KR20170052906A - Electrolyte and lithium secondary battery with the same - Google Patents

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KR20170052906A
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Abstract

The present invention relates to an electrolyte and a lithium secondary battery including the same. The electrolyte comprises a compound represented by Formula 1 as an electrolyte additive, so as to provide the electrolyte capable of improving battery characteristics of the lithium secondary battery, in particular, a high voltage and a high temperature performance, and lasting a life cycle of the battery. In Formula 1, R represents any one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, an alkoxy group, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, and combinations thereof, X represents P or P=O, and n represents an integer of 1 or 6.

Description

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

본 발명은 리튬 이차 전지, 특히 고전압에서 안정적인 피막을 형성시킬 수 있는 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery, particularly an electrolyte capable of forming a stable film at a high voltage, and a lithium secondary battery comprising the same.

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

또한 전지의 대용량화 및 고에너지화 추세에 따라 만충전 전압 4V 이상의 고전압 전지의 요구가 많아지고 있다. 이에 고전압 양극재의 활용이 도모되고 있지만, 종래의 비수계 유기용매 전해액의 경우 4.5V 이하 낮은 산화 전압을 나타내어 이와 같이 고전압 양극재와 함께 고전압용 리튬 이차전지를 구성하기 부족한 문제가 있다.Also, according to the increase in the capacity and high energy of the battery, a demand for a high voltage battery having a full charge voltage of 4 V or more is increasing. However, conventional non-aqueous organic solvent electrolytes show a low oxidation voltage of 4.5 V or less, which makes it difficult to form a high-voltage lithium secondary battery together with a high-voltage cathode material.

종래 인산계열 첨가제의 경우 고전압에서 안정적인 피막을 형성하지 못하는 전해액 누설과 관련된 문제가 있었고, 또한 낮은 열안정성 및 낮은 산화 전압을 보완하기 위하여, 난연성 증기압, 높은 열적 안정성, 높은 전기화학적 안정성, 높은 이온농도, 낮은 독성을 갖는 이온성 액체를 비수계 유기용매 대신에 전해액으로 사용한 예가 있었으나, 이온성 액체는 리튬 이차전지의 전기적인 특성, 특히 출력성능 저하를 야기하고, 이온성 액체의 불안정하고 상대적으로 높은 환원전위 때문에 충방전시 이온성 액체가 전극피막의 부재로 음극 표면에서 반복적으로 분해되거나 전극 내에 삽입되어 전극 탈락의 원인을 제공하여 전지수명의 단축도 야기되는 문제가 있었다.The conventional phosphoric acid type additives have problems related to the electrolyte leakage which can not form a stable film at high voltage and in order to complement low thermal stability and low oxidation voltage, flame retardant vapor pressure, high thermal stability, high electrochemical stability, , An ionic liquid having a low toxicity was used as an electrolyte instead of a non-aqueous organic solvent. However, the ionic liquid causes a deterioration in the electrical characteristics of the lithium secondary battery, particularly in the output performance, and the ionic liquid is unstable and relatively high The ionic liquid is repeatedly decomposed on the surface of the negative electrode by the member of the electrode coating or inserted into the electrode due to the reduction potential during charging and discharging, which causes the electrode dropout and shortens the battery life.

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

따라서, 고전압 리튬 이차전지에서도 안정적으로 피막을 형성할 수 있는 전해액의 개발이 요구되고 있다.Therefore, development of an electrolyte capable of stably forming a film in a high-voltage lithium secondary battery is required.

대한민국 공개특허 제2015-0022660호Korea Patent Publication No. 2015-0022660

본 발명의 목적은 리튬 이차 전지의 전지 특성, 특히 고전압에서 안정적으로 피막을 형성할 수 있는 전해질을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an electrolyte capable of forming a film stably at a high battery voltage, especially at a high voltage of a lithium secondary battery.

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

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 전해질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전해질 첨가제로 포함한다.To achieve the above object, an electrolyte according to an embodiment of the present invention includes a compound represented by the following formula (1) as an electrolyte additive.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, R은 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 알콕시기, 시클로알킬기, 할로겐화알킬기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, X는 P 또는 P=O 이며, n은 0 내지 6의 정수이다.Wherein R is any one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, an alkoxy group, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, P = O, and n is an integer of 0 to 6.

상기 R은 시아노기 일 수 있다.The R may be a cyano group.

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

상기 전해질 첨가제는, 전해질 총 중량에 대하여 0.1 내지 20 중량%로 포함될 수 있다.The electrolyte additive may be included in an amount of 0.1 to 20% by weight based on the total weight of the electrolyte.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지는 양극 활물질을 포함하는 양극, 상기 양극과 대향 배치되며, 음극 활물질을 포함하는 음극, 그리고 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 전해질을 포함하며, 상기 전해질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전해질 첨가제로 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including: a positive electrode including a positive electrode active material; a negative electrode including a negative electrode active material disposed opposite to the positive electrode; and an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, Includes a compound represented by the following formula (1) as an electrolyte additive.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서, R은 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 알콕시기, 시클로알킬기, 할로겐화알킬기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, X는 P 또는 P=O 이며, n은 0 내지 6의 정수이다.Wherein R is any one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, an alkoxy group, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group, P = O, and n is an integer of 0 to 6.

본 발명에 따른 전해질은 리튬 이차 전지의 전지특성, 특히 고전압에서도 안정적으로 피막을 형성하여, 이차전지의 수명 및 고전압 상태에서도 안정성을 향상시킬 수 있다.The electrolyte according to the present invention can stably form a coating film even at high voltage, especially in a battery characteristic of a lithium secondary battery, and can improve the stability even in the life and high voltage state of the secondary battery.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1에 따른 리튬 이차 전지의 용량평가 결과 그래프이다.
1 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a capacity evaluation result of a lithium secondary battery according to Experimental Example 1 of the present invention.

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

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

또한, 본 명세서에서 사용한 용어 이들의 조합이란 특별한 언급이 없는 한, 둘 이상의 치환기가 단일 결합 또는 연결기로 결합되어 있거나, 둘 이상의 치환기가 축합하여 연결되어 있는 것을 의미한다.As used herein, the combination thereof means that two or more substituents are bonded to each other through a single bond or a linking group, or two or more substituents are condensed and connected unless otherwise specified.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 할로겐 원자는 플루오르, 염소, 브롬 및 요오드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 의미한다.Unless otherwise specified herein, the halogen atom means any one selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 알킬기는 1차 알킬기, 2차 알킬기 및 3차 알킬기를 포함한다.Unless otherwise stated, alkyl groups include primary alkyl groups, secondary alkyl groups, and tertiary alkyl groups.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 할로겐화 알킬기는 일부의 수소 원자 또는 전체 수소 원자가 할로겐 원자로 치환된 알킬기를 의미하고, 할로겐화알콕시기는 일부의 수소 원자 또는 전체 수소 원자가 할로겐 원자로 치환된 알콕시기를 의미한다. 예를 들어, 상기 할로겐화 알킬기는 퍼플루오로 알킬기를 들 수 있고, 상기 할로겐화 알콕시기를 퍼플루오로 알콕시기를 들 수 있다.The halogenated alkyl group means a part of the hydrogen atoms or the alkyl group in which the whole hydrogen atoms are substituted with halogen atoms and the halogenated alkoxy group means an alkoxy group in which part of the hydrogen atoms or the whole hydrogen atoms are substituted with halogen atoms. For example, the halogenated alkyl group includes a perfluoroalkyl group, and the halogenated alkoxy group is a perfluoroalkoxy group.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 모든 화합물 또는 치환기는 치환되거나 비치환된 것일 수 있다. 여기서, 치환된이란 수소가 할로겐 원자, 하이드록시기, 카르복시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 티오기, 메틸티오기, 알콕시기, 나이트릴기, 알데하이드기, 에폭시기, 에테르기, 에스테르기, 카르보닐기, 아세탈기, 케톤기, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 알릴기, 벤질기, 아릴기, 헤테로아릴기, 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 대체된 것을 의미한다.In the present specification, unless otherwise specified, all the compounds or substituents may be substituted or unsubstituted. The term "substituted" as used herein means that hydrogen is substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a thio group, a methylthio group, an alkoxy group, a nitryl group, an aldehyde group, Substituted with any one selected from the group consisting of acetal, ketone, alkyl, perfluoroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, allyl, benzyl, aryl, heteroaryl, .

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 알킬기는 직쇄 또는 분쇄의 탄소수 1 내지 10인 알킬기, 알케닐기는 탄소수 1 내지 10인 알케닐기, 알릴기는 탄소수 2 내지 10인 알릴기, 알콕시기는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 할로겐화알킬기는 탄소수 1 내지 10의 할로겐화알킬기, 할로겐화알콕시기는 탄소수 1 내지 10의 할로겐화알콕시기, 시클로알킬기는 탄소수 3 내지 32인 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기는 탄소수 2 내지 32인 헤테로시클로알킬기, 아릴기는 탄소수 6 내지 30인 아릴기, 헤테로아릴기는 탄소수 2 내지 30인 헤테로아릴기를 의미한다.Unless otherwise specified in the present specification, the alkyl group is a straight or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms, an allyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, The halogenated alkyl group is a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, the halogenated alkoxy group is a halogenated alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, the cycloalkyl group is a cycloalkyl group having 3 to 32 carbon atoms, the heterocycloalkyl group is a heterocycloalkyl group having 2 to 32 carbon atoms, Group means an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and the heteroaryl group means a heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 아릴기는 1개 이상의 벤젠고리를 포함하는 탄소수 2 내지 30의 일환식 또는 다환식 화합물 및 이의 유도체로부터 수소 원자 1개를 제거하여 얻어진 화학기를 의미하며, 예를 들면 상기 벤젠고리를 포함하는 일환식 또는 다환식 화합물은 벤젠고리, 벤젠고리에 알킬 곁사슬이 붙은 톨루엔 또는 자일렌 등, 2개 이상의 벤젠고리가 단일결합으로 결합한 바이페닐 등, 벤젠고리가 시클로알킬기 또는 헤테로시클로알킬기와 축합한 플루오렌, 크산텐 또는 안트라퀴논 등, 2개 이상의 벤젠고리가 축합한 나프탈렌 또는 안트라센 등을 포함한다.Unless otherwise specified in the specification, an aryl group means a chemical group obtained by removing one hydrogen atom from a monocyclic or polycyclic compound having 2 to 30 carbon atoms including at least one benzene ring and derivatives thereof, Examples of the monocyclic or polycyclic compound containing a benzene ring include a benzene ring, biphenyl in which two or more benzene rings are bound by a single bond, such as toluene or xylene having an alkyl side chain attached to a benzene ring, etc., a benzene ring is a cycloalkyl group or a heterocyclo Naphthalene or anthracene condensed with two or more benzene rings such as fluorene, xanthene or anthraquinone condensed with an alkyl group, and the like.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 알케닐기는 알켄 또는 그 유도체로부터 수소원자를 제거하여 얻어진 화학기로서, 예를 들면, 알릴기 또는 비닐기 등을 들 수 있다.Unless otherwise specified in the present specification, an alkenyl group is a chemical group obtained by removing a hydrogen atom from an alkene or a derivative thereof, and includes, for example, an allyl group or a vinyl group.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해질은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전해질 첨가제로 포함한다.An electrolyte according to an embodiment of the present invention includes a compound represented by the following formula (1) as an electrolyte additive.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 1에서, R은 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 알콕시기, 시클로알킬기, 할로겐화알킬기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 바람직하게는 시아노기 일 수 있다.Wherein R is any one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, an alkoxy group, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group and a combination thereof, preferably a cyano group Lt; / RTI >

상기 화학식 1에서, X는 P 또는 P=O 이다.In Formula 1, X is P or P = O.

또한, n은 0 내지 6의 정수이고, 바람직하게는 0 내지 4 일 수 있다.Also, n is an integer of 0 to 6, preferably 0 to 4.

본 발명에서 상기 화학식 1의 구체예는 하기 화학식 2 또는 3과 같다. In the present invention, the specific examples of the formula (1) are as shown in the following formula (2) or (3).

[화학식 2](2)

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 3](3)

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 2 또는 3에서 n은 0 내지 6의 정수이고, 바람직하게는 0 내지 4일 수 있다.In Formula 2 or 3, n is an integer of 0 to 6, preferably 0 to 4.

상기 화학식 1에서 R이 시아노기인 경우 시아노기와 전극의 결합에너지가 커서, 고전압 상태에서도 안정적으로 피막을 형성할 수 있어 이차전지의 안정성 및 성능의 개선이 가능하다.When R is a cyano group, the binding energy of the cyano group and the electrode is large, so that a stable film can be formed even at a high voltage, so that the stability and performance of the secondary battery can be improved.

본 발명의 전해질 첨가제는, 고전압 상태에서도 안정적으로 피막을 형성할 수 있게 함으로써 이차전지의 고전압 및 고온 성능 개선 및 수명을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The electrolyte additive of the present invention is capable of stably forming a coating film even in a high-voltage state, thereby improving the high-voltage and high-temperature performance and maintaining the life of the secondary battery.

상기 전해질 첨가제는, 전해질 총 중량에 대하여 0.1 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게 0.2 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게 0.5 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.The electrolyte additive may be included in an amount of 0.1 to 20% by weight, preferably 0.2 to 10% by weight, and more preferably 0.5 to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte.

상기 전해질 첨가제가 전해질 총 중량에 대하여 0.1 중량% 미만인 경우 SEI피막을 형성하지 않는 문제가 있을 수 있고, 20 중량%를 초과하는 경우, 두꺼운 피막이 저항으로 존재하는 점에서 바람직하지 않다.If the amount of the electrolyte additive is less than 0.1 wt% based on the total weight of the electrolyte, SEI film may not be formed, and if it exceeds 20 wt%, the thick film is not preferable in view of resistance.

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

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

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

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

상기 케톤계 용매의 구체적인 예로는 시클로헥사논(cyclohexanone) 등을 들 수 있다.Specific examples of the ketone-based solvents include cyclohexanone and the like.

상기 방향족 탄화수소계 유기 용매의 구체적인 예로는 벤젠(benzene), 플루오로벤젠(fluorobenzene), 클로로벤젠(chlorobenzene), 아이오도벤젠(iodobenzene), 톨루엔(toluene), 플루오로톨루엔(fluorotoluene), 또는 자일렌(xylene) 등을 들 수 있다.Specific examples of the aromatic hydrocarbon organic solvent include benzene, fluorobenzene, chlorobenzene, iodobenzene, toluene, fluorotoluene, xylene, (xylene), and the like.

상기 알콕시알칸 용매로는 디메톡시에탄(dimethoxy ethane) 또는 디에톡시에탄(diethoxy ethane) 등을 들 수 있다.Examples of the alkoxyalkane solvent include dimethoxy ethane and diethoxy ethane.

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

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

상기 리튬염은 리튬 이차 전지에서 사용되는 리튬 이온을 제공할 수 있는 화합물이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 리튬염으로는 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAl04, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiN(CaF2a + 1SO2)(CbF2b + 1SO2)(단, a 및 b는 자연수, 바람직하게는 1≤a≤20이고, 1≤b≤20임), LiCl, LiI, LiB(C2O4)2 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게 리튬 헥사플루오로포스페이트(LiPF6)을 사용하는 것이 좋다.The lithium salt can be used without particular limitation as long as it is a compound capable of providing lithium ions used in a lithium secondary battery. Specifically, the lithium salt may be LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (C 2 F 5 SO 3 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) 2. LiN (C a F 2a + 1 SO 2) (C b F 2b + 1 SO 2) ( However, a and b is a natural number, preferably 1≤a≤20, 1≤b≤20 and Im), LiCl, LiI, LiB (C 2 O 4 ) 2, and mixtures thereof. It is preferable to use lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ).

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

상기 전해질은 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 일반적으로 전해질에 사용될 수 있는 첨가제(이하, 기타 첨가제라 함)를 더 포함할 수 있다.In addition to the above electrolyte components, the electrolyte may further include an additive (hereinafter, referred to as another additive) which can be generally used for an electrolyte for the purpose of improving lifetime characteristics of the battery, suppressing reduction of battery capacity, have.

상기 기타 첨가제의 구체적인 예로는 비닐렌카보네이트(vinylenecarbonate, VC), 메탈플루오라이드(metal fluoride, 예를 들면, LiF, RbF, TiF, AgF, AgF2, BaF2, CaF2, CdF2, FeF2, HgF2, Hg2F2, MnF2, NiF2, PbF2, SnF2, SrF2, XeF2, ZnF2, AlF3, BF3, BiF3, CeF3, CrF3, DyF3, EuF3, GaF3, GdF3, FeF3, HoF3, InF3, LaF3, LuF3, MnF3, NdF3, PrF3, SbF3, ScF3, SmF3, TbF3, TiF3, TmF3, YF3, YbF3, TIF3, CeF4, GeF4, HfF4, SiF4, SnF4, TiF4, VF4, ZrF44, NbF5, SbF5, TaF5, BiF5, MoF6, ReF6, SF6, WF6, CoF2, CoF3, CrF2, CsF, ErF3, PF3, PbF3, PbF4, ThF4, TaF5, SeF6 등), 글루타노나이트릴(glutanonitrile, GN), 숙시노나이트릴(succinonitrile, SN), 아디포나이트릴(adiponitrile, AN), 4-톨루나이트릴(4-tolunitrile), 1,3,6-헥산트리카보나이트릴(1,3,6-hexanetricarbonitrile), 프로필렌설파이드(propylene sulfide, PS), 3,3'-티오디프로피오나이트릴(3,3'-thiodipropionitrile, TPN), 비닐에틸렌카보네이트(vinylethylene carbonate, VEC), 플루오로에틸렌카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC), 디플루오로에틸렌카보네이트(difluoroethylenecarbonate), 플루오로디메틸카보네이트(fluorodimethylcarbonate), 플루오로에틸메틸카보네이트(fluoroethylmethylcarbonate), 리튬비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드(Lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, LiTFSI), 리튬 테트라플루오로보레이트 (Lithium tetrafluoroborate, LiBF4), 리튬비스(옥살레이토)보레이트(Lithium bis(oxalato)borate, LiBOB), 리튬 디플루오로(옥살레이토) 보레이트(Lithium difluoro (oxalate) borate, LiDFOB), 리튬(말로네이토 옥살레이토)보레이트(Lithium (malonato oxalato) borate, LiMOB), 리튬 디플루오로포스페이트(lithium difluorophosphate, LiPO2F2), LiPF2C4O8, LiSO3CF3, LiPF4(C2O4), LiP(C2O4)3, LiC(SO2CF3)3, LiBF3(CF3CF2), LiPF3(CF3CF2)3, Li2B12F12, 1,3-프로판설톤(1,3-propane sultone), 1,3-프로펜설톤(1,3-propene sultone), 바이페닐(biphenayl), 시클로헥실벤젠(cyclohexyl benzene), 4-플루오로톨루엔(4-fluorotoluene), 숙시노언하이드라이드(succinic anhydride), 에틸렌설페이트언하이드라이드(ethylene sulfate anhydride), 트리스(트리메틸실릴)보레이트(tris(methylsilyl)borate) 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 포함할 수 있다.Examples of the other additives include vinylene carbonate (vinylenecarbonate, VC), metal fluoride (metal fluoride, for example, LiF, RbF, TiF, AgF , AgF 2, BaF 2, CaF 2, CdF 2, FeF 2, HF 2 , Hg 2 F 2 , MnF 2 , NiF 2 , PbF 2 , SnF 2 , SrF 2 , XeF 2 , ZnF 2 , AlF 3 , BF 3 , BiF 3 , CeF 3 , CrF 3 , DyF 3 , EuF 3 , GaF 3, GdF 3, FeF 3 , HoF 3, InF 3, LaF 3, LuF 3, MnF 3, NdF 3, PrF 3, SbF 3, ScF 3, SmF 3, TbF 3, TiF 3, TmF 3, YF 3 , YbF 3, TIF 3, CeF 4, GeF 4, HfF 4, SiF 4, SnF 4, TiF 4, VF 4, ZrF4 4, NbF 5, SbF 5, TaF 5, BiF 5, MoF 6, ReF 6, SF 6 , WF 6 , CoF 2 , CoF 3 , CrF 2 , CsF, ErF 3 , PF 3 , PbF 3 , PbF 4 , ThF 4 , TaF 5 and SeF 6 ), glutanonitrile Succinonitrile (SN), adiponitrile (AN), 4-tolunitrile, 1,3,6-hexanetricarbonitrile (1,3,6-hexanetricarbonitrile) , Propylene sulfide (PS), 3,3'- (3,3'-thiodipropionitrile, TPN), vinylethylene carbonate (VEC), fluoroethylene carbonate (FEC), difluoroethylenecarbonate, fluorodimethyl carbonate fluoromethylcarbonate, fluorodimethylcarbonate, fluoroethylmethylcarbonate, lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, LiTFSI, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium tetrafluoroborate Lithium bis (oxalato) borate, LiBOB, Lithium difluoro (oxalate) borate, LiDFOB), lithium (malonate oxalate) borate malonato oxalato) borate, LiMOB), phosphates of lithium difluoro (lithium difluorophosphate, LiPO 2 F 2 ), LiPF 2 C 4 O 8, LiSO 3 CF 3, LiPF 4 (C 2 O 4), LiP (C 2 O 4 ) 3, LiC (SO 2 CF 3) 3, LiBF 3 (CF 3 CF 2), LiPF 3 (CF 3 CF 2) 3, Li 2 B 12 F 12, 1,3- propane sultone (1,3-propane sultone, 1,3-propene sultone, biphenayl, cyclohexyl benzene, 4-fluorotoluene, succinonohydride ( succinic anhydride, ethylene sulfate anhydride and tris (trimethylsilyl) borate). One of them may be used singly or two or more of them may be used in combination. have.

상기 기타 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 내지 20 중량%로 포함될 수 있고, 0.2 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.The other additives may be included in an amount of 0.1 to 20% by weight, preferably 0.2 to 5% by weight, based on the total weight of the electrolyte.

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

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

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

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

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

상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다. 구체적으로는 하기 화학식 4로 표시되는 올리빈형 리튬 금속 화합물을 사용할 수 있다.As the cathode active material, a compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium (a lithiated intercalation compound) can be used. Specifically, an olivine-type lithium metal compound represented by the following formula (4) can be used.

[화학식 4][Chemical Formula 4]

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

상기 화학식 4에서, 상기 M 및 M'은 각각 독립적으로 Fe, Ni, Co, Mn, Cr, Zr, Nb, Cu, V, Mo, Ti, Zn, Al, Ga, Mg, B 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이고, 상기 X는 P, As, Bi, Sb, Mo 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, 상기 Y는 F, S 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이고, 0<x≤1, 0<y≤1, 0<z≤1, 0<x+y+z≤2이고, 0≤w≤0.5이다.In Formula 4, M and M 'are each independently Fe, Ni, Co, Mn, Cr, Zr, Nb, Cu, V, Mo, Ti, Zn, Al, Ga, Mg, B, X is an element selected from the group consisting of P, As, Bi, Sb, Mo, and combinations thereof, and Y is an element selected from the group consisting of F, S, 0 <x? 1, 0? Y? 1, 0 <z? 1, 0 <x + y + z? 2, and 0? W?

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

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

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

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

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

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

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지는 고전압에서도 안정적인 피막형성을 발휘할 수 있어, 고전압이 요구되는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더 등의 휴대용 기기나, 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(plug-in HEV, PHEV) 등의 전기 자동차 분야, 그리고 중대형 에너지 저장 시스템에 유용할 수 있다.
As described above, the lithium secondary battery including the electrolyte according to the embodiment of the present invention can exhibit a stable film formation even at a high voltage, and can be applied to a portable device such as a cellular phone, a notebook computer, a digital camera, Such as a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV, PHEV), and a medium to large-sized energy storage system.

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

[[ 제조예Manufacturing example : 전해질 및 : Electrolyte and 리튬이차전지의The lithium secondary battery 제조] Produce]

(( 실시예Example 1) One)

에틸렌 카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 그리고 디메틸카보네이트(DMC)의 혼합용액(중량비: EC/EMC/DMC = 2/4/4)에 LiPF6 1.15M이 되도록 첨가한 후, 수득된 혼합용액 총 중량에 대하여 전해질 첨가제로서 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 1 중량%를 첨가하여 전해질을 제조하였다. 상기 제조된 전해질과 앞서 제조해둔 양극 및 음극을 이용하여 알루미늄 파우치 형태(Al-pouch type)의 리튬 이차 전지를 제조하였다.Was added to a mixed solution (weight ratio: EC / EMC / DMC = 2/4/4) of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) to make LiPF 6 1.15M, An electrolyte was prepared by adding 1 wt% of the compound represented by Formula 2 as an electrolyte additive to the total weight of the mixed solution. An aluminum pouch type lithium secondary battery was fabricated using the electrolyte prepared above and the positive and negative electrodes prepared above.

(( 실시예Example 2) 2)

에틸렌 카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 그리고 디메틸카보네이트(DMC)의 혼합용액(중량비: EC/EMC/DMC = 2/4/4)에 LiPF6 1.15M이 되도록 첨가한 후, 수득된 혼합용액 총 중량에 대하여 전해질 첨가제로서 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 1 중량%를 첨가하여 전해질을 제조하였다. 상기 제조된 전해질과 앞서 제조해둔 양극 및 음극을 이용하여 알루미늄 파우치 형태(Al-pouch type)의 리튬 이차 전지를 제조하였다.Was added to a mixed solution (weight ratio: EC / EMC / DMC = 2/4/4) of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) to make LiPF 6 1.15M, 1% by weight of the compound represented by the formula (3) as an electrolyte additive was added to the total weight of the mixed solution to prepare an electrolyte. An aluminum pouch type lithium secondary battery was fabricated using the electrolyte prepared above and the positive and negative electrodes prepared above.

(( 비교예Comparative Example 1) One)

에틸렌 카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 그리고 디메틸카보네이트(DMC)의 혼합용액(중량비: EC/EMC/DMC = 2/4/4)에 LiPF6 1.15M이 되도록 첨가한 후, 수득된 혼합용액 총 중량에 대하여 전해질 첨가제로서 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 1 중량%를 첨가하여 전해질을 제조하였다. 상기 제조된 전해질과 앞서 제조해둔 양극 및 음극을 이용하여 알루미늄 파우치 형태(Al-pouch type)의 리튬 이차 전지를 제조하였다.Was added to a mixed solution (weight ratio: EC / EMC / DMC = 2/4/4) of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) to make LiPF 6 1.15M, An electrolyte was prepared by adding 1 wt% of a compound represented by the following formula (5) as an electrolyte additive to the total weight of the mixed solution. An aluminum pouch type lithium secondary battery was fabricated using the electrolyte prepared above and the positive and negative electrodes prepared above.

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00006
Figure pat00006

(상기 화학식 5에서, R31은 시아노기, X31 및 X32는 플루오로기이다.)(In the above formula (5), R 31 is a cyano group, and X 31 and X 32 are a fluoro group.)

[ [ 실험예Experimental Example 1:  One: 리튬이차전지의The lithium secondary battery 용량 및 전지수명 평가] Capacity and battery life evaluation]

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제작된 전지를 각각 750 mA/4.45 V(CC/CV) 조건에서 1 C 충전 및 1 C 방전을 고온(660 ℃)에서 200회(cycle)동안 반복하면서 용량값 및 효율을 측정하여 도 2 및 하기 표 1과 같이 리튬 이차전지의 용량평가 결과를 그래프와 표로 나타내었다.The batteries manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were repeatedly cycled at a high temperature (660 ° C.) for 1 C and 1 C discharge at 750 mA / 4.45 V (CC / CV) The capacity and efficiency were measured and the results of the capacity evaluation of the lithium secondary battery were shown in a graph and a table as shown in FIG. 2 and Table 1 below.

도 2 및 표 1에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예 1 및 2의 경우에는 200회를 반복하여 충방전하면서도 초기 약 750 mAh였던 전지용량이 640 내지 670 mAh로 초기 용량의 85.2 내지 87.2 %가량을 유지하는 반면, 비교예 1의 경우에는 200 cycle 이후에는 초기 약 750 mAh였던 전지용량이 530 mAh가량으로 초기 용량의 약 70.2 %로 저감되는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 2 and Table 1, in the case of Examples 1 and 2 of the present invention, the battery capacity was about 640 to 670 mAh, which was about 750 mAh at the initial charging and discharging times of 200 cycles, and about 85.2 to 87.2% While in the case of Comparative Example 1, after 200 cycles, the battery capacity of about 750 mAh was reduced to about 70.2% of the initial capacity by about 530 mAh.

[[ 실험예Experimental Example 2:  2: 리튬이차전지의The lithium secondary battery 고온 저장능력 평가] Evaluation of high temperature storage capacity]

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제작된 전지를 455 mA(CC/CV) 조건으로 4.45 V까지 충전시킨 후, 60 ℃에서 30일 동안 방치하였다. 30일 후 방치된 전지를 다시 455 mA(CC/CV) 조건으로 4.45 V까지 충전시켜 회복용량을 측정하여 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The batteries prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were charged to 4.45 V under the condition of 455 mA (CC / CV), and left at 60 DEG C for 30 days. After 30 days, the battery was again charged to 4.45 V under the condition of 455 mA (CC / CV) and the recovery capacity was measured. The results are shown in Table 1 below.

그 결과, 실시예 1 및 2의 경우에는 4.03 V까지 충전되며 비교예 1의 3.91 V보다 우수한 회복용량을 나타내었다.As a result, in Examples 1 and 2, it was charged up to 4.03 V and showed a recovery capacity superior to 3.91 V of Comparative Example 1.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 전지 수명 평가(4.45 V) 효율(660 ℃/1C충전/1C방전)Battery life evaluation (4.45 V) Efficiency (660 ℃ / 1C charge / 1C discharge) 87.2 %87.2% 85.2 %85.2% 70.2 %70.2% 4.45 V 충전 후 60 ℃ 저장평가(30일 방치 후 전압)4.45 V After charging, 60 ℃ storage evaluation (30 days after leaving voltage) 4.03 V4.03 V 4.03 V4.03 V 3.91 V3.91 V

1 : 리튬 이차 전지
3 : 음극 5 : 양극
7 : 세퍼레이트 9 : 전극 조립체
10, 13 : 리드 부재 15 : 케이스
1: Lithium secondary battery
3: cathode 5: anode
7: Separate 9: Electrode assembly
10, 13: lead member 15: case

Claims (5)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전해질 첨가제로 포함하는 전해질.
[화학식 1]
Figure pat00007

(상기 화학식 1에서,
R은 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 알콕시기, 시클로알킬기, 할로겐화알킬기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, X는 P 또는 P=O 이며, n은 0 내지 6의 정수이다)
An electrolyte comprising a compound represented by the following formula (1) as an electrolyte additive.
[Chemical Formula 1]
Figure pat00007

(In the formula 1,
R is any one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, an alkoxy group, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group and a combination thereof, X is P or P = and n is an integer of 0 to 6)
제1항에 있어서,
상기 R은 시아노기인 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein R is a cyano group.
제1항에 있어서,
상기 전해질 첨가제는 전해질 총 중량에 대하여 0.1 내지 20 중량%로 포함되는 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte additive is contained in an amount of 0.1 to 20% by weight based on the total weight of the electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 유기 용매 및 리튬염을 더 포함하는 것인 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte further comprises an organic solvent and a lithium salt.
양극 활물질을 포함하는 양극,
상기 양극과 대향 배치되며, 음극 활물질을 포함하는 음극, 그리고
상기 양극과 음극 사이에 개재되는 전해질을 포함하며,
상기 전해질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 리튬 이차 전지.
[화학식 1]
Figure pat00008

(상기 화학식 1에서,
R은 알킬기, 아릴기, 알케닐기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 알콕시기, 시클로알킬기, 할로겐화알킬기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, X는 P 또는 P=O 이며, n은 0 내지 6의 정수이다)
An anode including a cathode active material,
A negative electrode disposed opposite to the positive electrode and including a negative electrode active material, and
And an electrolyte interposed between the anode and the cathode,
Wherein the electrolyte comprises a compound represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure pat00008

(In the formula 1,
R is any one selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, an alkoxy group, a cycloalkyl group, a halogenated alkyl group and a combination thereof, X is P or P = and n is an integer of 0 to 6)
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011099580A1 (en) * 2010-02-10 2011-08-18 Necエナジーデバイス株式会社 Nonaqueous electrolyte solution, and lithium ion secondary battery using same
KR20150022660A (en) 2013-08-22 2015-03-04 솔브레인 주식회사 Electrolyte and lithium secondary battery with the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018199449A1 (en) 2017-04-25 2018-11-01 주식회사 엘지화학 Recyclable pouch-type secondary battery, battery module comprising same, and battery module recycling method

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