a lithium polymer battery depending on the type of the separator and the electrolyte used. The lithium secondary battery can be classified into a cylindrical shape, a square shape, Etc., and can be divided into a bulk type and a thin film type depending on the size. The electrolyte according to the embodiment of the present invention may be particularly excellent for application to a lithium ion battery, an aluminum laminated battery and a lithium polymer battery.

상세하게는 상기 리튬이차전지는 서로 대향 배치되는 양극 활물질을 포함하는 양극과 음극 활물질을 포함하는 음극, 그리고 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 상기 전해질을 포함한다.Specifically, the lithium secondary battery includes a cathode including a cathode active material disposed opposite to each other, a cathode including a cathode active material, and the electrolyte interposed between the anode and the cathode.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지(1)의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 리튬이차전지(1)는 음극(3), 양극(5), 상기 음극(3) 및 양극(5) 사이에 세퍼레이터(7)를 배치하여 전극 조립체(9)를 제조하고, 이를 케이스(15)에 위치시키고 비수 전해질을 주입하여 상기 음극(3), 상기 양극(5) 및 상기 세퍼레이터(7)가 전해질에 함침되도록 함으로써 제조할 수 있다. 1 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery 1 according to an embodiment of the present invention. 1, a lithium secondary battery 1 according to another embodiment of the present invention includes a separator 7 between a cathode 3, an anode 5, the cathode 3, and an anode 5, (5) and the separator (7) are impregnated into the electrolyte (15) by injecting a non-aqueous electrolyte into the electrode assembly (9) have.

상기 음극(3) 및 양극(5)에는 전지 작용시 발생하는 전류를 집전하기 위한 도전성 리드 부재(10, 13)가 각기 부착될 수 있고, 상기 리드 부재(10, 13)는 각각 양극(5) 및 음극(3)에서 발생한 전류를 양극 및 음극 단자로 유도할 수 있다.Conductive lead members 10 and 13 for collecting a current generated during a battery operation can be attached to the cathode 3 and the anode 5 respectively and the lead members 10 and 13 are respectively connected to the anode 5, And the current generated in the cathode (3) can be led to the positive electrode and the negative electrode terminal.

상기 양극(5)은 양극 활물질, 도전제 및 바인더를 혼합하여 양극 활물질 층 형성용 조성물을 제조한 후, 상기 양극 활물질 층 형성용 조성물을 알루미늄 포일 등의 양극 전류 집전체에 도포한 후 압연하여 제조할 수 있다.The anode 5 is prepared by mixing a cathode active material, a conductive agent and a binder to prepare a composition for forming a cathode active material layer, applying the composition for forming a cathode active material layer to a cathode current collector such as aluminum foil, can do.

상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 하기 화학식 6으로 표시되는 올리빈형 리튬 금속 화합물을 사용할 수 있다.As the cathode active material, a compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium (a lithiated intercalation compound) can be used. Specifically, an olivine-type lithium metal compound represented by the following formula (6) can be used.

[화학식 6][Chemical Formula 6]

LixMyM'zXO4 - wYw Li x M y M ' z XO 4 - w Y w

(상기 화학식 6에서, 상기 M 및 M'은 각각 독립적으로 Fe, Ni, Co, Mn, Cr, Zr, Nb, Cu, V, Mo, Ti, Zn, Al, Ga, Mg, B 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이고, 상기 X는 P, As, Bi, Sb, Mo 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, 상기 Y는 F, S 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이고, 0<x≤1, 0<y≤1, 0<z≤1, 0<x+y+z≤2이고, 0≤w≤0.5이다.)M and M 'are each independently Fe, Ni, Co, Mn, Cr, Zr, Nb, Cu, V, Mo, Ti, Zn, Al, Ga, Mg, B, And X is an element selected from the group consisting of P, As, Bi, Sb, Mo, and combinations thereof, and Y is selected from the group consisting of F, S, and combinations thereof 0 <x? 1, 0 <y? 1, 0 <z? 1, 0 <x + y + z? 2, and 0? W?

상기 화합물 중에서도 전지의 용량 특성 및 안정성을 높일 수 있다는 점에서 LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNixMn(1-x)O2(단, 0<x<1), LiMlxM2yO2(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, M1 및 M2은 각각 독립적으로 Al, Sr, Mg 및 La로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이다) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.Among these compounds, LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi x Mn (1-x) O 2 (where 0 <x <1) and LiM lx M 2y O 2 (However, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x + y≤1 , M 1 and M 2 is one selected from the group consisting of Al, Sr, Mg and La are each independently One), and a mixture thereof.

상기 음극(3)은 상기 양극(5)과 마찬가지로 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전제를 혼합하여 음극 활물질 층 형성용 조성물을 제조한 후, 이를 구리 포일 등의 음극 전류 집전체에 도포하여 제조할 수 있다.The negative electrode 3 is prepared by mixing a negative electrode active material, a binder and an optional conductive agent in the same manner as the positive electrode 5 to prepare a composition for forming a negative electrode active material layer and then applying the composition to a negative electrode current collector such as a copper foil .

상기 음극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물을 사용할 수 있다. 상기 음극 활물질의 구체적인 예로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화 탄소섬유, 비정질탄소 등의 탄소질 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 탄소질 재료 이외에, 리튬과 합금화가 가능한 금속질 화합물, 또는 금속질 화합물과 탄소질 재료를 포함하는 복합물도 음극 활물질로 사용할 수 있다.As the negative electrode active material, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. Specific examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber and amorphous carbon. Further, in addition to the carbonaceous material, a compound including a metallic compound capable of alloying with lithium or a metallic compound and a carbonaceous material may be used as the negative electrode active material.

상기 리튬과 합금화가 가능한 금속으로는, Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si합금, Sn합금 그리고 Al합금 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극 활물질로서 금속 리튬 박막을 사용할 수도 있다.At least one of Si, Al, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd, Si alloys, Sn alloys and Al alloys may be used as the metal capable of being alloyed with lithium. Further, a metal lithium thin film may be used as the negative electrode active material.

상기 음극 활물질로는 안정성이 높다는 면에서 결정질 탄소, 비결정질 탄소, 탄소 복합체, 리튬 금속, 리튬을 포함하는 합금 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.As the negative electrode active material, any one selected from the group consisting of crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, lithium metal, lithium-containing alloy, and mixtures thereof may be used in view of high stability.

한편, 상기 전해질은 앞서 전해질에 관한 부분에서 기재한 바와 같으므로 그 기재를 생략한다. 상기 리튬이차전지는 통상의 방법에 의하여 제조될 수 있는 바, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예에서는 파우치형 리튬이차전지를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술이 파우치형 리튬이차전지로 한정되는 것은 아니며, 전지로서 작동할 수 있으면 어떠한 형상으로도 가능할 수 있다.On the other hand, since the electrolyte is the same as described above with respect to the electrolyte, the description thereof will be omitted. Since the lithium secondary battery can be manufactured by a conventional method, a detailed description thereof will be omitted herein. In the present embodiment, pouch type lithium secondary battery is taken as an example, but the technology of the present invention is not limited to a pouch type lithium secondary battery, and any shape can be used as long as it can operate as a battery.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전해질을 포함하는 리튬이차전지는 낮은 DC-IR 특성, 높은 고온 저장 특성, 그리고 향상된 출력 특성을 발휘할 수 있어, 빠른 충전 속도가 요구되는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더 등의 휴대용 기기나, 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(plug-in HEV, PHEV) 등의 전기 자동차 분야, 그리고 중대형 에너지 저장 시스템에 유용할 수 있다.As described above, the lithium secondary battery including the electrolyte according to the embodiment of the present invention can exhibit low DC-IR characteristics, high-temperature storage characteristics, and improved output characteristics, It can be useful for portable devices such as computers, digital cameras, camcorders, electric vehicles such as hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (HEV, PHEV) have.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

[[ 제조예Manufacturing example 1: 전해질의 제조] 1: Preparation of electrolyte]

(( 비교예Comparative Example 1) One)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(ethylmethylcarbonate, EMC) 및 디에틸카보네이트(DEC)가 3:5:2의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, and ethylene carbonate (EC), ethylmethylcarbonate (EMC) and diethyl carbonate (DEC) as an organic solvent were mixed in a volume ratio of 3: 5: 2 to prepare an electrolyte.

(( 비교예Comparative Example 2) 2)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌카보네이트(EC)와 이소부틸아세테이트(IBA)를 2.5:7.5의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, and ethylene carbonate (EC) and isobutyl acetate (IBA) as an organic solvent were mixed at a volume ratio of 2.5: 7.5 to prepare an electrolyte.

(( 비교예Comparative Example 3) 3)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌카보네이트(EC)와 메톡시아세토니트릴(MAN)을 2.5:7.5의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, and ethylene carbonate (EC) and methoxyacetonitrile (MAN) as an organic solvent were mixed at a volume ratio of 2.5: 7.5 to prepare an electrolyte.

(( 실시예Example 1) One)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌카보네이트(EC), 이소부틸아세테이트 및 메톡시아세토니트릴을 2.5:6.5:1의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, and ethylene carbonate (EC), isobutyl acetate and methoxy acetonitrile as organic solvents were mixed at a volume ratio of 2.5: 6.5: 1 to prepare an electrolyte.

(( 실시예Example 2) 2)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC), 이소부틸아세테이트 및 메톡시아세토니트릴을 2:6:1의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, ethylene carbonate (EC) as an organic solvent, isobutyl acetate and methoxy acetonitrile were mixed at a volume ratio of 2: 6: 1 to prepare an electrolyte.

(( 실시예Example 3) 3)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC), 이소부틸아세테이트 및 메톡시아세토니트릴을 4:6.5:1의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, ethylene carbonate (EC), isobutyl acetate and methoxy acetonitrile as organic solvents were mixed at a volume ratio of 4: 6.5: 1 to prepare an electrolyte.

(( 실시예Example 4) 4)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC), 이소부틸아세테이트 및 메톡시아세토니트릴을 2:7.5:0.5의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, and ethylene carbonate (EC), isobutyl acetate and methoxy acetonitrile as organic solvents were mixed at a volume ratio of 2: 7.5: 0.5 to prepare an electrolyte.

(( 실시예Example 5) 5)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC), 이소부틸아세테이트 및 메톡시아세토니트릴을 3:5.5:1.5의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, and ethylene carbonate (EC), isobutyl acetate and methoxy acetonitrile as organic solvents were mixed at a volume ratio of 3: 5.5: 1.5 to prepare an electrolyte.

(( 실시예Example 6) 6)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC), 이소부틸아세테이트 및 메톡시아세토니트릴을 3:6:1의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, and ethylene carbonate (EC), isobutyl acetate and methoxyacetonitrile as organic solvents were mixed at a volume ratio of 3: 6: 1 to prepare an electrolyte.

(( 실시예Example 7) 7)

리튬염으로서 0.9M LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC), 이소부틸아세테이트 및 메톡시아세토니트릴을 4:5:1의 부피비로 혼합하여 전해질을 제조하였다.
0.9 M LiPF 6 as a lithium salt, and ethylene carbonate (EC), isobutyl acetate and methoxy acetonitrile as organic solvents were mixed at a volume ratio of 4: 5: 1 to prepare an electrolyte.

[[ 제조예Manufacturing example 2:  2: 리튬이차전지의The lithium secondary battery 제조] Produce]

양극 활물질로서 리튬코발트산화물(LiCoO2) 85중량%와 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드 7.5중량% 및 도전재로서 슈퍼-P 카본 7.5중량%를 포함하는 양극 활물질층 형성용 조성물을 집전체로서 알루미늄 호일 위에 코팅 후 건조하여 양극을 제조하였다. 또한 음극 활물질로서 인조흑연 88중량%, 도전재로서 슈퍼-P 카본 4중량% 및 바인더로서 폴리비닐리덴플루오라이드 8중량%를 포함하는 음극 활물질층 형성용 조성물을 집전체로서 구리호일 위에 코팅한 후 건조하여 음극을 제조하였다. 상기에서 제조된 양극 위에 분리막을 놓고 다시 여기에 탄소 음극을 올려놓은 후, 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 전해질을 각각 주입하고, 알루미늄 파우치로 진공 포장하여 리튬이차전지를 제조하였다.
A composition for forming a positive electrode active material layer containing 85 wt% of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 7.5 wt% of polyvinylidene fluoride as a binder and 7.5 wt% of super-P carbon as a conductive material, And dried to prepare a positive electrode. A composition for forming a negative electrode active material layer containing 88 weight% of artificial graphite as a negative electrode active material, 4 weight% of super-P carbon as a conductive material and 8 weight% of polyvinylidene fluoride as a binder was coated on a copper foil as a current collector And dried to prepare a negative electrode. The separator was placed on the positive electrode prepared above, and the carbon negative electrode was placed thereon. Then, the electrolyte prepared in the above examples and comparative examples were injected and vacuum packed with an aluminum pouch to prepare a lithium secondary battery.

[[ 시험예Test Example 1: 상온 및 저온 전지 수명 특성 평가] 1: Evaluation of battery life characteristics at normal temperature and low temperature]

본 발명에 따른 전해질을 포함하는 리튬이차전지의 충방전에 따른 수명특성을 평가하기 위하여, Battronix® 전지(Battronix 사제)에 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 전해질을 각각 주입한 후, 60℃에서 CC(Constant current)/CV(Constant vlotage) 조건에서 4.2V(0.5C rate)로 충전하고, 10분동안 휴지 후 CC(0.5C rate) 조건에서 2.7V까지 방전하였다. 이때 표준 용량(Normal capacity)은 1000mAh이었다. 상기 충전 및 방전을 1사이클로하여 300사이클 반복 실시하여 충방전에 따른 용량 변화를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. In order to evaluate the life characteristics of the charge and discharge of the rechargeable lithium battery including the electrolyte according to the present invention, Battronix ® cell in (Battronix Co., Ltd.) Examples and Comparative after each injection of the electrolyte produced in Example, 60 ℃ in (0.5 C rate) under constant current (CC) / constant voltage (CV) conditions and discharged to 2.7 V under CC (0.5 C rate) conditions after 10 minutes of dormancy. At this time, the normal capacity was 1000 mAh. The charging and discharging were repeated for one cycle for 300 cycles, and the change in capacity due to charging and discharging was measured. The results are shown in Table 1 below.

전해질 조성(부피비)Electrolyte composition (volume ratio) 수명 특성Life characteristics 저온(-25도)Low temperature (-25 degrees) 상온Room temperature 비교예 1Comparative Example 1 EC:EMC:DEC=3:5:2EC: EMC: DEC = 3: 5: 2 5.2%5.2% 92.1%92.1% 비교예 2Comparative Example 2 EC:IBA=2.5:7.5EC: IBA = 2.5: 7.5 49.8%49.8% 85.2%85.2% 비교예 3Comparative Example 3 EC:MAN=2.5:7.5EC: MAN = 2.5: 7.5 2.8%2.8% 42.1%42.1% 실시예 1Example 1 EC:IBA:MAN=2.5:6.5:1EC: IBA: MAN = 2.5: 6.5: 1 53.1%53.1% 92.2%92.2% 실시예 2Example 2 EC:IBA:MAN=2:6:1EC: IBA: MAN = 2: 6: 1 18.2%18.2% 90.2%90.2% 실시예 3Example 3 EC:IBA:MAN=4:6.5:1EC: IBA: MAN = 4: 6.5: 1 38.2%38.2% 88.9%88.9% 실시예 4Example 4 EC:IBA:MAN=2:7.5:0.5EC: IBA: MAN = 2: 7.5: 0.5 42.5%42.5% 87.2%87.2% 실시예 5Example 5 EC:IBA:MAN=3:5.5:1.5EC: IBA: MAN = 3: 5.5: 1.5 21.5%21.5% 89.1%89.1% 실시예 6Example 6 EC:IBA:MAN=3:6:1EC: IBA: MAN = 3: 6: 1 48.2%48.2% 90.2%90.2% 실시예 7Example 7 EC:IBA:MAN=4:5:1EC: IBA: MAN = 4: 5: 1 40.2%40.2% 84.2%84.2%

상기 표 1을 참고하면, 비교예 1의 경우 저온에서 40% 이하의 수명 효율을 보이며, 비교예 2의 경우 저온 수명 효율은 비교예 1에 비하여 우수하나, 상온 수명 효율이 비교예 1 보다 5% 낮아지는 것을 알 수 있다. 그러나, 실시예의 경우 저온 수명 효율이 우수하면서도 상온 수명 효율이 저하되지 않는 것을 알 수 있다.
Table 1 shows that the comparative example 1 exhibits a life efficiency of 40% or less at a low temperature, whereas the comparative example 2 has an excellent low temperature longevity efficiency compared to the comparative example 1, It can be seen that it is lowered. However, in the case of the examples, it can be seen that the low-temperature lifetime efficiency is excellent and the room temperature lifetime efficiency is not lowered.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

1 : 리튬이차전지
3 : 음극 5 : 양극
7 : 세퍼레이터 9 : 전극 조립체
10, 13 : 리드 부재 15 : 케이스
1: Lithium secondary battery
3: cathode 5: anode
7: separator 9: electrode assembly
10, 13: lead member 15: case

Claims (13)

탄소수 1 내지 4의 알킬아세테이트 및 탄소수 3 내지 7의 알콕시 치환 니트릴을 포함하는 전해질.An alkyl acetate having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy substituted nitrile having 3 to 7 carbon atoms. 제1항에 있어서,
상기 알킬아세테이트는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, 이소프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, sec-부틸아세테이트, tert-부틸아세테이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the alkyl acetate is any one selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, tert- Electrolytes that will be.
제1항에 있어서,
상기 알콕시 치환 니트릴은 알콕시아세토니트릴, 알콕시프로피오니트릴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the alkoxy-substituted nitrile is any one selected from the group consisting of alkoxyacetonitrile, alkoxypropionitrile, and combinations thereof.
제1항에 있어서,
상기 알킬아세테이트 및 상기 알콕시 치환 니트릴은 상기 전해질 총 부피에 대하여 5 내지 75 부피%로 포함되는 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the alkyl acetate and the alkoxy substituted nitrile are contained in an amount of 5 to 75% by volume based on the total volume of the electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 상기 알킬아세테이트와 상기 알콕시 치환 니트릴을 2:1 내지 15:1 부피비로 포함하는 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte comprises the alkyl acetate and the alkoxy substituted nitrile in a volume ratio of 2: 1 to 15: 1.
제1항에 있어서,
상기 전해질이 유기 용매 및 리튬염을 더 포함하는 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte further comprises an organic solvent and a lithium salt.
제6항에 있어서,
상기 유기 용매는 에스테르 용매, 에테르 용매, 케톤 용매, 방향족 탄화수소 용매, 알콕시알칸 용매, 카보네이트 용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 전해질.
The method according to claim 6,
Wherein the organic solvent is selected from the group consisting of an ester solvent, an ether solvent, a ketone solvent, an aromatic hydrocarbon solvent, an alkoxyalkane solvent, a carbonate solvent, and mixtures thereof.
제6항에 있어서,
상기 유기 용매는 에틸렌 카보네이트인 것인 전해질.
The method according to claim 6,
Wherein the organic solvent is ethylene carbonate.
제6항에 있어서,
상기 유기 용매는 고유전율의 유기 용매와 저점도 유기 용매를 2:8 내지 8:2의 부피비로 포함하는 것인 전해질.
The method according to claim 6,
Wherein the organic solvent comprises an organic solvent having a high dielectric constant and a low viscosity organic solvent in a volume ratio of 2: 8 to 8: 2.
제9항에 있어서,
상기 고유전율의 유기 용매는 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌카보네이트(propylene carbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 저점도 유기 용매는 에틸메틸카보네이트(methylethylcarbonate), 디메틸카보네이트(dimethylcarbonate), 디에틸카보네이트(diethylcarbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 전해질.
10. The method of claim 9,
The high-k organic solvent is selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, and mixtures thereof,
Wherein the low-viscosity organic solvent is selected from the group consisting of methylethylcarbonate, dimethylcarbonate, diethylcarbonate, and mixtures thereof.
제6항에 있어서,
상기 유기 용매는 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트 중 1종; 에틸메틸카보네이트; 그리고 디메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트 중 1종을 5:1:1 내지 2:5:3의 부피비로 포함하는 것인 전해질.
The method according to claim 6,
Wherein the organic solvent is selected from the group consisting of ethylene carbonate and propylene carbonate; Ethyl methyl carbonate; And one of dimethyl carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 5: 1: 1 to 2: 5: 3.
제6항에 있어서,
상기 리튬염은 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiN(CaF2a+1SO2)(CbF2b+1SO2)(단, a 및 b는 자연수임), LiCl, LiI, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 전해질.
The method according to claim 6,
The lithium salt is LiPF 6, LiClO 4, LiAsF 6 , LiBF 4, LiSbF 6, LiAl0 4, LiAlCl 4, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiN (C 2 F 5 SO 3) 2, LiN ( C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 . LiN (C a F 2a + 1 SO 2) (C b F 2b + 1 SO 2) ( However, a and b are natural numbers), the electrolyte is selected from LiCl, LiI, and mixtures thereof.
양극 활물질을 포함하는 양극,
상기 양극과 대향 배치되며, 음극 활물질을 포함하는 음극, 그리고
상기 양극과 음극 사이에 개재되는 전해질을 포함하며,
상기 전해질은 탄소수 1 내지 4의 알킬아세테이트 및 탄소수 3 내지 7의 알콕시 치환 니트릴을 포함하는 것인 리튬이차전지.
An anode including a cathode active material,
A negative electrode disposed opposite to the positive electrode and including a negative electrode active material, and
And an electrolyte interposed between the anode and the cathode,
Wherein the electrolyte comprises an alkyl acetate having 1 to 4 carbon atoms and an alkoxy substituted nitrile having 3 to 7 carbon atoms.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4318717A4 (en) * 2022-06-07 2024-07-24 Contemporary Amperex Technology Co Ltd Non-aqueous electrolyte and preparation method therefor, and secondary battery and electric device comprising same

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