KR20160086838A - 리튬 이온 배터리를 위한 4.2 v 이상의 캐소드 재료와 함께 사용하기 위한 비수성 전해질 용액에서의 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 (lifsi)의 용도 - Google Patents

리튬 이온 배터리를 위한 4.2 v 이상의 캐소드 재료와 함께 사용하기 위한 비수성 전해질 용액에서의 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 (lifsi)의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전해질 용액 및 그를 함유하는 2차 배터리에 관한 것이다. 전해질 용액은 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드, 및 비대칭 보레이트, 비대칭 포스페이트 및 그의 혼합물을 함유한다.

Description

리튬 이온 배터리를 위한 4.2 V 이상의 캐소드 재료와 함께 사용하기 위한 비수성 전해질 용액에서의 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 (LIFSI)의 용도 {USE OF LITHIUM BIS(FLUOROSULFONYL) IMIDE (LIFSI) IN NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SOLUTIONS FOR USE WITH 4.2V AND HIGHER CATHODE MATERIALS FOR LITHIUM ION BATTERIES}
본 발명은 비수성 전해질 용액 및 그를 포함하는 2차 (재충전가능한) 전기화학 에너지 저장 장치에 관한 것이다. 그러한 전해질 용액은 더 높은 전압으로 충전되는 장치에서 전기화학 성능을 증진시키고, 이러한 전압에서의 사이클 동안 그리고 고온 저장 동안 용량 저하를 감소시키고, 그로 제조된 장치의 전체 전기화학 안정성을 일반적으로 개선시킨다. 보다 구체적으로, 본 발명은 Li+/Li에 대해서 4.2 V 이상의 상한 사용 전압(upper working voltage)을 갖는 1종 이상의 캐소드 활성 재료를 함유하고, 전해질 중에 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 (LIFSI)를 함유하는 재충전가능한 배터리에 관한 것이다.
리튬 화합물 함유 전기 전지 및 그러한 전지를 함유하는 배터리는 에너지 저장 장치를 위한 최신 수단이다. 예를 들어, 리튬 이온 배터리는 휴대 전화, 랩톱 컴퓨터 및 다른 휴대용 소비자 전자 제품의 호스트를 위한 주 전력원이다. 이러한 기술의 수송 시장 및 다른 대규모 응용으로의 침투는 더 높은 에너지 밀도, 더 높은 전력 밀도 및 더 양호한 사이클 수명에 대한 요구를 지속적으로 증가시키고 있다.
리튬 화합물 함유 에너지 저장 장치를 위한 전해질은 1종 이상의 상당히 가용성인 리튬 염 및 1종 이상의 유기 용매 중에 용해된 무기 첨가제를 포함하는 혼합물이다. 전해질은 배터리에서 캐소드와 애노드 간의 이온 전도를 관할하기 때문에, 시스템의 작동에 필수적이다. 종래의 카르보네이트계 전해질은 시판 4 V 리튬 이온 배터리에 성공적으로 적용되어 왔다. 전지 작동 윈도우(cell operating window)가 더 높은 전위로 확장된 경우에는 충전된 캐소드의 상당히 산화성인 표면 상에서의 분해를 방지하도록 높은 수준의 성능을 갖는 전해질이 바람직하다. 높은 전압에서 전해질과 캐소드 간의 상호작용을 개선시키는 것이 또한 바람직하다.
전기화학 장치에서 LiFSI의 용도가 공지되어 있다. LiFSI계 전해질은 높은 전도도를 갖기 때문에, 더 양호한 속도 및 저 낮은 온도 성능을 제공한다. 그러나, 배터리에서의 그의 응용은 그의 금속 부식 특성에 의해서 제한되는데, 그 이유는 금속성 재료가 배터리의 필수적인 부품이기 때문이다. 예를 들어, Al은 양극을 위한 전류 수집기로서 사용되고, 스테인레스강은 케이싱 재료로서 사용될 수 있다. LiFSI와 함께 LiPF6을 사용하는 것이 금속을 부동태화할 수 있다고 공지되어 있지만, 그 방법은 특히 높은 사용 전압에서 제한된 효과를 갖는다. 배터리에 성능 저하를 유발하지 않으면서, LiFSI가 재충전가능한 배터리에서 그의 이로운 효과를 위해서 사용될 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 a) 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드, 및 b) 비대칭 보레이트, 비대칭 포스페이트 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 비수성 전해질 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 실시양태는
a. 애노드,
b. Li+/Li에 대해서 4.2 V 이상의 상한 사용 전압을 갖는 적어도 하나의 캐소드 활성 재료를 함유하는 캐소드, 및
c. a) 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드, 및 b) 비대칭 보레이트, 비대칭 포스페이트 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 비수성 전해질 용매를 포함하는 전해질 용액
을 포함하는 2차 배터리이다.
본 발명의 실시양태는 4.2 볼트를 초과하는 전압에서 작동하는 에너지 저장 장치에서 사용하기에 적합한 전해질을 포함한다.
본 발명의 실시양태는 전해질 중량의 0.1％ 내지 20％의 양의 LiFSI를 포함하는 전해질을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 최대 5.0 볼트로 충전될 수 있는 전기화학 에너지 저장 장치에서 사용하기에 적합한 비수성 전해질 용액을 포함한다.
추가의 또 다른 실시양태는 약 4.2 내지 최대 약 5.0 볼트로 충전될 수 있는 전기화학 에너지 저장 장치에서 사용하기에 적합한 비수성 전해질 용액을 포함한다.
추가 실시양태는 염, 용매, 고체 전해질 인터페이스(Solid Electrolyte Interphase) (SEI) 형성제(former), 플루오린화된 화합물, 고온 안정성을 촉진시키는 화합물, 뿐만 아니라 성능 증진 첨가제, 예컨대 과충전 보호제, 불연제(non-flammable agent), 팽윤 방지제, 저온 성능 증진제를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치 (예를 들어, 리튬 금속 배터리, 리튬 이온 배터리, 리튬 이온 커패시터 및 슈퍼커패시터)에서 사용하기에 적합한 비수성 전해질 용액을 포함한다.
실시양태는 리튬 또는 리튬-이온 배터리에서 유용한 전해질 용액을 제공한다.
하나 이상의 실시양태는 애노드 및 캐소드를 포함하는 배터리를 제공한다. 염, 용매, 첨가제, 애노드 및 캐소드를 비롯한 주성분이 이제 각각 하기 본원에 기술되어 있다.
추가적인 한 실시양태는 실온 및 고온 전지 사이클링 동안 높은 전압 안정성을 갖고, 뿐만 아니라 고온 저장 조건 하에서 양호한 성능을 갖는 비수성 전해질 용액을 제공한다.
도 1은 본 발명의 재충전가능한 배터리 (코인 전지)의 한 실시양태의 확대도이다.
본 발명의 몇몇 예시적인 실시양태를 기술하기 전에, 본 발명이 하기 설명에 언급된 구성 또는 방법 단계의 상세사항으로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시양태일 수 있으며, 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다.
본 명세서에 전체에서 "한 실시양태", "특정 실시양태", "하나 이상의 실시양태" 또는 "실시양태"에 대한 언급은 그 실시양태와 관련하여 기술된 특정 특징부, 구조, 재료 또는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시양태에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체의 다양한 곳에서 "하나 이상의 실시양태에서", "특정 실시양태에서", "한 실시양태에서" 또는 "실시양태에서"와 같은 구의 기재는 반드시 본 발명의 동일한 실시양태를 지칭하는 것은 아니다. 추가로, 특정 특징부, 구조, 재료 또는 특징은 하나 이상의 실시양태에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 발명은 본원에서 특정 실시양태를 참조로 기술되지만, 이들 실시양태는 본 발명의 원리 및 응용의 단지 예시임을 이해해야 한다. 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 본 발명의 방법 및 장치를 다양하게 개질 및 변경할 수 있음은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내인 개질 및 변경을 포함하려는 의도이다.
비대칭 보레이트 . 본 발명에서 사용하기에 적합한 비대칭 보레이트는 플루오린화된 비대칭 보레이트, 예컨대 리튬 디플루오로(옥살레이토)보레이트, 테트라에틸암모늄 디플루오로(옥살레이토)보레이트, 리튬 디시아노-디플루오로보레이트, 리튬 디시아노(옥살레이토)보레이트, 리튬 디플루오로(디플루오로말로네이토)보레이트를 포함한다. 필요한 비대칭 보레이트의 양은 배터리 중의 LiFSI의 양에 관련되며, LiFSI에 대한 비대칭 보레이트의 비는 0.01 내지 10이다. 보다 바람직하게는, 그 비는 0.1 내지 5이다. 가장 바람직하게는, 그 비는 0.2 내지 2이다.
비대칭 포스페이트 . 본 발명에서 사용하기에 적합한 비대칭 포스페이트는 플루오린화된 비대칭 포스페이트, 예컨대 리튬 테트라플루오로(옥살레이토)포스페이트, 디플루오로-비스(옥살레이토)포스페이트, 테트라에틸암모늄 테트라플루오로(옥살레이토)포스페이트, 리튬 디시아노-테트라플루오로포스페이트, 리튬 디시아노-비스(옥살레이토)포스페이트를 포함한다. 필요한 비대칭 포스페이트의 양은 배터리 중의 LiFSI의 양에 관련되며, LiFSI에 대한 비대칭 포스페이트의 비는 0.01 내지 10이다. 보다 바람직하게는, 그 비는 0.01 내지 5이다. 가장 바람직하게는, 그 비는 0.2 내지 2이다.
유기 양이온성 기를 함유하는 비대칭 보레이트 또는 비대칭 포스페이트, 예컨대 N,N-디에틸 피롤리디늄 디플루오로(옥살레이토)보레이트가 또한 바람직하다. 유기 양이온성 기를 함유하는 비대칭 보레이트 또는 포스페이트의 양은 배터리 중의 LiFSI의 양에 관련되며, LiFSI에 대한 비대칭 보레이트 또는 포스페이트의 비는 0.01 내지 10이다. 보다 바람직하게는, 그 비는 0.1 내지 5이다. 가장 바람직하게는, 그 비는 0.2 내지 2이다.
염. 본 발명의 전해질 용액의 용질은 적어도 1종의 양이온을 함유하는 음이온성 염을 함유한다. 전형적으로, 이러한 양이온은 리튬 (Li+)이다. 본원에서 염은 배터리 시스템의 음극과 양극 사이에서 전하를 수송하는 역할을 한다. 리튬 염은 바람직하게는 할로겐화된 것, 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiTaF6, LiAlCl4, Li2B10Cl10, Li2B10F10, LiClO4, LiCF3SO3, Li2B12FxH(12-x) (여기서, x는 0 내지 12임), LiPFx(RF)6 -x, LiBFy(RF)4 -y (여기서, RF는 퍼플루오린화된 C1-C20 알킬 기 또는 퍼플루오린화된 방향족 기를 나타내고, x는 0 내지 5이고, y는 0 내지 3임), LiBF2[O2C(CX2)nCO2], LiPF2[OC(CX2)nCO2]2, LiPF4[O2C(CX2)nCO2] (여기서, X는 H, F, Cl, C1-C4 알킬 기 및 플루오린화된 알킬 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, n은 0 내지 4임), LiN(SO2CmF2m + 1)(SO2CnF2n +1), LiC(SO2CkF2k + 1)(SO2CmF2m + 1)(SO2CnF2n +1) (여기서, 각각 k는 1 내지 10이고, m은 1 내지 10이고, n은 1 내지 10임), LiN(SO2CpF2pSO2), 및 LiC(SO2CpF2pSO2)(SO2CqF2q +1) (여기서, p는 1 내지 10이고, q는 1 내지 10임), 킬레이팅된 오르토보레이트의 리튬 염 및 킬레이팅된 오르토포스페이트의 리튬 염, 예컨대 리튬 비스(옥살레이토)보레이트 [LiB(C2O4)2], 리튬 비스(말로네이토)보레이트 [LiB(O2CCH2CO2)2], 리튬 비스(디플루오로말로네이토)보레이트 [LiB(O2CCF2CO2)2], 리튬 (말로네이토 옥살레이토)보레이트 [LiB(C2O4)(O2CCH2CO2)], 리튬 (디플루오로말로네이토 옥살레이토)보레이트 [LiB(C2O4)(O2CCF2CO2)], 리튬 트리스(옥살레이토)포스페이트 [LiP(C2O4)3], 리튬 트리스(디플루오로말로네이토)포스페이트 [LiP(O2CCF2CO2)3], 및 상기에 언급된 염 중 둘 이상의 임의의 조합이다. 가장 바람직하게는, 전해질 용액은 이온성 염으로서 LiPF6을 포함한다. 염의 양은 총 전해질 중량의 5％ 내지 20％이고, 보다 바람직하게는, 염의 양은 총 전해질 중량의 10％ 내지 15％이다.
용매. 본 발명의 2차 배터리에서 사용되는 용매는 임의의 다양한 비수성 유기 화합물, 비양성자성(aprotic) 유기 화합물 및 극성 유기 화합물일 수 있다. 일반적으로, 용매는 카르보네이트, 카르복실레이트, 에테르, 락톤, 술폰, 포스페이트, 니트릴, 및 이온성 액체일 수 있다. 본원에서 유용한 카르보네이트 용매는 시클릭 카르보네이트, 예컨대 프로필렌 카르보네이트 및 부틸렌 카르보네이트, 및 선형 카르보네이트, 예컨대 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 디프로필 카르보네이트, 디부틸 카르보네이트, 에틸 메틸 카르보네이트, 메틸 프로필 카르보네이트, 및 에틸 프로필 카르보네이트를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유용한 카르복실레이트 용매는 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 부틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 부티레이트, 에틸 부티레이트, 프로필 부티레이트, 및 부틸 부티레이트를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유용한 에테르는 테트라히드로푸란, 2-메틸 테트라히드로푸란, 1,3-디옥솔란, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 1,2-디부톡시에탄, 메틸 노나플루오로부틸 에테르, 및 에틸 노나플루오로부틸 에테르를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유용한 락톤은 γ-부티로락톤, 2-메틸-γ-부티로락톤, 3-메틸-γ-부티로락톤, 4-메틸-γ-부티로락톤, β-프로피오락톤, 및 δ-발레로락톤을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유용한 포스페이트는 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸)포스페이트, 트리프로필 포스페이트, 트리이소프로필 포스페이트, 트리부틸 포스페이트, 트리헥실 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 메틸 에틸렌 포스페이트, 및 에틸 에틸렌 포스페이트를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유용한 술폰은 비플루오린화된 술폰, 예컨대 디메틸 술폰 및 에틸 메틸 술폰, 부분적으로 플루오린화된 술폰, 예컨대 메틸 트리플루오로메틸 술폰, 에틸 트리플루오로메틸 술폰, 메틸 펜타플루오로에틸 술폰, 및 에틸 펜타플루오로에틸 술폰, 및 완전히 플루오린화된 술폰, 예컨대 디(트리플루오로메틸)술폰, 디(펜타플루오로에틸)술폰, 트리플루오로메틸 펜타플루오로에틸 술폰, 트리플루오로메틸 노나플루오로부틸 술폰, 및 펜타플루오로에틸 노나플루오로부틸 술폰을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유용한 니트릴은 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 및 디니트릴, 다양한 알칸 쇄 길이를 갖는 CN[CH2]nCN (n은 1 내지 8임)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이온성 액체 (IL)는 액체 상태의 염이다. 일부 내용에서, 그 용어는 융점이 일부 임의적인 온도, 예컨대 100℃ (212℉)보다 낮은 염으로 제한되어 왔다. IL은 이온 및 수명이 짧은 이온 쌍으로 주로 제조된다. IL의 일반적인 음이온은 TFSi, FSi, BOB, PF6- xRx, BF4 등이고, IL의 양이온은 이미다졸륨, 피페리디늄, 피롤리디늄, 테트라알킬암모늄, 모르폴리늄 등이다. 유용한 이온성 액체는 비스(옥살레이트)보레이트 (BOB) 음이온계 이온성 액체, 예컨대 N-시아노에틸-N-메틸피롤리디늄 BOB, 1-메틸-1-(2-메틸술폭시)에틸)-피롤리디늄 BOB, 및 1-메틸-1-((1,3,2-디옥사티올란-2-옥시드-4-일)메틸)피롤리디늄 BOB; 트리스(펜타플루오로에틸)트리플루오로포스페이트 (FAP) 음이온계 이온성 액체, 예컨대 N-알릴-N-메틸피롤리디늄 FAP, N-(옥시란-2-일메틸)N-메틸피롤리디늄 FAP, 및 N-(프로프-2-이닐)N-메틸피롤리디늄 FAP; 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 (TFSI) 음이온계 이온성 액체, 예컨대 N-프로필-N-메틸피롤리디늄 TFSI, 1,2-디메틸-3-프로필이미다졸륨 TFSI, 1-옥틸-3-메틸-이미다졸륨 TFSI, 및 1-부틸-메틸피롤리디늄 TFSI; 비스(플루오로술포닐)이미드 (FSI) 음이온계 이온성 액체, 예컨대 N-부틸-N-메틸모르폴리늄 FSI 및 N-프로필-N-메틸피페리디늄 FSI; 및 다른 이온성 액체, 예컨대 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 용매의 둘 이상이 전해질 용액에서 사용될 수 있다. 비수성이고, 비양성자성이며, 염을 용해시킬 수 있는 한, 다른 용매, 예컨대 N,N-디메틸 포름아미드, N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디에틸 아세트아미드, 및 N,N-디메틸 트리플루오로아세트아미드가 사용될 수 있다. 카르보네이트가 바람직하고, 에틸렌 카르보네이트 (EC), 에틸 메틸 카르보네이트 (EMC) 및 그의 혼합물이 가장 바람직하다. 용매의 양은 총 전해질 중량의 70％ 내지 95％이고, 보다 바람직하게는, 염의 양은 총 전해질 중량의 80％ 내지 90％이다.
고체 전해질 인터페이스 ( SEI ) 형성제. SEI 형성제는 다른 용매 성분 이전에 음극의 표면 상에서 환원 분해되어 전해질 용액의 과도한 분해를 억제하는 보호막을 형성할 수 있는 재료이다. SEI는 비수성 전해질 배터리의 충전/방전 효율, 사이클 특징 및 안전에 중요한 역할을 갖는다. 일반적으로, SEI 형성제는 비닐렌 카르보네이트 및 그의 유도체, 측 쇄 내에 비-공액 불포화 결합을 갖는 에틸렌 카르보네이트 유도체, 할로겐 원자-치환된 시클릭 카르보네이트, 및 킬레이팅된 오르토보레이트의 염 및 킬레이팅된 오르토포스페이트의 염을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. SEI 첨가제의 구체적인 예는 비닐렌 카르보네이트 (VC), 비닐에틸렌 카르보네이트 (VEC), 메틸렌 에틸렌 카르보네이트 (또는 4-비닐-1,3-디옥솔란-2-온) (MEC), 모노플루오로에틸렌 카르보네이트 (FEC), 클로로에틸렌 카르보네이트 (CEC), 4,5-디비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 4-메틸-5-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 4-에틸-5-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 4-프로필-5-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 4-부틸-5-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 4-펜틸-5-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 4-헥실-5-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 4-페닐-5-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 4,4-디플루오로-1,3-디옥솔란-2-온 및 4,5-디플루오로-1,3-디옥솔란-2-온, 리튬 비스(옥살레이트)보레이트 (LiBOB), 리튬 비스(말로네이토)보레이트 (LiBMB), 리튬 비스(디플루오로말로네이토)보레이트 (LiBDFMB), 리튬 (말로네이토 옥살레이토)보레이트 (LiMOB), 리튬 (디플루오로말로네이토 옥살레이토)보레이트 (LiDFMOB), 리튬 트리스(옥살레이토)포스페이트 (LiTOP), 및 리튬 트리스(디플루오로말로네이토)포스페이트 (LiTDFMP)를 포함한다. 특히 유용한 고체 전해질 인터페이스 형성제는 비닐렌 카르보네이트, 모노플루오로에틸렌 카르보네이트, 메틸렌 에틸렌 카르보네이트, 비닐 에틸렌 카르보네이트, 리튬 비스(옥살레이트)보레이트 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. SEI 형성제의 양은 총 전해질 중량의 0.1％ 내지 8％이고, 보다 바람직하게는, SEI 형성제의 양은 총 전해질 중량의 1％ 내지 5％이다.
플루오린화된 화합물. 플루오린화된 화합물은 플루오린화된 유기 화합물 및 플루오린화된 무기 화합물을 포함할 수 있다. 각각은 전해질 용액의 0 내지 50 중량％의 양으로 제공된다.
플루오린화된 유기 화합물 - 플루오린화된 화합물의 유기 부류의 화합물은 플루오린화된 카르보네이트, 플루오린화된 에테르, 플루오린화된 에스테르, 플루오린화된 알칸, 플루오린화된 알킬 포스페이트, 플루오린화된 방향족 포스페이트, 플루오린화된 알킬 포스포네이트, 및 플루오린화된 방향족 포스포네이트를 포함할 수 있다. 예시적인 유기 플루오린화된 화합물은 플루오린화된 알킬 포스페이트, 예컨대 트리스(트리플루오로에틸)포스페이트, 트리스(1,1,2,2-테트라플루오로에틸)포스페이트, 트리스(헥사플루오로-이소프로필)포스페이트, (2,2,3,3-테트라플루오로프로필)디메틸 포스페이트, 비스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필)메틸 포스페이트, 및 트리스(2,2,3,3-테트라플루오로프로필)포스페이트, 플루오린화된 에테르, 예컨대 3-(1,1,2,2-테트라플루오로에톡시)-(1,1,2,2-테트라플루오로)-프로판, 펜타플루오로프로필 메틸 에테르, 펜타플루오로프로필 플루오로메틸 에테르, 펜타플루오로프로필 트리플루오로메틸 에테르, 4,4,4,3,3,2,2-헵타플루오로부틸 디플루오로메틸 에테르, 4,4,3,2,2-펜타플루오로부틸 2,2,2-트리플루오로에틸 에테르, 2-디플루오로메톡시-1,1,1-트리플루오로에탄, 및 2-디플루오로메톡시-1,1,1,2-테트라플루오로에탄; 플루오린화된 카르보네이트, 예컨대 플루오로에틸렌 카르보네이트, 비스(플루오로메틸)카르보네이트, 비스(플루오로에틸)카르보네이트, 플루오로에틸 플루오로메틸 카르보네이트, 메틸 플루오로메틸 카르보네이트, 에틸 플루오로에틸 카르보네이트, 에틸 플루오로메틸 카르보네이트, 메틸 플루오로에틸 카르보네이트, 비스(2,2,2-트리플루오로에틸)카르보네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 메틸 카르보네이트, 플루오로에틸렌 카르보네이트, 및 2,2,2-트리플루오로에틸 프로필 카르보네이트를 포함한다. 플루오린화된 에스테르, 예컨대 (2,2,3,3-테트라플루오로프로필)포르메이트, 메틸 트리플루오로아세테이트, 에틸 트리플루오로아세테이트, 프로필 트리플루오로아세테이트, 트리플루오로메틸 트리플루오로아세테이트, 트리플루오로에틸 트리플루오로아세테이트, 퍼플루오로에틸 트리플루오로아세테이트, 및 (2,2,3,3-테트라플루오로프로필)트리플루오로아세테이트; 플루오린화된 알칸, 예컨대 n-C4F9C2H5, n-C6F13C2H5, 또는 n-C8F16H; 플루오린화된 방향족 포스페이트, 예컨대 트리스(4-플루오로페닐)포스페이트 및 펜타플루오로페닐 포스페이트가 또한 적합하다. 플루오린화된 알킬 포스포네이트, 예컨대 트리플루오로메틸 디메틸포스포네이트, 트리플루오로메틸 디(트리플루오로메틸)포스포네이트, 및 (2,2,3,3-테트라플루오로프로필)디메틸포스포네이트; 플루오린화된 방향족 포스포네이트, 예컨대 페닐 디(트리플루오로메틸)포스포네이트 및 4-플루오로페닐 디메틸포스포네이트가 적합하다. 상기 화합물 중 임의의 둘 이상의 조합이 또한 적합하다.
무기 플루오린화된 화합물 - 플루오린화된 화합물의 무기 부류의 화합물은 플루오린화된 킬레이팅 오르토보레이트, 플루오린화된 킬레이팅 오르토포스페이트, 플루오린화된 이미드, 플루오린화된 술포네이트의 리튬 염을 포함한다. 예시적인 무기 플루오린화된 화합물은 LiBF2C2O4 (LiDFOB), LiPF4(C2O4) (LiTFOP), LiPF2(C2O4)2 (LiDFOP), LiN(SO2CF3)2 (LiTFSI), LiN(SO2F)2 (LiFSI), LiN(SO2C2F5)2 (LiBETI), LiCF3SO3, Li2B12FxH(12-x) (여기서, 0 < x ≤ 12임) 및 그의 둘 이상의 조합을 포함한다.
고온 안정성을 촉진시키는 화합물. 배터리가 55℃ 이상에서 작동되거나 또는 저장되는 경우, 그것은 불량한 용량 보유성을 갖고, 캐소드에서 전해질의 분해로부터 유발되는 기체 생성으로 인해서 팽윤 현상을 갖는 경향이 있다. 이러한 감소된 성능은 전지가 더 높은 전압으로 충전되는 경우 보다 명백해진다. 고온 안정화제는 배터리의 충전-방전 특징을 증진시키고, 승온에서 배터리의 팽윤을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 그것은 또한 캐소드의 표면 상에 보호 층을 생성하는 것을 도울 수 있는데, 그 보호 층은 캐소드에서 용매 산화 및 분해 양을 추가로 감소시킬 것이다. 고온 안정성을 촉진시키는 화합물은 전형적으로 황-함유 선형 화합물 및 헤테로시클릭 화합물, 불포화 화합물 및 포화 화합물; 인 함유 선형 화합물 및 헤테로시클릭 화합물, 불포화 화합물 및 포화 화합물; 및 HF 스캐빈저로서 작용하는 화합물을 포함한다.
황 함유 화합물은 선형 화합물 및 시클릭 화합물, 예컨대 술피트, 술페이트, 술폭시드, 술포네이트, 티오펜, 티아졸, 티에탄, 테에트, 티올란, 티아졸리딘, 티아진, 술톤, 및 술폰을 포함한다. 이러한 황 함유 화합물은 완전히 퍼플루오린화된 화합물을 비롯하여, 완전히 퍼플루오린화된 것까지의 다양한 정도의 불소 치환기를 포함할 수 있다. 황-함유 선형 화합물 및 시클릭 화합물의 구체적인 예는 에틸렌 술피트, 에틸렌 술페이트, 티오펜, 벤조티오펜, 벤조[c]티오펜, 티아졸, 디티아졸, 이소티아졸, 티에탄, 테에트, 디티에탄, 디테에트, 티올란, 디티올란, 티아졸리딘, 이소티아졸리딘, 티아디아졸, 티안, 티오피란, 티오모르폴린, 티아진, 디티안, 디티인, 티에판, 티에핀, 티아제핀, 프로프-1-엔-1,3-술톤, 프로판-1,3-술톤, 부탄-1,4-술톤, 3-히드록시-1-페닐프로판술폰산 1,3-술톤, 4-히드록시-1-페닐부탄술폰산 1,4-술톤, 4-히드록시-1-메틸부탄술폰산 1,4-술톤, 3-히드록시-3-메틸프로판술폰산 1,4-술톤, 4-히드록시-4-메틸부탄술폰산 1,4-술톤, 화학식 R1(=S(=O)2)R2 (여기서, R1 및 R2는 치환되거나 비치환되거나 포화되거나 또는 불포화된 C1 내지 C20 알킬 또는 아르알킬 기로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택됨)를 갖는 술폰 및 그의 둘 이상의 조합을 포함한다. 구체적인 실시양태에서, 황 함유 화합물은 프로판-1,3-술톤, 부탄-1,4-술톤 및 프로프-1-엔-1,3-술톤으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 각각은 전해질 용액의 0.1 내지 5.0 중량％의 양으로 제공된다.
인 함유 화합물은 선형 포스페이트 및 포스포네이트, 및 시클릭 포스페이트 및 포스포네이트를 포함한다. 인 함유 화합물의 대표적인 예는 알킬 포스페이트, 예컨대 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리이소프로필 포스페이트, 프로필 디메틸 포스페이트, 디프로필 메틸 포스페이트, 및 트리프로필 포스페이트; 방향족 포스페이트, 예컨대 트리페닐 포스페이트를 포함하고; 알킬 포스포네이트는 트리메틸포스포네이트, 및 프로필 디메틸포스포네이트; 및 방향족 포스포네이트, 예컨대 페닐 디메틸포스포네이트를 포함한다. 상기 화합물 중 임의의 조합이 또한 적합하다. 인 함유 화합물의 양은 총 전해질 중량의 0.1％ 내지 5％이고, 보다 바람직하게는, 인 함유 화합물의 양은 총 전해질 중량의 1％ 내지 4％이다.
고온 안정성을 촉진시키는 화합물은 HF 스캐빈저로 작용하여 배터리 용량 악화를 방지하고 고온에서 출력 특징을 개선시키는 첨가제를 또한 포함하며, 그것은 아세트아미드, 무수물, 피리딘, 트리스(트리알킬실릴)포스페이트, 트리스(트리알킬실릴)포스피트, 트리스(트리알킬실릴)보레이트를 포함한다. HF 스캐빈저-유형 고온 안정화제의 예는 아세트아미드, 예컨대, N,N-디메틸 아세트아미드, 및 2,2,2-트리플루오로아세트아미드; 무수물, 예컨대 프탈산 무수물, 숙신산 무수물, 및 글루타르산 무수물; 피리딘, 예컨대 안티피리딘 및 피리딘; 트리스(트리알킬실릴)포스페이트, 예컨대 트리스(트리메틸실릴)포스페이트 및 트리스(트리에틸실릴)포스페이트; 트리스(트리알킬실릴)포스피트, 트리스(트리메틸실릴)포스피트, 트리스(트리에틸실릴)포스피트, 트리스(트리프로필실릴)포스피트; 트리스(트리알킬실릴)보레이트, 예컨대, 트리스(트리메틸실릴)보레이트, 트리스(트리에틸실릴)보레이트, 및 트리스(트리프로필실릴)보레이트를 단독으로 또는 그의 둘 이상의 혼합물로서 포함한다. 고온 안정성을 촉진시키는 화합물의 양은 총 전해질 중량의 0.1％ 내지 5％이고, 보다 바람직하게는, 고온 안정성을 촉진시키는 화합물의 양은 총 전해질 중량의 1％ 내지 4％이다.
본 발명의 실시양태는
a. 에틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트 및 에틸메틸 카르보네이트,
b. LiPF6,
c. 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드, 및
d. 리튬 디플루오로(옥살레이토)보레이트 및 리튬 테트라플루오로 옥살레이토-포스페이트 중 적어도 하나
를 포함하는 2차 전기화학 에너지 저장 장치를 포함한다.
애노드. 애노드 재료는 리튬 금속, 리튬 합금, 탄소질 재료, 및 리튬 이온이 삽입(intercalating) 및 해방(de-intercalating)될 수 있는 리튬 금속 산화물로부터 선택된다. 본원에서 유용한 탄소질 재료는 흑연, 비정질 탄소 및 다른 탄소 재료, 예컨대 활성탄, 탄소 섬유, 카본 블랙 및 메조카본 마이크로비드(mesocarbon microbead)를 포함한다. 리튬 금속 애노드가 사용될 수 있다. 리튬 MMO (혼합-금속 산화물), 예컨대 LiMnO2 및 Li4Ti5O12가 또한 고려된다. LiAl, LiZn, Li3Bi, Li3Cd, Li3Sb, Li4Si, Li4 . 4Pb, Li4 . 4Sn, LiC6, Li3FeN2, Li2 . 6Co0 .4N, Li2.6Cu0.4N, 및 그의 조합을 비롯한, 리튬과 전이 금속 또는 다른 금속 (준금속 포함)의 합금이 사용될 수 있다. 애노드는 추가 재료, 예컨대 SnO, SnO2, GeO, GeO2, In2O, In2O3, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Ag2O, AgO, Ag2O3, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, SiO, ZnO, CoO, NiO, FeO, 및 그의 조합을 비롯한 금속 산화물을 추가로 포함할 수 있다. 규소가 또한 사용될 수 있다.
캐소드. 캐소드는 적어도 1종의 리튬 전이 금속 산화물 (LiMO), 리튬 전이 금속 포스페이트 (LiMPO4), 또는 리튬 전이 금속 플루오로실리케이트 (LiMSiOxFy)를 포함한다. 리튬 전이 금속 산화물은 Mn, Co, Cr, Fe, Ni, V, 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 함유한다. 예를 들어, 하기 LiMO가 캐소드에서 사용될 수 있다: LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li2Cr2O7, Li2CrO4, LiNiO2, LiFeO2, LiNixCo1 - xO2 (0<x<1), LiMnzNi1 - zO2 (0<z<1) (이것은 LiMn0 . 5Ni0 . 5O2를 포함함), LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2, LiMc0 . 5Mn1 . 5O4 (여기서, Mc는 2가 금속임), 및 LiNixCoyMezO2 (여기서, Me는 Al, Mg, Ti, B, Ga, 또는 Si 중 하나 이상일 수 있고, 0<x,y,z<1임). 리튬 전이 금속 포스페이트 (LiMPO4)는 예컨대 LiFePO4, LiVPO4, LiMnPO4 , LiCoPO4, LiNiPO4,, LiMnxMcyPO4 , (여기서, Mc는 Fe, V, Ni, Co, Al, Mg, Ti, B, Ga, 또는 Si 중 하나 일 수 있고, 0<x,y<1임)이다. 추가로, 전이 금속 산화물, 예컨대 MnO2 및 V2O5, 전이 금속 술피드, 예컨대 FeS2, MoS2, 및 TiS2, 및 전도성 중합체, 예컨대 폴리아닐린 및 폴리피롤이 존재할 수 있다. 바람직한 양극 재료는 리튬 전이 금속 산화물, 특히, LiCoO2, LiMn2O4, LiNi0 . 80Co0 . 15Al0 . 05O2, LiFePO4, LiMnPO4, 및 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2이다. 상기 분자식에서 원소의 화학량론은 정수일 필요는 없다. 예를 들어, 재료는 리튬이 풍부하거나 또는 리튬이 부족할 수 있고, 즉 상기 분자식에서 리튬 수는 정수보다 크거나 또는 작을 수 있어서, 그것은 (정수 ±0.1)이 된다. 예를 들어, Li0 . 95Mn2O4, Li1 . 1Ni1 / 3Mn1 / 3Co1 / 3O2. 그러한 산화물의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
애노드 또는 캐소드 중 하나, 또는 둘 모두는 중합체 결합제를 추가로 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 결합제는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 스티렌-부타디엔 고무, 카르복시메틸 셀룰로스의 알칼리 금속 염, 폴리아크릴산의 알칼리 금속 염, 폴리아미드 또는 멜라민 수지 또는 그의 둘 이상의 조합일 수 있다.
전해질 용액에 대한 추가 첨가는 하기 성능 증진 첨가제 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다: 과충전 보호제, 불연제, 팽윤 방지제, 저온 성능 증진제. 그러한 화합물의 예는 비페닐, 이소-프로필 벤젠, 헥사플루오로벤젠, 포스파젠, 유기 포스페이트, 유기 포스포네이트, 및 알킬 및 아릴 실록산을 포함한다. 용액 중의 그러한 첨가제의 총 농도는 바람직하게는 약 5 중량％를 초과하지 않는다.
본 발명의 특정 실시양태는, 적어도 일부의 백분율, 온도, 시간 및 다른 값들의 범위가 수식어 "약"에 의해서 수식되는 것으로 고려된다. "포함하는"은 "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진"에 대한 지지를 제공하고자 한다. 본 임시 출원의 청구범위의 범위가 본 명세서에서 명백한 지지부를 찾지 못하는 경우, 그러한 청구범위는 이후에 출원되는 비임시 출원에서 청구범위 또는 교시내용에 대한 지지부로서 그 자신의 개시내용을 제공하려는 의도이다. 하한에 대해서 0으로 제한된 성분의 수치 범위 (예를 들어 0 내지 10 부피％의 VC)는 개념 "최대 [상한]", 예를 들어, "최대 10 부피％의 VC", 역으로, 뿐만 아니라 해당 성분이 그 상한을 초과하지 않는 양으로 존재한다는 명확한 언급에 대한 지지를 제공하려는 것이다. 후자의 예는 "VC를 포함하되, 단 그 양은 10 부피％를 초과하지 않는다"이다. "8 내지 25 부피％ (EC + MEC + VC)"와 같은 언급은 EC, MEC 및/또는 VC 중 어느 것 또는 전부가 조성물의 8 내지 25 부피％의 양으로 존재할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예
캐소드의 제조. LiNiCoMnO2 (양극 활성 재료로서, 93 중량％), 폴리(비닐리덴플루오라이드) (PVdF) (결합제로서, 4 중량％), 및 아세틸렌 블랙 (전기-전도제로서, 4 중량％)을 1-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 중에 분산시킴으로써 양극 슬러리를 제조한다. 슬러리를 알루미늄 포일 상에 코팅하고, 건조하고, 압착하여 양극 시트를 제공한다. 이어서, 0.5 인치 직경의 원형 디스크를 펀칭하여 작동 양극으로 한다.
애노드의 제조. 천연 흑연 (음극 활성 재료로서, 95 중량％) 및 카르복시메틸 셀룰로스-스티렌 부타디엔 고무 (CMC-SBR) (결합제로서, 5 중량％)를 물 중에 혼합하여 음극 활성 재료 슬러리를 제공하고, 이것을 구리 포일 상에 코팅하고, 건조하고, 가압하여 음극 시트를 제공한다. 이어서, 0.75 인치 직경의 원형 디스크를 펀칭하여 작동 음극으로 한다.
전해질 용액의 제조. LiPF6을 EC 및 EMC 용매 혼합물 중에 용해시켜서 LiPF6 농도가 1 mol/L이고, EC/EMC 비가 부피 기준으로 3/7인 베이스라인 전해질 용액을 제조한다. 1％ LiFSI 및 0.5％ LiDFOB (중량 기준)를 베이스라인 용액에 첨가한다.
리튬 이온 배터리의 조립. 도 1에 도시된 바와 같은 코인형 리튬 이온 배터리를 N2 충전된 글러브 박스 내에서 조립하였다. 음극, 유리 분리자(separator) 및 양극을 서로의 상부 상에 적층하고, 도시된 바와 같이 다른 성분과 함께 배터리 케이싱 내에실링한다. 이러한 배터리를 배터리 실시예 1이라 지칭한다.
이렇게 수득된 배터리를 실온에서 충전 및 방전시켰다. 배터리의 공칭 용량은 2.5 mAh이다. 충전은 먼저 C/10의 정전류 하에서 4.2 V까지이다. 전지가 4.2 V의 최대 전압에 도달할 수 없으면, 그것은 충전 단계에서 부식이 일어났다는 것을 의미하며; 전지가 이러한 4.2 V의 최대 전압에 도달할 수 있으면, 충전 전류가 0.11 mA 미만까지 전지 충전이 4.2 V에서 정전압 하에서 계속된다. 전지를 10분 동안 휴지시킨 후, C/10에서 2.8 V로 방전시킨다. 전지가 평탄한 방전 전압 및 전류 프로파일을 가지면, 전지는 금속 부식 문제가 없어서, 그 전지는 다시 완전히 충전 및 방전될 수 있지만; 그렇지 않다면 금속 부식이 일어난다. 금속 부식의 발생 시에, 전지는 다음 충전 및 방전 과정에서 상당히 더 낮은 용량을 가질 것이다.
상이한 첨가제, 및 사용된 LiFSI 및 첨가제의 농도가 표 1에 나타내어진 바와 같이 상이한 것을 제외하고는, 배터리 실시예 2 내지 6을 실시예 1과 동일한 방식으로 조립한다.
표 1은 배터리가 4.2 V의 최대 전압에 도달할 수 있는지, 이어서 금속 부식이 제1 방전에서 일어났는지를 보여준다.
배터리 비교예 19는 LiFSI가 존재하는 경우, 금속 부식이 일어나서, 배터리가 4.2 V에 도달할 수 없다는 것을 보여준다.
배터리 실시예 1 내지 3은 LiFSI 농도가 1％인 경우, 심지어는 0.5％의 LiDFOB가 금속을 보호하기에 충분하다는 것을 나타낸다.
배터리 실시예 4 내지 6은, LiFSI 농도가 3％인 경우, 0.5％를 초과하는 LiDFOB가 금속을 보호하기 위해서 필요한 것을 나타낸다.
배터리 비교예 1 내지 6은, LiBOB가 사용되는 경우에는, 단지 1％의 LiFSI가 사용되는 경우에도 2％의 LiBOB가 금속을 보호할 수 없다는 것을 보여준다. LiBOB과 LiDFOB 간의 차이는, LiBOB가 더 양호한 막 형성 능력을 갖는다고 공지된 것을 고려할 때 놀라운 것이다.
배터리 비교예 7 내지 12는, VC가 양극 및 음극 모두 상에서 막을 형성한다고 널리 공지되어 있음에도 불구하고, VC는 농도에 관계없이 금속을 보호할 수 없다는 것을 보여준다.
배터리 비교예 13 내지 23은, 막 형성, 과충전, 높은 전압, 난연 등을 위해서 배터리에서 사용되는 다른 첨가제, 예컨대 MEC, VEC, 1,3-프로판 술톤 (PS), 숙시노니트릴 (SN), 비페닐 (BP), 및 FEC, (1,1,2,2)-테트라플루오로-3-(1,1,2,2-테트라플루오로에톡시)-프로판 (FE1), 에틸펜타플루오로시클로트리포스파젠 (PE1) 및 LiBF4가 금속을 보호할 수 없다는 것을 보여준다.
표 1: 배터리 실시예 및 배터리 비교예의 결과. Y=예, N=아니오, N/A=해당 없음. * - 전지 중 하나가 4.2 V에 도달하지만, 불규칙적인 용량을 가짐.
Figure pct00001

Claims (14)

  1. a) 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드, 및 b) 비대칭 보레이트, 비대칭 포스페이트 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 비수성 전해질 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 비대칭 보레이트가 리튬 디플루오로(옥살레이토)보레이트, LiBFy(RF)4-y (여기서, RF는 퍼플루오린화된 C1-C20 알킬 기 또는 퍼플루오린화된 방향족 기를 나타내고, x는 0 내지 5이고, y는 0 내지 3임), LiBF2[O2C(CX2)nCO2] (여기서, X는 H, F, Cl, C1-C4 알킬 기 및 플루오린화된 알킬 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, n은 0 내지 4임) 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 비수성 전해질 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 비대칭 포스페이트가 리튬 테트라플루오로 옥살레이토-포스페이트, LiPFx(RF)6 -x (여기서, RF는 퍼플루오린화된 C1-C20 알킬 기 또는 퍼플루오린화된 방향족 기를 나타내고, x는 0 내지 5이고, y는 0 내지 3임), LiPF2[O2C(CX2)nCO2]2, LiPF4[O2C(CX2)nCO2] (여기서, X는 H, F, Cl, C1-C4 알킬 기 및 플루오린화된 알킬 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, n은 0 내지 4임) 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 비수성 전해질 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 비대칭 보레이트 또는 비대칭 포스페이트가 유기 양이온성 기를 함유하는 것인 비수성 전해질 조성물.
  5. a. 애노드,
    b. Li+/Li에 대해서 4.2 V 이상의 상한 사용 전압(upper working voltage)을 갖는 적어도 1종의 캐소드 활성 재료를 함유하는 캐소드, 및
    c. a) 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드, 및 b) 비대칭 보레이트, 비대칭 포스페이트 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함하는 비수성 전해질 용매를 포함하는 전해질 용액
    을 포함하는 2차 배터리.
  6. 제4항에 있어서, 비대칭 보레이트가 리튬 디플루오로(옥살레이토)보레이트, 테트라에틸암모늄 디플루오로(옥살레이토)보레이트, N,N-디에틸 피롤리디늄 디플루오로(옥살레이토)보레이트 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 비대칭 포스페이트가 리튬 테트라플루오로 옥살레이토-포스페이트인 2차 배터리.
  7. 제4항에 있어서, 전해질 용액이 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiTaF6, LiAlCl4, Li2B10Cl10, Li2B12FxH(12-x) (여기서, x는 0 내지 12임), LiB(C2O4)2, LiB(O2CCH2CO2)2, LiB(O2CCF2CO2)2, LiB(C2O4)(O2CCH2CO2), LiB(C2O4)(O2CCF2CO2), LiP(C2O4)3, LiP(O2CCF2CO2)3, LiClO4, LiCF3SO3; LiN(SO2CmF2m + 1)(SO2CnF2n +1), LiC(SO2CkF2k+1)(SO2CmF2m+1)(SO2CnF2n+1) (여기서, 각각 k는 1 내지 10이고, m은 1 내지 10이고, n은 1 내지 10임); LiN(SO2CpF2pSO2), 및 LiC(SO2CpF2pSO2)(SO2CqF2q +1) (여기서, p는 1 내지 10이고, q는 1 내지 10임); 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 염을 추가로 포함하는 것인 2차 배터리.
  8. 제4항에 있어서, 캐소드가 LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li2Cr2O7, Li2CrO4, LiNiO2, LiFeO2, LiNixCo1 - xO2 (0<x<1), LiFePO4, LiVPO4, LiMnPO4, LiNiPO4, LiMn0.5Ni0.5O2, LiMn1 / 3Co1 / 3Ni1 / 3O2, LiNixCoyMezO2 (여기서, Me는 Al, Mg, Ti, B, Ga, 또는 Si 및 그의 조합 중 하나 이상일 수 있고, 0<x,y,z<1임), 및 LiMc0 . 5Mn1 . 5O4 (여기서, Mc는 2가 금속임) 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 리튬 혼합 금속 산화물을 포함하는 것인 2차 배터리.
  9. 제4항에 있어서, 전해질 용액이 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 디(2,2,2-트리플루오로에틸)카르보네이트, 디프로필 카르보네이트, 디부틸 카르보네이트, 에틸 메틸 카르보네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 메틸 카르보네이트, 메틸 프로필 카르보네이트, 에틸 프로필 카르보네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 프로필 카르보네이트, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 부틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 부티레이트, 에틸 부티레이트, 프로필 부티레이트, 부틸 부티레이트, 테트라히드로푸란, 2-메틸 테트라히드로푸란, 1,3-디옥솔란 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 1,2-디부톡시에탄, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, γ-부티로락톤, 2-메틸-γ-부티로락톤, 3-메틸-γ-부티로락톤, 4-메틸-γ-부티로락톤, β-프로피오락톤, δ-발레로락톤, 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸)포스페이트, 트리프로필 포스페이트, 트리이소프로필포스페이트, 트리부틸 포스페이트, 트리헥실 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 메틸 에틸렌 포스페이트, 에틸 에틸렌 포스페이트, 디메틸술폰, 에틸 메틸 술폰, 메틸 트리플루오로메틸 술폰, 에틸트리플루오로메틸 술폰, 메틸 펜타플루오로에틸 술폰, 에틸 펜타플루오로에틸술폰, 디(트리플루오로메틸)술폰, 디(펜타플루오로에틸)술폰, 트리플루오로메틸펜타플루오로에틸 술폰, 트리플루오로메틸 노나플루오로부틸 술폰, 펜타플루오로에틸 노나플루오로부틸 술폰, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, N,N-디메틸 포름아미드, N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디에틸 아세트아미드, N,N-디메틸트리플루오로아세트아미드 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 비수성 용매를 추가로 포함하는 것인 2차 배터리.
  10. 제4항에 있어서, 캐소드가 폴리비닐리덴 플루오라이드, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리아미드, 멜라민 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 결합제를 추가로 포함하는 것인 2차 배터리.
  11. 제4항에 있어서, 애노드가 탄소질 재료, 리튬 금속, LiMnO2, LiAl, LiZn, Li3Bi, Li3Cd, Li3Sd, Li4Si, Li4 . 4Pb, Li4 . 4Sn, LiC6, Li3FeN2, Li2 . 6Co0 .4N, Li2 . 6Cu0 .4N, Li4Ti5O12, Si 또는 SiOx (x는 0 내지 3임), 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것인 2차 배터리.
  12. 제4항에 있어서, 애노드가 폴리비닐리덴 플루오라이드, 스티렌-부타디엔 고무, 셀룰로스, 폴리아미드, 멜라민 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 결합제를 추가로 포함하는 것인 2차 배터리.
  13. 제4항에 있어서, 전해질 용액이 LiPF6, LiBF4 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 염을 추가로 포함하는 것인 2차 배터리.
  14. 제4항에 있어서, 비수성 전해질 용액이
    a. 에틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트 및 에틸메틸 카르보네이트,
    b. LiPF6,
    c. 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드, 및
    d. 리튬 디플루오로(옥살레이토)보레이트 및 리튬 테트라플루오로 옥살레이트-포스페이트 중 적어도 하나
    를 포함하는 것인 2차 배터리.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160135513A (ko) * 2015-05-18 2016-11-28 주식회사 엘지화학 리튬이차전지용 비수 전해액 및 이를 포함한 리튬이차전지
WO2018169370A1 (ko) * 2017-03-17 2018-09-20 주식회사 엘지화학 전해질 첨가제 및 이를 포함하는 리튬 이차전지용 전해질
KR20190024688A (ko) * 2017-08-30 2019-03-08 도요타 지도샤（주） 수계 전해액 및 수계 리튬 이온 이차 전지
KR20190053346A (ko) * 2017-11-10 2019-05-20 한국세라믹기술원 고전압 안정성이 우수한 슈퍼커패시터 및 그 제조방법
KR20190083109A (ko) * 2018-01-03 2019-07-11 한국과학기술연구원 리튬금속 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지
KR20190083108A (ko) * 2018-01-03 2019-07-11 한국과학기술연구원 리튬금속 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지
KR20200046556A (ko) * 2018-10-25 2020-05-07 한국세라믹기술원 슈퍼커패시터의 전해액, 이를 이용한 고전압 슈퍼커패시터 및 그 제조방법
KR20230038991A (ko) 2021-09-13 2023-03-21 인천대학교 산학협력단 리튬비스(플루오로설포닐)이미드와 리튬 디플루오로인산을 포함하는 전해액 첨가제 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20240018980A (ko) 2022-08-03 2024-02-14 인천대학교 산학협력단 1,1,2,2-테트라플루오로에틸렌-2,2,3,3-테트라플루오로프로필에테르를 포함하는 전해액 첨가제 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6276575B2 (ja) * 2013-12-16 2018-02-07 株式会社日本触媒 非水電解液及びこれを含むリチウムイオン二次電池
KR101797289B1 (ko) 2014-09-26 2017-11-13 주식회사 엘지화학 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP6669506B2 (ja) * 2015-01-26 2020-03-18 株式会社日本触媒 非水電解液及びこれを備えたリチウムイオン二次電池
US10707526B2 (en) 2015-03-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
US11961963B2 (en) * 2015-05-20 2024-04-16 Deakin University Electrochemical cell
US10547083B2 (en) 2015-06-22 2020-01-28 Wildcat Discovery Technologies, Inc. Electrolyte formulations for lithium ion batteries
KR101992124B1 (ko) * 2015-09-30 2019-06-25 주식회사 엘지화학 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP2017079193A (ja) * 2015-10-22 2017-04-27 国立研究開発法人産業技術総合研究所 非水二次電池用電解液及びそれを用いた非水二次電池
US11335952B2 (en) * 2016-02-12 2022-05-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11264645B2 (en) 2016-02-12 2022-03-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11145900B2 (en) 2016-02-12 2021-10-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11264644B2 (en) 2016-02-12 2022-03-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11114694B2 (en) 2016-02-12 2021-09-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
KR102152365B1 (ko) 2016-02-12 2020-09-04 삼성에스디아이 주식회사 유기전해액 및 상기 전해액을 채용한 리튬 전지
US11251432B2 (en) 2016-02-12 2022-02-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US11637322B2 (en) 2016-02-12 2023-04-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium battery
US10249449B2 (en) * 2016-03-01 2019-04-02 Maxwell Technologies, Inc. Electrolyte formulations for energy storage devices
CN106328998A (zh) * 2016-09-19 2017-01-11 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种钛酸锂电池及其电解液
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
US10923770B2 (en) * 2016-12-02 2021-02-16 Nec Corporation Lithium ion secondary battery
US10811732B1 (en) 2016-12-28 2020-10-20 Google Llc Pre-lithiation for batteries having si-anodes
CN110326150B (zh) * 2017-02-16 2022-05-03 三菱化学株式会社 非水系电解液和蓄电装置
CN110582868B (zh) * 2017-02-24 2022-05-10 库伯格股份有限公司 用于稳定的高温二次电池的系统和方法
CN110168797B (zh) * 2017-03-17 2023-03-31 株式会社Lg新能源 用于锂二次电池的电解质和包括该电解质的锂二次电池
JP6778396B2 (ja) * 2017-05-09 2020-11-04 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池
CN108933294B (zh) 2017-05-26 2020-08-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池及其电解液
CN110892567A (zh) * 2017-07-17 2020-03-17 诺姆斯科技公司 含有三嗪的改性离子液体
US11961959B2 (en) 2017-07-31 2024-04-16 Tesla, Inc. Battery systems based on lithium difluorophosphate
KR102479725B1 (ko) * 2017-08-03 2022-12-21 삼성에스디아이 주식회사 리튬 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 전지
US10707530B2 (en) * 2017-08-15 2020-07-07 GM Global Technology Operations LLC Carbonate-based electrolyte system improving or supporting efficiency of electrochemical cells having lithium-containing anodes
JP7251959B2 (ja) * 2017-12-11 2023-04-04 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池および非水電解液二次電池の製造方法
CN109935898A (zh) * 2017-12-19 2019-06-25 成都英诺科技咨询有限公司 固态电解质及其锂电池电芯、锂电池
US11114696B2 (en) 2017-12-28 2021-09-07 GM Global Technology Operations LLC Electrolyte system for lithium-chalcogen batteries
CN109994775B (zh) * 2017-12-29 2022-01-18 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种锂电池
EP3738167B1 (en) 2018-01-12 2024-04-10 Syensqo Sa Non-aqueous electrolyte compositions comprising lithium bis(fluorosulfonyl)imide
EP3771015A4 (en) * 2018-03-23 2021-05-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. SECONDARY LITHIUM BATTERY
JP2019169426A (ja) * 2018-03-26 2019-10-03 Tdk株式会社 リチウム二次電池
JP2019169425A (ja) * 2018-03-26 2019-10-03 Tdk株式会社 リチウム二次電池
CN112004651A (zh) * 2018-04-26 2020-11-27 3M创新有限公司 氟砜
WO2019205080A1 (en) 2018-04-27 2019-10-31 Dow Global Technologies Llc Solvent systems for use in lithium ion battery production
JP7277626B2 (ja) * 2018-05-31 2023-05-19 マクセル株式会社 非水電解液電池
JP7026000B2 (ja) * 2018-05-31 2022-02-25 マクセル株式会社 非水電解液電池
CN109301326B (zh) * 2018-09-21 2020-11-27 宁德新能源科技有限公司 一种电解液及电化学装置
WO2020079819A1 (ja) * 2018-10-18 2020-04-23 日本碍子株式会社 リチウム二次電池
CN111138462B (zh) * 2018-11-05 2022-10-21 江苏国泰超威新材料有限公司 一种2-氟丙二酸二氟硼酸锂的制备方法及其应用
CN109786808A (zh) * 2018-12-14 2019-05-21 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种锂金属电池用腈类电解液及使用该电解液的锂金属电池
CN109734062B (zh) * 2018-12-29 2022-02-25 江苏华盛锂电材料股份有限公司 一种二氟磺酰亚胺酸的制备方法
JP7337515B2 (ja) * 2019-03-11 2023-09-04 マクセル株式会社 非水電解液電池
KR102463234B1 (ko) * 2019-03-28 2022-11-07 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차 전지
FR3095204A1 (fr) 2019-04-16 2020-10-23 Sce France Solvants carbonates pour électrolytes non aqueux, électrolytes non aqueux et dispositifs électrochimiques, et leurs procédés de fabrication
CN110400970B (zh) * 2019-06-04 2023-09-05 江西力能新能源科技有限公司 一种电解质材料及其在高温锂电池上的应用
US12009481B2 (en) * 2020-01-28 2024-06-11 StoreDot Ltd. Electrolytes for fast charging lithium ion batteries having four-carbon chain esters as linear components
CN113394452A (zh) * 2020-03-13 2021-09-14 安徽盟维新能源科技有限公司 锂金属电池用电解液及锂金属电池
JPWO2021241333A1 (ko) * 2020-05-26 2021-12-02
CN113725430A (zh) * 2020-05-26 2021-11-30 恒大新能源技术(深圳)有限公司 四氟草酸磷酸锂及其衍生物的制备方法、电解液和二次电池
CN113717227A (zh) * 2020-05-26 2021-11-30 恒大新能源技术(深圳)有限公司 二氟双草酸磷酸锂及其衍生物的制备方法、电解液和二次电池
CN114075246A (zh) * 2020-08-18 2022-02-22 恒大新能源技术(深圳)有限公司 双草酸磷酸盐的制备方法、双草酸磷酸盐衍生物及其制备方法、电解质盐
CN114497730A (zh) * 2020-11-13 2022-05-13 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种抑制锂离子化成产气的电解液及锂离子二次电池
CN114639870B (zh) * 2020-12-15 2023-05-26 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种锂离子电池的电解液及锂离子电池
WO2022202578A1 (ja) * 2021-03-22 2022-09-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電気化学デバイス
KR20230105406A (ko) * 2022-01-04 2023-07-11 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
WO2023169844A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-14 Solvay Sa Liquid electrolyte for lithium metal batteries
KR20240013321A (ko) * 2022-07-22 2024-01-30 재단법인대구경북과학기술원 설폰 기반 전해질 및 이를 포함하는 이차전지
WO2024118808A1 (en) * 2022-11-29 2024-06-06 Sila Nanotechnologies, Inc. Compounds for enhancing the solid-electrolyte interphase (sei) of silicon-based anode materials in lithium-ion batteries, and electrolytes, batteries, and methods relating thereto
GB2625309A (en) 2022-12-13 2024-06-19 Dyson Technology Ltd Liquid electrolyte

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130260186A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-03 Li-Tech Battery Gmbh Electrochemical cell

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995026056A1 (fr) 1994-03-21 1995-09-28 Centre National De La Recherche Scientifique Materiau a conduction ionique presentant de bonnes proprietes anti-corrosion
US7709157B2 (en) 2002-10-23 2010-05-04 Panasonic Corporation Non-aqueous electrolyte secondary battery and electrolyte for the same
US7255965B2 (en) 2005-04-25 2007-08-14 Ferro Corporation Non-aqueous electrolytic solution
KR100988657B1 (ko) * 2008-05-21 2010-10-18 삼성에스디아이 주식회사 리튬이온 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬이온이차전지
US9350017B2 (en) 2010-11-12 2016-05-24 A123 Systems Llc High performance lithium or lithium ion cell
KR101233325B1 (ko) * 2011-04-11 2013-02-14 로베르트 보쉬 게엠베하 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP6065367B2 (ja) 2011-06-07 2017-01-25 ソニー株式会社 非水電解質電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130260186A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-03 Li-Tech Battery Gmbh Electrochemical cell

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Joshua L.Allen. etc. N-Alkyl-N-methylpyrrolidinium difluoro(oxalato)borate ionic liquids: physical/electrochemical properties and Al corrosion. Journal of Power Source,Vol.237, 2013.3.14.,pp.104-111.1* *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160135513A (ko) * 2015-05-18 2016-11-28 주식회사 엘지화학 리튬이차전지용 비수 전해액 및 이를 포함한 리튬이차전지
WO2018169370A1 (ko) * 2017-03-17 2018-09-20 주식회사 엘지화학 전해질 첨가제 및 이를 포함하는 리튬 이차전지용 전해질
US10998579B2 (en) 2017-03-17 2021-05-04 Lg Chem, Ltd. Electrolyte additive and electrolyte for lithium secondary battery including the same
KR20190024688A (ko) * 2017-08-30 2019-03-08 도요타 지도샤（주） 수계 전해액 및 수계 리튬 이온 이차 전지
KR20190053346A (ko) * 2017-11-10 2019-05-20 한국세라믹기술원 고전압 안정성이 우수한 슈퍼커패시터 및 그 제조방법
KR20190083109A (ko) * 2018-01-03 2019-07-11 한국과학기술연구원 리튬금속 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지
KR20190083108A (ko) * 2018-01-03 2019-07-11 한국과학기술연구원 리튬금속 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지
KR20200046556A (ko) * 2018-10-25 2020-05-07 한국세라믹기술원 슈퍼커패시터의 전해액, 이를 이용한 고전압 슈퍼커패시터 및 그 제조방법
KR20230038991A (ko) 2021-09-13 2023-03-21 인천대학교 산학협력단 리튬비스(플루오로설포닐)이미드와 리튬 디플루오로인산을 포함하는 전해액 첨가제 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20240018980A (ko) 2022-08-03 2024-02-14 인천대학교 산학협력단 1,1,2,2-테트라플루오로에틸렌-2,2,3,3-테트라플루오로프로필에테르를 포함하는 전해액 첨가제 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

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