KR20170101792A - Electrolyte for lithium battery and Lithium battery including the same - Google Patents

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Abstract

Proposed are an electrolyte for a lithium battery comprising a compound represented by chemical formula 1, and a lithium battery comprising the same. In the chemical formula 1, n is 0 or 1, wherein i) when n is 0, R_2 is a substituted or unsubstituted alkenyl group having 2-10 carbon atoms, and R_1 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1-5 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6-10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 3-20 carbon atoms, and ii) when n is 1, R_1 to R_4 are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1-5 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6-10 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 3-20 carbon atoms.

Description

리튬전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬전지 {Electrolyte for lithium battery and Lithium battery including the same}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 same.

리튬전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte for a lithium battery and a lithium battery including the same.

리튬전지는 비디오 카메라, 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등 휴대용 전자기기의 구동 전원으로 사용된다. 재충전이 가능한 리튬이차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈수소 전지, 니켈아연 전지 등과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 3배 이상 높고 고속 충전이 가능하다.Lithium batteries are used as power sources for portable electronic devices such as video cameras, mobile phones, and notebook computers. The rechargeable lithium secondary battery has three times higher energy density per unit weight than conventional lead batteries, nickel-cadmium batteries, nickel metal hydride batteries and nickel-zinc batteries.

리튬전지는 높은 구동 전압에서 작동되므로 리튬과 반응성이 높은 수계 전해액이 사용될 수 없다. 리튬전지에는 일반적으로 유기 전해질이 사용된다. 유기전해질은 리튬염이 유기용매에 용해되어 제조된다. Since the lithium battery operates at a high driving voltage, an aqueous electrolyte having high reactivity with lithium can not be used. Generally, an organic electrolyte is used for a lithium battery. The organic electrolyte is prepared by dissolving a lithium salt in an organic solvent.

상기 전해질의 첨가제로서 설톤계 화합물 등을 사용하여 리튬전지의 수명을 향상시키는 것이 제안되었다. 그런데 이러한 첨가제를 사용하는 경우 고온 및 고전압에서 수명이 만족할만한 수준에 도달하지 못하여 개선의 여지가 많다. It has been proposed to improve the lifetime of a lithium battery using a sulfone compound as an additive for the electrolyte. However, when such an additive is used, the lifetime at a high temperature and a high voltage can not reach a satisfactory level and there is a lot of room for improvement.

한 측면은 고온에서 수명 특성이 개선된 리튬전지용 전해질 및 이를 채용한 리튬전지를 제공하는 것이다.One aspect is to provide an electrolyte for a lithium battery improved in lifetime characteristics at a high temperature and a lithium battery employing the same.

한 측면에 따라,According to one aspect,

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 리튬전지용 전해질이 제공된다.There is provided an electrolyte for a lithium battery comprising a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1 중, n은 0 또는 1이고, In Formula 1, n is 0 or 1,

i)n이 0인 경우, R2는 치환된 또는 비치환된 C2-C10의 알케닐기이고, i) when n is 0, R 2 is a substituted or unsubstituted C2-C10 alkenyl group,

R1은 치환된 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C10의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기이고,R 1 is a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 aryl group or a substituted or unsubstituted C3-C20 heteroaryl group,

ii)n이 1인 경우, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C10의 아릴기 또는 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기이다.ii) when n is 1, R 1 to R 4 independently of one another are a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 aryl group or a substituted or unsubstituted C3- To 20 heteroaryl groups.

다른 측면에 따라 양극; 음극 및 상술한 전해질 및 그 반응 생성물 중에서을 선택된 하나 이상을 포함하는 리튬전지가 제공된다.Anodic according to another aspect; There is provided a lithium battery comprising a negative electrode and at least one selected from the above-described electrolytes and reaction products thereof.

한 측면에 따른 리튬전지용 전해질을 이용하면 고온 및 상온에서의 수명 성이 향상되고 셀 저항 증가가 억제된 리튬전지를 제조할 수 있다.By using the electrolyte for a lithium battery according to one aspect, it is possible to manufacture a lithium battery with improved lifetime at high temperature and room temperature and suppressed increase in cell resistance.

도 1은 예시적인 구현예에 따른 리튬전지의 모식도이다.
도 2a는 제작예 1, 3, 4 및 비교제작예 1에 따라 제조된 리튬전지에서 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2b는 제작예 2, 5, 6 및 비교제작예 1에 따라 제조된 리튬전지에서 수명 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3 내지 도 5는 실시예 1-2과 비교예 1에서 각각 제조된 전해질을 이용한 사이클로볼타메트리 분석 결과를 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram of a lithium battery according to an exemplary embodiment.
2A is a graph showing lifetime characteristics in a lithium battery manufactured according to Production Examples 1, 3 and 4 and Comparative Production Example 1. FIG.
FIG. 2B is a graph showing lifetime characteristics in a lithium battery manufactured according to Production Examples 2, 5 and 6 and Comparative Production Example 1. FIG.
FIGS. 3 to 5 show the results of cyclolactametry analysis using the electrolytes prepared in Examples 1-2 and Comparative Examples 1, respectively.

이하에서 예시적인 구현예들에 따른 리튬전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬전지에 관하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, an electrolyte for a lithium battery and a lithium battery including the same according to exemplary embodiments will be described in more detail.

일구현예에 따른 리튬전지용 전해질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.An electrolyte for a lithium battery according to an embodiment includes a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1 중, n은 0 또는 1이고, In Formula 1, n is 0 or 1,

i)n이 0인 경우, R2는 치환된 또는 비치환된 C2-C10의 알케닐기이고, i) when n is 0, R 2 is a substituted or unsubstituted C2-C10 alkenyl group,

R1은 치환된 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C10의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기이고,R 1 is a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 aryl group or a substituted or unsubstituted C3-C20 heteroaryl group,

ii)n이 1인 경우, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C10의 아릴기 또는 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기이다.ii) when n is 1, R 1 to R 4 independently of one another are a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 aryl group or a substituted or unsubstituted C3- To 20 heteroaryl groups.

상기 화학식 1에서 n이 0인 경우, R2는 예를 들어 치환된 또는 비치환된 C2-C10의 알케닐기를 들 수 있다. 알케닐기의 예로는 비닐기, 알릴기 등이 있다.In the above formula (1), when n is 0, R 2 is, for example, a substituted or unsubstituted C2-C10 alkenyl group. Examples of the alkenyl group include a vinyl group and an allyl group.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 이소시아네티이트(-N=C=O)기를 갖고 있다. 이 이소시아네이트 작용기는 음극의 SEI층에 존재하는 성분(예를 들어 리튬 알콕사이드) 또는 탄소계 또는 실리콘 음극 표면에 존재하는 하이드록시(-OH)기에 대한 화학적 반응성이 높다. 따라서 화학식 1의 화합물을 전해질에 부가하면 다른 부반응을 억제함으로써 SEI층을 고온(예를 들어 약 45℃)에서 안정화시키는 역할을 한다. 그리고 상기 화학식 1의 화합물이 보유하고 있는 이소시아네이트기는 양극 활물질의 전이금속산화물과 도너-억셉터 결합을 형성하는 것이 가능하여 착체의 형태로 보호층을 형성한다. 그러므로 리튬전지의 초기 충전과정에서 상기 화학식 1의 화합물이 전극의 표면에 존재하면 보다 안정하고 불활성층(inert layer)이 전극 표면에 형성되며, 상기 불활성층은 전극 활물질 표면과 강한 결합을 형성한다. 이러한 불활성층이 충방전이 반복되는 경우에도 전극 표면에서 연속적으로 유지되어 리튬전지 안정성이 개선될 수 있다.The compound represented by Formula 1 has an isocyanate (-N = C = O) group. This isocyanate functional group has high chemical reactivity to the components (e.g., lithium alkoxide) present in the SEI layer of the negative electrode or to the hydroxy (-OH) group present on the carbon-based or silicon negative electrode surface. Thus, the addition of the compound of formula 1 to the electrolyte serves to stabilize the SEI layer at high temperatures (e.g., about 45 DEG C) by inhibiting other side reactions. The isocyanate group possessed by the compound of formula (1) can form a donor-acceptor bond with the transition metal oxide of the cathode active material to form a protective layer in the form of a complex. Therefore, when the compound of Formula 1 is present on the surface of the electrode during the initial charging process of the lithium battery, a more stable and inert layer is formed on the surface of the electrode, and the inert layer forms a strong bond with the electrode active material surface. Even when such an inactive layer is repeatedly charged and discharged, it can be maintained continuously on the surface of the electrode, and the stability of the lithium battery can be improved.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들어 하기 화학식 2 로 표시되는 화합물이다. The compound represented by the formula (1) is, for example, a compound represented by the following formula (2).

[화학식 2](2)

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 2 중, R1은 예를 들어 C1-C5의 알킬기이다.In Formula 2, R 1 is, for example, a C1-C5 alkyl group.

다른 일구현예에 의하면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3 또는 4로 표시되는 화합물이다.According to another embodiment, the compound represented by the formula (1) is a compound represented by the following formula (3) or (4).

[화학식 3]  (3)

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 4] [Chemical Formula 4]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 1에서 알킬기, 알케닐기, 아릴기 및 헤테로아릴기에 치환될 수 있는 치환기는 예를 들어 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 헤테로아릴알킬기이다. Substituent group which may be substituted with an aryl group an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, and heteroaryl in formula (I), for example an alkyl group of a halogen atom, halogen-substituted C1-C20 (for example: CCF 3, CHCF 2, CH 2 F, CCl 3 or the like), C1-C20 alkoxy, C2-C20 alkoxyalkyl, hydroxy, nitro, cyano, amino, amidino, hydrazine, hydrazone, carboxyl group or salt thereof, sulfonyl group, sulfamoyl group C2-C20 alkynyl group, C1-C20 heteroalkyl group, C6-C20 aryl group, C6-C20 arylalkyl group, C6-C20 arylalkyl group, , A C6-C20 heteroaryl group, a C7-C20 heteroarylalkyl group, a C6-C20 heteroaryloxy group, a C6-C20 heteroaryloxyalkyl group or a C6-C20 heteroarylalkyl group.

일구현예에 의하면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 전해질 총중량을 기준으로 하여 0.001 내지 10 중량%, 예를 들어 0.005 내지 5 중량%, 구체적으로 0.05 내지 0.2 중량%이다. 전해질에서 화학식 1의 화합물의 함량이 상기 범위일 때 수명 특성 및 고온 충방전 특성이 개선된 전지를 얻을 수 있다. According to one embodiment, the amount of the compound represented by Formula 1 is 0.001 to 10% by weight, for example, 0.005 to 5% by weight, and more preferably 0.05 to 0.2% by weight based on the total weight of the electrolyte. When the content of the compound of the formula (1) in the electrolyte is within the above range, it is possible to obtain a battery having improved life characteristics and high temperature charging / discharging characteristics.

일구현예에 따른 전해질은 작동전압 4.2V 이상의 고전압에서 상온(25℃) 및 고온 수명 특성이 우수하다. The electrolyte according to one embodiment is excellent in normal temperature (25 캜) and high temperature lifetime characteristics at a high voltage of 4.2 V or more in operating voltage.

다른 일구현예에 의하면, 양극; 음극 및 상술한 전해질 및 그 반응 생성물 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 리튬전지가 제공된다.According to another embodiment, A negative electrode, and a lithium battery comprising at least one selected from the above-described electrolytes and reaction products thereof.

용어 “반응 생성물”은 전해질이 화학식 3으로 표시되는 화합물과 같이 탄소-탄소 이중 결합과 같은 불포화결합을 갖고 있는 경우 전지 동작과정을 거치면서 불포화결합간의 반응(예를 들어 중합반응)이 일어나는 경우 그 반응 생성물을 의미한다. 또는 용어 “반응 생성물”은 전지 동작후 전해질의 분해산물, 전극 또는 SEI층과, 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 전해질의 다른 성분(들)의 반응 생성물, 전지가 동작하는 동안 또는 전지의 동작후 화학식 1로 표시되는 화합물과 전해질 또는 전지에서 다른 성분(들)의 반응 생성물 등을 포함하는 용어로 해석될 수 있다.The term " reaction product " means that when the electrolyte has an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond as in the case of the compound represented by the formula (3), when the reaction between the unsaturated bonds (for example, polymerization reaction) Means a reaction product. Or the term " reaction product " means a reaction product of a decomposition product of an electrolyte, an electrode or an SEI layer, a compound represented by formula (I) or other component (s) of an electrolyte after a cell operation, 1 and the reaction product of the other component (s) in the electrolyte or the battery, and the like.

상기 양극은 전이금속 총량을 기준으로 하여 니켈의 함량이 50 내지 100몰%인 니켈계 복합 화합물을 포함한다. 그리고 니켈의 함량이 50몰% 내지 100몰%인 리튬 니켈계 복합 화합물은 하기 화학식 6로 표시되는 화합물이다.The positive electrode includes a nickel-based complex compound having a nickel content of 50 to 100 mol% based on the total amount of transition metals. And the content of nickel is 50 mol% to 100 mol%, the lithium nickel composite compound is a compound represented by the following formula (6).

[화학식 6][Chemical Formula 6]

LixNiyM1 - yO2 Li x Ni y M 1 - y O 2

화학식 6중, x는 0.9 내지 1.2이고, y는 0.5 내지 1.0이고, M은 코발트(Co), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 이상이다. In Formula 6, x is 0.9 to 1.2, y is 0.5 to 1.0, and M is at least one selected from cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al).

상기 화학식 6의 화합물은 예를 들어 하기 화학식 7으로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 8로 표시되는 화합물이다.The compound of formula (6) is, for example, a compound represented by the following formula (7) or a compound represented by the following formula (8).

[화학식 7](7)

LixNiyCozMn1 -y- zO2 Li x Ni y Co z Mn 1 - y - z O 2

화학식 7 중, 1≤x≤1.2, 0.5≤y<1, 0≤z≤0.5, 0≤1-y-z≤0.5이고,1? 0? Z? 0.5, 0? 1-y-z? 0.5,

[화학식 8] [Chemical Formula 8]

LixNiyCozAl1 -y- zO2 Li x Ni y Co z Al 1 - y - z O 2

화학식 8 중, 0.5≤≤y≤≤1, 0≤≤z≤≤0.5이다.In the formula (8), 0.5? Y?? 1, 0? Z?

일구현예에 의하면 양극 활물질로서 상기 화학식 7으로 표시되는 화합물과 화학식 8로 표시되는 화합물을 함께 사용할 수 있다. 이와 같이 화학식 7의 화합물과 화학식 8의 화합물을 함께 사용하면 리튬이차전지의 초기용량이 개선된다. According to one embodiment, the compound represented by the formula (7) and the compound represented by the formula (8) can be used together as the cathode active material. When the compound of the formula (7) and the compound of the formula (8) are used together, the initial capacity of the lithium secondary battery is improved.

상기 화학식 7으로 표시되는 화합물과 화학식 8로 표시되는 화합물을 함께 사용하는 경우, 화학식 7으로 표시되는 화합물의 함량은 화학식 7으로 표시되는 화합물과 화학식 8로 표시되는 화합물의 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 80 중량부이다.When the compound represented by the general formula (7) and the compound represented by the general formula (8) are used together, the content of the compound represented by the general formula (7) is preferably 100 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the total amount of the compound 30 to 80 parts by weight.

상기 리튬전지에서 양극은 니켈의 함량이 예를 들어 50몰% 내지 100몰%, 구체적으로 80 내지 100몰%인 니켈리치(rich) 리튬니켈계 복합 산화물이다. 이와 같이 니켈의 함량이 상기 범위인 경우 고출력 및 고용량을 갖는 리튬전지를 제작할 수 있다는 이점이 있다. 그러나 이와 같이 니켈 함량이 높은 경우에는 니켈 리치 리튬니켈계 복합 산화물에서 전이금속의 용출이 심화되며 이로 인하여 고온 특성이 저하된다. 그러나 일구현예에 따른 전해질을 이용하면 양극의 전이금속 용출 자체를 줄일 수도 있다. 그리고 양극에서의 고분자 피막 효과도 있기 때문에 부 반응물로 인한 양극 손실을 줄일 수 있다. 이와 같이 상술한 전해질에 포함함으로써 상술한 고온 특성이 저하되는 문제점이 미연에 예방되어 고온에서의 수명 및 저항 증가 억제 효과가 우수하면서도 고출력 및 고용량을 갖는 리튬전지를 제작할 수 있다. 니켈의 함량이 상기 범위일 때 리튬전지의 고온에서의 수명 및 저항 증가 억제 효과가 크게 나타난다.In the lithium battery, the positive electrode is a nickel-rich nickel-based composite oxide having a nickel content of, for example, 50 mol% to 100 mol%, specifically, 80 to 100 mol%. When the content of nickel is within the above range, there is an advantage that a lithium battery having a high output and a high capacity can be produced. However, when the nickel content is high, the dissolution of the transition metal in the nickel-rich lithium-nickel composite oxide is intensified, thereby deteriorating the high-temperature characteristics. However, by using an electrolyte according to one embodiment, the transition metal elution itself in the anode can be reduced. Also, because of the effect of the polymer coating on the anode, the anode loss due to the side reactants can be reduced. As described above, the lithium battery having a high output and a high capacity can be manufactured while having the above-mentioned high temperature characteristic is prevented from being deteriorated by being included in the electrolyte, and thus the lifetime and the resistance increase suppressing effect at high temperature are excellent. When the content of nickel is within the above range, the effect of suppressing increase in lifetime and resistance at high temperatures of the lithium battery is remarkably exhibited.

니켈 리치 리튬 니켈계 복합 산화물과 상기 전해질을 함께 사용하는 경우 리튬전지의 고온에서의 수명 및 전지의 저항 증가 억제 효과가 매우 우수하다. When the nickel-rich lithium-nickel-based composite oxide and the electrolyte are used together, the lifetime at a high temperature of the lithium battery and the effect of suppressing increase in resistance of the battery are excellent.

상기 화학식 6의 화합물은 LiNi0 . 6Co0 . 2Mn0 . 2O2, 또는 LiNi0 . 88Co0 . 1Al0 . 02O2이다. 일구현예에 의하면 양극 활물질로서 LiNi0 . 6Co0 . 2Mn0 . 2O2과 LiNi0 . 88Co0 . 1Al0 . 02O2을 7:3, 6:4, 또는 8:2 혼합 중량비로 혼합된 혼합물을 사용한다.The compounds of the formula (6) is LiNi 0. 6 Co 0 . 2 Mn 0 . 2 O 2 , or LiNi 0 . 88 Co 0 . 1 Al 0 . 02 &lt; / RTI &gt; According to one embodiment, LiNi 0 . 6 Co 0 . 2 Mn 0 . 2 O 2 and LiNi 0 . 88 Co 0 . 1 Al 0 . 02 O 2 at a mixing ratio by weight of 7: 3, 6: 4, or 8: 2.

상기 전해질에서 유기용매는 저비점용매를 포함할 수 있다. 상기 저비점용매는 25℃, 1기압에서 비점이 200℃ 이하인 용매를 의미한다.In the electrolyte, the organic solvent may include a low boiling point solvent. The low boiling point solvent means a solvent having a boiling point of 200 캜 or less at 25 캜 and 1 atm.

예를 들어, 상기 유기용매는 디알킬카보네이트, 고리형카보네이트, 선형 또는 고리형 에스테르, 선형 또는 고리형 아미드, 지방족 니트릴, 선형 에테르 및 고리형 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the organic solvent may include one or more selected from the group consisting of dialkyl carbonates, cyclic carbonates, linear or cyclic esters, linear or cyclic amides, aliphatic nitriles, linear ethers, and cyclic ethers .

보다 구체적으로, 상기 유기용매는 디메틸카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸프로필카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 디에틸카보네이트(DEC), 디프로필카보네이트, 프로필렌카보네이트(PC), 에틸렌카보네이트(EC), 부틸렌카보네이트, 에틸프로피오네이트, 에틸부티레이트, 아세토니트릴, 석시노니트릴(SN), 디메틸술폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 감마-발레로락톤, 감마-부티로락톤 및 테트라하이드로퓨란으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 저비점용매라면 모두 가능하다.More specifically, the organic solvent is selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, propylene carbonate ), Butylene carbonate, ethyl propionate, ethyl butyrate, acetonitrile, succinonitrile (SN), dimethylsulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, gamma-valerolactone, gamma-butyrolactone, Furan, and the like, but it is not necessarily limited to these, and any low boiling point solvent that can be used in the technical field is possible.

상기 전해질에서 상기 리튬염의 농도는 0.01 내지 2.0 M 일 수 있으나, 반드시 이러한 범위로 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 적절한 농도가 사용될 수 있다. 상기 농도 범위 내에서 더욱 향상된 전지 특성이 얻어질 수 있다.The concentration of the lithium salt in the electrolyte may be 0.01 to 2.0 M. However, the concentration is not necessarily limited to this range, and an appropriate concentration may be used if necessary. Further improved battery characteristics within the above range of concentration can be obtained.

상기 전해질에서 사용되는 리튬염은 특별히 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 리튬염으로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, Li(FSO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(x, y는 1 내지 20이다), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 전해질에서 리튬염은 LiPF6일 수 있다.The lithium salt used in the electrolyte is not particularly limited and can be used as a lithium salt in the art. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (FSO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ) (x and y are 1 to 20), LiCl, LiI or mixtures thereof. For example, the lithium salt in the electrolyte can be LiPF 6.

상기 전해질은 액체 또는 겔 상태일 수 있다. The electrolyte may be in a liquid or gel state.

상기 리튬전지는 그 형태가 특별히 제한되지는 않으며, 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지, 리튬설퍼전지 등과 같은 리튬이차전지는 물론, 리튬일차전지도 포함한다.The shape of the lithium battery is not particularly limited, and includes a lithium secondary battery such as a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium sulfur battery, as well as a lithium primary battery.

상기 리튬전지에서 음극 활물질로서 흑연 또는 실리콘-탄소 복합체/흑연을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 리튬전지는 4.5V 이상, 예를 들어 4.8V 이상의 고전압을 가질 수 있다.In the lithium battery, graphite or a silicon-carbon composite / graphite may be used as an anode active material. The lithium battery may have a high voltage of 4.5 V or more, for example, 4.8 V or more.

일구현예에 따른 리튬전지는 다음과 같은 방법에 의하여 제조될 수 있다.The lithium battery according to one embodiment can be manufactured by the following method.

먼저 양극이 준비된다.First, the anode is prepared.

예를 들어, 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매가 혼합된 양극활물질 조성물이 준비된다. 상기 양극 활물질 조성물이 금속 집전체 위에 직접 코팅되어 양극판이 제조된다. 다르게는, 상기 양극활물질 조성물이 별도의 지지체 상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 양극이 제조될 수 있다. 상기 양극은 상기에서 열거한 형태에 한정되는 것은 아니고 상기 형태 이외의 형태일 수 있다.For example, a cathode active material composition in which a cathode active material, a conductive agent, a binder and a solvent are mixed is prepared. The positive electrode active material composition is directly coated on the metal current collector to produce a positive electrode plate. Alternatively, the cathode active material composition may be cast on a separate support, and then a film peeled from the support may be laminated on the metal current collector to produce a cathode. The anode is not limited to those described above, but may be in a form other than the above.

상기 양극 활물질은 상술한 니켈 리치 리튬 니켈계 복합 산화물 이외에 일반적인 리튬 함유 금속산화물을 함께 사용할 수 있다. 리튬 함유 금속 산화물은 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 ≤ 1.8, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 - bBbO2 - cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 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 ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 - αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 - αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 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:The cathode active material may be a lithium-containing metal oxide as well as the nickel-rich lithium-nickel composite oxide described above. As the lithium-containing metal oxide, 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 , wherein 0.90? a? 1.8, and 0? b? 0.5; Li a E 1 - b B b O 2 - c D c where 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05; LiE 2 - b B b O 4 - c D c where 0? B? 0.5, 0? C? 0.05; Li a Ni 1 -b- c Co b B c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 - ? F ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 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 ≤ 1.8, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2; Li a Ni 1 -b- c Mn b B c D ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - ? F ? Wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - ? F 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0? C? 0.05, 0 <? Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90 ≤ a ≤ 1.8, 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 ≤ 1.8, 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? 1.8, and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 wherein, in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 0.001? B? 0.1; Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8, 0.001? B? 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 wherein, in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 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 또는 2), LiNi1 - xMnxO2x(0<x<1), LiNi1 -x-yCoxMnyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5, 1-x-y>0.5), LiFePO4 등이다.For example, LiCoO 2 , LiMn x O 2x (x = 1 or 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, a 1-xy> 0.5), LiFePO 4 or 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 that does not adversely affect 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 도전제로는 카본블랙, 흑연미립자 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며, 당해 기술분야에서 도전제로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.As the conductive agent, carbon black, graphite fine particles, and the like may be used, but not limited thereto, and any conductive agent may be used as long as it can be used in the art.

상기 바인더로는 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 그 혼합물 또는 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.Examples of the binder include vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene and mixtures thereof, and styrene butadiene rubber-based polymers But are not limited thereto and can be used as long as they can be used as binders in the art.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈, 아세톤 또는 물 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.As the solvent, N-methylpyrrolidone, acetone, water or the like may be used, but not limited thereto, and any solvent which can be used in the technical field can be used.

상기, 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 수준이다. 리튬전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전제, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The content of the positive electrode active material, the conductive agent, the binder and the solvent is a level commonly used in a lithium battery. Depending on the use and configuration of the lithium battery, one or more of the conductive agent, the binder and the solvent may be omitted.

다음으로 음극이 준비된다.Next, the cathode is prepared.

예를 들어, 음극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매를 혼합하여 음극활물질 조성물이 준비된다. 상기 음극 활물질 조성물이 금속 집전체 상에 직접 코팅 및 건조되어 음극판이 제조된다. 다르게는, 상기 음극활물질 조성물이 별도의 지지체상에 캐스팅된 다음, 상기 지지체로부터 박리된 필름이 금속 집전체상에 라미네이션되어 음극판이 제조될 수 있다.For example, a negative electrode active material composition is prepared by mixing a negative electrode active material, a conductive agent, a binder and a solvent. The negative electrode active material composition is directly coated on the metal current collector and dried to produce a negative electrode plate. Alternatively, the negative electrode active material composition may be cast on a separate support, and then the film peeled off from the support may be laminated on the metal current collector to produce a negative electrode plate.

상기 음극 활물질은 당해 기술분야에서 리튬전지의 음극 활물질로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다. 예를 들어, 리튬 금속, 리튬과 합금 가능한 금속, 전이금속 산화물, 비전이금속산화물 및 탄소계 재료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.The negative electrode active material may be any material that can be used as a negative electrode active material of a lithium battery in the related art. For example, at least one selected from the group consisting of a lithium metal, a metal capable of alloying with lithium, a transition metal oxide, a non-transition metal oxide, and a carbon-based material.

예를 들어, 상기 리튬과 합금 가능한 금속은 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 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.For example, the lithium-alloyable metal may be at least one selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, Si-Y alloys (Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, A rare earth element or a combination element thereof and not Si, an Sn-Y alloy (Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a Group 13 element, a Group 14 element, a transition metal, Or 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.

예를 들어, 상기 전이금속 산화물은 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다.For example, the transition metal oxide may be lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, or the like.

예를 들어, 상기 비전이금속 산화물은 SnO2, SiOx(0<x<2) 등일 수 있다. For example, the non-transition metal oxide may be SnO 2 , SiO x (0 <x <2), or the like.

상기 탄소계 재료로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 결정질 탄소는 무정형, 판상, 인편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연일 수 있으며, 상기 비정질 탄소는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물, 소성된 코크스 등일 수 있다.The carbon-based material may be crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. The crystalline carbon may be graphite such as natural graphite or artificial graphite in the form of amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous type, and the amorphous carbon may be soft carbon or hard carbon carbon, mesophase pitch carbide, calcined coke, and the like.

음극활물질 조성물에서 도전제 및 바인더는 상기 양극활물질 조성물의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다.The conductive agent and the binder in the negative electrode active material composition may be the same as those in the positive electrode active material composition.

상기 음극활물질, 도전제, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전제, 바인더 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다.The content of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder and the solvent is a level commonly used in a lithium battery. Depending on the use and configuration of the lithium battery, one or more of the conductive agent, the binder and the solvent may be omitted.

다음으로, 상기 양극과 음극 사이에 삽입될 세퍼레이터가 준비된다.Next, a separator to be inserted between the positive electrode and the negative electrode is prepared.

상기 세퍼레이터는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용가능하다. 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 예를 들어, 리튬이온전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 권취 가능한 세퍼레이터가 사용되며, 리튬이온폴리머전지에는 전해질 함침 능력이 우수한 세퍼레이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 세퍼레이터는 하기 방법에 따라 제조될 수 있다.The separator is usable as long as it is commonly used in a lithium battery. A material having low resistance against the ion movement of the electrolyte and excellent in the ability to impregnate the electrolyte may be used. For example, selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), or a combination thereof, and may be nonwoven fabric or woven fabric. For example, a rewindable separator such as polyethylene, polypropylene, or the like is used for the lithium ion battery, and a separator having excellent electrolyte impregnation ability can be used for the lithium ion polymer battery. For example, the separator may be produced according to the following method.

고분자 수지, 충진제 및 용매를 혼합하여 세퍼레이터 조성물이 준비된다. 상기 세퍼레이터 조성물이 전극 상부에 직접 코팅 및 건조되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다. 또는, 상기 세퍼레이터 조성물이 지지체상에 캐스팅 및 건조된 후, 상기 지지체로부터 박리시킨 세퍼레이터 필름이 전극 상부에 라미네이션되어 세퍼레이터가 형성될 수 있다.A polymer resin, a filler and a solvent are mixed to prepare a separator composition. The separator composition may be coated directly on the electrode and dried to form a separator. Alternatively, after the separator composition is cast and dried on a support, a separator film peeled from the support may be laminated on the electrode to form a separator.

상기 세퍼레이터 제조에 사용되는 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으며, 전극판의 결합재에 사용되는 물질들이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.The polymer resin used in the production of the separator is not particularly limited, and any material used for the binder of the electrode plate may be used. For example, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate or mixtures thereof may be used.

다음으로, 상술한 전해질이 준비된다.Next, the above-described electrolyte is prepared.

도 1에서 보여지는 바와 같이 상기 리튬전지(1)는 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)를 포함한다. 상술한 양극(3), 음극(2) 및 세퍼레이터(4)가 와인딩되거나 접혀서 전지케이스(5)에 수용된다. 이어서, 상기 전지케이스(5)에 전해질이 주입되고 캡(cap) 어셈블리(6)로 밀봉되어 리튬전지(1)가 완성된다. 상기 전지케이스는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬전지는 대형 박막전지일 수 있다. 상기 리튬전지는 리튬이온전지일 수 있다.As shown in FIG. 1, the lithium battery 1 includes an anode 3, a cathode 2, and a separator 4. The anode 3, the cathode 2 and the separator 4 described above are wound or folded and housed in the battery case 5. Then, electrolyte is injected into the battery case 5 and sealed with a cap assembly 6 to complete the lithium battery 1. The battery case may have a cylindrical shape, a rectangular shape, a thin film shape, or the like. For example, the lithium battery may be a large-sized thin-film battery. The lithium battery may be a lithium ion battery.

상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이터가 배치되어 전지구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 전해질에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬이온폴리머전지가 완성된다.A separator may be disposed between the anode and the cathode to form a battery structure. The cell structure is laminated in a bi-cell structure, then impregnated with an electrolyte, and the obtained result is received in a pouch and sealed to complete a lithium ion polymer battery.

또한, 상기 전지구조체는 복수개 적층되어 전지팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용량 및 고출력이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.In addition, a plurality of battery assemblies may be stacked to form a battery pack, and such battery pack may be used for all devices requiring high capacity and high output. For example, a notebook, a smart phone, an electric vehicle, and the like.

또한, 상기 리튬전지는 수명특성 및 고율특성이 우수하므로 전기차량(electric vehicle, EV)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 플러그인하이브리드차량(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) 등의 하이브리드 차량에 사용될 수 있다. 또한, 많은 양의 전력 저장이 요구되는 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 자전거, 전동 공구 등에 사용될 수 있다.Further, the lithium battery is excellent in life characteristics and high-rate characteristics, and thus can be used in an electric vehicle (EV). For example, a hybrid vehicle such as a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). It can also be used in applications where a large amount of power storage is required. For example, an electric bicycle, a power tool, and the like.

본 명세서에서 알킬은 완전 포화된 분지형 또는 비분지형 (또는 직쇄 또는 선형) 탄화수소를 말한다. As used herein, alkyl refers to fully saturated branched or unbranched (or straight chain or linear) hydrocarbons.

“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 "alkyl" include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, n- pentyl, isopentyl, neopentyl, isoamyl, -Methylhexyl, 2,2-dimethylpentyl, 2,3-dimethylpentyl, n-heptyl and the like.

“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."Alkyl" at least one hydrogen atom of an alkyl group of a halogen atom, halogen-substituted C1-C20 (for example: CCF 3, CHCF 2, CH 2 F, CCl 3 , etc.), an alkoxy of C1-C20 alkoxy, C2-C20 of A sulfamoyl group, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a C1-C20 alkyl group, a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an amidino group, a hydrazine, a hydrazone, C20 alkenyl, C2-C20 alkynyl, C1-C20 heteroalkyl, C6-C20 aryl, C6-C20 arylalkyl, C6-C20 heteroaryl, C7-C20 heteroaryl An alkyl group, a C6-C20 heteroaryloxy group, a C6-C20 heteroaryloxyalkyl group or a C6-C20 heteroarylalkyl group.

용어 “할로겐”는 불소, 브롬, 염소, 요오드 등을 포함한다. The term &quot; halogen &quot; includes fluorine, bromine, chlorine, iodine and the like.

“아릴”은 방향족 고리가 하나 이상의 탄소고리고리에 융합된 그룹도 포함한다. “아릴”의 비제한적인 예로서, 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등이 있다. &Quot; Aryl &quot; also includes a group in which the aromatic ring is fused to one or more carbon ring rings. Non-limiting examples of &quot; aryl &quot; include phenyl, naphthyl, tetrahydronaphthyl, and the like.

또한 “아릴”기중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.Also, at least one hydrogen atom in the &quot; aryl &quot; group may be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

“헤테로아릴”은 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.&Quot; Heteroaryl &quot; means monocyclic or bicyclic organic compounds containing one or more heteroatoms 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.

헤테로아릴의 예로는 티에닐, 푸릴, 피롤릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 1,2,3-옥사디아졸릴, 1,2,4-옥사디아졸릴, 1,2,5-옥사디아졸릴, 1,3,4-옥사디아졸릴기, 1,2,3-티아디아졸릴, 1,2,4-티아디아졸릴, 1,2,5-티아디아졸릴, 1,3,4-티아디아졸릴, 이소티아졸-3-일, 이소티아졸-4-일, 이소티아졸-5-일, 옥사졸-2-일, 옥사졸-4-일, 옥사졸-5-일, 이소옥사졸-3-일, 이소옥사졸-4-일, 이소옥사졸-5-일, 1,2,4-트리아졸-3-일, 1,2,4-트리아졸-5-일, 1,2,3-트리아졸-4-일, 1,2,3-트리아졸-5-일, 테트라졸릴, 피리드-2-일, 피리드-3-일, 2-피라진-2일, 피라진-4-일, 피라진-5-일, 2- 피리미딘-2-일, 4- 피리미딘-2-일, 또는 5-피리미딘-2-일을 들 수 있다.Examples of heteroaryl include thienyl, furyl, pyrrolyl, imidazolyl, pyrazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, 1,2,3-oxadiazolyl, 1,2,4-oxadiazolyl, , 5-oxadiazolyl, 1,3,4-oxadiazolyl group, 1,2,3-thiadiazolyl, 1,2,4-thiadiazolyl, 1,2,5-thiadiazolyl, Thiadiazolyl, isothiazol-3-yl, isothiazol-4-yl, isothiazol-5-yl, oxazol- Yl, isoxazol-3-yl, 1,2,4-triazol-5-yl, Yl, pyrid-3-yl, 2-pyrazin-4-yl, 1,2,3-triazol-5-yl, tetrazolyl, 2-yl, pyrazin-4-yl, pyrazin-5-yl, 2-pyrimidin-2-yl, 4-pyrimidin-2-yl or 5-pyrimidin-2-yl.

용어 “헤테로아릴”은 헤테로방향족 고리가 하나 이상의 아릴, 지환족(cycloaliphatic), 또는 헤테로사이클에 융합된 경우를 포함한다. The term &quot; heteroaryl &quot; includes those where the heteroaromatic ring is fused to one or more aryl, cycloaliphatic, or heterocycle.

하기 실시예 및 비교예를 통하여 상기 전해질 및 리튬전지가 더욱 상세하게 설명하기로 하되 하기 실시예는 상기 전해질 및 리튬전지를 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.The electrolyte and the lithium battery will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, but the following examples are not intended to limit the electrolyte and the lithium battery.

실시예Example 1: 전해질의 제조 1: Preparation of electrolyte

먼저 에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸 카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)의 2:1:7 부피비 혼합용매에, 화학식 3으로 표시되는 화합물 0.05 중량%를 부가하고 여기에 리튬염인 LiPF6을 부가하여 LiPF6가 1.5M 의 농도가 되도록 용해시켜 전해질을 제조하였다.First, 0.05% by weight of a compound represented by the general formula (3) was added to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) at a ratio of 2: 1: 7 by volume, and LiPF 6 In addition, LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1.5 M to prepare an electrolyte.

[화학식 3](3)

Figure pat00006
Figure pat00006

실시예Example 2: 전해질의 제조 2: Preparation of electrolyte

화학식 3으로 표시되는 화합물 대신 화학식 4로 표시되는 화합물을 부가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound represented by Chemical Formula 4 was added instead of the compound represented by Chemical Formula 3.

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00007
Figure pat00007

실시예Example 3-4: 전해질의 제조 3-4: Preparation of electrolyte

전해질 제조시 하기 화학식 3의 화합물의 함량이 0.1 중량% 및 0.2 중량%로 각각 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 제조하였다. The electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the compound of the formula (3) was changed to 0.1% by weight and 0.2% by weight in the production of the electrolyte, respectively.

실시예Example 5-6: 전해질의 제조 5-6: Preparation of electrolyte

전해질 제조시 하기 화학식 4의 화합물의 함량이 0.1 중량% 및 0.2 중량%로 각각 변화된 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 제조하였다. An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2 except that the content of the compound of the following formula (4) was changed to 0.1 wt% and 0.2 wt%, respectively, during the production of the electrolyte.

비교예Comparative Example 1: 전해질의 제조 1: Preparation of electrolyte

화학식 3으로 표시되는 화합물을 부가하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 전해질을 제조하였다.An electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by the general formula (3) was not added.

제작예Production Example 1:리튬이온전지의1: Lithium-ion battery 제조 Produce

음극은 하기 과정에 따라 실시하여 제조하였다.The negative electrode was prepared according to the following procedure.

실리콘 탄소 복합체/흑연(silicon-carbon nanocomposite: SCN) 11중량%와 흑연 89중량%) 97중량%, 도전제로서 (다이셀(Daicel)사의 BM408) 1.5중량%, 바인더로서 (제온(Zeon)사의 BM400-B) 1.5중량%를 혼합한 후 증류수에 투입하고 기계식 교반기를 사용하여 60분간 교반하여 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 닥터 블레이드를 사용하여 10㎛ 두께의 구리 집전체 위에 약 60㎛ 두께로 도포하고 100℃의 열풍건조기에서 0.5시간 동안 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 4시간 동안 다시 한번 건조하고, 압연(roll press)하여 음극을 제조하였다. 음극의 합제밀도 (E/D)는 1.55 g/cc이고, 로딩레벨(L/L)은 14.36 mg/cm2이다., 97% by weight of a silicon-carbon nanocomposite (SCN) and 89% by weight of graphite), 1.5% by weight of a conductive agent (BM408 of Daicel) as a binder BM400-B) was added to distilled water, and the mixture was stirred for 60 minutes using a mechanical stirrer to prepare an anode active material slurry. The slurry was coated on a copper collector having a thickness of 10 mu m to a thickness of about 60 mu m using a doctor blade, dried in a hot air drier at 100 DEG C for 0.5 hour, dried again under vacuum at 120 DEG C for 4 hours, (roll press) to produce a negative electrode. The mixing density (E / D) of the cathode was 1.55 g / cc and the loading level (L / L) was 14.36 mg / cm 2 .

이와 별도로, 양극은 다음과정에 따라 실시하여 제조하였다.Separately, the positive electrode was prepared by the following procedure.

7:3 중량비의 LiNi0 . 6Co0 . 2Mn0 . 2O2(NCM 622, 삼성 SDI)와 LiNi0 . 88Co0 . 1Al0 . 02O2의 혼합물 94중량%, 도전제로서 (Denka black) 3.0중량% 및 바인더로서(PVDF, Solvay사의 Solef 6020) 3.0중량%를 혼합하여 N-메틸-2-피롤리돈 용매에 투입한 후 기계식 교반기를 사용하여 30분간 교반하여 양극활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 닥터 블레이드를 사용하여 20㎛ 두께의 알루미늄 집전체 위에 약 60㎛ 두께로 도포하고 100℃의 열풍건조기에서 0.5시간 동안 건조한 후 진공, 120℃의 조건에서 4시간 동안 다시 한번 건조하고, 압연(roll press)하여 양극을 제조하였다. 양극의 합제밀도 (E/D)는 3.15 g/cc이고, 로딩레벨(L/L)은 27.05 mg/cm2이다.7: 3 ratio by weight of LiNi 0. 6 Co 0 . 2 Mn 0 . 2 O 2 (NCM 622, Samsung SDI) and LiNi 0 . 88 Co 0 . 1 Al 0 . 02 mixture of O 2 (PVDF, Solef 6020, manufactured by Solvay) 3.0 weight% as a conductive agent (Denka black) and 94 weight% of a binder were mixed in a solvent of N-methyl-2-pyrrolidone and then mixed using a mechanical stirrer And the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a cathode active material slurry. The slurry was coated on an aluminum current collector having a thickness of about 60 mu m with a doctor blade to a thickness of about 60 mu m and dried in a hot air drier at 100 DEG C for 0.5 hour and then dried again under vacuum at 120 DEG C for 4 hours, (roll press) to prepare a positive electrode. The mixing density (E / D) of the anode is 3.15 g / cc and the loading level (L / L) is 27.05 mg / cm 2 .

세퍼레이터로서 (폴리에틸렌 세퍼레이터(두께: 16㎛) SK 이노베이션) 및 전해질로서 상기 실시예 1의 전해질을 사용하여 리튬전지(2016 풀 전지)를 제조하였다.A lithium battery (2016 full battery) was produced using the electrolyte of Example 1 as a separator (polyethylene separator (thickness: 16 mu m) SK Innovation) and an electrolyte.

제작예Production Example 2-6 2-6

실시예 1의 전해질 대신 실시예 2-6의 전해질을 각각 사용한 것을 제외하고는, 제작예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬전지를 제조하였다. A lithium battery was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the electrolyte of Example 2-6 was used instead of the electrolyte of Example 1, respectively.

비교제작예Comparative Production Example 1: 리튬전지의 제조 1: Manufacture of lithium battery

실시예 1의 전해질 대신 비교예 1의 전해질을 각각 사용한 것을 제외하고는, 제작예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 리튬전지를 제조하였다. A lithium battery was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the electrolyte of Comparative Example 1 was used instead of the electrolyte of Example 1.

평가예Evaluation example 1: 고전압(4.2V), 고온(45℃)  1: High voltage (4.2V), high temperature (45 ℃) 충방전Charging and discharging 특성 characteristic

1)제작예 1, 3. 4 및 비교제작예 11) Production Examples 1 and 3.4 and Comparative Production Example 1

상기 제작예 1, 3, 4 및 비교제작예 1에서 제조된 리튬전지를 45℃에서 0.2C The lithium batteries produced in Production Examples 1, 3 and 4 and Comparative Production Example 1 were mixed at 45 ° C and 0.2C

rate의 전류로 전압이 4.20V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.20V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.5V(vs. Li)에 이를 때까지 0.2C rate의 정전류로 방전하였다(화성단계, 1st 사이클).rate current until the voltage reached 4.20 V (vs. Li) and then cut off at a current of 0.05 C rate while maintaining 4.20 V in constant voltage mode. Then, at the time of discharging, the battery was discharged at a constant current of 0.2 C rate until the voltage reached 2.5 V (vs. Li) (Mars phase, 1 st cycle).

상기 화성단계의 1st 사이클을 거친 리튬전지를 45℃에서 0.2C rate의 전류로 전압이 4.20V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.20V를 유지하면서 0.05C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.5V(vs. Li)에 이를 때까지 0.2C rate의 정전류로 방전하였다(화성단계, 2nd 사이클).The lithium battery having passed through the 1 st cycle of the above conversion step was charged with a constant current until the voltage reached 4.20 V (vs. Li) at a current of 0.2 C rate at 45 ° C and then maintained at 4. 0 V in a constant voltage mode, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; of &lt; / RTI &gt; Then, at the time of discharge, discharge was performed at a constant current of 0.2 C rate until the voltage reached 2.5 V (vs. Li) (Mars phase, 2 nd cycle).

상기 화성단계를 거친 리튬전지를 45℃에서 1.6C rate의 전류로 전압이 4.20V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류 충전하고, 이어서 정전압 모드에서 4.20V를 유지하면서 0.2C rate의 전류에서 컷오프(cut-off)하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.0V(vs. Li)에 이를 때까지 1.6C rate의 정전류로 방전하는 사이클을 100th 사이클까지 반복하였다.The lithium battery having undergone the above conversion step was charged at a constant current of 45 ° C. at a current of 1.6 C rate until the voltage reached 4.20 V (vs. Li), and then maintained at 4.20 V in a constant voltage mode, (cut-off). The cycle of discharging at a constant current of 1.6 C rate until the voltage reached 2.0 V (vs. Li) at discharge was repeated up to 100 th cycle.

상기 모든 충방전 사이클에서 하나의 충전/방전 사이클 후 10분간의 정지 시간을 두었다.A stopping time of 10 minutes was provided after one charge / discharge cycle in all of the above charge / discharge cycles.

상기 충방전 실험 결과의 일부를 도 2a에 나타내었다.Some of the results of the charge-discharge experiments are shown in Fig.

도 2를 참조하여, 제작예 1, 3, 4의 리튬전지는 비교제작예 1의 경우와 비교하여 고온 수명 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 2, it was confirmed that the lithium battery of Production Examples 1, 3, and 4 improved the high temperature lifetime characteristics as compared with Comparative Production Example 1.

한편, 제작예 2, 5-6에 따라 제조된 리튬전지에 대한 45℃에서의 충방전 특성을 상술한 제작예 1에서 제조된 리튬전지의 고온 충방전 특성 평가 방법과 동일하게 실시하였다. 고온 충방전 특성 평가 결과를 도 2b에 나타내었다.Meanwhile, the charging / discharging characteristics at 45 ° C of the lithium battery manufactured according to Production Examples 2 and 5-6 were evaluated in the same manner as in the method for evaluating the high temperature charging / discharging characteristics of the lithium battery manufactured in Production Example 1 described above. The evaluation results of the high-temperature charge-discharge characteristics are shown in Fig. 2B.

평가 결과, 제작예 2, 5 및 6에 따라 제조된 리튬전지는 제작예 6의 리튬전지와 비교하여 고온 충방전 특성이 유사한 수준을 나타냈다.As a result of evaluation, the lithium battery manufactured according to Production Examples 2, 5, and 6 exhibited similar high-temperature charge-discharge characteristics to those of Production Example 6 lithium battery.

평가예Evaluation example 2: 전기화학적 안정성(양극  2: Electrochemical stability (anode LSVLSV ))

실시예 1과 비교예 1에서 각각 제조된 전해질에 대한 전기화학적 안정성 측정을 하기 방법에 따라 평가하였다. 먼저 양극 LSV 평가를 실시하기 위하여 백금전극을 working 전극(working electrode: W.E.)으로 하고 리튬 금속을 대전극(counter electrode: CE)으로 하고 리튬 금속을 기준전극(reference electrode: R.E.)으로 이들 전극 사이에 상기 실시예 1과 비교예 1에서 제조된 전해질 막을 삽입하여3전극 시스템 전지로 제조하였다. 5mV/s 스캔율(scan rate)로 하여 6V까지 선형주사 전압전류법(Linear Sweep Voltammetry, LSV)을 통하여 전기화학적 안정성 측정하였다. The electrochemical stability measurements of the electrolytes prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were evaluated according to the following methods. First, a platinum electrode is used as a working electrode (WE), a lithium metal is used as a counter electrode (CE), and a lithium metal is used as a reference electrode (RE) The electrolyte membrane prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was inserted into a three-electrode system battery. The electrochemical stability was measured by Linear Sweep Voltammetry (LSV) up to 6V at a scan rate of 5mV / s.

전기화학적 안정성 평가 결과, 실시예 1의 전해질은 비교예 1의 경우와 비교하여 별다른 환원분해를 관찰하지 못했다. 이로부터 양극 및 환원에서 산화분해 안정성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 이를 통하여 화학식 3으로 표시되는 화합물은 양극에서 안정적인 전해질 첨가제라는 확인할 수 있었다. As a result of the electrochemical stability evaluation, the electrolyte of Example 1 did not show any reduction decomposition as compared with Comparative Example 1. From this, it was found that the stability of the oxidative decomposition was excellent in the anode and the reduction. As a result, it was confirmed that the compound represented by the general formula (3) was a stable electrolyte additive at the anode.

평가예Evaluation example 3: 전기화학적 안정성(음극  3: Electrochemical stability (cathode CVCV ))

실시예 1-2과 비교예 1에서 각각 제조된 전해질에 대한 전기화학적 안정성 측정을 하기 방법에 따라 평가하였다. 음극 CV 평가를 실시하기 위하여 그래파이트를 working 전극(working electrode: W.E.)으로 하고 리튬 금속을 대전극(counter electrode: CE)으로 하고 리튬 금속을 기준전극(reference electrode: R.E.)으로 이들 전극 사이에 상기 실시예 1과 비교예 1에서 제조된 전해질 막을 삽입하여3전극 시스템 전지로 제조하였다. 1mV/s 스캔율(scan rate)로 하여 3V-0V까지 CV을 통하여 전기화학적 안정성을 측정하였다. 전기화학적 안정성 평가 결과를 도 3 내지도 5에 나타내었다. 도 3 내지 도 5는 각각 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 전해질을 이용한 음극 CV 분석 결과를 나타낸 것이다.The electrochemical stability measurements of the electrolytes prepared in Examples 1-2 and Comparative Example 1 were evaluated according to the following methods. Cathode To evaluate the CV, graphite was used as a working electrode (WE), lithium metal was used as a counter electrode (CE), lithium metal was used as a reference electrode (RE) The electrolyte membrane prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was inserted into a three-electrode system battery. The electrochemical stability was measured by CV up to 3V-0V with a scan rate of 1mV / s. The results of the electrochemical stability evaluation are shown in FIG. 3 to FIG. FIGS. 3 to 5 show results of cathode CV analysis using the electrolyte prepared according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, respectively.

측정 결과, 비교예 1의 전해질은 1차 사이클에서 0.5V영역에서 에틸렌 카보네이트 환원 피크를 관찰하였고, 1차 사이클후(예를 들어 3차 및 5차 사이클) 2차 및 3차 사이클에서 연속적이면서 큰 전류 감소가 관찰되었다. 이에 비하여As a result of the measurement, the electrolyte of Comparative Example 1 observed the ethylene carbonate reduction peak in the 0.5 V region in the first cycle, and the secondary and tertiary cycles after the first cycle (for example, the third and fifth cycles) A current reduction was observed. Compared to this

실시예 1및 2의 전해질을 이용하면 비교예 1의 경우와 비교하여 별다른 환원분해를 관찰하지 못했다. 이로부터 화학식 3로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물은 음극에서 안정적인 전해질 첨가제라는 확인할 수 있었다. As compared with the case of Comparative Example 1, no reduction decomposition was observed using the electrolytes of Examples 1 and 2. From this, it was confirmed that the compound represented by the formula (3) and the compound represented by the formula (4) were stable electrolyte additives in the negative electrode.

1: 리튬전지 2: 음극
3: 양극 4: 세퍼레이터
5: 전지케이스 6: 캡 어셈블리
1: Lithium battery 2: cathode
3: anode 4: separator
5: Battery case 6: Cap assembly

Claims (12)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 리튬전지용 전해질:
[화학식 1]
Figure pat00008

상기 화학식 1 중, n은 0 또는 1이고,
i)n이 0인 경우, R2는 치환된 또는 비치환된 C2-C10의 알케닐기이고,
R1은 치환된 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, 치환된 또
는 비치환된 C6-C10의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기이고,
ii)n이 1인 경우, R1 내지 R4는 서로 독립적으로 치환된 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C6-C10의 아릴기 또는 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기이다.
1. An electrolyte for a lithium battery comprising a compound represented by the following Formula 1:
[Chemical Formula 1]
Figure pat00008

In Formula 1, n is 0 or 1,
i) when n is 0, R 2 is a substituted or unsubstituted C2-C10 alkenyl group,
R 1 is a substituted or unsubstituted C 1 -C 5 alkyl group, a substituted or unsubstituted
Is an unsubstituted C6-C10 aryl group or a substituted or unsubstituted C3-C20 heteroaryl group,
ii) when n is 1, R 1 to R 4 independently of one another are a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6-C10 aryl group or a substituted or unsubstituted C3- To 20 heteroaryl groups.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 화학식 2 로 표시되는 화합물인 리튬전지용 전해질:
[화학식 2]
Figure pat00009

상기 화학식 2 중, R1은 C1-C5의 알킬기이다.
The method according to claim 1,
Wherein the compound represented by Formula 1 is a compound represented by Formula 2:
(2)
Figure pat00009

In the formula (2), R 1 is a C 1 -C 5 alkyl group.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 하기 화학식 3 또는 4로 표시되는 화합물인 리튬전지용 전해질:
[화학식 3]
Figure pat00010

[화학식 4]
Figure pat00011
The method according to claim 1,
Wherein the compound represented by the formula (1) is a compound represented by the following formula (3) or (4):
(3)
Figure pat00010

[Chemical Formula 4]
Figure pat00011
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 전해질 총중량을 기준으로 하여 0.001 내지 10 중량%인 리튬전지용 전해질.
The method according to claim 1,
The content of the compound represented by the formula (1) is 0.001 to 10% by weight based on the total weight of the electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 전해질 총중량을 기준으로 하여 0.05 내지 0.2 중량%인 리튬전지용 전해질.
The method according to claim 1,
The content of the compound represented by Formula 1 is 0.05 to 0.2 wt% based on the total weight of the electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 유기용매를 더 포함하며,
상기 유기용매가 디알킬카보네이트, 고리형카보네이트, 선형 또는 고리형 에스테르, 선형 또는 고리형 아미드, 지방족 니트릴, 선형 에테르, 및 고리형 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 리튬전지용 전해질.
The method according to claim 1,
The electrolyte further comprises an organic solvent,
Wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of dialkyl carbonates, cyclic carbonates, linear or cyclic esters, linear or cyclic amides, aliphatic nitriles, linear ethers, and cyclic ethers.
제1항에 있어서,
상기 전해질은 리튬염을 더 포함하며,
상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, Li(FSO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2y + 1SO2)(x, y는 1 내지 20이다), LiCl, LiI 또는 이들의 혼합물인 리튬전지용 전해질.
The method according to claim 1,
Wherein the electrolyte further comprises a lithium salt,
The lithium salt may be at least one selected from the group consisting of LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (FSO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , 2 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ) (x and y are 1 to 20), LiCl, LiI or a mixture thereof.
양극, 음극, 및 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 전해질 및 그 반응 생성물을 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 리튬전지.A lithium battery comprising at least one selected from an anode, a cathode, and an electrolyte according to any one of claims 1 to 7 and a reaction product thereof. 제8항에 있어서,
상기 양극은 전이금속의 총중량을 기준으로 하여 니켈의 함량이 50 내지 100몰%인 리튬 니켈계 복합 화합물을 포함하는 리튬전지.
9. The method of claim 8,
Wherein the positive electrode comprises a lithium-nickel complex compound having a nickel content of 50 to 100 mol% based on the total weight of the transition metal.
제9항에 있어서,
상기 니켈의 함량이 50몰% 내지 100몰%인 리튬 니켈계 복합 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물인 리튬전지:
<화학식 6>
LixNiyM1 - yO2
화학식 6 중, x는 0.9 내지 1.2이고, y는 0.5 내지 1.0이고, M은 코발트(Co), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 이상이다.
10. The method of claim 9,
Wherein the lithium nickel composite compound having a nickel content of 50 mol% to 100 mol% is a lithium compound,
(6)
Li x Ni y M 1 - y O 2
In Formula 6, x is 0.9 to 1.2, y is 0.5 to 1.0, and M is at least one selected from cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al).
제10항에 있어서,
상기 화학식 6의 화합물은 하기 화학식 7으로 표시되는 화합물 또는 하기 화학식 8로 표시되는 화합물인 리튬전지:
[화학식 7]
LixNiyCozMn1 -y- zO2
화학식 7 중, 1≤x≤1.2, 0.5≤y<1, 0≤z≤0.5, 0≤1-y-z≤0.5이고,
[화학식 8]
LixNiyCozAl1 -y- zO2
화학식 8 중, 0.5≤≤y≤≤1, 0≤z≤≤0.5이다
11. The method of claim 10,
Wherein the compound of Formula 6 is a compound represented by Formula 7 or a compound represented by Formula 8,
(7)
Li x Ni y Co z Mn 1 - y - z O 2
In the formula (7), 1? X? 1.2, 0.5? Y <1, 0? Z? 0.5, 0? 1-yz?
[Chemical Formula 8]
Li x Ni y Co z Al 1 - y - z O 2
In the formula (8), 0.5? Y?? 1, 0? Z?
제10항에 있어서,
상기 화학식 6의 화합물은 LiNi0 . 6Co0 . 2Mn0 . 2O2, LiNi0 . 88Co0 . 1Al0 . 02O2 또는 그 혼합물인 리튬전지.
11. The method of claim 10,
The compounds of the formula (6) is LiNi 0. 6 Co 0 . 2 Mn 0 . 2 O 2 , LiNi 0 . 88 Co 0 . 1 Al 0 . 02 O 2 or a mixture thereof.
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