KR20170053126A - 배터리 셀 및 배터리 - Google Patents

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KR20170053126A
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히데키 마스다
?스케 미츠타니
šœ스케 미츠타니
유다이 가와소에
유타로 가쓰마타
마르셀 윌카
마르코 프리드리히
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리튬 에너지 앤드 파워 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 개선된 안전성을 갖는 배터리 셀에 관한 것이다. 상기 배터리 셀은, 상기 배터리 셀의 외부로부터 접속가능한 2개의 배터리 셀 단자; 및 적어도 하나의 양극, 적어도 하나의 음극, 적어도 하나의 전도성 염과 적어도 하나의 용매를 포함하는 전해질, 및 적어도 하나의 분리막을 포함하는 전기화학적 부품을 포함하고, 여기서 적어도 하나의 분리막이 소정의 온도에 도달하는 경우, 적어도 하나의 분리막은 전기화학적 부품의 내부에서 생성될 수 있는 이온에 대해 적어도 부분적으로 불침투성이 된다. 적어도 하나의 저항기를 구비한 급속 방전 유닛을 추가로 포함하며, 이때 상기 급속 방전 유닛은 상기 2개의 배터리 셀 단자들 사이에서 연결가능하며, 배터리와 급속 방전 유닛을 통해 유동하는 제1 전류에 의해 배터리를 방전하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 저항기의 제1 저항 값은, 상기 제1 전류가 배터리와 급속 방전 유닛의 관류 동안 상기 전기화학적 부품의 가열을 발생시켜 적어도 하나의 분리막이 소정의 온도에 도달하도록 하는 방식으로 선택된다. 용매 및/또는 전도성 염의 농도를 화학적으로 개질시켜, 배터리 셀의 안전성을 개선시킨다.

Description

배터리 셀 및 배터리 {BATTERY CELL AND BATTERY}
본 발명은 배터리의 안전성을 개선시킬 수 있는, 배터리용 배터리 셀(battery cell)에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 배터리 셀 불량(failure) 또는 배터리 오용(abuse)의 경우 원치않는 위험한 거동이 고도로 방지된 배터리에 관한 것이다.
전자 산업의 최근의 성장은 고성능의 휴대용 컴팩트 전자 장치에 대한 요구에 집중되어 있다. 이러한 전자 장치는 높은 에너지 밀도를 갖는 배터리를 요구한다. 니켈-풍부 및 리튬-풍부 양극 활물질(positive active material)이 당해 목적에 특히 적합하다. 그러나, 이러한 니켈-풍부 및 리튬-풍부 양극 활물질은 배터리 셀 불량 또는 배터리 셀 오용의 경우에 문제가 있다. 결과적으로, 배터리는 탈가스(degassing), 화재 발생(fire development) 및 폭발과 같은 원치않는 위험한 거동을 나타낼 수 있다.
그러나, 본 발명의 청구항 1에 따르는 본 발명의 배터리 셀은, 배터리의 위험 수준을 경감시키고 안전성에 기여한다. 본 발명의 배터리 셀은, 상기 배터리 셀의 외부로부터 접속가능한(contactable) 2개의 배터리 셀 단자(terminal); 및 적어도 하나의 양극(positive electrode), 적어도 하나의 음극(negative electrode), 적어도 하나의 전도성 염과 적어도 하나의 용매를 포함하는 전해질(electrolyte), 및 적어도 하나의 분리막(separator)을 포함하는 적어도 하나의 젤리 롤(jelly roll) 형태로 구성된 전기화학적 부품을 포함한다. 적어도 하나의 분리막이 소정의 온도에 도달하는 경우, 적어도 하나의 분리막은 전기화학적 부품의 내부에서 생성될 수 있는 이온에 대해 적어도 부분적으로 불침투성(impermeable)이 되도록 구성된다. 본 발명의 배터리 셀의 안전성을 증가시키기 위해, 상기 배터리 셀은 적어도 하나의 저항기(resistor)를 구비한 급속 방전 유닛(fast discharge unit)을 포함한다.
급속 방전 유닛은 2개의 배터리 셀 단자들 사이에서 연결가능(connectable)하며, 배터리와 급속 방전 유닛을 통해 유동하는 제1 전류에 의해 배터리를 방전하도록 구성된다. 더욱 특히, 적어도 하나의 저항기의 제1 저항 값은, 제1 전류가 배터리와 급속 방전 유닛의 관류(through flowing) 동안 전기화학적 부품의 가열을 발생시켜 적어도 하나의 분리막이 소정의 온도에 도달하도록 하는 방식으로 선택된다. 다시 말해서, 급속 방전 유닛의 활성화 후 수 밀리초(ms) 이내에 전극 전면의 전하 캐리어(charge carrier)가 매우 급속히 방전된다. 이는, 전극 전면의 전하 캐리어의 고갈(depletion)을 초래하며 전극의 제1의 강력한 분극화(polarization)를 초래한다. 제2 단계에서, 이어지는 수백 밀리초 이내에, 이미 전해질에 존재하는 전하 캐리어는, 전극들의 더 느린 탈삽입/삽입 반응, 고체 전해질 계면(SEI: solid electrolyte interphase)을 통한 느린 확산 및 활물질에서의 느린 확산에 비해 매우 급속하게 방전될 것이다. 이는 전극 전면의 전하 캐리어들의 강력한 분리를 초래하며, 상기 분리는 전극 분극화의 추가의 증가 및 배터리 셀의 높은 전압 강하를 일으켜, 제1 평탄기(plateau phase)에 도달한다. 방전이 빠를수록 배터리 셀의 안전성 거동이 더 커지는데, 그 이유는 방전 전류가 급속히 감소하고 배터리 셀의 가온(warming)이 손상 구역에서 국소적으로 고정되지 않기 때문이다. 따라서, 배터리 셀의 전체 가온은, 단락(short circuit)의 경우의 국소 가온에 비해 낮다.
전압 강하는 다음의 메커니즘에 의해 개선될 수 있다: 제1 메커니즘에 따르면, 용매가 적어도 하나의 환형 카보네이트(cyclic carbonate)와 적어도 하나의 선형 카보네이트(linear carbonate)를 선형 카보네이트에 대한 환형 카보네이트의 용적% 비율 60:40 내지 95:5 범위로 포함하도록 배터리 셀의 전해질을 개질시킴으로써, 전압 강하가 개선될 수 있다. 이에 의해, 전해질의 이온 전도도가 저하된다. 이는 환형 카보네이트의 높은 함량으로 인한 것이다. 전해질 중에서, 하나의 환형 카보네이트 또는 환형 카보네이트들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 이의 전체 용적은, 선형 카보네이트와 환형 카보네이트의 용적의 합에 대해 60 내지 95용적% 범위이다. 추가로, 전해질은 하나의 선형 카보네이트 또는 선형 카보네이트들의 혼합물을 함유할 수 있으며, 이의 전체 용적은, 선형 카보네이트와 환형 카보네이트의 용적의 합에 대해 5 내지 40용적% 범위이다.
또는, 제2 메커니즘에 따르면, 적어도 하나의 환형 카보네이트와 적어도 하나의 선형 카보네이트를 포함하고 선형 카보네이트에 대한 환형 카보네이트의 용적% 비율이 10:90 내지 5:95 범위인 용매를 사용하여 전해질의 이온 전도도를 저하시킴으로써, 전압 강하가 개선될 수 있다. 선형 카보네이트의 높은 함량으로 인해, 단지 소량의 이온이 용매에 용해되고 전해질의 이온 전도도가 저하된다. 제1 메커니즘에 대해 이미 개략된 바와 같이, 제2 메커니즘에서도, 용매는 하나 이상의 선형 카보네이트와 하나 이상의 환형 카보네이트를 함유할 수 있으며, 선형 카보네이트와 환형 카보네이트의 용적의 합에 대해 환형 카보네이트의 총 용적은 5 내지 10용적% 범위이고 선형 카보네이트의 총 용적은 90 내지 95용적% 범위이다.
위에 기재된 2가지 메커니즘들에 대한 제3 및 또 다른 메커니즘으로서 또는 추가의 메커니즘으로서, 전하 캐리어를 직접 감소시킴으로써, 즉, 전도성 염의 농도를 전해질의 ℓ당 1mol 미만, 특히 0.8mol 미만이 되도록 조절함으로써, 전압 강하가 개선될 수 있다. 전도성 염의 농도를 저하시킴으로써, 전하 캐리어의 양은 고도로 감소한다.
전해질의 이온 전도도의 감소는 배터리 셀의 안전성에 있어서 추가의 유리한 효과를 가지며; 제1 평탄기에 도달한 후, 전해질 중의 전하 캐리어의 대부분이 분리되고 전극에서 고갈이 발생하는 경우, 500ms 내지 25s의 타임 라인에서 제2 평탄기에 도달하고, 이는 음극으로부터의 전하 캐리어의 탈삽입 및 전극을 통한 양극으로의 확산에 의해 형성되며, 이때 전하 캐리어는 양극으로 삽입된다. 확산 속도는 상기 제공된 메커니즘들 중의 하나, 즉, 60:40 내지 95:5 범위의 선형 카보네이트에 대한 환형 카보네이트의 용적% 비율, 또는 10:90 내지 5:95 범위의 선형 카보네이트에 대한 환형 카보네이트의 용적% 비율에 의해 영향을 받을 수 있다. 전해질의 ℓ당 1mol 미만의 전도성 염의 농도는 전해질 중의 전하 캐리어의 양에 직접 영향을 끼친다.
추가로, 전해질의 조성을, 선형 카보네이트에 대한 환형 카보네이트의 용적% 비율이 60:40 내지 95:5 범위인, 적어도 하나의 환형 카보네이트와 적어도 하나의 선형 카보네이트를 포함하도록 개질시킴으로써, 배터리 셀의 고유 안전성(intrinsic safety)이 개선될 수 있다. 환형 카보네이트가 일반적으로 약 180℃ 이상의 고비점을 갖기 때문에, 전해질 중의 높은 함량의 환형 카보네이트는 셀 불량 동안 낮은 압력 증가를 위해 제공된다. 특히, 배터리 셀의 급속 방전의 경우, 배터리의 분리막의 셧다운(shut down)시까지 낮은 가스 압력이 유지될 수 있다. 따라서, 환형 카보네이트의 함량이 높을수록, 배터리의 낮은 위험 수준의 개연성은 증가한다.
본 발명의 배터리 셀이, 일반적으로 불안정한 결정 구조를 갖고 배터리 셀의 열폭주에 대해 감소된 촉발 온도(trigger temperature)를 갖는 위험한 전극 재료들과 배합되어 사용되는 경우에도, 탈가스, 화재 발생 또는 폭발과 같은 배터리의 위험한 거동이 방지될 수 있다. 본 발명의 배터리 셀을 사용함으로써, 셀 내부 단락(cell-internal short circuit), 과열 등과 같은 셀 불량의 경우에 그리고 심한 충격, 배터리 떨어뜨림, 기계적 손상 등과 같은 셀의 취급부주의 또는 오용으로 인한 셀 손상의 경우에 배터리의 안전성이 증가할 수 있다.
종속항들은 본 발명의 유리한 양태들을 함유한다.
본 발명의 하나의 양태에 따르면, 제1 저항값은 바람직하게는, 배터리 및 급속 방전 유닛의 관류 동안 제1 전류에 의해 유발되는 전기화학적 부품의 가열이 배터리의 열폭주를 촉발시킬 수 없는 방식으로 추가로 선택된다. 이에 의해 배터리 셀의 안전성이 추가로 개선된다.
본 발명의 셀 배터리에서, 선형 카보네이트에 대한 환형 카보네이트의 용적% 비율이 70:30 내지 80:20 범위인 것이 바람직하다. 더 높은 함량의 환형 카보네이트가 배터리의 안전성 개선 측면에서 바람직하며 더 높은 함량의 선형 카보네이트가 전해질의 전도도를 증가시킬 수 있기는 하지만, 선형 카보네이트에 대한 환형 카보네이트의 상기 비율은 각각의 카보네이트의 선택시에 자유를 제공하여, 한편으로는 배터리의 안전성을 개선하고 다른 한편으로는 높은 배터리 성능에 기여하는 환형 카보네이트와 선형 카보네이트의 적합한 혼합물이 용이하게 제조될 수 있다.
제3 메커니즘, 즉 전도성 염의 농도 감소의 경우, 용매는 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 에틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 메틸 부티레이트, 에틸 부티레이트, 프로필 부티레이트, 부틸 부티레이트, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 메틸 디플루오로아세테이트, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 2,2,2-트리플루오로에틸-N,N-디메틸 카바메이트, 헥사플루오로-i-프로필-N,N-디메틸 카바메이트, 테트라메틸렌 설폰, 메틸-i-프로필 설폰, 메틸-i-프로필 설폰, 에틸메틸 설폰, 에틸-i-프로필 설폰, 에틸-i-프로필 설폰, 부틸 설폰, 에틸-i-부틸 설폰, 에틸-i-부틸 설폰, 1-플루오로-2-(메틸설포닐)벤젠, i-프로필-i-부틸 설폰, 1-플루오로-2-(메틸설포닐)벤젠, i-프로필-s-부틸 설폰, 에틸 비닐 설폰, 부틸-i-부틸 설폰, 아세토니트릴, 3-메톡시프로피오니트릴, 3-에톡시프로피오니트릴, (2,2,2-트리플루오로)에톡시프로피오니트릴, 말로니트릴, 석시노니트릴, 글루타로니트릴, 아디포니트릴, 피멜로니트릴, 수베로니트릴, 아젤라니트릴, 세바코니트릴, 디메틸 메틸포스포네이트, 디메틸(2-메톡시에톡시)메틸포스포네이트, 디에틸(2-메톡시에톡시)메틸포스포네이트, 치환된 포스파젠, 실란, 실록산, 2-트리플루오로메틸-3-메톡시퍼플루오로펜탄, 2-(트리플루오로-2-플루오로-3-디플루오로프록시)-3-디플루오로-4-플루오로-5-트리플루오로펜탄, 에틸 프로필 에테르, 1,1-디플루오로-2,2-디플루오로에틸-2',2'-디플루오로-3',3'-디플루오로프로필 에테르, 1,3-디옥솔란, 4-메틸-1,3-디옥솔란, 2-메틸-1,3-디옥솔란, 감마 부티로락톤, 할로겐화 감마 부티로락톤, N,N-디메틸트리플루오로아세트아미드 및 메틸 클로로포르메이트로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 이들 용매의 임의의 혼합물이 또한 가능하다.
본 발명의 양태에 따르면, 선형 카보네이트는 바람직하게는 부틸 카보네이트, 메틸-2,2,2-트리플루오로에틸 카보네이트, 에틸-2,2,2-트리플루오로에틸 카보네이트, 프로필-2,2,2-트리플루오로에틸 카보네이트, 메틸-2,2,2,2',2',2'-헥사플루오로-i-프로필카보네이트, 에틸-2,2,2,2',2',2'-헥사플루오로-i-프로필카보네이트, 디-2,2,2-트리플루오로에틸 카보네이트, 비스-(2,2,3,3-펜타플루오로-프로필) 카보네이트, 비스-(2,2,3,3-테트라플루오로-프로필) 카보네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 이들 선형 카보네이트의 임의의 혼합물이 또한 적합하다. 이들 선형 카보네이트는 적당한 가격으로 입수 가능하며 소량으로도 전해질의 점도를 충분히 감소시킬 수 있어서 고함량의 환형 카보네이트가 가능하다.
배터리의 안전성 증가 측면에서, EMC 또는 DMC 또는 EMC와 DMC의 조합이 상기 선형 카보네이트들 중에서 특히 바람직하다. 이들 선형 카보네이트는 특히 배터리의 안전성에 기여한다. DMC는 손상 구역의 단락 저항(short circuit resistance)을 증가시키지 않았다. DMC에 비해 EMC는 더 우수하지만, 선형 카보네이트는 음극의 안정화를 위해서는 환형 카보네이트에 비해 항상 나쁘다.
또 다른 양태에 따르면, 환형 카보네이트는 바람직하게는 에틸렌 카보네이트(EC), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 프로필렌 카보네이트(PC), 플루오로프로필렌 카보네이트, 4-(2,2,3,3-테트라플루오로프로폭시메틸)-[1,3]-디옥솔란-2-온, 4-(2,2,3,3-테트라플루오로-2-트리플루오로메틸-프로필)-[1,3]-디옥솔란-2-온, 클로로에틸렌 카보네이트, 트리플루오로프로필렌 카보네이트, 트리플루오로메틸 프로필렌 카보네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다. 이들 환형 카보네이트의 혼합물 또한 적합하다. 규정된 환형 카보네이트는, 적어도 200℃의 이의 고비점으로 인해, 배터리의 고유 안전성을 개선시킨다. 따라서, 셀 불량 동안의 압력 증가는 낮으며 가스 압력의 발달은 감소한다.
특히, EC 및 FEC는 음극 상의 표면 필름을 안정화시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 셀 불량 동안의 단락 저항이 증가한다. 추가로, EC, FEC 및 PC는 전해질의 전도도를 감소시키고, 이에 따라 전해질의 분극화가 증가한다. 이러한 효과는 젤리 롤 배터리의 급속 방전 동안 유익할 수 있다. 여기서, 급속 방전 동안의 전압은 감소할 수 있다.
FEC 및 FPC의 사용은 전해질의 산화 안정성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 발열 반응인, 배터리의 양극에서의 셀 불량 동안의 전해질 반응은 감소하여 더 높은 온도로 이동할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전도성 염은 바람직하게는 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAsF6, LiCl, LiBr 등; 및 Li(C6H5), LiN(SO2CF3)2, LiC(SO2CF3)3, LiOSO2CF3, LiOSO2C2F5, LiOSO2C3F7, LiOSO2C4F9, LiOSO2C5F11, LiOSO2C6F13, LiOSO2C7F15, 트리스(펜타플루오로페닐)보레이트, 펜타플루오로페닐-비스(헥사플루오로-이소-프로판올)보란, [2-(2,4-디플루오로페닐)-4-플루오로-] 1,3,2-벤조디옥사보롤, 페닐-(1,2-에틸렌글리콜)보란, 트리에틸 보레이트, 트리스[1,2-벤젠디올레이토 (2-)-O,O']포스페이트, 트리스[3-플루오로 1,2-벤젠디올레이토 (2-)-O,O']포스페이트, 트리스(옥살레이토)포스페이트, 테트라플루오로옥살레이토포스페이트, 퍼플루오로에틸 트리플루오로보레이트, (말로네이토옥살레이토)보레이트, 비스(폴리플루오로디올레이트)보레이트, 디플루오로(옥살레이토)보레이트, 테트라시아노보레이트, 디리튬도데카플루오로 도데카보레이트, 비스(부탄설포닐)이미드, 시안아미드와 같은 유기 리튬 염; 올리고머성 플루오로설포닐 이미드, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드, 리튬(플루오로설포닐)(노나플루오로부탄설포닐)이미드, 리튬 비스(트리플루오로보란)이미다졸리드, 리튬 1,2,3-트리아졸-4,5-디카보니트릴, 리튬 테트라(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-이소-프로필)알루미네이트, 리튬 테트라(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-부틸)알루미네이트, 리튬 테트라(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로필페닐)알루미네이트 및 리튬 테트라(퍼플루오로부틸)알루미네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 이들 리튬 염은 높은 전도도를 나타낸다. 낮은 농도에서 사용되는 경우에도, 이의 전도도는 뛰어난 배터리 성능을 제공하기에 충분하다. 이들 리튬 염 중에서, LiPF6이 뛰어난 이온 전도도를 갖고 적당한 가격으로 입수 가능하기 때문에 바람직하다.
환형 카보네이트와 선형 카보네이트의 혼합물의 사용이 추가로 바람직하며, 이때 환형 카보네이트와 선형 카보네이트의 총 함량은 전해질의 전체 용적에 대해 적어도 80용적%이다. 이러한 높은 함량의 카보네이트는 배터리 셀의 셀 불량 또는 셀 손상의 경우에도 배터리의 높은 안전성을 보장한다.
본 발명은 추가로 위에 기재된 배터리 셀들 중의 적어도 하나를 포함하는 배터리에 관한 것이다. 당해 배터리는 특히 한정되지 않으며, 예를 들면 젤리 롤 셀과 같은 단일 셀 또는 적층된 셀들을 포함하는 1차 배터리 또는 2차 배터리를 포함할 수 있다. 하나의 격실(compartment) 내의 다중 셀들의 조합 또한 가능하다. 바람직하게는, 본 발명의 배터리는 리튬 이온 배터리이다. 본 발명의 배터리는 본 발명의 배터리 셀을 사용하며 따라서 셀 내부 단락, 과열 등과 같은 셀 불량, 또는 오용 또는 취급부주의로 인한 셀 손상의 경우에 중요한 안전성 거동이 고도로 방지된다. 다시 말해서, 본 발명의 배터리의 위험성 수준은 낮으며 이러한 배터리의 시장 허용성(acceptance)은 높을 것이다.
아래에서 본 발명의 양태는 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 여기서,
도 1은 배터리 셀의 급속 방전 거동을 예시한 다이어그램이고
도 2는 제1 양태에 따르는 개선된 전해질을 갖는 배터리 셀의 급속 방전 거동을 예시한 다이어그램이다.
본 발명의 양태
도 1은 배터리 셀의 급속 방전을 예시한 다이어그램이며, 여기서 상기 배터리 셀은, 배터리 셀의 외부로부터 접속가능한 2개의 배터리 셀 단자를 포함하며 적어도 하나의 젤리 롤 형태로 예시적으로 구성된 전기화학적 부품을 추가로 포함하는 리튬 이온 배터리 셀이다. 상기 전기화학적 부품은 적어도 하나의 양극 및 적어도 하나의 음극, 전해질, 및 적어도 하나의 분리막을 포함하고, 여기서 적어도 하나의 분리막이 소정의 온도에 도달하는 경우, 상기 적어도 하나의 분리막은 전기화학적 부품의 내부에서 생성될 수 있는 이온에 대해 적어도 부분적으로 불침투성이 된다. 배터리 셀은 적어도 하나의 저항기를 구비한 급속 방전 유닛을 추가로 포함하며, 여기서 급속 방전 유닛은 2개의 배터리 셀 단자들 사이에서 연결가능하며, 배터리와 급속 방전 유닛을 통해 유동하는 제1 전류에 의해 배터리를 방전하도록 구성되고, 이때 적어도 하나의 저항기의 제1 저항 값은, 제1 전류가 배터리와 급속 방전 유닛의 관류 동안 전기화학적 부품의 가열을 발생시켜 적어도 하나의 분리막이 소정의 온도에 도달하도록 하는 방식으로 선택된다.
양극은 다음과 같이 구성된다:
활물질로서의 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA), 활물질 총 중량에 대해 약 3중량%의 결합제, 활물질 총 중량에 대해 약 3중량%의 전기전도성 재료로서의 카본 블랙;
면적 점유: 약 20mg/㎠
음극은 다음과 같이 구성된다:
활물질로서의 흑연, 활물질 총 중량에 대해 약 3중량%의 결합제;
면적 점유: 약 20mg/㎠
분리막은 세라믹 코팅을 포함하여 약 20㎛의 평균 두께를 가졌다.
활물질: 흑연; 결합제: 활물질을 기준으로 계산된 약 3중량%; 면적당 중량 약 15mg/㎠; 두께: 세라믹 코팅을 포함하여 약 20㎛.
도 1의 예에서 전해질은 적어도 하나의 전도성 염, 및 환형 카보네이트와 선형 카보네이트의 혼합물(에틸렌 카보네이트 25용적%, 디메틸 카보네이트 20용적% 및 에틸 메틸 카보네이트 55용적%)인 용매를 포함한다. 전도성 염은 1.2mol/ℓ 전해질의 농도의 LiPF6이다. 전해질의 조성으로 인해, 배터리 셀은 본 발명의 범주에 포함되지 않지만 급속 방전 메커니즘을 예시하기 위해 제공된다.
도 1의 다이어그램에서, 셀 전압(볼트)은 시간(초)에 따라 나타낸다. 3개 곡선이 도시된다(위 곡선: 급속 방전 장치(FDD: Fast Discharge Device)를 통해 유동하는 전류, 중간 곡선: 측정된 전체(full) 셀 전압, 아래 곡선: 셀 저항에 근거하여 계산된 젤 롤 전압). 급속 방전 유닛을 활성화시키는 경우, 약 500ms 후에, 리튬 이온 확산 + 전극으로부터의 그리고 전극으로의 리튬 이온의 탈삽입/삽입에 의해 주로 유발되는 제1 평탄부(plateau) A에 도달한다. 리튬 이온의 확산은 전해질의 화학적 성질에 강하게 의존한다. 대략 500ms 후에 제1 리튬 이온은 양극의 전면에 도달하며 이는 일정한 급속 방전 전류를 초래하는데, 그 이유는, 당해 단계가 속도 제한을 보이기 때문이다(제2 평탄부 B). 평탄기 A 및 B 동안의 최대 방전 전류는 비교적 높으며, 이는 본 발명에 따르는 전해질을 개질시킴으로써 배터리 셀의 안전성 거동의 개선을 제공한다.
약 4.5s에서 네일(nail) 관통 시험을 샌디아(Sandia)/USABC/VDA 리튬 금속 및 리튬 이온 배터리에 따라 수행한다. SUS 네일을 배터리 셀로 관통시키며 이는 손상 구역을 발생시킨다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전류는 셀 폭발에 의해 강하게 급작스럽게 증가한다. 셀 폭발의 원인은, 네일 주변의 고장 전류로 인한 가열이 셀의 화학의 발열 반응을 촉발시킨 것이다. 배터리 셀의 생성된 위험한 수준은 7이었다(매우 높음).
도 2는 전해질의 개선의 효과를 예시한다. 전해질은 10용적% 플루오로에틸렌 카보네이트, 40용적% 디에틸렌 카보네이트 및 50용적% 에틸렌 카보네이트로, 즉, 60용적% 환형 카보네이트 및 40용적% 선형 카보네이트로 구성되었다. 전도성 염으로서 LiPF6을 0.8mol/ℓ의 농도로 사용하였다. 전해질은, 전해질의 총 중량에 대해 4중량% 프로펜설톤(첨가제)을 추가로 함유하였다.
도 2는 4개 곡선을 보여주며, 여기서 곡선 1(FDD를 통한 전류 유동)은 본 발명의 전해질이 아닌 전해질의 결과를 보여준다. 고함량의 전도성 염 및 전해질 용매의 비개질로 인해, 1개 및 2개의 전압 평탄부는 매우 높다(곡선 3 참조). 곡선 2는, 전도성 염의 감소된 농도(1.2mol/ℓ로부터 0.8mol/ℓ로의 감소) 및 전해질 용매의 개질 효과를 보여준다. 특히, 전해질의 전체 전도도가 감소하고, 이에 따라, 맨 처음에서의 더 큰 전압 강하(4번째 곡선)가 발견되며 0 내지 500ms의 더 짧고 더 낮은 전압 평탄기 A 및 또한 500mn 이후의 더 낮은 전압 평탄기 B가, 최대 전류 피크의 감소된 폭과 함께 얻어진다.
요약하면, 고함량의 환형 카보네이트(적어도 60용적% 환형 카보네이트)를 함유하고 더 낮은 Li+ 전도도를 갖는 저전도도의 전해질은 Li+ 확산을 늦추며 이는 전극의 분극화를 증가시킨다. 이에 따라, 특히 급속 방전의 맨 처음에서의 전압 강하는 더 크다.
적은 농도의 전도성 염(전해질 ℓ당 1.0mol 미만)은 덜 이용 가능한 Li+ 이온은 생성시키며 이는 전압/전류 평탄부(A 및 B)의 저하를 초래한다.
더 적은 표면적은 전극으로부터의 리튬 이온의 더 낮은 탈삽입 속도를 초래한다. 따라서, 급속 방전 동안의 전해질 중의 리튬 이온 농도는 감소할 수 있다. 500ms 후에 전압/전류 평탄기 B의 감소가 얻어진다.

Claims (10)

  1. 배터리 셀의 외부로부터 접속가능한(contactable) 2개의 배터리 셀 단자(terminal); 및 바람직하게는 적어도 하나의 젤리 롤(jelly roll) 형태로 구성되고 적어도 하나의 양극(positive electrode), 적어도 하나의 음극(negative electrode), 적어도 하나의 전도성 염과 적어도 하나의 용매를 포함하는 전해질(electrolyte), 및 적어도 하나의 분리막(separator)을 포함하는 전기화학적 부품을 포함하고, 상기 적어도 하나의 분리막이 소정의 온도에 도달하는 경우, 상기 적어도 하나의 분리막은 상기 전기화학적 부품의 내부에서 생성될 수 있는 이온에 대해 적어도 부분적으로 불침투성이 되는 배터리 셀로서,
    적어도 하나의 저항기(resistor)를 구비한 급속 방전 유닛(fast discharge unit)을 특징으로 하고, 상기 급속 방전 유닛은 상기 2개의 배터리 셀 단자들 사이에서 연결가능(connectable)하며, 상기 배터리와 상기 급속 방전 유닛을 통해 유동하는 제1 전류에 의해 상기 배터리를 방전하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 저항기의 제1 저항 값은, 상기 제1 전류가 상기 배터리와 상기 급속 방전 유닛의 관류(through flowing) 동안 상기 전기화학적 부품의 가열을 발생시켜 상기 적어도 하나의 분리막이 소정의 온도에 도달하도록 하는 방식으로 선택되고, 여기서,
    - 상기 용매는 적어도 하나의 환형 카보네이트(cyclic carbonate)와 적어도 하나의 선형 카보네이트(linear carbonate)를 포함하고 상기 선형 카보네이트에 대한 상기 환형 카보네이트의 용적% 비율은 60:40 내지 95:5 범위이거나
    - 상기 용매는 적어도 하나의 환형 카보네이트와 적어도 하나의 선형 카보네이트를 포함하고 상기 선형 카보네이트에 대한 상기 환형 카보네이트의 용적% 비율은 10:90 내지 5:95 범위이고/이거나,
    - 상기 전도성 염의 농도는 상기 전해질의 ℓ당 1mol 미만, 특히 0.8mol 미만인, 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 저항값이, 상기 배터리 및 상기 급속 방전 유닛의 관류 동안 상기 제1 전류에 의해 유발되는 상기 전기화학적 부품의 가열이 상기 배터리의 열폭주를 촉발시킬 수 없는 방식으로 추가로 선택됨을 특징으로 하는, 배터리 셀.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 선형 카보네이트에 대한 상기 환형 카보네이트의 용적% 비율이 70:30 내지 80:20 범위인, 배터리 셀.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 용매가 에틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 메틸 부티레이트, 에틸 부티레이트, 프로필 부티레이트, 부틸 부티레이트, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 메틸 디플루오로아세테이트, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 2,2,2-트리플루오로에틸-N,N-디메틸 카바메이트, 헥사플루오로-i-프로필-N,N-디메틸 카바메이트, 테트라메틸렌 설폰, 메틸-i-프로필 설폰, 메틸-i-프로필 설폰, 에틸메틸 설폰, 에틸-i-프로필 설폰, 에틸-i-프로필 설폰, 부틸 설폰, 에틸-i-부틸 설폰, 에틸-i-부틸 설폰, 1-플루오로-2-(메틸설포닐)벤젠, i-프로필-i-부틸 설폰, 1-플루오로-2-(메틸설포닐)벤젠, i-프로필-s-부틸 설폰, 에틸 비닐 설폰, 부틸-i-부틸 설폰, 아세토니트릴, 3-메톡시프로피오니트릴, 3-에톡시프로피오니트릴, (2,2,2-트리플루오로)에톡시프로피오니트릴, 말로니트릴, 석시노니트릴, 글루타로니트릴, 아디포니트릴, 피멜로니트릴, 수베로니트릴, 아젤라니트릴, 세바코니트릴, 디메틸 메틸포스포네이트, 디메틸(2-메톡시에톡시)메틸포스포네이트, 디에틸(2-메톡시에톡시)메틸포스포네이트, 치환된 포스파젠, 실란, 실록산, 2-트리플루오로메틸-3-메톡시퍼플루오로펜탄, 2-(트리플루오로-2-플루오로-3-디플루오로프록시)-3-디플루오로-4-플루오로-5-트리플루오로펜탄, 에틸 프로필 에테르, 1,1-디플루오로-2,2-디플루오로에틸-2',2'-디플루오로-3',3'-디플루오로프로필 에테르, 1,3-디옥솔란, 4-메틸-1,3-디옥솔란, 2-메틸-1,3-디옥솔란, 감마 부티로락톤, 할로겐화 감마 부티로락톤, N,N-디메틸트리플루오로아세트아미드 및 메틸 클로로포르메이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 배터리 셀.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 선형 카보네이트가 디메틸 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸 프로필 카보네이트 및 메틸 부틸 카보네이트, 메틸-2,2,2-트리플루오로에틸 카보네이트, 에틸-2,2,2-트리플루오로에틸 카보네이트, 프로필-2,2,2-트리플루오로에틸 카보네이트, 메틸-2,2,2,2',2',2'-헥사플루오로-i-프로필 카보네이트, 에틸-2,2,2,2',2',2'-헥사플루오로-i-프로필 카보네이트, 디-2,2,2-트리플루오로에틸 카보네이트, 비스-(2,2,3,3-펜타플루오로-프로필) 카보네이트 및 비스-(2,2,3,3-테트라플루오로-프로필) 카보네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 배터리 셀.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 선형 카보네이트가 디메틸 카보네이트 또는 디에틸 카보네이트 또는 이들 2개 카보네이트의 혼합물인, 배터리 셀.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 카보네이트가 에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 및 플루오로프로필렌 카보네이트, 4-(2,2,3,3-테트라플루오로프로폭시메틸)-[1,3]-디옥솔란-2-온, 4-(2,2,3,3-테트라플루오로-2-트리플루오로메틸-프로필)-[1,3]-디옥솔란-2-온, 클로로에틸렌 카보네이트, 트리플루오로프로필렌 카보네이트, 및 트리플루오로메틸 프로필렌 카보네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인, 배터리 셀.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 염이 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAsF6, LiCl, LiBr 등; 및 Li(C6H5), LiN(SO2CF3)2, LiC(SO2CF3)3, LiOSO2CF3, LiOSO2C2F5, LiOSO2C3F7, LiOSO2C4F9, LiOSO2C5F11, LiOSO2C6F13, LiOSO2C7F15, 트리스(펜타플루오로페닐)보레이트, 펜타플루오로페닐-비스(헥사플루오로-이소-프로판올)보란, [2-(2,4-디플루오로페닐)-4-플루오로-] 1,3,2-벤조디옥사보롤, 페닐-(1,2-에틸렌글리콜)보란, 트리에틸 보레이트, 트리스[1,2-벤젠디올레이토 (2-)-O,O']포스페이트, 트리스[3-플루오로 1,2-벤젠디올레이토 (2-)-O,O']포스페이트, 트리스(옥살레이토)포스페이트, 테트라플루오로옥살레이토포스페이트, 퍼플루오로에틸 트리플루오로보레이트, (말로네이토옥살레이토)보레이트, 비스(폴리플루오로디올레이트)보레이트, 디플루오로(옥살레이토)보레이트, 테트라시아노보레이트, 디리튬도데카플루오로 도데카보레이트, 비스(부탄설포닐)이미드, 시안아미드와 같은 유기 리튬 염; 올리고머성 플루오로설포닐 이미드, 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드, 리튬(플루오로설포닐)(노나플루오로부탄설포닐)이미드, 리튬 비스(트리플루오로보란)이미다졸리드, 리튬 1,2,3-트리아졸-4,5-디카보니트릴, 리튬 테트라(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-이소-프로필)알루미네이트, 리튬 테트라(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-부틸)알루미네이트, 리튬 테트라(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로필페닐)알루미네이트 및 리튬 테트라(퍼플루오로부틸)알루미네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 배터리 셀.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 카보네이트와 상기 선형 카보네이트의 총 함량이 상기 전해질의 전체 용적에 대해 적어도 80용적%인, 배터리 셀.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 따르는 배터리 셀을 포함하는 배터리, 특히 리튬 이온 배터리.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
JP6740147B2 (ja) * 2017-02-01 2020-08-12 トヨタ自動車株式会社 非水電解液および非水電解液二次電池の製造方法
EP3413378A1 (en) * 2017-06-06 2018-12-12 Robert Bosch GmbH Battery system
JP2021500704A (ja) * 2017-10-19 2021-01-07 バッテル メモリアル インスティチュート 電気化学デバイスの安定した作動のための低可燃性電解液
US11127980B2 (en) 2017-10-19 2021-09-21 Battelle Memorial Institute Localized superconcentrated electrolytes for silicon anodes
US11705580B2 (en) 2020-01-09 2023-07-18 Battelle Memorial Institute Electrolytes for lithium-ion batteries operating at extreme conditions
EP4088338A1 (en) 2020-01-09 2022-11-16 Battelle Memorial Institute Electrolytes for lithium ion batteries with carbon and/or silicon anodes
US11735773B1 (en) 2020-03-20 2023-08-22 Greatbatch Ltd. Lithium electrochemical cell activated with an electrolyte containing LiBOB and FEC additives
US11742520B2 (en) 2020-05-15 2023-08-29 Greatbatch Ltd. Lithium electrochemical cell activated with an electrolyte containing DBC, LiBOB and FEC additives
US11830976B2 (en) * 2021-01-25 2023-11-28 Global Graphene Group, Inc. Flame-resistant electrolyte compositions, quasi-solid and solid-state electrolytes, and lithium batteries
US20220238916A1 (en) * 2021-01-27 2022-07-28 Global Graphene Group, Inc. Flame-resistant electrolyte compositions from phosphonate vinyl monomers, quasi-solid and solid-state electrolytes, and lithium batteries
US20220255129A1 (en) * 2021-02-02 2022-08-11 Global Graphene Group, Inc. Phosphazene compound-based electrolyte compositions, quasi-solid and solid-state electrolytes, and lithium batteries
US20220407182A1 (en) * 2021-05-19 2022-12-22 Global Graphene Group, Inc. Polymer Composite Separator for a Lithium Secondary Battery and Manufacturing Method
GB2617160A (en) * 2022-03-31 2023-10-04 Sumitomo Chemical Co Battery
US20230369643A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-16 Global Graphene Group, Inc. Rechargeable Sodium Battery Containing a Solid Elastomer Electrolyte and Manufacturing Method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5256504A (en) * 1991-09-13 1993-10-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Monaqueous electrolyte secondary batteries
JPH11115648A (ja) * 1997-10-09 1999-04-27 Harness Syst Tech Res Ltd 車両の安全装置
JPH11191436A (ja) * 1997-12-26 1999-07-13 Hitachi Ltd 蓄電保護器
GB9929698D0 (en) * 1999-12-15 2000-02-09 Danionics As Non-aqueous electrochemical cell
JP2003197268A (ja) * 2001-12-28 2003-07-11 Nec Tokin Tochigi Ltd 異常保護回路付電池パック
KR100467696B1 (ko) * 2002-08-31 2005-01-24 삼성에스디아이 주식회사 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
US9070954B2 (en) * 2006-04-12 2015-06-30 Optodot Corporation Safety shutdown separators
KR101219240B1 (ko) * 2011-01-31 2013-01-08 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 팩
JP5935318B2 (ja) * 2011-12-26 2016-06-15 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池用電解液、リチウムイオン二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
DE102013204534A1 (de) * 2013-03-15 2014-09-18 Robert Bosch Gmbh Batteriezelleinrichtung mit Kurzschlusssicherheitsfunktion und Verfahren zum Überwachen einer Batteriezelle

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