KR20170028676A - Electrolyte for lithium battery, and lithium battery including the electrolyte - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an electrolyte for a lithium battery, and a lithium battery comprising the same. The electrolyte for a lithium battery comprises: a non-aqueous organic solvent; and a silane-based compound containing at least one electron attraction group selected from a cyano group (-CN), an isothiocyanate group (-NCS) and a thiocyanate group (-SCN). The cycle characteristics of a lithium battery with a high capacity can be improved by using the electrolyte for a lithium battery.

Description

리튬 전지용 전해질, 및 이를 포함하는 리튬 전지{Electrolyte for lithium battery, and lithium battery including the electrolyte}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolyte for a lithium battery, and a lithium battery including the electrolyte,

리튬 전지용 전해질, 및 이를 포함하는 리튬 전지에 관한 것이다. An electrolyte for a lithium battery, and a lithium battery including the same.

디지털 카메라, 모바일 기기, 노트북, 컴퓨터 등의 소형 첨단 기기 분야가 발전함에 따라, 그 에너지원인 리튬 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 또한, 하이브리드, 플러그인, 전기자동차(HEV, PHEV, EV)를 통칭하는 xEV의 보급으로 고용량의 안전한 리튬 이차 전지의 개발이 진행 중이다.As the field of small high-tech devices such as digital cameras, mobile devices, notebook computers, and computers is developing, the demand for lithium secondary batteries, which are energy sources, is rapidly increasing. In addition, the development of high-capacity, safe lithium secondary batteries is underway through the spread of xEVs, which are collectively referred to as hybrids, plug-ins, and electric vehicles (HEV, PHEV, EV).

리튬 이차 전지의 고용량화, 고에너지밀도화가 요구되면서 음극 활물질로 사용되고 있는 흑연(이론용량 : 372 mAh/g)보다 더 높은 이론용량을 갖는 새로운 음극 활물질을 적용하고 있다. 그 중 자원이 풍부하고 높은 용량을 실현할 수 있는 실리콘을 널리 사용하고 있다. 그러나, 실리콘 음극은 리튬이 삽입/탈리되면서 부피가 팽창하는 문제점을 갖고 있다. 사이클이 진행되면서 부피팽창 때문에 크랙이 발생하게 되고, 새로운 SEI 형성으로 인한 두꺼운 피막 생성 및 전해액 고갈 등으로 리튬 이차 전지의 수명저하를 야기한다.A new anode active material having a theoretical capacity higher than that of graphite (theoretical capacity: 372 mAh / g) which is used as an anode active material is being applied, because a lithium secondary battery is required to have a high capacity and a high energy density. Among them, silicon which is abundant in resources and capable of realizing a high capacity is widely used. However, the silicon negative electrode has a problem that lithium bulges as the lithium is inserted / removed. As the cycle progresses, cracks are generated due to the volume expansion, and generation of a thick film due to the formation of a new SEI and depletion of the electrolyte causes the life of the lithium secondary battery to deteriorate.

따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 고용량의 활물질 재료 뿐만 아니라 다양한 전지 구성 요소의 최적화가 검토될 필요가 있다.Therefore, in order to solve such a problem, optimization of various battery components as well as a high-capacity active material needs to be examined.

본 발명의 일 측면은 고용량의 리튬 전지의 사이클 특성을 개선시킬 수 있는 리튬 전지용 전해질을 제공하는 것이다.An aspect of the present invention is to provide an electrolyte for a lithium battery capable of improving cycle characteristics of a high capacity lithium battery.

본 발명의 다른 측면은 상기 전해질을 포함하는 리튬 전지를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a lithium battery including the electrolyte.

본 발명의 일 측면에서는, In one aspect of the invention,

비수성 유기 용매; 및Non-aqueous organic solvent; And

시아노기(-CN), 이소티오시아네이트기(-NCS) 및 티오시아네이트기(-SCN)로부터 선택되는 적어도 하나의 전자 끄는 기를 함유하는 실란계 화합물;A silane-based compound containing at least one electron withdrawing group selected from a cyano group (-CN), an isothiocyanate group (-NCS) and a thiocyanate group (-SCN);

을 포함하는 리튬 전지용 전해질이 제공된다.An electrolyte for a lithium battery is provided.

일 실시예에 따르면, 상기 실란계 화합물은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the silane-based compound may include a compound represented by the following formula (1) or (2).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2](2)

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1 및 화학식 2에서, In the above formulas (1) and (2)

R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 비치환된 또는 치환된 C1-C30 알킬기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알케닐기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알키닐기, 비치환된 또는 치환된 C6-C30 아릴기, 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로아릴기, 비치환된 또는 치환된 C4-C30 사이클로알킬기, 또는 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로사이클로알킬기이고,R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted C 1 -C 30 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkenyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkynyl group, An unsubstituted or substituted C6-C30 aryl group, an unsubstituted or substituted C3-C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C4-C30 cycloalkyl group, or an unsubstituted or substituted C3-C30 heterocycloalkyl group ego,

Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 시아노기(-CN), 이소티오시아네이트기(-NCS), 또는 티오시아네이트기(-SCN)이다.Y 1 and Y 2 are each independently a cyano group (-CN), an isothiocyanate group (-NCS), or a thiocyanate group (-SCN).

일 실시예에 따르면, 상기 실란계 화합물의 함량은, 상기 전해질의 총 중량을 기준으로, 0 중량% 초과, 1 중량% 이하일 수 있다.According to one embodiment, the content of the silane-based compound may be more than 0% by weight and less than 1% by weight based on the total weight of the electrolyte.

본 발명의 다른 측면에서는, 상기 전해질을 채용한 리튬 전지가 제공된다.In another aspect of the present invention, there is provided a lithium battery employing the electrolyte.

일 측면에 따른 상기 리튬 전지용 전해질은 사용함으로써 고용량 활물질을 채용한 리튬 전지의 사이클 특성을 개선시킬 수 있다.By using the electrolyte for a lithium battery according to one aspect, the cycle characteristics of a lithium battery employing a high capacity active material can be improved.

도 1은 일 실시예에 따른 리튬 전지의 개략적인 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 비교예 1에 따라 제조된 삼전극 셀에 대한 순환전류법 분석 결과이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 삼전극 셀에 대한 순환전류법 분석 결과이다.
도 4는 실시예 2-3 및 비교예 2의 리튬 이차전지의 사이클별 용량유지율 측정결과이다.
1 is a schematic view showing a schematic structure of a lithium battery according to an embodiment.
FIG. 2 is a result of a circulating current analysis for a triode electrode manufactured according to Comparative Example 1. FIG.
FIG. 3 is a result of analysis of the circulating current method for the triode electrode fabricated according to Example 1. FIG.
4 shows the results of measurement of the capacity retention rate of each of the lithium secondary batteries of Examples 2-3 and Comparative Example 2 by cycle.

이하에서 예시적인 구현예들에 따른 리튬 전지용 전해질 및 상기 전해질을 채용한 리튬 전지에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, an electrolyte for a lithium battery and a lithium battery employing the electrolyte according to exemplary embodiments will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

일 구현예에 따른 리튬 전지용 전해질은,The electrolyte for a lithium battery according to an embodiment includes:

비수성 유기 용매; 및Non-aqueous organic solvent; And

시아노기(-CN), 이소티오시아네이트기(-NCS) 및 티오시아네이트기(-SCN)로부터 선택되는 적어도 하나의 전자 끄는 기를 함유하는 실란계 화합물;을 포함한다.And a silane-based compound containing at least one electron-withdrawing group selected from a cyano group (-CN), an isothiocyanate group (-NCS) and a thiocyanate group (-SCN).

리튬 전지용 전해질의 첨가제로서 시아노기(-CN), 이소티오시아네이트기(-NCS) 및 티오시아네이트기(-SCN)로부터 선택되는 적어도 하나의 전자 끄는 기를 함유하는 실란계 화합물을 사용하는 경우, 음극 표면에 안정한 보호피막을 만들어, 예컨대 4.4V 이상의 고전압에서도 용매의 산화분해 및 금속 이온의 용출을 막는 안정된 성능 구현을 가능하게 하여 수명 특성을 개선시킬 수 있다. 상기 실란계 화합물이 수명 특성 개선 효과를 나타내는 이유는, 이론적으로 명확히 밝혀진 것은 아니지만, 아래와 같이 추정될 수 있다.When a silane-based compound containing at least one electron withdrawing group selected from a cyano group (-CN), an isothiocyanate group (-NCS) and a thiocyanate group (-SCN) is used as an additive for an electrolyte for a lithium battery, It is possible to provide a stable protective film on the surface of the negative electrode and to realize a stable performance which prevents oxidative decomposition of the solvent and elution of metal ions even at a high voltage of 4.4 V or more, The reason why the silane-based compound exhibits the lifetime property improving effect is not clarified theoretically, but it can be estimated as follows.

하나 이상의 전자 끄는 기(EWG)로 치환된 상기 실란계 화합물은, 비치환되거나 전자 공여성 기(EDG)가 도입된 실란계 화합물에 비해 자체 환원 전압이 감소하여 보다 낮은 개시 전압하에서 쉽게 분해되므로, 음극과의 높은 반응성을 나타내게 된다. 따라서 상기 전자 끄는 기(EWG)로 치환된 실란계 화합물을 도입하여, 초기 충전시 분해되어 음극 표면에 견고하고 조밀한 SEI 막을 용이하게 형성할 수 있으며, 이로 인해 리튬 전지의 비가역 용량을 감소시켜 리튬 전지의 수명 특성 향상 효과를 가져올 수 있다. The silane-based compound substituted with one or more electron-withdrawing groups (EWG) is decomposed easily at a lower starting voltage because the self-reducing voltage is reduced as compared with the silane-based compound having an unsubstituted or electron-donating group (EDG) And exhibits high reactivity with the cathode. Therefore, by introducing a silane-based compound substituted with the electron withdrawing group (EWG), it is possible to easily form a firm and dense SEI film on the surface of the negative electrode by decomposition at the time of initial charging, thereby reducing the irreversible capacity of the lithium battery, The lifetime characteristics of the battery can be improved.

이러한 환원 특성은 전기적 효과(electronic effect)에 의해 주로 영향 받을 것으로 추정된다. 즉, 도입되는 치환기가 전자 공여성(electron donating ability)을 가질 경우 첨가제의 전자 밀도(electron density)가 증가하는 전기적 효과가 발생하게 된다. 예를 들어, 전자 공여성 기가 도입되는 경우 환원 전압이 높아져 환원 반응이 어려워지게 되는 반면, 상기 구현예에서와 같이 전자 끄는 기가 도입되는 경우 실란계 화합물의 자체 환원 전압이 낮아져 음극에서의 환원 반응이 용이하게 이루어질 수 있는 것이다.It is presumed that this reduction characteristic is mainly affected by the electronic effect. That is, when the substituent introduced has an electron donating ability, an electron effect of increasing the electron density of the additive occurs. For example, when an electron-donating group is introduced, a reduction reaction becomes difficult due to a high reduction voltage. On the other hand, when an electron withdrawing group is introduced as in the above embodiment, the reduction voltage of the silane- It can be easily done.

또한, 상기 실란계 화합물에 도입된 시아노기(cyano, -C≡N), 이소티오시아네이트기(isothiocyanate, -N=C=S) 및 티오시아네이트기(thiocyanate, -S-C≡N) 등은 높은 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 갖는 전자 끄는 기(electron withdrawing group)들이다. 이러한 작용기들은 전극 활물질 표면에 노출된 전이금속 또는 전이금속 산화물, 탄소재 등과 강하게 결합(bonding)하고, 특히 45℃ 이상의 고온에서 상기 작용기와 전극 활물질 표면이 보다 강하게 결합하여 착물(complex) 형태의 보호막(protection layer)을 형성할 수 있다. 따라서, 리튬 전지의 초기 충전시 상기 전자 끄는 기가 도입된 실란계 화합물은 전극 표면에 흡착된 상태에서 보다 견고하고 조밀한 비활성 막을 형성할 수 있고, 형성된 비활성 막이 전극 활물질 표면과 강하게 결합함으로써 반복되는 충방전 진행에 따른 비활성 막의 안정성이 지속적으로 유지되어 전지 성능을 유지할 수 있다. Also, cyano (-C≡N), isothiocyanate (-N═C═S), thiocyanate (-SC≡N), and the like introduced into the silane compound These are electron withdrawing groups with high dipole moments. These functional groups are strongly bonded to the transition metal or transition metal oxide or carbon material exposed on the surface of the electrode active material, and particularly, the surface of the electrode active material is strongly bonded to the functional group at a temperature of 45 ° C or higher, a protection layer can be formed. Therefore, when the lithium battery is initially charged, the silane-based compound introduced with the electron withdrawing group can form a more durable and dense inactive film in the state of being adsorbed on the surface of the electrode, and the formed inactive film strongly bonds with the surface of the electrode active material, The stability of the inactive film due to the progress of the discharge can be continuously maintained and the battery performance can be maintained.

상기 실란계 화합물은 시아노기(-CN), 이소티오시아네이트기(-NCS) 및 티오시아네이트기(-SCN) 등의 하나 이상의 전자 끄는 기(EWG)를 포함하는 실란계 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다.The silane compound may be a silane compound including at least one electron withdrawing group (EWG) such as a cyano group (-CN), an isothiocyanate group (-NCS), and a thiocyanate group (-SCN) Available.

일 실시예에 따르면, 상기 실란계 화합물은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the silane-based compound may include a compound represented by the following formula (1) or (2).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 2](2)

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 화학식 1 및 화학식 2에서, In the above formulas (1) and (2)

R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 비치환된 또는 치환된 C1-C30 알킬기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알케닐기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알키닐기, 비치환된 또는 치환된 C6-C30 아릴기, 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로아릴기, 비치환된 또는 치환된 C4-C30 사이클로알킬기, 또는 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로사이클로알킬기이고,R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted C 1 -C 30 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkenyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkynyl group, An unsubstituted or substituted C6-C30 aryl group, an unsubstituted or substituted C3-C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C4-C30 cycloalkyl group, or an unsubstituted or substituted C3-C30 heterocycloalkyl group ego,

Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 시아노기(-CN), 이소티오시아네이트기(-NCS), 또는 티오시아네이트기(-SCN)이다.Y 1 and Y 2 are each independently a cyano group (-CN), an isothiocyanate group (-NCS), or a thiocyanate group (-SCN).

본 명세서에 기재된 화학식들에서 사용되는 치환기의 정의에 대하여 살펴 보면 다음과 같다.The definitions of substituents used in the formulas described herein are as follows.

용어 "알킬"은 완전 포화된 분지형 또는 비분지형 (또는 직쇄 또는 선형) 탄화수소를 말한다. The term "alkyl" refers to fully saturated branched or unbranched (or linear or linear) hydrocarbons.

상기 "알킬"의 비제한적인 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, iso-아밀, n-헥실, 3-메틸헥실, 2,2-디메틸펜틸, 2,3-디메틸펜틸, n-헵틸 등을 들 수 있다. Non-limiting examples of the "alkyl" include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, n- pentyl, isopentyl, neopentyl, isoamyl, 3-methylhexyl, 2,2-dimethylpentyl, 2,3-dimethylpentyl, n-heptyl and the like.

상기 "알킬" 중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 할로겐 원자로 치환된 C1-C20의 알킬기(예: CCF3, CHCF2, CH2F, CCl3 등), C1-C20의 알콕시, C2-C20의 알콕시알킬, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 그의 염, 술포닐기, 설파모일(sulfamoyl)기, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 또는 C1-C20의 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20의 헤테로알킬기, C6-C20의 아릴기, C6-C20의 아릴알킬기, C6-C20의 헤테로아릴기, C7-C20의 헤테로아릴알킬기, C6-C20의 헤테로아릴옥시기, C6-C20의 헤테로아릴옥시알킬기 또는 C6-C20의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.The "alkyl" at least one hydrogen atom of which is a halogen atom, an alkyl group having a halogen-substituted C1-C20: (for example, CCF 3, CHCF 2, CH 2 F, CCl 3, etc.), an alkoxy of C1-C20, C2-C20 A carboxyl group or a salt thereof, a sulfonyl group, a sulfamoyl group, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, or a C1-C18 alkyl group which may be substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, C20 alkyl group, C2-C20 alkenyl group, C2-C20 alkynyl group, C1-C20 heteroalkyl group, C6-C20 aryl group, C6-C20 arylalkyl group, C6-C20 heteroaryl group, C7- An arylalkyl group, a C6-C20 heteroaryloxy group, a C6-C20 heteroaryloxyalkyl group, or a C6-C20 heteroarylalkyl group.

용어 "할로겐 원자"는 불소, 브롬, 염소, 요오드 등을 포함한다. The term "halogen atom" includes fluorine, bromine, chlorine, iodine and the like.

용어 "할로겐 원자로 치환된 C1-C20 알킬기"는 하나 이상의 할로 그룹(halo group)이 치환된 C1-C20 알킬기를 말하며, 비제한적인 예로서, 모노할로알킬, 디할로알킬 또는 퍼할로알킬을 함유한 폴리할로알킬을 들 수 있다.The term "C1-C20 alkyl group substituted by a halogen atom" refers to a C1-C20 alkyl group substituted by at least one halo group, and includes, but is not limited to, a monohaloalkyl, dihaloalkyl or perhaloalkyl Or a polyhaloalkyl.

모노할로알킬은 알킬기내에 하나의 요오드, 브롬, 염소 또는 불소를 갖는 경우이고, 디할로알킬 및 폴리할로알킬은 두개 이상의 동일하거나 또는 상이한 할로 원자를 갖는 알킬기를 나타낸다.Monohaloalkyl refers to the case of having one iodine, bromine, chlorine or fluorine in the alkyl group, and dihaloalkyl and polyhaloalkyl represent alkyl groups having two or more same or different halo atoms.

화학식에서 사용되는 용어 "알콕시"는 알킬-O-를 나타내며, 상기 알킬은 상술한 바와 같다. 상기 알콕시의 비제한적인 예로서 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 2-프로폭시, 부톡시, 터트-부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 사이클로프로폭시, 사이클로헥실옥시 등이 있다. 상기 알콕시기중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환가능하다.The term "alkoxy " used in the formula represents alkyl-O-, and the alkyl is as described above. Non-limiting examples of the alkoxy include methoxy, ethoxy, propoxy, 2-propoxy, butoxy, tert-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, cyclopropoxy and cyclohexyloxy. At least one hydrogen atom in the alkoxy group may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above.

화학식에서 사용되는 용어 "알콕시알킬"은 알킬기가 상술한 알콕시에 의하여 치환된 경우를 말한다. 상기 알콕시알킬중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환가능하다. 이와 같이 상기 용어 “알콕시알킬”은 치환된 알콕시알킬 모이어티를 포함한다.The term "alkoxyalkyl" used in the formula refers to the case where the alkyl group is substituted by the alkoxy described above. At least one hydrogen atom of the alkoxyalkyl may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above. As such, the term " alkoxyalkyl " includes substituted alkoxyalkyl moieties.

화학식에서 사용되는 용어 "알케닐"기는 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소를 말한다. 알케닐기의 비제한적인예로는 비닐, 알릴, 부테닐, 이소프로페닐, 이소부테닐 등을 들 수 있고, 상기 알케닐중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환될 수 있다.The term "alkenyl" group used in the formulas refers to branched or unbranched hydrocarbons having at least one carbon-carbon double bond. Non-limiting examples of the alkenyl group include vinyl, allyl, butenyl, isopropenyl, isobutenyl and the like, and at least one hydrogen atom of the alkenyl may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above .

화학식에서 사용되는 용어 "알키닐"기는 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소를 말한다. 상기 "알키닐"의 비제한적인 예로는 에티닐, 부티닐, 이소부티닐, 이소프로피닐 등을 들 수 있다. The term "alkynyl" group used in the formulas refers to branched or unbranched hydrocarbons having at least one carbon-carbon triple bond. Non-limiting examples of the "alkynyl" include ethynyl, butynyl, isobutynyl, isopropynyl, and the like.

상기 "알키닐" 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환될 수 있다.At least one hydrogen atom of the above-mentioned "alkynyl" may be substituted with the same substituent as in the above-mentioned alkyl group.

화학식에서 사용되는 용어 "아릴"기는 단독 또는 조합하여 사용되어, 하나 이상의 고리를 포함하는 방향족 탄화수소를 의미한다.The term "aryl" groups used in the formulas, alone or in combination, means aromatic hydrocarbons containing one or more rings.

상기 용어 "아릴"은 방향족 고리가 하나 이상의 사이클로알킬고리에 융합된 그룹도 포함한다. The term "aryl" also includes groups wherein an aromatic ring is fused to one or more cycloalkyl rings.

상기 "아릴"의 비제한적인 예로서, 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등이 있다. Non-limiting examples of the "aryl" include phenyl, naphthyl, tetrahydronaphthyl, and the like.

또한 상기 "아릴"기 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.Also, at least one hydrogen atom of the above-mentioned "aryl" group may be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

용어 "아릴알킬"은 아릴로 치환된 알킬을 의미한다. 아릴알킬의 예로서 벤질 또는 페닐-CH2CH2-을 들 수 있다.The term "arylalkyl" means alkyl substituted with aryl. As examples of aryl alkyl benzyl or phenyl, -CH 2 CH 2 - it may be mentioned.

화학식에서 사용되는 용어 "아릴옥시"는 -O-아릴을 의미하며, 아릴옥시기의 예로서 페녹시 등이 있다. 상기 "아릴옥시"기 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. The term "aryloxy" used in the formula means -O-aryl, and examples of the aryloxy group include phenoxy and the like. At least one hydrogen atom of the above-mentioned "aryloxy" group may be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

화학식에서 사용되는 용어 "헤테로아릴"기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 탄소인 모노사이클릭(monocyclic) 또는 바이사이클릭(bicyclic) 유기 화합물을 의미한다. 상기 헤테로아릴기는 예를 들어 1-5개의 헤테로원자를 포함할 수 있고, 5-10 고리 멤버(ring member)를 포함할 수 있다. 상기 S 또는 N은 산화되어 여러가지 산화 상태를 가질 수 있다.The term "heteroaryl" group used in the formulas means monocyclic or bicyclic organic compounds containing at least one heteroatom selected from N, O, P or S and the remaining ring atoms carbon . The heteroaryl group may contain, for example, from 1 to 5 hetero atoms, and may include 5-10 ring members. The S or N may be oxidized to have various oxidation states.

상기 "헤테로아릴" 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. At least one hydrogen atom of the above-mentioned " heteroaryl " can be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

용어 "헤테로아릴알킬"은 헤테로아릴로 치환된 알킬을 의미한다. The term "heteroarylalkyl" means alkyl substituted by heteroaryl.

용어 "헤테로아릴옥시"는 -O-헤테로아릴 모이어티를 의미한다. 상기 헤테로아릴옥시 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.The term "heteroaryloxy" means an-O-heteroaryl moiety. At least one hydrogen atom of the heteroaryloxy may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above.

용어 "헤테로아릴옥시알킬"은 헤테로아릴옥시로 치환된 알킬을 의미한다. 상기 헤테로아릴옥시알킬 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.The term "heteroaryloxyalkyl" means alkyl substituted by heteroaryloxy. At least one hydrogen atom of the heteroaryloxyalkyl may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above.

용어 "사이클로알킬"은 포화 또는 부분적으로 불포화된 비방향족(non-aromatic) 모노사이클릭, 바이사이클릭 또는 트리사이클릭 탄화수소기를 말한다.The term "cycloalkyl" refers to a saturated or partially unsaturated, non-aromatic monocyclic, bicyclic or tricyclic hydrocarbon group.

상기 모노사이클릭 탄화수소의 예로서, 사이클로펜틸, 사이클로펜테닐, 사이클로헥실, 사이클로헥세닐 등이 있고, 바이사이클릭 탄화수소의 예로서, bornyl, decahydronaphthyl, bicyclo[2.1.1]hexyl, bicyclo[2.2.1]heptyl, bicyclo[2.2.1]heptenyl, 또는 bicyclo[2.2.2]octyl이 있고, 트리사이클릭 탄화수소의 예로서, 아다만틸(adamantly) 등이 있다. Examples of the monocyclic hydrocarbons include cyclopentyl, cyclopentenyl, cyclohexyl, cyclohexenyl, and the like. Examples of bicyclic hydrocarbons include bornyl, decahydronaphthyl, bicyclo [2.1.1] hexyl, bicyclo [2.2. 1] heptyl, bicyclo [2.2.1] heptenyl, or bicyclo [2.2.2] octyl, and examples of tricyclic hydrocarbons include adamantly.

상기 "사이클로알킬" 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. At least one hydrogen atom of the above-mentioned "cycloalkyl" may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above.

용어 "헤테로사이클로알킬"은 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 탄소인 포화 또는 부분적으로 불포화된 비방향족(non-aromatic) 모노사이클릭, 바이사이클릭 또는 트리사이클릭 탄화수소기를 말한다. 상기 헤테로사이클로알킬 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.The term "heterocycloalkyl" refers to a saturated or partially unsaturated non-aromatic monocyclic, bicyclic or tricyclic ring system containing one or more heteroatoms selected from N, O, P or S and the remaining ring atoms are carbon Tricyclic hydrocarbon group. At least one hydrogen atom of the above-mentioned heterocycloalkyl may be substituted with the same substituent as the above-mentioned alkyl group.

용어 "술포닐"은 R"-SO2-를 의미하며, R"은 수소, 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아릴-알킬, 헤테로아릴-알킬, 알콕시, 아릴옥시, 사이클로알킬기 또는 헤테로 사이클로알킬기이다.The term "sulfonyl" is R "-SO 2 - and the meaning, R" is hydrogen, alkyl, aryl, heteroaryl, aryl-alkyl, alkoxy, aryloxy, cycloalkyl or heterocycloalkyl group-alkyl, heteroaryl.

용어 "설파모일"기는 H2NS(O2)-, 알킬-NHS(O2)-, (알킬)2NS(O2)- 아릴- NHS(O2)-, 알킬-(아릴)-NS(O2)-, (아릴)2NS(O)2, 헤테로아릴-NHS(O2)-, (아릴-알킬)- NHS(O2)-, 또는 (헤테로아릴-알킬)-NHS(O2)-를 포함한다.The term "sulfamoyl" group H 2 NS (O 2) - , alkyl, -NHS (O 2) -, (alkyl) 2 NS (O 2) - aryl-NHS (O 2) -, alkyl (aryl) -NS (O 2) -, (aryl) 2 NS (O) 2, heteroaryl, -NHS (O 2) -, (aryl-alkyl) - NHS (O 2) - , or (heteroaryl-alkyl) -NHS (O 2 ) -.

상기 설파모일중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지로 치환가능하다.At least one hydrogen atom of the sulfamoyl group is substitutable as in the case of the alkyl group described above.

상기 용어 "아미노"기는 질소원자가 적어도 하나의 탄소 또는 헤테로원자에 공유결합된 경우를 나타낸다. 아미노기는 예를 들어 -NH2 및 치환된 모이어티(substituted moieties)를 포함한다. 그리고 질소 원자가 적어도 하나의 부가적인 알킬기에 결합된 "알킬아미노", 질소가 적어도 하나 또는 둘 이상이 독립적으로 선택된 아릴기에 결합된 "아릴아미노" 및 "디아릴아미노"를 포함한다.The term "amino" group refers to the case where the nitrogen atom is covalently bonded to at least one carbon or heteroatom. The amino group includes, for example, -NH2 and substituted moieties. Alkylamino "wherein the nitrogen atom is bonded to at least one additional alkyl group," arylamino "and" diarylamino "in which at least one nitrogen or two or more are bonded to an independently selected aryl group.

일 실시예에 따르면, 상기 실란계 화합물은 하기 화학식 1a로 표시되는 이소티오시아네이트기(-NCS) 함유 실란계 화합물을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the silane-based compound may include an isothiocyanate group (-NCS) -containing silane compound represented by the following formula (1a).

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 식에서, In this formula,

R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 비치환된 또는 치환된 C1-C30 알킬기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알케닐기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알키닐기, 비치환된 또는 치환된 C6-C30 아릴기, 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로아릴기, 비치환된 또는 치환된 C4-C30 사이클로알킬기, 또는 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로사이클로알킬기이다.R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted C 1 -C 30 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkenyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkynyl group, An unsubstituted or substituted C6-C30 aryl group, an unsubstituted or substituted C3-C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C4-C30 cycloalkyl group, or an unsubstituted or substituted C3-C30 heterocycloalkyl group to be.

상기 화학식 1a로 표시되는 이소티오시아네이트기(-NCS) 함유 실란계 화합물의 구체적인 예로는 이하의 화합물을 들 수 있다.Specific examples of the isothiocyanate group (-NCS) -containing silane compound represented by the above formula (1a) include the following compounds.

Figure pat00006
Figure pat00006

일 실시예에 따르면, 상기 실란계 화합물은 하기 화학식 1b로 표시되는 시아노기(-CN) 함유 실란계 화합물을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the silane-based compound may include a silane-based compound having a cyano group (-CN) represented by the following formula (1b).

[화학식 1b][Chemical Formula 1b]

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 식에서, In this formula,

R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 비치환된 또는 치환된 C1-C30 알킬기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알케닐기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알키닐기, 비치환된 또는 치환된 C6-C30 아릴기, 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로아릴기, 비치환된 또는 치환된 C4-C30 사이클로알킬기, 또는 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로사이클로알킬기이다.R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted C 1 -C 30 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkenyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkynyl group, An unsubstituted or substituted C6-C30 aryl group, an unsubstituted or substituted C3-C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C4-C30 cycloalkyl group, or an unsubstituted or substituted C3-C30 heterocycloalkyl group to be.

상기 화학식 1b로 표시되는 시아노기(-CN) 함유 실란계 화합물의 구체적인 예로는 이하의 화합물을 들 수 있다.Specific examples of the cyano group (-CN) -containing silane compound represented by the above formula (1b) include the following compounds.

Figure pat00008
Figure pat00008

일 실시예에 따르면, 상기 실란계 화합물은 하기 화학식 1c로 표시되는 티오시아네이트기(-SCN) 함유 실란계 화합물을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the silane-based compound may include a thiocyanate group (-SCN) -containing silane compound represented by the following formula (1c).

[화학식 1c][Chemical Formula 1c]

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 식에서, In this formula,

R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 비치환된 또는 치환된 C1-C30 알킬기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알케닐기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알키닐기, 비치환된 또는 치환된 C6-C30 아릴기, 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로아릴기, 비치환된 또는 치환된 C4-C30 사이클로알킬기, 또는 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로사이클로알킬기이다.R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted C 1 -C 30 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkenyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkynyl group, An unsubstituted or substituted C6-C30 aryl group, an unsubstituted or substituted C3-C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C4-C30 cycloalkyl group, or an unsubstituted or substituted C3-C30 heterocycloalkyl group to be.

상기 화학식 1c로 표시되는 티오시아네이트기(-SCN) 함유 실란계 화합물의 구체적인 예로는 이하의 화합물을 들 수 있다.Specific examples of the thiocyanate group (-SCN) -containing silane compound represented by the above formula (1c) include the following compounds.

Figure pat00010
Figure pat00010

일 실시예에 따르면, 상기 실란계 화합물의 함량은, 상기 전해질의 총 중량을 기준으로, 0 중량% 초과, 1 중량% 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 실란계 화합물의 함량은 상기 전해질의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 0.9 중량%, 0.2 내지 0.7 중량%, 또는 0.3 내지 0.5 중량% 일 수 있다. 상기 범위에서, 리튬 전지의 사이클 특성을 개선시킬 수 있다.According to one embodiment, the content of the silane-based compound may be more than 0% by weight and less than 1% by weight based on the total weight of the electrolyte. For example, the content of the silane-based compound may be 0.1 to 0.9% by weight, 0.2 to 0.7% by weight, or 0.3 to 0.5% by weight based on the total weight of the electrolyte. Within the above range, the cycle characteristics of the lithium battery can be improved.

또한, 상기 전해질은 상기 함불소 알킬렌 카보네이트 화합물 및 상기 실릴아마이드 화합물 외에, 선택적으로 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may further include other additives in addition to the fluorinated alkylene carbonate compound and the silylamide compound.

추가 가능한 첨가제로는, 예를 들어 LiBF4, 트리스(트리메틸실릴) 보레이트(TMSB), 트리스(트리메틸실릴) 포스페이트(TMSPa), 리튬 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB), 리튬 디플루오로옥살레이토보레이트(LiFOB), 비닐카보네이트(VC), 프로판설톤(PS), 숙시노니트릴(SN), 예컨대 아크릴, 아미노, 에폭시, 메톡시, 에톡시, 비닐 등과 같이 실록산 결합을 형성할 수 있는 관능기를 갖는 실란 화합물, 헥사메틸디실라잔 등의 실라잔 화합물 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는 1종 단독으로, 또는 2종 이상 병용하여 첨가될 수 있다.Examples of additive additives include LiBF 4 , tris (trimethylsilyl) borate (TMSB), tris (trimethylsilyl) phosphate (TMSPa), lithium bis (oxalate) borate (LiBOB), lithium difluoroarsalate borate Such as acrylic, amino, epoxy, methoxy, ethoxy, vinyl and the like, having functional groups capable of forming siloxane bonds, such as vinylidene fluoride (LiFOB), vinyl carbonate (VC), propane sultone (PS), succinonitrile Compounds, and silazane compounds such as hexamethyldisilazane. These additives may be added singly or in combination of two or more.

상기 추가되는 첨가제는 더욱 안정된 SEI 피막 형성을 위하여, 전해질 전체 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제는 전해질 전체 중량에 대하여 0.05 내지 10 중량%, 0.1 내지 5 중량%, 또는 0.5 내지 4 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 첨가제의 함량은 상기 전해질의 채용에 따른 리튬 전지의 용량유지율 개선 효과를 현저히 감소시키지 않는 이상, 특별히 한정되지 않는다.The added additive may be contained in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the electrolyte for a more stable SEI film formation. For example, the additive may be included in an amount of 0.05 to 10 wt%, 0.1 to 5 wt%, or 0.5 to 4 wt% based on the total weight of the electrolyte. The content of the additive is not particularly limited as long as the effect of improving the capacity retention rate of the lithium battery according to the use of the electrolyte is not significantly reduced.

상기 전해질에 사용되는 상기 비수 전해액은 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다.The nonaqueous electrolyte used in the electrolyte serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 비수 전해액으로는 카보네이트계 화합물, 에스테르계 화합물, 에테르계 화합물, 케톤계 화합물, 알코올계 화합물, 비양성자성 용매 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.As the non-aqueous electrolyte, a carbonate compound, an ester compound, an ether compound, a ketone compound, an alcohol compound, an aprotic solvent, or a combination thereof may be used.

상기 카보네이트계 화합물로는 사슬형 카보네이트 화합물, 환형 카보네이트 화합물, 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.As the carbonate compound, a chain type carbonate compound, a cyclic carbonate compound, or a combination thereof may be used.

상기 사슬형 카보네이트 화합물로는 예를 들어, 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필 카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 메틸프로필 카보네이트(methylpropyl carbonate, MPC), 에틸프로필 카보네이트(ethylpropylcarbonate, EPC), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate, EMC) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Examples of the chain carbonate compound include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC) Ethylpropylcarbonate (EPC), ethylmethyl carbonate (EMC), or a combination thereof.

상기 환형 카보네이트 화합물로는 예를 들어 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylenecarbonate, PC), 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate, BC), 비닐에틸렌 카보네이트(VEC) 또는 이들의 조합을 들 수 있다. Examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylenecarbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylethylene carbonate (VEC) .

상기 카보네이트계 화합물은 상기 사슬형 및 환형의 카보네이트 화합물을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 사슬형 카보네이트 화합물 및 환형 카보네이트 화합물의 혼합비율은 부피비로 85:15 내지 60:40일 수 있다. The carbonate-based compound may be used by mixing the chain-like and cyclic carbonate compounds. The mixing ratio of the chain carbonate compound and the cyclic carbonate compound may be 85:15 to 60:40 by volume.

상기 에스테르계 화합물로는 메틸아세테이트, 아세테이트, n-프로필아세테이트, 디메틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone) 등이 사용될 수 있다. 그리고 상기 에테르계 화합물로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤계 화합물로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 알코올계 화합물로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있다.Examples of the ester compound include methyl acetate, acetate, n-propyl acetate, dimethylacetate, methyl propionate, ethyl propionate,? -Butyrolactone, decanolide, valerolactone, mevalonolactone mevalonolactone, caprolactone, and the like may be used. Examples of the ether compound include dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran and the like. As the ketone compound, cyclohexanone and the like may be used . Examples of the alcohol-based compound include ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and the like.

기타 비양성자성 용매로는 디메틸술폭시드, 1,2-디옥솔란, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, N-메틸-2-피롤리디논, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 니트로메탄, 인산트리메틸, 인산 트리에틸, 인산트리옥틸, 인산 트리에스테르 등이 사용될 수 있다.Examples of other aprotic solvents include dimethylsulfoxide, 1,2-dioxolane, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, , Dimethylformamide, acetonitrile, nitromethane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, trioctyl phosphate, and phosphoric acid triester.

상기 비수 전해액은 1종 단독으로, 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 2 이상 혼합하여 사용하는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절할 수 있다.The nonaqueous electrolytic solution may be used alone or in combination of two or more, and when two or more of them are used in combination, the mixing ratio may be suitably adjusted according to the performance of the desired battery.

상기 리튬 전지용 전해질은 리튬염을 더 포함할 수 있다. The electrolyte for a lithium battery may further include a lithium salt.

상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 한다. 상기 리튬염으로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiB10Cl10, LiPF6, CF3SO3Li, CH3SO3Li, C4F3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2+ySO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), CF3CO2Li, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, LiAlF4, 리튬클로로보레이트, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 리튬 이미드 등의 물질을 하나 이상 사용할 수 있다.The lithium salt acts as a source of lithium ions in the battery, thereby enabling operation of a basic lithium battery. Examples of the lithium salt include LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , and LiBF 6 , which are soluble in the non-aqueous electrolyte. CF 3 SO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, C 4 F 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, LiN (C x F 2x + 1 SO 2) (C y F 2 + y SO 2) (Where x and y are natural numbers), CF 3 CO 2 Li, LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiAlF 4 , Lithium chloroborate, lithium lower aliphatic carboxylate, lithium tetraphenylborate, lithium imide, and the like can be used.

상기 리튬염은 리튬 전지의 실용적인 성능을 확보하기 위하여, 예를 들어 약 0.1M 내지 약 2.0M 범위 내에서 사용할 수 있다. 상기 리튬염의 농도가 상기 범위에 포함되면, 전해질이 적절한 전도도 및 점도를 가지므로 우수한 전해질 성능을 나타낼 수 있고, 리튬 이온이 효과적으로 이동할 수 있다.The lithium salt may be used in the range of about 0.1 M to about 2.0 M, for example, in order to ensure practical performance of the lithium battery. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte has appropriate conductivity and viscosity, so that it can exhibit excellent electrolyte performance and can effectively transfer lithium ions.

상기 리튬 전지용 전해질은 전극 표면에 안정된 SEI 또는 피막 형성을 도와사이클 특성 등 전기화학 특성을 보다 더 개선시키기 위하여 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. The electrolyte for a lithium battery may further include other additives to improve the electrochemical characteristics such as a cyclic characteristic by helping to form a stable SEI or a film on the electrode surface.

상기 첨가제로는 예를 들어 트리스(트리메틸실릴) 포스페이트(TMSPa), 리튬 디플루오로옥살레이토보레이트(LiFOB), 비닐렌 카보네이트 (vinylene carbonate, VC), 프로판설톤(PS), 숙시토니트릴(SN), LiBF4, 예컨대 아크릴, 아미노, 에폭시, 메톡시, 에톡시, 비닐 등과 같이 실록산 결합을 형성할 수 있는 관능기를 갖는 실란 화합물, 헥사메틸디실라잔 등의 실라잔 화합물 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는 1종 단독으로, 또는 2종 이상 병용하여 더 첨가될 수 있다.Examples of the additive include tris (trimethylsilyl) phosphate (TMSPa), lithium difluorooxalate borate (LiFOB), vinylene carbonate (VC), propane sultone (PS), succinonitrile , LiBF 4 , a silane compound having a functional group capable of forming a siloxane bond such as acrylic, amino, epoxy, methoxy, ethoxy, vinyl and the like, and a silazane compound such as hexamethyldisilazane. These additives may be added singly or in combination of two or more.

상기 첨가제는 비수성 유기 용매 전체 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제는 비수성 유기 용매 전체 중량에 대하여 0.05 내지 10 중량%, 0.1 내지 5 중량%, 또는 0.5 내지 4 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 그러나, 첨가제의 함량은 상기 전해질의 채용에 따른 리튬 전지의 용량유지율 개선 효과를 현저히 감소시키지 않는 이상, 특별히 한정되지 않는다.The additive may be contained in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the non-aqueous organic solvent. For example, the additive may be contained in an amount of 0.05 to 10% by weight, 0.1 to 5% by weight, or 0.5 to 4% by weight based on the total weight of the non-aqueous organic solvent. However, the content of the additive is not particularly limited as long as the effect of improving the capacity retention rate of the lithium battery according to the use of the electrolyte is not significantly reduced.

상기 일 구현예에 따른 전해질은 4.3V 이상의 고전압에서 작동하는 리튬 전지에 적용되어 셀 성능 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질은 4.3V 내지 4.6V 전압 범위에서 작동되는 고전압 전지에 사용될 수 있다.The electrolyte according to one embodiment of the present invention can be applied to a lithium battery operating at a high voltage of 4.3 V or more to improve cell performance and stability. For example, the electrolyte can be used in high voltage batteries operating in the 4.3V to 4.6V voltage range.

다른 일구현예에 따른 리튬 전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 배치된 상술한 리튬 전지용 전해질을 포함한다. 상기 리튬 전지는 이 분야에 널리 알려져 있는 제조방법에 의하여 제조할 수 있다.A lithium battery according to another embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte for the lithium battery disposed between the positive electrode and the negative electrode. The lithium battery can be manufactured by a manufacturing method well known in the art.

도 1에 일 구현예에 따른 리튬 전지의 대표적인 구조를 개략적으로 도시한 것이다. FIG. 1 schematically shows a typical structure of a lithium battery according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 상기 리튬 전지(30)는 양극(23), 음극(22) 및 상기 양극(23)와 음극(22) 사이에 배치된 세퍼레이터(24)를 포함한다. 상술한 양극(23), 음극(22) 및 세퍼레이터(24)가 와인딩되거나 접혀서 전지 용기(25)에 수용된다. 이어서, 상기 전지 용기(25)에 전해질이 주입되고 봉입 부재(26)로 밀봉되어 리튬 전지(30)가 완성될 수 있다. 상기 전지 용기(25)는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 상기 리튬 전지는 리튬 이온 전지일 수 있다. 1, the lithium battery 30 includes a positive electrode 23, a negative electrode 22, and a separator 24 disposed between the positive electrode 23 and the negative electrode 22. The positive electrode 23, the negative electrode 22 and the separator 24 described above are wound or folded and accommodated in the battery container 25. Then, an electrolyte is injected into the battery container 25 and sealed with a sealing member 26, thereby completing the lithium battery 30. The battery container 25 may have a cylindrical shape, a rectangular shape, a thin film shape, or the like. The lithium battery may be a lithium ion battery.

상기 양극(23)은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체에 형성되는 양극 활물질 층을 포함한다.The anode 23 includes a cathode current collector and a cathode active material layer formed on the cathode current collector.

양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 상기 양극 집전체로는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 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, 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The positive electrode collector is generally made to a thickness of 3 to 500 mu m. The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the positive electrode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. Further, fine unevenness may be formed on the surface to enhance the bonding force of the cathode active material, and it may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

양극 활물질 층은 양극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전제를 포함한다.The cathode active material layer includes a cathode active material, a binder, and optionally a conductive agent.

상기 양극 활물질로는 리튬 함유 금속 산화물로서, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 코발트, 망간, 니켈, 및 이들의 조합에서 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는, LiaA1-bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1-bBbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2-bBbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1-b-cCobBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다:As the cathode active material, lithium-containing metal oxide may be used as long as it is commonly used in the art. For example, at least one of complex oxides of metal and lithium selected from cobalt, manganese, nickel, and combinations thereof may be used. Specific examples thereof include Li a A 1-b B b D 2 0.90? A? 1, and 0? B? 0.5); Li a E 1-b B b O 2 -c D c where 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05; LiE (in the above formula, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05) 2-b B b O 4-c D c; Li a Ni 1 -bc Co b B c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1- b c Co b B c O 2 -? F ? Wherein? 0.90? A? 1, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1- b c Co b B c O 2-α F 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni 1-bc Mn b B c D ? Where 0.90? A? 1, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <?? 2; Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F α wherein 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, and 0.001 ≤ d ≤ 0.1; Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤ 0.5, and 0.001 ≤ e ≤ 0.1; Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1, and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1, 0.001? B? 0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1, 0.001? B? 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90? A? 1, 0.001? B? 0.1); QO 2; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0? F? 2); In the formula of LiFePO 4 may be used a compound represented by any one:

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element or a combination thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or combinations thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof.

예를 들어, LiCoO2, LiMnxO2x(x=1, 2), LiNi1-xMnxO2x(0<x<1), LiNi1-x-yCoxMnyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5), FePO4 등이다.For example, LiCoO 2 , LiMn x O 2x (x = 1, 2), LiNi 1-x Mn x O 2x (0 <x <1), LiNi 1-xy Co x Mn y O 2 0.5, 0? Y? 0.5), FePO 4, and the like.

물론 상기 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있고, 또는 상기 화합물과 코팅층을 갖는 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트, 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하며, 이에 대하여는 당해 분야에 종사하는 사람들에게 잘 이해될 수 있는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Of course, a compound having a coating layer on the surface of the compound may be used, or a compound having a coating layer may be mixed with the compound. The coating layer may comprise an oxide, a hydroxide of the coating element, an oxyhydroxide of the coating element, an oxycarbonate of the coating element, or a coating element compound of the hydroxycarbonate of the coating element. The compound constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. The coating layer may contain Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr or a mixture thereof. The coating layer forming step may be any coating method as long as it can coat the above compound by a method which does not adversely affect the physical properties of the cathode active material (for example, spray coating, dipping, etc.) by using these elements, It will be understood by those skilled in the art that a detailed description will be omitted.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 양극 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 구체적인 예로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to adhere the positive electrode active material particles to each other well and adhere the positive electrode active material to the positive electrode current collector. Specific examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, diacetylcellulose, , Polymers containing carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene Rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like, but not limited thereto.

상기 도전제는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive agent is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material can be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive agent include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Metal powders such as Ketjen black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum and silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used singly or in combination.

상기 음극(22)은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 위에 형성되어 있는 음극 활물질 층을 포함한다.The cathode 22 includes a negative electrode collector and a negative electrode active material layer formed on the negative collector.

음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 음극 집전체로는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 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, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing a chemical change in the battery. Examples of the negative electrode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, copper or stainless steel Carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, fine unevenness may be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

음극 활물질 층은 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전제를 포함한다.The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive agent.

상기 음극 활물질은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한 없이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 리튬 금속, 리튬과 합금화 가능한 금속, 전이금속 산화물, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 리튬 이온을 가역적으로 삽입 및 탈리가 가능한 물질 등이 사용될 수 있으며, 이들 중 2 이상 혼합 또는 결합된 형태로 사용하는 것도 가능하다.The negative electrode active material may be used without limitation as long as it is commonly used in the art. For example, a lithium metal, a metal capable of alloying with lithium, a transition metal oxide, a material capable of doping and dedoping lithium, a material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, and the like can be used. Or in a combined form.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.As the lithium metal alloy, a lithium-metal alloy may be selected from the group consisting of lithium, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, An alloy of a selected metal may be used.

상기 전이금속 산화물의 비제한적인 예로는 텅스텐 산화물, 몰리브데늄 산화물, 티탄 산화물, 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다. Non-limiting examples of the transition metal oxide may be tungsten oxide, molybdenum oxide, titanium oxide, lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, and the like.

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질은 예를 들어 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb SiOx(0<x<2), Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 11족 원소, 12족 원소, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), SnOx(0<x<2), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 11족 원소, 12족 원소, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다.The materials capable of doping and dedoping lithium include, for example, Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb SiO x (0 <x <2) (Where 0 < x < x &lt; 1), SnO x (0 &lt; x &lt; 2), a Sn-Y alloy (Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 11 element, a Group 12 element, a Group 13 element, a Group 14 element, a Group 15 element, a Group 16 element, a transition metal, a rare earth element, Element, not Sn), and the like. The element Y may be at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Se, Te, Po, or a combination thereof.

상기 리튬 이온을 가역적으로 삽입 및 탈리할 수 있는 물질로는 탄소계 물질로서, 리튬전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물이다. 상기 결정질 탄소의 비제한적인 예로는 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창흑연, 그래핀, 플러렌 수트(fullerene soot), 탄소나노튜브, 탄소섬유 등을 포함한다. 상기 비정질 탄소의 비제한적인 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 포함한다. 상기 탄소계 음극 활물질은 구상, 판상, 섬유상, 튜브상 또는 분말 형태로 사용될 수 있다.As the material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, any carbonaceous anode active material commonly used in lithium batteries can be used as the carbonaceous material. For example, crystalline carbon, amorphous carbon, or mixtures thereof. Non-limiting examples of the crystalline carbon include natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, graphene, fullerene soot, carbon nanotube, carbon fiber and the like. Non-limiting examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon, mesophase pitch carbide, baked coke and the like. The carbonaceous anode active material may be used in the form of spheres, plates, fibers, tubes, or powders.

일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질은 실리콘계 음극 활물질을 포함하며, 예를 들어 Si, SiOx(0<x<2), Si-Z 합금(여기서, 상기 Z는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si은 아님) 및 이들의 조합에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 원소 Z는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한, 이와 같은 Si, SiOx, Si-Z 합금 등의 실리콘계 음극 활물질은 실질적으로 결정성(단결정, 다결정을 포함한다), 비결정성, 또는 이들의 혼합된 형태를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the negative electrode active material includes a silicon-based negative active material, and may be selected from the group consisting of Si, SiO x (0 <x <2), Si-Z alloy (where Z is an alkali metal, Element, a Group 14 element, a Group 15 element, a Group 16 element, a transition metal, a rare earth element or a combination element thereof, but not Si), and combinations thereof. The element Z is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Tc, Re, Fe, Wherein the first electrode layer is selected from the group consisting of Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, . In addition, such a silicon-based negative electrode active material such as Si, SiO x , Si-Z alloy and the like may substantially comprise crystalline (including single crystal, polycrystalline), amorphous, or mixed form thereof.

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 그 대표적인 예로 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to adhere the anode active material particles to each other and to adhere the anode active material to the current collector. Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, polyvinyl chloride, Such as polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymers comprising ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, Styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 도전제는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머; 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The conductive agent is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material can be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive agent include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Carbon-based materials such as Ketjen black and carbon fiber; Metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal-based materials such as metal fibers; Conductive polymers such as polyphenylene derivatives; Or a mixture thereof may be used.

상기 양극(23) 및 음극(22)은 각각 활물질, 도전제 및 바인더를 용매 중에서 혼합하여 활물질 조성물을 제조하고, 이 조성물을 집전체에 도포하여 제조한다.The positive electrode 23 and the negative electrode 22 are each prepared by mixing an active material, a conductive agent and a binder in a solvent to prepare an active material composition and applying the composition to a current collector.

이와 같은 전극 제조 방법은 당해 분야에 널리 알려진 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤, 물 등이 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The method of manufacturing the electrode is well known in the art, and therefore, a detailed description thereof will be omitted herein. As the solvent, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, water and the like can be used, but it is not limited thereto.

상기 양극(23)과 음극(22)은 세퍼레이터(24)에 의해 분리될 수 있으며, 상기 세퍼레이터(24)로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 적합하다. 상기 세퍼레이터(24)는 단일막 또는 다층막일 수 있으며, 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 그 조합물중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직포 형태이여도 무방하다. 상기 세퍼레이타는 기공 직경이 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 3 ~ 100 ㎛인 것을 사용한다. The positive electrode 23 and the negative electrode 22 may be separated by a separator 24 and the separator 24 may be any of those conventionally used in a lithium battery. Particularly, it is preferable to have a low resistance against the ion movement of the electrolyte and an excellent ability to impregnate the electrolyte. The separator 24 may be a single film or a multilayer film and may be made of a material selected from, for example, glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE) It may be in woven form. The separator has a pore diameter of 0.01 to 10 mu m and a thickness of 3 to 100 mu m.

상기 전해질은 상술한 바와 같이 비수성 유기 용매의 총 중량 기준으로 0.1 내지 1 중량%의 질산 리튬 (LiNO3)을 포함하는 리튬 전지용 전해질이다. 세퍼레이터(24)에 의해 분리된 양극(23)과 음극(22) 사이에 상기 전해질이 주입된다. The electrolyte is an electrolyte for a lithium battery comprising lithium nitrate (LiNO 3 ) in an amount of 0.1 to 1% by weight based on the total weight of the non-aqueous organic solvent. The electrolyte is injected between the anode 23 and the cathode 22 separated by the separator 24.

상기 리튬 전지는 기존의 휴대폰, 휴대용 컴퓨터 등의 용도 외에, 전기차량(Electric Vehicle)과 같은 고전압, 고출력 및 고온 구동이 요구되는 용도에도 적합하다. 또한, 상기 리튬전지는 기존의 내연기관, 연료전지, 수퍼커패시터 등과 결합하여 하이브리드차량(Hybrid Vehicle) 등에도 사용될 수 있으며, 고출력, 고전압 및 고온 구동이 요구되는 전기 자전거, 전동 공구, 기타 모든 용도에 사용될 수 있다. The lithium battery is suitable for applications requiring high-voltage, high-output, and high-temperature driving such as an electric vehicle in addition to the use of conventional mobile phones and portable computers. In addition, the lithium battery can be used in a hybrid vehicle or the like in combination with a conventional internal combustion engine, a fuel cell, and a supercapacitor, and can be used for electric bicycles, power tools and all other uses requiring high output, high voltage, Can be used.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 예시적인 구현예들이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 기술적 사상을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.
EXAMPLES The following examples and comparative examples illustrate exemplary embodiments in more detail. It should be noted, however, that the embodiments are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예Example 1 One

에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:50:20 부피비로 혼합한 혼합 용매에 LiPF6를 1.3M이 되도록 첨가하였다. 상기 혼합 용매에 첨가제로서 트리메틸실릴이소티오시아네이트 1중량%를 첨가하여 전해질을 제조하였다.LiPF 6 was added to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and diethyl carbonate (DEC) at a ratio of 30:50:20 by volume. 1% by weight of trimethylsilyl isothiocyanate as an additive was added to the mixed solvent to prepare an electrolyte.

음극 활물질로서 Si-Fe계 Si 합금 및 흑연, 바인더로서 폴리아미드이미드(Poly amide imide), 및 도전제로서 케첸블랙(Ketjen Black)을 각각 80:10:8:2의 중량비로 혼합한 혼합물에 점도를 조절하기 위해 N-메틸피롤리돈을 고형분의 함량이 60wt%가 되도록 첨가하여 음극 슬러리를 제조하였다. A mixture of a Si-Fe-based Si alloy and graphite as a negative electrode active material, a poly amide imide as a binder and a ketjen black as a conductive agent in a weight ratio of 80: 10: 8: 2, respectively, Methylpyrrolidone was added so as to have a solid content of 60 wt% to prepare an anode slurry.

10㎛ 두께의 구리 호일 집전체에 약 40 ㎛의 두께로 상기 음극 슬러리를 코팅하였다. 이를 상온에서 건조하고, 120℃에서 다시 건조한 후 압연하여 음극을 제조하였다.A 10 mu m thick copper foil current collector was coated with the negative electrode slurry to a thickness of about 40 mu m. This was dried at room temperature, dried again at 120 ° C, and rolled to produce a negative electrode.

상대전극과 기준전극으로는 Li 금속을 사용하여, 상기 전해질을 주입하여 삼전극 비커셀을 제조하였다. A three electrode beaker cell was prepared by injecting the electrolyte using a Li metal as a counter electrode and a reference electrode.

비교예Comparative Example 1 One

상기 전해질에 첨가제인 트리메틸실릴이소티오시아네이트를 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 과정을 실시하여 삼전극 셀을 제조하였다.A three electrode cell was fabricated in the same manner as in Example 1 except that trimethylsilyl isothiocyanate, which is an additive, was not added to the electrolyte.

평가예Evaluation example 1:  One: 순환전류법Cyclic current method (( cyclovoltametrycyclovoltametry ) 분석) analysis

상기 비교예 1 및 실시예 1에 따라 제조된 삼전극 셀에 대하여 M273A 정전위/정전류기 (EG&G)를 사용하여 약 2mV/s의 스캔속도로 순환전류법을 실시하였다. A three-electrode cell manufactured according to Comparative Example 1 and Example 1 was subjected to a circulating current method using a M273A constant current / constant current (EG & G) at a scanning speed of about 2 mV / s.

순환전류법은 임피던스 측정장비인 바이오로직스를 사용하였고, 분석 조건은 0V~3V의 범위에서 5cycle을 1mV/s의 스캔속도로 측정하였다. 측정원리는 일정한 전류를 흘려주면서 전압변화를 관찰하는 것이다.The cyclic current method used Biologicals, an impedance measuring instrument, and the analysis conditions were 5 cycles at 0V ~ 3V and 1mV / s scan rate. The measurement principle is to observe the voltage change while flowing a constant current.

비교예 1 및 실시예 1에 따라 제조된 삼전극 셀에 대한 순환전류법 분석 결과를 각각 도 2 및 도 3에 나타내었다.The results of the analysis of the cyclic current method for the triode electrode manufactured according to Comparative Example 1 and Example 1 are shown in FIG. 2 and FIG. 3, respectively.

도 2에서 보는 바와 같이, 비교예 1의 삼전극 셀은 사이클에 따른 방전용량이 지속적으로 감소하여 수명이 저하되는 현상을 관찰할 수 있고, 동일시간에 반응하는 피크 면적이 작아져서 출력 저항이 증가되는 경향을 알 수 있었다.As shown in FIG. 2, the three-electrode cell of Comparative Example 1 shows a phenomenon in which the discharge capacity according to the cycle is continuously decreased and the lifetime is lowered, and the peak area responding at the same time becomes smaller, .

이에 반해, 실시예 1은, 도 3에서 보는 바와 같이, 비교예 1의 CV 사이클에 비하여 사이클이 샤프(sharp)하게 나타났다. 이는 실시예 1의 삼전극 셀은 비교예 1의 삼전극 셀에 비하여 저항이 적게 걸리는 것을 의미한다. 또한, 사이클에 따른 방전용량이 유지되는 것으로 나타났다. 이로부터 실시예 1의 삼전극 셀은 트리메틸실릴이소티오시아네이트이 첨가되지 않은 비교예 1의 경우와 비교하여 출력 및 수명특성이 개선될 수 있음을 간접적으로 확인할 수 있다.On the other hand, in Example 1, as shown in Fig. 3, the cycle became sharp compared to the CV cycle of Comparative Example 1. [ This means that the resistance of the triode electrode of Example 1 is lower than that of the triode electrode of Comparative Example 1. Also, the discharge capacity according to the cycle was maintained. From this, it can be indirectly confirmed that the output and lifetime characteristics of the triode electrode of Example 1 can be improved as compared with the case of Comparative Example 1 in which trimethylsilyl isothiocyanate is not added.

실시예Example 2 2

에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 20:10:70 부피비로 혼합한 혼합 용매에 LiPF6를 1.5M이 되도록 첨가하였다. 상기 혼합 용매에 첨가제로서 트리메틸실릴이소티오시아네이트 0.5중량%를 첨가하고, 여 전해질을 제조하였다. LiPF 6 was added to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and diethyl carbonate (DEC) at a ratio of 20:10:70 by volume. 0.5% by weight of trimethylsilyl isothiocyanate as an additive was added to the mixed solvent to prepare an electrolyte.

상기 전해질을 이용한 평가셀로서, 다음과 같이 코인 풀 셀을 제조하였다.As an evaluation cell using the above electrolyte, a coin pull cell was prepared as follows.

양극 활물질로서 LiNi0.85Co0.1Al0.05O2 분말, 탄소도전재(Super-P; Timcal Ltd.) 및 PVDF(polyvinylidene fluoride) 바인더를 90:5:5의 중량비로 혼합한 혼합물에 점도를 조절하기 위하여 용매 N-메틸피롤리돈(NMP)을 고형분의 함량이 60 중량%가 되도록 첨가하여 양극 슬러리를 제조하였다. 15㎛ 두께의 알루미늄 호일 위에 약 40 ㎛의 두께로 상기 양극 슬러리를 코팅하였다. 이를 상온에서 건조하고, 120℃에서 다시 건조한 후 압연하여 양극을 제조하였다.To adjust the viscosity of a mixture of LiNi 0.85 Co 0.1 Al 0.05 O 2 powder, Super-P (Timcal Ltd.) and PVDF (polyvinylidene fluoride) binder as a cathode active material at a weight ratio of 90: 5: 5 The solvent N-methylpyrrolidone (NMP) was added so as to have a solid content of 60% by weight to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 15 mu m to a thickness of about 40 mu m. This was dried at room temperature, dried again at 120 ° C, and rolled to prepare a positive electrode.

상기 제조된 양극, 음극 및 전해액과 다공성 폴리에틸렌(PE) 세퍼레이터를 사용하여, 2016 타입의 코인형 리튬 이차전지를 제조하였다. A 2016 type coin type lithium secondary battery was produced using the prepared positive electrode, negative electrode, electrolyte, and porous polyethylene (PE) separator.

실시예Example 3 3

상기 전해질에 첨가제인 트리메틸실릴이소티오시아네이트를 1중량% 첨가한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 과정을 실시하여 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that 1 wt% of trimethylsilyl isothiocyanate as an additive was added to the electrolyte.

비교예Comparative Example 2 2

상기 전해질에 첨가제인 트리메틸실릴이소티오시아네이트를 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 과정을 실시하여 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that trimethylsilyl isothiocyanate, which is an additive, was not added to the electrolyte.

평가예Evaluation example 2: 수명 특성 평가 2: Evaluation of life characteristics

실시예 2-3 및 비교예 2에서 제조된 각각의 리튬 이차전지를 25℃에서 0.2C rate의 전류로 전압이 4.2V에 이를 때까지 정전류로 충전하고, 이어서 전압이 2.5V에 이를 때까지 0.2C의 정전류로 방전하였으며, 2회 실시하였다.Each of the lithium secondary batteries prepared in Example 2-3 and Comparative Example 2 was charged with a constant current until the voltage reached 4.2 V at a current of 0.2 C rate at 25 캜 and then 0.2 C at a constant current, which was performed twice.

상기 화성 단계를 거친 상기 리튬 이차전지를 25℃에서 0.7C rate의 전류로 전압이 4.2V에 이를 때까지 정전류 충전하고, 4.2V를 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 정전압 충전하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.5V에 이를 때까지 0.5C의 정전류로 방전하는 사이클을 100회 반복하였다.The lithium secondary battery having been subjected to the conversion step was charged with constant current until the voltage reached 4.2 V at a current of 0.7 C rate at 25 DEG C, and was charged at a constant voltage until the current became 0.05 C while maintaining 4.2 V. Subsequently, a cycle of discharging at a constant current of 0.5 C until the voltage reached 2.5 V at the time of discharging was repeated 100 times.

각 리튬 이차전지에 대해서 각 사이클에서의 방전 용량의 방전용량을 측정하고, 이로부터 하기 수학식 1의 용량 유지율(capacity retention ratio, %)을 계산하였다.The discharge capacity of the discharge capacity in each cycle was measured for each lithium secondary battery, and the capacity retention ratio (%) of the following formula (1) was calculated from the discharge capacity.

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

용량유지율[%]=[각 사이클에서의 방전용량/1st 사이클에서의 방전용량]×100Capacity retention rate [%] = [Discharge capacity in each cycle / Discharge capacity in 1st cycle] × 100

실시예 2-3 및 비교예 2의 리튬 이차전지의 사이클별 용량유지율 측정결과를 도 4에 나타내었으며, 100번째 사이클에서의 용량유지율을 하기 표 1에 나타내었다.The results of measurement of the capacity retention rate of each of the lithium secondary batteries of Examples 2-3 and Comparative Example 2 are shown in Fig. 4, and the capacity retention ratios at the 100th cycle are shown in Table 1 below.

첨가제additive 100th 사이클에서의
용량 유지율 (%)
In the 100 th cycle
Capacity retention rate (%)
실시예 2Example 2 TMSNCS 0.5wt%TMSNCS 0.5 wt% 73%73% 실시예 3Example 3 TMSNCS 1wt%TMSNCS 1wt% 73%73% 비교예 2Comparative Example 2 없음none 67%67%

도 4 및 상기 표 1에서 보는 바와 같이, 트리메틸실릴이소티오시아네이트를 첨가하지 않은 비교예 2는 용량유지율이 67%인 반면, 트리메틸실릴이소티오시아네이트를 첨가한 실시예 2-3의 경우 용량유지율이 73%로 수명 특성이 향상되었음을 알 수 있다. As shown in FIG. 4 and Table 1, in Comparative Example 2 in which trimethylsilyl isothiocyanate was not added, the capacity retention ratio was 67%, whereas in Example 2-3 in which trimethylsilyl isothiocyanate was added, The retention ratio was 73%, indicating that the lifetime characteristics were improved.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the appended claims.

30: 리튬 전지
22: 음극
23: 양극
24: 세퍼레이터
25: 전지 용기
26: 봉입 부재
30: Lithium battery
22: cathode
23: anode
24: Separator
25: Battery container
26:

Claims (12)

비수성 유기 용매; 및
시아노기(-CN), 이소티오시아네이트기(-NCS) 및 티오시아네이트기(-SCN)로부터 선택되는 적어도 하나의 전자 끄는 기를 함유하는 실란계 화합물;
을 포함하는 리튬 전지용 전해질.
Non-aqueous organic solvent; And
A silane-based compound containing at least one electron withdrawing group selected from a cyano group (-CN), an isothiocyanate group (-NCS) and a thiocyanate group (-SCN);
And an electrolyte solution for a lithium battery.
제1항에 있어서,
상기 실란계 화합물은 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 리튬 전지용 전해질:
[화학식 1]
Figure pat00011

[화학식 2]
Figure pat00012

상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 비치환된 또는 치환된 C1-C30 알킬기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알케닐기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알키닐기, 비치환된 또는 치환된 C6-C30 아릴기, 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로아릴기, 비치환된 또는 치환된 C4-C30 사이클로알킬기, 또는 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로사이클로알킬기이고,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 시아노기(-CN), 이소티오시아네이트기(-NCS), 또는 티오시아네이트기(-SCN)이다.
The method according to claim 1,
Wherein the silane-based compound comprises a compound represented by the following formula (1) or (2):
[Chemical Formula 1]
Figure pat00011

(2)
Figure pat00012

In the above formulas (1) and (2)
R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted C 1 -C 30 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkenyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkynyl group, An unsubstituted or substituted C6-C30 aryl group, an unsubstituted or substituted C3-C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C4-C30 cycloalkyl group, or an unsubstituted or substituted C3-C30 heterocycloalkyl group ego,
Y 1 and Y 2 are each independently a cyano group (-CN), an isothiocyanate group (-NCS), or a thiocyanate group (-SCN).
제1항에 있어서,
상기 실란계 화합물은 하기 화학식 1a로 표시되는 이소티오시아네이트기(-NCS) 함유 실란계 화합물을 포함하는 리튬 전지용 전해질:
[화학식 1a]
Figure pat00013

상기 식에서,
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 비치환된 또는 치환된 C1-C30 알킬기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알케닐기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알키닐기, 비치환된 또는 치환된 C6-C30 아릴기, 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로아릴기, 비치환된 또는 치환된 C4-C30 사이클로알킬기, 또는 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로사이클로알킬기이다.
The method according to claim 1,
Wherein the silane-based compound comprises an isothiocyanate group (-NCS) -containing silane compound represented by the following formula (1a):
[Formula 1a]
Figure pat00013

In this formula,
R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted C 1 -C 30 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkenyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkynyl group, An unsubstituted or substituted C6-C30 aryl group, an unsubstituted or substituted C3-C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C4-C30 cycloalkyl group, or an unsubstituted or substituted C3-C30 heterocycloalkyl group to be.
제3항에 있어서,
상기 이소티오시아네이트기(-NCS) 함유 실란계 화합물은 하기 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는 리튬 전지용 전해질:
Figure pat00014
The method of claim 3,
The isothiocyanate group (-NCS) -containing silane-based compound includes at least one of the following compounds:
Figure pat00014
제1항에 있어서,
상기 실란계 화합물은 하기 화학식 1b로 표시되는 시아노기(-CN) 함유 실란계 화합물을 포함하는 리튬 전지용 전해질:
[화학식 1b]
Figure pat00015

상기 식에서,
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 비치환된 또는 치환된 C1-C30 알킬기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알케닐기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알키닐기, 비치환된 또는 치환된 C6-C30 아릴기, 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로아릴기, 비치환된 또는 치환된 C4-C30 사이클로알킬기, 또는 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로사이클로알킬기이다.
The method according to claim 1,
The silane-based compound includes a silane-based compound having a cyano group (-CN) represented by the following formula (1b): &lt; EMI ID =
[Chemical Formula 1b]
Figure pat00015

In this formula,
R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted C 1 -C 30 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkenyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkynyl group, An unsubstituted or substituted C6-C30 aryl group, an unsubstituted or substituted C3-C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C4-C30 cycloalkyl group, or an unsubstituted or substituted C3-C30 heterocycloalkyl group to be.
제5항에 있어서,
상기 시아노기(-CN) 함유 실란계 화합물은 하기 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는 리튬 전지용 전해질:
Figure pat00016
6. The method of claim 5,
The silane-based compound containing a cyano group (-CN) includes at least one of the following compounds:
Figure pat00016
제1항에 있어서,
상기 실란계 화합물은 하기 화학식 1c로 표시되는 티오시아네이트기(-SCN) 함유 실란계 화합물을 포함하는 리튬 전지용 전해질:
[화학식 1c]
Figure pat00017

상기 식에서,
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 원자, 비치환된 또는 치환된 C1-C30 알킬기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알케닐기, 비치환된 또는 치환된 C2-C30 알키닐기, 비치환된 또는 치환된 C6-C30 아릴기, 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로아릴기, 비치환된 또는 치환된 C4-C30 사이클로알킬기, 또는 비치환된 또는 치환된 C3-C30 헤테로사이클로알킬기이다.
The method according to claim 1,
Wherein the silane-based compound comprises a silane-based compound containing a thiocyanate group (-SCN) represented by the following Chemical Formula 1c:
[Chemical Formula 1c]
Figure pat00017

In this formula,
R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an unsubstituted or substituted C 1 -C 30 alkyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkenyl group, an unsubstituted or substituted C 2 -C 30 alkynyl group, An unsubstituted or substituted C6-C30 aryl group, an unsubstituted or substituted C3-C30 heteroaryl group, an unsubstituted or substituted C4-C30 cycloalkyl group, or an unsubstituted or substituted C3-C30 heterocycloalkyl group to be.
제7항에 있어서,
상기 티오시아네이트기(-SCN) 함유 실란계 화합물은 하기 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는 리튬 전지용 전해질:
Figure pat00018
8. The method of claim 7,
The thiocyanate group (-SCN) -containing silane-based compound includes at least one of the following compounds:
Figure pat00018
제1항에 있어서,
상기 실란계 화합물의 함량은, 상기 전해질의 총 중량을 기준으로, 0 중량% 초과, 1 중량% 이하인 리튬 전지용 전해질.
The method according to claim 1,
The content of the silane-based compound is more than 0 wt% and not more than 1 wt% based on the total weight of the electrolyte.
제1항에 있어서,
리튬염을 더 포함하는 리튬 전지용 전해질.
The method according to claim 1,
An electrolyte for a lithium battery further comprising a lithium salt.
양극;
음극; 및
상기 양극과 음극 사이에 배치되는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전해질;을 포함하는 리튬 전지.
anode;
cathode; And
The lithium battery according to any one of claims 1 to 10, which is disposed between the positive electrode and the negative electrode.
제11항에 있어서,
상기 음극은 실리콘계 음극 활물질을 포함하는 리튬 전지.
12. The method of claim 11,
Wherein the negative electrode comprises a silicon-based negative active material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020213962A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 주식회사 엘지화학 Non-aqueous electrolytic solution additive for lithium secondary battery, and non-aqueous electrolytic solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery, comprising same
WO2020222478A1 (en) * 2019-05-02 2020-11-05 주식회사 엘지화학 Electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
CN112397784A (en) * 2019-08-19 2021-02-23 宁德国泰华荣新材料有限公司 Electrolyte and high-nickel ternary lithium ion battery
KR102288569B1 (en) * 2020-01-30 2021-08-11 울산과학기술원 Electrolyte composition for lithium air battery and lithium air battery comprising the same
US11539075B2 (en) 2017-07-21 2022-12-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
WO2023033890A1 (en) * 2021-09-01 2023-03-09 Enevate Corporation Nitrogen-containing compounds as additives for silicon-based li-ion batteries
WO2023096036A1 (en) * 2021-11-26 2023-06-01 삼성에스디아이 주식회사 Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
CN116960466A (en) * 2023-09-15 2023-10-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 Electrolyte, secondary battery and electricity utilization device
WO2024029973A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-08 주식회사 엘지에너지솔루션 Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising same

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11539075B2 (en) 2017-07-21 2022-12-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
WO2020213962A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 주식회사 엘지화학 Non-aqueous electrolytic solution additive for lithium secondary battery, and non-aqueous electrolytic solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery, comprising same
CN113678299A (en) * 2019-04-18 2021-11-19 株式会社Lg新能源 Non-aqueous electrolyte additive for lithium secondary battery, non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
JP2022528246A (en) * 2019-04-18 2022-06-09 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Non-aqueous electrolyte solution additive for lithium secondary batteries, non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries and lithium secondary batteries containing this
CN113678299B (en) * 2019-04-18 2024-05-17 株式会社Lg新能源 Nonaqueous electrolyte additive for lithium secondary battery, nonaqueous electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
CN113692669B (en) * 2019-05-02 2023-12-29 株式会社Lg新能源 Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
WO2020222478A1 (en) * 2019-05-02 2020-11-05 주식회사 엘지화학 Electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
KR20200127399A (en) * 2019-05-02 2020-11-11 주식회사 엘지화학 Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
CN113692669A (en) * 2019-05-02 2021-11-23 株式会社Lg新能源 Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
EP3940851A4 (en) * 2019-05-02 2022-06-01 LG Energy Solution, Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
CN112397784A (en) * 2019-08-19 2021-02-23 宁德国泰华荣新材料有限公司 Electrolyte and high-nickel ternary lithium ion battery
KR102288569B1 (en) * 2020-01-30 2021-08-11 울산과학기술원 Electrolyte composition for lithium air battery and lithium air battery comprising the same
WO2023033890A1 (en) * 2021-09-01 2023-03-09 Enevate Corporation Nitrogen-containing compounds as additives for silicon-based li-ion batteries
WO2023096036A1 (en) * 2021-11-26 2023-06-01 삼성에스디아이 주식회사 Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
WO2024029973A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-08 주식회사 엘지에너지솔루션 Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising same
CN116960466A (en) * 2023-09-15 2023-10-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 Electrolyte, secondary battery and electricity utilization device
CN116960466B (en) * 2023-09-15 2024-04-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 Electrolyte, secondary battery and electricity utilization device

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