KR20190142670A - Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고농도 리튬염을 적용하여 리튬 이차 전지의 수명특성 및 방전출력이 향상된 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same. More particularly, a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery including the same, which have improved lifetime characteristics and discharge output by applying a high concentration lithium salt. It is about.
모바일 기기, 전기 자동차 등의 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이차 전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자가 방전율이 낮은 리튬 이차 전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand of mobile devices, electric vehicles, and the like increase, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly, among them, high energy density and operating potential, long cycle life, and low self discharge rate Lithium secondary batteries have been commercialized and widely used.
리튬 이차 전지는 리튬 이온이 양극의 리튬 금속 산화물로부터 음극의 흑연 전극으로 삽입(intercalation)되고 탈리(deintercalation)되는 과정을 반복하면서 충방전이 진행된다.In the lithium secondary battery, charging and discharging proceed while repeating a process in which lithium ions are intercalated and deintercalated from a lithium metal oxide of a positive electrode to a graphite electrode of a negative electrode.
일반적으로 리튬 이차 전지에서 가장 많이 사용되는 양극은 리튬 전이금속 산화물을 활물질로 사용하여 만드는 다공성 전극이므로, 전해질은 전극의 미세기공 내부까지 침투하여 리튬 이온을 공급함과 동시에 활물질과의 계면에서 리튬 이온을 주고받는 기능을 맡고 있다. 리튬 이차 전지의 작동 전압과 에너지 밀도 등의 기본 성능은 이론적으로 양극 및 음극을 구성하는 재료에 의하여 결정되나, 우수한 전지 성능을 얻으려면 양 전극 사이에서의 이온전달이 중요하므로, 전해질에 대한 연구 또한 지속적으로 진행되어 오고 있다.In general, the most commonly used positive electrode of a lithium secondary battery is a porous electrode made of a lithium transition metal oxide as an active material, and thus the electrolyte penetrates into the micropores of the electrode to supply lithium ions and at the same time, the lithium ions are intercalated with the active material. It is in charge of sending and receiving. Basic performances such as operating voltage and energy density of lithium secondary batteries are determined by the materials constituting the positive and negative electrodes, but the ion transfer between the two electrodes is important to obtain excellent battery performance. It's been going on.
최근에는, 현재 통용되는 전해질보다 전해질 중 존재하는 이온량을 증가시켜 전지의 수명 성능 및 방전 출력을 향상시키기 위해, 높은 수율(transference number)을 가지는 고농도 리튬염 전해질에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 리튬염의 농도가 상승하게 되는 경우, 이온 간 상호작용이 증가하게 되고, 이로 인하여 전해질의 점도가 상승하게 되어 이온 전도도가 되려 감소해 전지의 성능이 저하되는 문제점이 존재한다.Recently, in order to improve the lifespan performance and discharge output of a battery by increasing the amount of ions present in the electrolyte than the electrolyte currently used, studies on a high concentration lithium salt electrolyte having a high yield (transference number) have been conducted. However, when the concentration of the lithium salt is increased, the interaction between the ions is increased, thereby increasing the viscosity of the electrolyte to decrease the ionic conductivity to decrease the performance of the battery.
이에, 전지의 수명 특성 및 방전 출력을 개선시킬 수 있으면서도, 전해질의 이온 전도도를 일정 수준 이상 유지할 수 있는 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 개발에 대한 필요성이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for development of a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery including the same, which can improve battery life characteristics and discharge output, and which can maintain an ion conductivity of the electrolyte at a predetermined level or higher.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고리튬염을 사용하여 수명특성 및 방전 출력이 우수하면서도, 일정 수준 이상의 이온전도도를 유지할 수 있는 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery comprising the same, while having excellent life characteristics and discharge output by using a cyclic lithium salt, which can maintain a certain level of ion conductivity. do.
일 구현예에 따르면, 본 발명은, 1.8M 내지 5M의 몰 농도인 리튬염; 및 불소가 치환된 환형 카보네이트계 화합물 및 불소가 치환된 환형 에터계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 불소가 치환된 환형 화합물 및 선형 카보네이트계 화합물을 포함하는 유기용매를 포함하고, 상기 유기용매는, 상기 선형 카보네이트계 화합물 및 상기 불소가 치환된 환형 화합물이 (90~99):(1~10) 중량비로 포함되며, 상기 선형 카보네이트계 화합물은, 쌍극자 모멘트 지수가 1.5 내지 30인 화합물인 것인 리튬 이차 전지용 전해질을 제공한다.According to one embodiment, the present invention is a lithium salt having a molar concentration of 1.8M to 5M; And an organic solvent including at least one fluorine-substituted cyclic compound and a linear carbonate compound selected from the group consisting of a fluorine-substituted cyclic carbonate compound and a fluorine-substituted cyclic ether compound. Wherein the linear carbonate compound and the fluorine-substituted cyclic compound are included in a weight ratio of (90 to 99) :( 1 to 10), wherein the linear carbonate compound is a compound having a dipole moment index of 1.5 to 30. Provided is an electrolyte for a lithium secondary battery.
이때, 상기 선형 카보네이트계 화합물은, 디메틸카보네이트인 것일 수 있다.In this case, the linear carbonate compound may be dimethyl carbonate.
상기 불소가 치환된 환형 카보네이트계 화합물은, 플루오로에틸렌 카보네이트, 디플루오로에틸렌카보네이트, 트리플루오로에틸렌카보네이트, 플루오로프로필렌카보네이트, 디플루오로프로필렌카보네이트 및 트리플루오로프로필렌카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것일 수 있다. The fluorine-substituted cyclic carbonate compound is selected from the group consisting of fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, trifluoroethylene carbonate, fluoropropylene carbonate, difluoropropylene carbonate and trifluoropropylene carbonate It may be at least one.
상기 불소가 치환된 환형 이터계 화합물은, 2,2-비스트리플루오로메틸-1,3-디옥살란, 2-(다이플루오로메틸)-2-(트리플루오로메틸)-1,3-디옥살란, 2-(플루오로메틸)-2-(트리플루오로메틸)-1,3-디옥살란, 2,2-비스트리플루오로메틸-1,3-디옥산, 2-(다이플루오로메틸)-2-(트리플루오로메틸)-1,3-디옥산, 2-(플루오로메틸)-2-(트리플루오로메틸)-1,3-디옥산, 플루오로테트라하이드로퓨란 및 다이플루오로테트라하이드로퓨란으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것일 수 있다.The fluorine-substituted cyclic ether compound is 2,2-bistrifluoromethyl-1,3-dioxalan, 2- (difluoromethyl) -2- (trifluoromethyl) -1,3- Dioxalane, 2- (fluoromethyl) -2- (trifluoromethyl) -1,3-dioxalan, 2,2-bistrifluoromethyl-1,3-dioxane, 2- (difluoro Methyl) -2- (trifluoromethyl) -1,3-dioxane, 2- (fluoromethyl) -2- (trifluoromethyl) -1,3-dioxane, fluorotetrahydrofuran and di It may be at least one selected from the group consisting of fluorotetrahydrofuran.
한편, 상기 리튬 이차 전지용 전해질은, 첨가제로서, 비닐렌 카보네이트, 리튬 디플루오로 옥살레이트 포스페이트, 리튬 비스(옥살라토)보레이트, 디플루오로벤젠, 프로판설톤, 폴리페닐렌설파이드, 숙신나이트릴, 리튬다이플루오로(옥살라토)보레이트, 프로펜설톤, 비닐 에틸렌 카보네이트, 에틸렌 설페이트 및 아디포나이트릴로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다.On the other hand, the lithium secondary battery electrolyte, as an additive, vinylene carbonate, lithium difluoro oxalate phosphate, lithium bis (oxalato) borate, difluorobenzene, propanesultone, polyphenylene sulfide, succinitrile, It may further comprise at least one compound selected from the group consisting of lithium difluoro (oxalato) borate, propenesultone, vinyl ethylene carbonate, ethylene sulfate and adiponitrile.
상기 첨가제는, 상기 리튬 이차 전지용 전해질 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 내지 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다.The additive may be included in an amount of 0.01 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the electrolyte for a lithium secondary battery.
다른 구현예에 있어서, 본 발명은, Lix(NiaCobMncMd)O2 (M은 Al, Zr, Mg, Zn, Y, Fe, W 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소이며, 0.5≤a<1.0, 0<b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.4, 0.8≤x≤1.2) 으로 표시되는 리튬 복합금속 산화물을 포함하는 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극; 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막; 및 상기 리튬 이차 전지용 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.In another embodiment, the present invention, Lix (Ni a Co b Mn c M d ) O 2 (M is at least one selected from the group consisting of Al, Zr, Mg, Zn, Y, Fe, W and Ti) An anode comprising a positive electrode active material comprising a lithium composite metal oxide represented by 0.5? A <1.0, 0? B? 0.5, 0? C? 0.5, 0? D? 0.4, and 0.8? X? 1.2; cathode; A separator interposed between the anode and the cathode; And it provides a lithium secondary battery comprising the electrolyte for the lithium secondary battery.
바람직하게는, 상기 리튬 복합금속 산화물은, 0.6≤a<1.0, 0<b≤0.4, 0≤c≤0.4, 0≤d≤0.4, 0.8≤x≤1.2 인 것일 수 있다.Preferably, the lithium composite metal oxide may be 0.6 ≦ a <1.0, 0 <b ≦ 0.4, 0 ≦ c ≦ 0.4, 0 ≦ d ≦ 0.4, and 0.8 ≦ x ≦ 1.2.
보다 바람직하게는, 상기 리튬 복합금속 산화물은, 0.8≤a<1.0, 0<b≤0.2, 0≤c≤0.2, 0≤d≤0.2, 0.8≤x≤1.2 인 것일 수 있다.More preferably, the lithium composite metal oxide may be 0.8≤a <1.0, 0 <b≤0.2, 0≤c≤0.2, 0≤d≤0.2, 0.8≤x≤1.2.
한편, x의 범위는 바람직하게는, 0.9≤x≤1.1, 보다 바람직하게는 0.95≤x≤1.05 로 될 수 있다.On the other hand, the range of x is preferably 0.9≤x≤1.1, more preferably 0.95≤x≤1.05.
한편, 상기 음극은, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 전이금속으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 전극일 수 있다.The cathode may be at least one metal electrode selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, and transition metals.
보다 구체적으로, 음극에 사용되는 금속은 리튬, 구리, 니켈 및 인듐으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 금속일 수 있다.More specifically, the metal used for the negative electrode may be at least one metal selected from the group consisting of lithium, copper, nickel and indium.
본 발명에 따른 리튬 이차 전지용 전해질은 고농도 리튬염을 사용하여, 전해질 중 존재하는 이온량을 증가시켜 전지의 수명 특성 및 방전출력을 향상시킬 수 있고, 특정 화합물을 포함하는 유기용매를 사용하여, 일정 수준의 점도를 가지는 리튬 이차 전지용 전해질을 제공할 수 있다.The electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention can increase the amount of ions present in the electrolyte by using a high concentration of lithium salts, thereby improving the lifespan characteristics and the discharge output of the battery, and by using an organic solvent containing a specific compound, An electrolyte for a lithium secondary battery having a viscosity of can be provided.
또한, 본 발명에 따른 리튬 이차 전지용 전해질과 함께 고 함량의 Ni을 포함하는 리튬 복합금속 산화물을 포함하는 양극 활물질을 포함하는 양극을 사용하여, 전지의 용량 특성 또한 개선시킬 수 있다.In addition, by using a positive electrode including a positive electrode active material containing a lithium composite metal oxide containing a high content of Ni together with the electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention, the capacity characteristics of the battery can also be improved.
도 1은 실험예 1에 따라 측정된 리튬 이차 전지의 방전용량이 초기 방전용량 대비 80%가 될 때까지의 cycle 횟수를 측정한 그래프이다.1 is a graph measuring the number of cycles until the discharge capacity of the lithium secondary battery measured according to Experimental Example 1 becomes 80% of the initial discharge capacity.
이하, 본 발명에 대해 보다 자세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing exemplary embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the terms "comprise", "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, component, or combination thereof, that is, one or more other features, It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, components, or combinations thereof.
리튬 이차 전지용 전해질Electrolyte for Lithium Secondary Battery
본 발명에 따른 리튬 이차 전지용 전해질은 1.8M 내지 5M의 몰 농도인 리튬염 및 불소가 치환된 환형 카보네이트(carbonate)계 화합물 및 불소가 치환된 환형 에터(ehter)계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 불소가 치환된 환형 화합물 및 선형 카보네이트계 화합물을 포함하는 유기용매를 포함하고, 상기 유기용매는, 상기 선형 카보네이트계 화합물 및 상기 불소가 치환된 환형 화합물이 (90~99):(1~10) 중량비로 포함된다. 이때, 상기 선형 카보네이트계 화합물은, 쌍극자 모멘트 지수가 1.5 내지 30인 화합물인 것일 수 있다.The electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention is at least selected from the group consisting of a lithium salt and a fluorine-substituted cyclic carbonate compound and a fluorine-substituted cyclic ether compound having a molar concentration of 1.8M to 5M. At least one fluorine-substituted cyclic compound and an organic solvent comprising a linear carbonate-based compound, wherein the organic solvent, the linear carbonate-based compound and the fluorine-substituted cyclic compound is (90 ~ 99): (1 ~ 10) included in weight ratio. In this case, the linear carbonate-based compound may be a compound having a dipole moment index of 1.5 to 30.
일반적으로 리튬 이차 전지용 전해질에 사용되는 리튬염의 경우, 1M 이하의 몰농도를 가지는 리튬염을 사용한다. 이는, 리튬염의 농도가 높을수록, 전해질의 점도 또한 상승하게 되어 이온 전도도가 저하되고, 분리막의 젖음성(wetting)이 용이하지 않아 전지의 성능이 저하될 여지가 있기 때문이다.In general, in the case of the lithium salt used in the electrolyte for lithium secondary batteries, a lithium salt having a molar concentration of 1 M or less is used. This is because the higher the concentration of the lithium salt, the higher the viscosity of the electrolyte, the lower the ionic conductivity, the less wettability of the separator, the lower the performance of the battery.
하지만, 전지 성능을 향상시키기 위하여, 고리튬염을 포함하는 전해질에 대한 수요가 증가하고 있어, 상기와 같은 문제점을 극복함과 동시에 고리튬염을 포함하는 전해질에 대한 필요성이 높아지고 있다.However, in order to improve battery performance, there is an increasing demand for an electrolyte containing a cyclic lithium salt, thereby overcoming the above problems and increasing the need for an electrolyte containing a cyclic lithium salt.
따라서, 본 발명에서는 리튬 이차 전지용 전해질에 고농도의 리튬염을 포함하되, 점도를 조절할 수 있도록 선형 카보네이트계 화합물 및 불소가 치환된 환형 화합물을 포함하는 유기용매를 포함하여, 전해질 내에 이온량을 증가시켜 전지의 수명 성능 및 방전 출력을 향상시키면서도, 이온전도도를 일정 수준 이상으로 유지할 수 있도록 하였다.Therefore, in the present invention, a lithium secondary battery electrolyte includes a high concentration of lithium salt, but includes an organic solvent containing a linear carbonate-based compound and a fluorine-substituted cyclic compound to control the viscosity, thereby increasing the amount of ions in the electrolyte The ion conductivity can be maintained above a certain level while improving the lifetime performance and discharge output.
보다 구체적으로, 상기 리튬염의 몰 농도는 1.8M 내지 5M, 바람직하게는, 1.8M 내지 4M, 보다 바람직하게는, 1.8M 내지 3M인 것일 수 있다. 리튬염의 몰 농도가 상기 범위인 경우, 전해질 내의 이온량을 상승시켜 높은 수율(transference number)을 가질 수 있으면서도 전지를 구동할 수 있는 수준의 점도를 가질 수 있도록 할 수 있다. 본 발명에서, 수율(transference number)이란, 전해질에 전류가 통하면 음이온은 양극으로, 양이온은 음극을 향해 이동하는데, 이때 양쪽 이온이 전기를 운반할 때의 분담비율을 의미한다. More specifically, the molar concentration of the lithium salt may be 1.8M to 5M, preferably 1.8M to 4M, more preferably 1.8M to 3M. When the molar concentration of the lithium salt is within the above range, the amount of ions in the electrolyte may be increased to have a high yield (transference number) while having a level at which the battery can be driven. In the present invention, when the current flows through the electrolyte, the anion moves to the positive electrode and the positive ion moves toward the negative electrode, where both ions mean a sharing ratio when carrying electricity.
한편, 상기 리튬염은, 리튬 이차 전지용 전해질에 통상적으로 사용되는 리튬염이라면 특별히 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, CF3SO3Li, LiC(CF3SO2)3, LiC4BO8, LiTFSI(lithium bis(trifluoro methane sulfonyl) imide) 및 LiFSI(lithium bis(fluoro sulfonyl) imide) 및 LiClO4로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 리튬염은 1종 또는 필요에 따라 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. On the other hand, the lithium salt may be used without particular limitation as long as it is a lithium salt commonly used in electrolytes for lithium secondary batteries. Specifically, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , CF 3 SO 3 Li, LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC 4 BO 8, may include at least one or more compounds selected from the group consisting of LiTFSI (lithium bis (trifluoro methane sulfonyl ) imide) and LiFSI (lithium bis (fluoro sulfonyl) imide) and LiClO 4. More specifically, the lithium salt may be used alone or in combination of two or more kinds as necessary.
상기 유기용매는, 불소가 치환된 환형 카보네이트계 화합물 및 불소가 치환된 환형 에터계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 불소가 치환된 환형 화합물 및 선형 카보네이트계 화합물을 포함한다.The organic solvent includes at least one fluorine-substituted cyclic compound and a linear carbonate compound selected from the group consisting of a fluorine-substituted cyclic carbonate compound and a fluorine-substituted cyclic ether compound.
리튬 이차 전지용 전해질에 사용되는 유기용매로서, 선형 카보네이트계 화합물 및 환형 카보네이트계 화합물을 함께 사용하는 것이 일반적이나, 고리튬염을 적용하는 본 발명의 전해질의 경우, 전해질의 점도가 지나치게 상승할 수 있다. 이때, 액체 전해질 내에서 이온의 이동도는 Stokes의 법칙에 의거하여, 유기용매의 점도에 반비례하는데, 고리튬염을 전해질에 적용하는 경우, 기존의 전해질에 비하여 점도가 상대적으로 더 높으므로, 본 발명에서는, 전해질의 점도를 일정 수준 이하로 조절하기 위하여, 선형 카보네이트계 화합물을 유기 용매의 일 구성으로 사용하는 것이 바람직하다. As an organic solvent used in an electrolyte for a lithium secondary battery, it is common to use a linear carbonate compound and a cyclic carbonate compound together, but in the case of the electrolyte of the present invention to which a cyclic lithium salt is applied, the viscosity of the electrolyte may be excessively increased. . In this case, the mobility of ions in the liquid electrolyte is inversely proportional to the viscosity of the organic solvent according to Stokes' law. When the cyclic lithium salt is applied to the electrolyte, the viscosity is relatively higher than that of the conventional electrolyte. In the present invention, in order to adjust the viscosity of the electrolyte to a predetermined level or less, it is preferable to use a linear carbonate-based compound as one configuration of the organic solvent.
예를 들어, 상기 선형 카보네이트계 화합물은 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC)일 수 있다.For example, the linear carbonate compound may be dimethyl carbonate (DMC).
디메틸카보네이트를 포함하는 유기용매를 사용하는 경우, 상기 유기용매 내에 리튬염이 해리된 경우, 유전율이 급격하게 상승할 수 있다.When using an organic solvent containing dimethyl carbonate, when the lithium salt dissociates in the organic solvent, the dielectric constant may increase rapidly.
이는, 리튬염의 해리에 따른 이성질체(conformer) 형성과 관련이 있다. 보다 구체적으로, 리튬염이 해리되는 경우, 유기 용매를 구성하는 화합물 분자들은 더 높은 에너지를 가지는 이성질체로의 이성질화(conformation)가 진행될 수 있으며, 이성질체의 형태에 따라 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 비롯한 극성(polarity), 전해질 전체의 유전율이 변화할 수 있다.This is related to the formation of isomers by dissociation of lithium salts. More specifically, when the lithium salt is dissociated, the compound molecules constituting the organic solvent may undergo isomerization into isomers having higher energy, and include dipole moments depending on the form of the isomers. Polarity and dielectric constant of the entire electrolyte may change.
디메틸카보네이트의 경우, 에너지적으로 안정적인 형태인 cis-cis 형태의 디메틸카보네이트로 존재하는 경우 약 0.32D의 쌍극자 모멘트를 가지지만, 리튬염 해리에 따른 이성질화를 통하여 이성질체 중에서도 상대적으로 안정적인 cis-trans 형태의 디메틸카보네이트로 존재하게 되는 경우, 약 3.98D의 쌍극자 모멘트를 가지게 되어, 유전율 또한 큰 폭으로 상승하게 된다.Dimethyl carbonate has a dipole moment of about 0.32D when present as an energy-stable cis-cis form of dimethyl carbonate, but is relatively stable among isomers through isomerization due to dissociation of lithium salts. When present as a dimethyl carbonate, it has a dipole moment of about 3.98D, and the dielectric constant also increases significantly.
그러나, 동일한 선형 카보네이트 중에서도, 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC)의 경우, 에너지적으로 안정적인 형태인 cis-cis 형태로 존재하는 경우의 쌍극자 모멘트(약 0.64D)와 리튬염 해리에 따른 이성질화를 통하여 cc(tg±), cc(g±g), cc(g±g±) (c:cis, t:trans, g:gauche)이성질체로 존재하는 경우 각각 0.48D, 0.23D, 0.46D의 쌍극자 모멘트를 가지므로, cis-cis 형태보다도 더 낮은 쌍극자 모멘트를 가진다. 따라서, 리튬염 해리를 통한 쌍극자 모멘트의 상승효과를 기대하기 어렵다.However, among the same linear carbonates, diethyl carbonate (DEC) isomerized due to dipole moment (about 0.64D) and lithium salt dissociation when present in the form of energy-stable cis-cis. Dipoles of 0.48D, 0.23D, and 0.46D, respectively, when they exist as isomers of cc (tg ± ), cc (g ± g), and cc (g ± g ± ) (c: cis, t: trans, g: gauche) Since it has a moment, it has a lower dipole moment than the cis-cis form. Therefore, it is difficult to expect a synergistic effect of the dipole moment through dissociation of lithium salts.
결국, 전해질의 유전율 향상을 위해서는 유기용매에 리튬염이 해리되는 경우, 쌍극자 모멘트가 상승될 수 있도록, 상기 선형 카보네이트계 화합물은 디메틸 카보네이트를 선형 카보네이트계 화합물로 사용하는 것이 바람직하다.As a result, in order to increase the dielectric constant of the electrolyte, when the lithium salt is dissociated in the organic solvent, the dipole moment is increased, and the linear carbonate compound is preferably dimethyl carbonate as the linear carbonate compound.
따라서, 전해질 내에 고 리튬염을 포함하려는 경우, 상기 언급된 바와 같이 리튬염이 해리됨에 따라 쌍극자 모멘트가 향상되어 전해질의 유전율을 상승시켜줄 수 있는 화합물을 유기 용매로 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, when the high lithium salt is to be included in the electrolyte, it is preferable to use a compound that can increase the dielectric constant of the electrolyte as the organic solvent as the dipole moment is improved as the lithium salt dissociates as mentioned above.
본 발명은, 따라서, 쌍극자 모멘트 지수가 1.5 내지 30인 화합물을 선형 카보네이트계 화합물로 사용할 수 있다.Therefore, the present invention can use a compound having a dipole moment index of 1.5 to 30 as a linear carbonate compound.
상기 쌍극자 모멘트 지수란, 하기 수식으로 정의된다.The dipole moment index is defined by the following formula.
이때, A는 리튬염 등이 해리되기 전 화합물 자체가 가지는 쌍극자 모멘트 값을 의미하고, A'는 리튬염 등이 해리되었을 때 형성되는 이성질체의 쌍극자 모멘트를 의미한다.In this case, A means the dipole moment value of the compound itself before the lithium salt is dissociated, and A 'means the dipole moment of the isomer formed when the lithium salt is dissociated.
따라서, 상기 선형 카보네이트계 화합물은, 쌍극자 모멘트 지수가 1.5 내지 30, 바람직하게는 1.5 내지 25, 보다 바람직하게는 2 내지 25인 화합물일 수 있다.Accordingly, the linear carbonate compound may be a compound having a dipole moment index of 1.5 to 30, preferably 1.5 to 25, more preferably 2 to 25.
한편, 상기 유기용매는, 불소가 치환된 환형 카보네이트계 화합물을 포함한다. 구체적으로, 상기 불소가 치환된 환형 카보네이트계 화합물로서, 플루오로에틸렌 카보네이트, 디플루오로에틸렌카보네이트, 트리플루오로에틸렌카보네이트, 플루오로프로필렌카보네이트, 디플루오로프로필렌카보네이트 및 트리플루오로프로필렌카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다만, 언급한 바와 같이, 불소가 치환된 환형 카보네이트계 화합물 또한, 환형 카보네이트계 화합물에 불소가 치환된 것으로서, 선형 카보네이트계 화합물에 비하여 상대적으로 점도가 높으므로, 전해질에 포함되는 경우 이온 전도도가 저하될 수 있다.On the other hand, the organic solvent contains a cyclic carbonate compound substituted with fluorine. Specifically, the fluorine-substituted cyclic carbonate compound, a group consisting of fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, trifluoroethylene carbonate, fluoropropylene carbonate, difluoropropylene carbonate and trifluoropropylene carbonate It may include at least one selected from. However, as mentioned, the cyclic carbonate compound in which fluorine is substituted is also substituted with fluorine in the cyclic carbonate compound, and has a relatively high viscosity as compared with the linear carbonate compound, so that the ion conductivity is lowered when included in the electrolyte. Can be.
따라서, 상기 유기용매는, 상기 선형 카보네이트계 화합물 및 상기 불소가 치환된 환형 화합물이 (90~99):(1~10) 중량비, 바람직하게는, (95~99):(1~5) 중량비로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 유기용매 내에 상기 선형 카보네이트계 화합물 및 상기 불소가 치환된 환형 카보네이트계 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 전해질의 이온 전도도가 일정 수준 이상으로 유지될 수 있다.Accordingly, the organic solvent is a cyclic compound substituted with the linear carbonate compound and the fluorine (90 to 99): (1 to 10) weight ratio, preferably, (95 to 99): (1 to 5) weight ratio It is preferable to be included as. When the linear carbonate compound and the cyclic carbonate compound in which the fluorine is substituted are included in the above range in the organic solvent, ion conductivity of the electrolyte may be maintained at a predetermined level or more.
한편, 본 발명에 따른 리튬 이차 전지용 전해질은, 첨가제로서, 비닐렌 카보네이트, 리튬 디플루오로 옥살레이트 포스페이트, 리튬 비스(옥살라토)보레이트, 디플루오로벤젠, 프로판설톤, 폴리페닐렌설파이드, 숙신나이트릴, 리튬다이플루오로(옥살라토)보레이트, 프로펜설톤, 비닐 에틸렌 카보네이트, 에틸렌 설페이트 및 아디포나이트릴로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 사용되는 첨가제의 종류에 따라, 음극 표면에 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층을 신속하게 형성시킨 후, 이를 안정하게 유지시켜 전해질과의 부반응을 억제시키고, 양극 표면에서 발생되는 전해질의 산화 반응을 억제시켜 양극 분해 반응을 제어하여 전지의 출력 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 더불어, 상기 첨가제를 사용함에 따라, 금속 전극 및/또는 금속 전극 집전체의 부식 현상을 억제시켜 전지 수명 특성이 향상될 수 있다. On the other hand, the electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention, as an additive, vinylene carbonate, lithium difluoro oxalate phosphate, lithium bis (oxalato) borate, difluorobenzene, propanesultone, polyphenylene sulfide, succinate It may further include at least one compound selected from the group consisting of nitrile, lithium difluoro (oxalato) borate, propenesultone, vinyl ethylene carbonate, ethylene sulfate and adiponitryl. According to the type of the additive used, the SEI (Solid Electrolyte Interphase) layer is rapidly formed on the surface of the cathode and then kept stable, thereby suppressing side reactions with the electrolyte and suppressing the oxidation reaction of the electrolyte generated on the surface of the anode. By controlling the anodic decomposition reaction, the output characteristics of the battery can be effectively improved. In addition, as the additive is used, battery life characteristics may be improved by suppressing corrosion of the metal electrode and / or the metal electrode current collector.
상기 첨가제는, 상기 리튬 이차 전지용 전해질 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.05 중량부 내지 7 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 상기 첨가제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 미반응된 첨가제에 의한 부반응을 방지하고, 첨가제를 사용함에 따른 출력 특성 및 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.The additive may be included in an amount of 0.01 parts by weight to 10 parts by weight, preferably 0.05 parts by weight to 7 parts by weight, and more preferably 0.1 parts by weight to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the electrolyte for a lithium secondary battery. . When the additive is included in the above range, it is possible to prevent side reactions due to unreacted additives and to improve output characteristics and lifespan characteristics of the battery by using the additives.
리튬 이차 전지Lithium secondary battery
다음으로, 본 발명에 따른 리튬 이차 전지를 설명한다. 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 이차 전지는, 양극, 음극, 분리막 및 상기 리튬 이차 전지용 전해질을 포함하며, 상기 양극은, Lix(NiaCobMncMd)O2 (M은 Al, Zr, Mg, Zn, Y, Fe, W 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소이며, 0.5≤a<1.0, 0<b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 0.8≤x≤1.2)으로 표시되는 리튬 복합금속 산화물을 포함하는 양극 활물질을 포함한다.Next, a lithium secondary battery according to the present invention will be described. Lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, a positive electrode, a negative electrode, a separator and the electrolyte for the lithium secondary battery, the positive electrode, Lix (Ni a Co b Mn c M d ) O 2 (M is Al, Zr, Mg, Zn, Y, Fe, W, and at least one element selected from the group consisting of Ti, 0.5≤a <1.0, 0 <b≤0.5, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 0.8 It includes a positive electrode active material containing a lithium composite metal oxide represented by ≤ x ≤ 1.2).
상기 양극은, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 바인더, 도전재 및 용매 등을 포함하는 양극 활물질 슬러리를 코팅하여 제조할 수 있다.The positive electrode may be prepared by coating a positive electrode active material slurry including a positive electrode active material, a binder, a conductive material, a solvent, and the like on a positive electrode current collector.
상기 양극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다.The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the positive electrode current collector may be formed of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon on the surface of aluminum or stainless steel. Surface treated with nickel, titanium, silver, or the like may be used.
한편, 상기 양극 활물질에 포함되는 상기 리튬 복합금속 산화물은, 0.6≤a<1.0, 0<b≤0.4, 0≤c≤0.4, 0≤d≤0.4, 0.8≤x≤1.2 인 것일 수 있으며, 또는, 0.8≤a<1.0, 0<b≤0.2, 0≤c≤0.2, 0≤d≤0.2, 0.8≤x≤1.2 일 수 있다. On the other hand, the lithium composite metal oxide included in the positive electrode active material may be 0.6≤a <1.0, 0 <b≤0.4, 0≤c≤0.4, 0≤d≤0.4, 0.8≤x≤1.2, or , 0.8 ≦ a ≦ 1.0, 0 ≦ b ≦ 0.2, 0 ≦ c ≦ 0.2, 0 ≦ d ≦ 0.2, 0.8 ≦ x ≦ 1.2.
리튬 복합금속 산화물로서, 니켈이 포함된 금속계 산화물 내의 Ni의 원자분율이 상기 범위 내인 리튬 복합금속 산화물을 양극 활물질로서 사용하는 경우 양극의 전지용량이 향상되어, 전지의 에너지 밀도가 향상될 수 있다.As the lithium composite metal oxide, when the lithium composite metal oxide having an atomic fraction of Ni in the metal oxide containing nickel is used as the positive electrode active material, the battery capacity of the positive electrode can be improved, and the energy density of the battery can be improved.
보다 구체적으로, 전지의 용량 특성 및 안정성을 높일 수 있다는 점에서 상기 리튬 복합금속 산화물은 리튬 니켈망간코발트 산화물(예를 들면, Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2, 또는 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 등), 또는 리튬 니켈코발트알루미늄 산화물(예를 들면, LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 등) 등일 수 있으며, 리튬 복합금속 산화물을 형성하는 구성원소의 종류 및 함량비 제어에 따른 개선 효과의 현저함을 고려할 때 상기 리튬 복합금속 산화물은 Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2, 또는 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 등일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.More specifically, the lithium composite metal oxide is lithium nickel manganese cobalt oxide (for example, Li (Ni) in that the capacity characteristics and stability of the battery can be improved0.5Mn0.3Co0.2) O2, Li (Ni0.6Mn0.2Co0.2) O2, Li (Ni0.7Mn0.15Co0.15) O2, Or Li (Ni0.8Mn0.1Co0.1) O2 Etc.) or lithium nickel cobalt aluminum oxide (e.g., LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 And the like, and the lithium composite metal oxide is Li (Ni) in view of the remarkable effect of improvement according to the type and content ratio control of the element forming the lithium composite metal oxide.0.6Mn0.2Co0.2) O2, Li (Ni0.7Mn0.15Co0.15) O2, Or Li (Ni0.8Mn0.1Co0.1) O2 And any one or a mixture of two or more thereof may be used.
상기 양극 활물질은 양극 활물질 슬러리 중 용매를 제외한 고형물 전체 중량을 기준으로 60 중량% 내지 98 중량%, 바람직하게는 70 중량% 내지 98 중량%, 보다 바람직하게는 80 중량% 내지 98 중량%로 포함될 수 있다.The cathode active material may be included in an amount of 60 wt% to 98 wt%, preferably 70 wt% to 98 wt%, and more preferably 80 wt% to 98 wt%, based on the total weight of the solids excluding the solvent in the cathode active material slurry. have.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질 슬러리 중 용매를 제외한 고형물 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. The binder is a component that assists the bonding of the active material and the conductive material to the current collector, and is typically 1% to 20% by weight, preferably 1% by weight based on the total weight of the solids excluding the solvent in the cathode active material slurry. % To 15% by weight, more preferably 1% to 10% by weight may be included.
이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene (PE), polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber, fluororubber, various copolymers, and the like.
상기 도전재는 양극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 양극 활물질 슬러리 중 용매를 제외한 고형물 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 15 중량%, 보다 바람직하게는 1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.The conductive material is a component for further improving the conductivity of the positive electrode active material, 1 wt% to 20 wt%, preferably 1 wt% to 15 wt%, more preferably based on the total weight of the solids excluding the solvent in the positive electrode active material slurry. May be included in an amount of 1 wt% to 10 wt%.
상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 그라파이트; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 탄소계 물질; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 시판되고 있는 도전재의 구체적인 예로는 아세틸렌 블랙 계열인 쉐브론 케미칼 컴퍼니(Chevron Chemical Company)나 덴카 블랙(Denka Singapore Private Limited), 걸프 오일 컴퍼니(Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙(Ketjenblack), EC 계열(아르막 컴퍼니(Armak Company) 제품), 불칸(Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼(Super) P(Timcal 사 제품) 등이 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, graphite; Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used. Specific examples of commercially available conductive materials include Chevron Chemical Company, Denka Singapore Private Limited, Gulf Oil Company, Ketjenblack and EC, which are acetylene black series. Family (Armak Company), Vulcan XC-72 (manufactured by Cabot Company) and Super P (manufactured by Timcal).
상기 용매는 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 등의 유기용매를 포함할 수 있으며, 상기 양극 활물질 및 선택적으로 바인더 및 도전재 등을 포함할 때 바람직한 점도가 되는 양으로 사용될 수 있다. The solvent may include an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and may be used in an amount that becomes a desirable viscosity when including the positive electrode active material and optionally a binder and a conductive material.
상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 바인더, 도전재 및 용매 등을 포함하는 음극 활물질 슬러리를 코팅하여 제조할 수도 있고, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 전이금속 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 전극을 음극으로서 사용할 수 있다.For example, the negative electrode may be prepared by coating a negative electrode active material slurry including a negative electrode active material, a binder, a conductive material, a solvent, and the like on a negative electrode current collector, and an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth metal, and a transition metal or these At least one metal electrode selected from the group consisting of an alloy of may be used as the cathode.
이 때, 상기 금속 전극을 구성하는 금속은 리튬(Li), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 인듐(In) 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 전극을 음극으로서 사용할 수 있다. In this case, the metal constituting the metal electrode may be at least one metal electrode selected from the group consisting of lithium (Li), copper (Cu), nickel (Ni) and indium (In) or alloys thereof as a cathode. have.
한편, 상기 음극으로서, 리튬 전극을 사용하는 경우, 높은 이론 용량을 가지면서도, 음극 환원 전위는 낮아, 에너지 밀도가 다른 금속 전극을 사용하는 경우보다도 더 높다.On the other hand, when the lithium electrode is used as the negative electrode, the cathode reduction potential is low while having a high theoretical capacity, which is higher than when using a metal electrode having a different energy density.
한편, 상기 음극 집전체 상에 음극 활물질 슬러리를 코팅하여 음극을 제조하는 경우, 상기 음극 집전체는 일반적으로 3㎛ 내지 500㎛의 두께를 가진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.On the other hand, when the negative electrode is prepared by coating a negative electrode active material slurry on the negative electrode current collector, the negative electrode current collector generally has a thickness of 3㎛ to 500㎛. Such a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, and the like on the surface, aluminum-cadmium alloy and the like can be used. In addition, like the positive electrode current collector, fine concavities and convexities may be formed on the surface to enhance the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.
상기 음극 활물질로는 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 음극 활물질을 들 수 있다.As the negative electrode active material, natural graphite, artificial graphite, carbonaceous material; Metals (Me) that are lithium-containing titanium composite oxide (LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, or Fe; Alloys composed of the metals (Me); Oxides of the metals (Me) (MeOx); And one or two or more negative electrode active materials selected from the group consisting of a complex of the metals (Me) and carbon.
상기 음극 활물질은 음극 활물질 슬러리 중 용매를 제외한 고형물 전체 중량을 기준으로 60 중량% 내지 98 중량%, 바람직하게는 70 중량% 내지 98 중량%, 보다 바람직하게는 80 중량% 내지 98 중량%로 포함될 수 있다. The negative electrode active material may be included in an amount of 60 wt% to 98 wt%, preferably 70 wt% to 98 wt%, and more preferably 80 wt% to 98 wt%, based on the total weight of the solids excluding the solvent in the negative active material slurry. have.
상기 바인더, 도전재 및 용매에 대해서는 상술한 내용과 동일하여 구체적인 기재를 생략한다.The binder, the conductive material, and the solvent are the same as those described above, and detailed description thereof is omitted.
한편, 음극 중에서도, 본 발명에 따른 고리튬염이 적용된 리튬 이차 전지용 전해질을 사용하는 리튬 이차 전지용 음극으로서, 금속 음극을 사용하는 경우, 다른 종류의 음극과는 달리, 리튬 이온이 더 균일하게 증착할 수 있게 되므로, 전지의 성능이 더 향상될 수 있다. On the other hand, among the negative electrodes, as a negative electrode for a lithium secondary battery using the lithium secondary battery electrolyte to which the cyclic lithium salt according to the present invention is applied, unlike a negative electrode of another kind, lithium ions may be deposited more uniformly. As a result, the performance of the battery can be further improved.
상기 분리막으로는 종래에 분리막으로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The separator is a conventional porous polymer film conventionally used as a separator, for example, polyolefin-based, such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene / butene copolymer, ethylene / hexene copolymer and ethylene / methacrylate copolymer The porous polymer film made of a polymer may be used alone or by laminating them, or a conventional porous nonwoven fabric, for example, a non-woven fabric made of high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like may be used. no.
또한, 상기 분리막의 내열성 및 기계적 강도를 향상시키기 위해, 무기물을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 유기물과 무기물을 혼합하여 단층 형태로 분리막을 형성할 수도 있고, 무기물을 유기물 기재 등에 코팅하는 등의 다층 형태로 분리막을 형성할 수도 있다.In addition, in order to improve heat resistance and mechanical strength of the separator, an inorganic material may be further included. In this case, the organic material and the inorganic material may be mixed to form a separator in the form of a single layer, or the separator may be formed in a multilayer form such as coating an inorganic material on an organic material or the like.
상기 무기물은, 분리막의 기공을 균일하게 제어하고 내열성을 향상시킬 수 있는 역할을 할 수 있는 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 무기물의 비제한적인 예로서 SiO2, Al2O3, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiC 및 이들의 유도체와 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 들 수 있다.The inorganic material may be used without limitation as long as it is a material capable of uniformly controlling the pores of the separator and improving heat resistance. For example, non-limiting examples of the inorganic material include SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , At least one selected from the group consisting of LiAlO 2 , SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiC, and derivatives thereof and mixtures thereof.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the following examples are only examples to help understanding of the present invention, but do not limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present disclosure, and such variations and modifications are within the scope of the appended claims.
[실시예] EXAMPLE
1. 실시예 1Example 1
(1) 리튬 이차 전지용 전해질 제조(1) Preparation of electrolyte for lithium secondary battery
디메틸카보네이트(DMC):플루오로에틸렌카보네이트(FEC) = 95:5 중량비로 혼합한 유기용매에 LiFSI를 2.8M 농도가 되도록 용해하여 리튬 이차 전지용 전해질을 준비하였다.Dimethyl carbonate (DMC): fluoroethylene carbonate (FEC) = 95: 5 LiFSI was dissolved in an organic solvent mixed in a weight ratio of 2.8 M concentration to prepare a lithium secondary battery electrolyte.
(2) 리튬 이차 전지 제조(2) lithium secondary battery manufacturing
용제인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 10중량부에 리튬 복합금속 산화물((Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2), NCM811), 도전재로 카본 블랙 및 바인더로 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF)를 96 : 2 : 2 (wt%)의 비율로 혼합한 혼합물을 90중량부를 첨가하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 두께가 10 ㎛인 양극 집전체(Al 박막)에 도포하고, 건조하고 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 제조하였다.10 parts by weight of a solvent, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), a lithium composite metal oxide ((Li (Ni 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 ) O 2 ), NCM811), carbon black as a conductive material and polyvinyl as a binder A positive electrode active material slurry was prepared by adding 90 parts by weight of a mixture of lidene fluoride (PVDF) at a ratio of 96: 2: 2 (wt%). The positive electrode active material slurry was applied to a positive electrode current collector (Al thin film) having a thickness of 10 μm, dried, and roll pressed to prepare a positive electrode.
10㎛ 두께의 구리 집전체 위에 20㎛ 두께의 리튬 금속을 압연한 것을 음극으로 준비하였다. A roll of 20 μm thick lithium metal on a 10 μm thick copper current collector was prepared as a negative electrode.
전술한 방법으로 제조한 양극과 음극을 폴리에틸렌 다공성 필름을 분리막으로 하여, 양극/분리막/음극 순서대로 순차적으로 적층하여 전극조립체를 제조한 뒤, 전지용 케이스 내에 상기 전극 조립체를 위치시킨 후, 상기 리튬 이차 전지용 전해질을 주액한 뒤 밀봉하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. After preparing the electrode assembly by sequentially stacking the positive electrode and the negative electrode prepared by the above method with a polyethylene porous film as a separator, in the order of anode / separator / cathode, and then placing the electrode assembly in a battery case, the lithium secondary The battery electrolyte was injected and then sealed to manufacture a lithium secondary battery.
2. 실시예 22. Example 2
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, 디메틸카보네이트(DMC):플루오로에틸렌카보네이트(FEC) = 90:10 중량비로 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.When preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the dimethyl carbonate (DMC): fluoroethylene carbonate (FEC) was mixed in a weight ratio of 90:10. It was.
3. 실시예 33. Example 3
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, LiFSI를 3M 농도가 되도록 용해한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.In preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiFSI was dissolved to a concentration of 3M.
4. 실시예 44. Example 4
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, LiFSI를 3.5M 농도가 되도록 용해한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.In preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiFSI was dissolved to a concentration of 3.5 M.
5. 실시예 55. Example 5
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, LiFSI를 4M 농도가 되도록 용해한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.In preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiFSI was dissolved to a concentration of 4M.
6. 실시예 66. Example 6
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, LiFSI 대신에 LiPF6가 2.5M 농도가 되도록 용해한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.In preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1 except that LiPF 6 was dissolved in a concentration of 2.5 M instead of LiFSI.
7. 실시예 77. Example 7
리튬 이차 전지 제조시, 리튬 복합금속 산화물로서 ((Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2), NCM622)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.An electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that ((Li (Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 ) O 2 ), NCM622) was used as a lithium composite metal oxide when preparing a lithium secondary battery. Was prepared.
8. 실시예 88. Example 8
리튬 이차 전지 제조시, 리튬 복합금속 산화물로서 ((Li(Ni0.5Co0.3Mn0.2)O2), NCM532)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.An electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery in the same manner as in Example 1, except that ((Li (Ni 0.5 Co 0.3 Mn 0.2 ) O 2 ), NCM532) was used as a lithium composite metal oxide in manufacturing a lithium secondary battery. Was prepared.
[비교예] [Comparative Example]
1. 비교예 11. Comparative Example 1
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, 에틸메틸카보네이트(EMC):플루오로에틸렌카보네이트(FEC) = 70:30 중량비로 혼합한 유기용매에 LiPF6를 1M 농도가 되도록 용해하여 리튬 이차 전지용 전해질을 준비하였다. 이후, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.In preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, LiPF 6 was dissolved in an organic solvent mixed in an ethyl methyl carbonate (EMC): fluoroethylene carbonate (FEC) = 70:30 weight ratio to prepare a lithium secondary battery electrolyte. Thereafter, a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1.
2. 비교예 22. Comparative Example 2
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, LiFSI를 1M 농도가 되도록 용해한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.In preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiFSI was dissolved to a concentration of 1 M.
3. 비교예 33. Comparative Example 3
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, LiPF6를 6M 농도가 되도록 용해한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.In preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiPF 6 was dissolved to a concentration of 6M.
4. 비교예 44. Comparative Example 4
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, 디에틸카보네이트(DEC):플루오로에틸렌카보네이트(FEC) = 95:5 중량비로 혼합한 유기용매를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.When preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that an organic solvent mixed in a diethyl carbonate (DEC): fluoroethylene carbonate (FEC) = 95: 5 weight ratio was used. A lithium secondary battery was produced.
5. 비교예 55. Comparative Example 5
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, 디메틸카보네이트(DMC)를 단독으로 유기용매로서 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.When preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1 except that dimethyl carbonate (DMC) was used alone as an organic solvent.
6. 비교예 66. Comparative Example 6
리튬 이차 전지용 전해질 제조시, 디메틸카보네이트(DMC):에틸렌카보네이트(EC) = 95:5 중량비로 혼합한 유기용매를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지용 전해질 및 리튬 이차 전지를 제조하였다.When preparing an electrolyte for a lithium secondary battery, an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were used in the same manner as in Example 1, except that an organic solvent mixed in a dimethyl carbonate (DMC): ethylene carbonate (EC) = 95: 5 weight ratio was used. Was prepared.
상기 실시예 및 비교예에 따른 양극의 리튬 복합금속 산화물의 조성 및 유기용매, 리튬염의 종류 및 농도를 하기 표 1에 나타내었다.The composition of the lithium composite metal oxide, the organic solvent, and the type and concentration of the lithium salt of the positive electrode according to the Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.
[실험예] Experimental Example
1. 실험예 1: 리튬 이차 전지의 수명 특성 평가Experimental Example 1 Evaluation of Life Characteristics of Lithium Secondary Battery
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 각각의 리튬 이차 전지를 1일 동안 보관하여 전해질의 젖음(wetting) 공정을 진행한 뒤, 0.1C rate로 충/방전을 2회 반복하여 포메이션(formation)을 진행하였다. 이때의 방전 용량을 초기 방전 용량으로 설정하였다. 이후, 0.2C rate로 충전, 0.5C rate로 방전하는 방식으로 충/방전이 1회씩 수행되는 것을 1 cylcle로 하여, 초기 방전 용량 기준으로, 방전 용량이 80%가 될 때까지의 cycle 횟수를 측정하였다. 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었으며, 실시예 1 및 비교예 5, 6의 측정 결과를 도 1에 나타내었다.Each lithium secondary battery prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 was stored for 1 day to perform the wetting process of the electrolyte, and then repeated charging / discharging at 0.1 C rate twice. (formation) was performed. The discharge capacity at this time was set to the initial discharge capacity. Thereafter, charging / discharging was performed one time by charging at 0.2C rate and discharging at 0.5C rate as 1 cylcle. It was. The measurement results are shown in Table 2 below, and the measurement results of Example 1 and Comparative Examples 5 and 6 are shown in FIG. 1.
상기 표 2를 참조하면, 실시예들의 cycle 횟수가 비교예들의 cycle 횟수보다 더 많은 것을 확인할 수 있다. 이를 통하여, 실시예들의 전해질을 사용하는 경우 리튬 이차 전지의 수명 특성이 더 개선되는 것을 확인할 수 있다. 나아가, 도 1을 참조하면, 유기용매로서 선형 카보네이트만 사용한 경우(비교예 5), 유기용매로서 불소가 치환된 환형 카보네이트를 사용하지 않은 경우(비교예 6)과 비교할 때, 유기용매로서, 선형 카보네이트와 불소가 치환된 환형 카보네이트를 사용한 실시예 1에 비해 수명 특성이 현저히 떨어지는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that the number of cycles of the embodiments is greater than the number of cycles of the comparative examples. Through this, when using the electrolyte of the embodiments it can be seen that the life characteristics of the lithium secondary battery is further improved. Furthermore, referring to FIG. 1, when only linear carbonate is used as the organic solvent (Comparative Example 5), when compared with the case where no cyclic carbonate substituted with fluorine is used as the organic solvent (Comparative Example 6), as the organic solvent, the linear It can be seen that the life characteristics are significantly inferior to Example 1 using the carbonate and the cyclic carbonate substituted with fluorine.
2. 실험예 2: 리튬 이차 전지의 용량 특성 평가2. Experimental Example 2: Evaluation of Capacity Characteristics of Lithium Secondary Battery
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 각각의 리튬 이차 전지를 1일 동안 보관하여 전해질의 젖음(wetting) 공정을 진행한 뒤, 0.1C rate로 충/방전을 2회 반복하여 포메이션(formation)을 진행한 뒤의 초기 방전 용량을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.Each lithium secondary battery prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 was stored for 1 day to perform the wetting process of the electrolyte, and then repeated charging / discharging at 0.1 C rate twice. The initial discharge capacity after the (formation) was measured and shown in Table 3 below.
상기 표 3을 참고하면, 양극활물질로서, NC811을 사용하고 있는 실시예 1 내지 6의 경우와 비교예 1 내지 6을 비교하면, 초기 용량이 높거나 동등한 수준인 것을 확인할 수 있다. 비교예 6의 경우, 다른 비교예들에 비하여 초기 용량은 다소 높은 편이나, 상기 실험예 1을 참고하면, 방전 용량이 80%의 방전 용량이 될 때의 cycle 수가 실시예들과 비교할 때, 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 3 above, when Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 using NC811 as the cathode active material are compared, it can be confirmed that the initial capacity is high or equivalent. In Comparative Example 6, although the initial capacity is somewhat higher than other comparative examples, referring to Experimental Example 1, the number of cycles when the discharge capacity becomes 80% of the discharge capacity is remarkably high. You can see that it is low.
3. 실험예 3: 방전 출력 실험3. Experimental Example 3: Discharge Output Experiment
실시예 1, 6 및 비교예 1에서 각각의 리튬 이차 전지를 1일 동안 보관하여 전해질의 젖음(wetting) 공정을 진행한 뒤, 0.1C rate로 충/방전을 2회 반복하여 포메이션(formation)을 진행하였다. 이때의 방전 용량을 초기 방전 용량으로 설정하였다. 이후, 0.1C rate로 충전, 1C rate로 방전한 뒤, 다시 0.1C rate로 충/방전한 뒤의 방전 용량을 1C 방전용량, 0.1C rate로 충전, 2C rate로 방전한 뒤, 다시 0.1C rate로 충/방전한 뒤의 방전 용량을 2C 방전용량, 0.1C rate로 충전, 3C rate로 방전한 뒤, 다시 0.1C rate로 충/방전한 뒤의 방전 용량을 3C 방전용량으로 측정하였다. 이때 각각의 방전용량과 초기 방전 용량 대비 방전 용량의 유지율을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.In Example 1, 6 and Comparative Example 1, each lithium secondary battery was stored for 1 day to perform the wetting process of the electrolyte, and then repeated charging / discharging twice at 0.1 C rate to form (formation). Proceeded. The discharge capacity at this time was set to the initial discharge capacity. After that, the battery is charged at 0.1C rate and discharged at 1C rate, and then charged / discharged at 0.1C rate again to discharge capacity at 1C discharge capacity, charged at 0.1C rate, and discharged at 2C rate, and then again at 0.1C rate. The discharge capacity after charging / discharging with 2C discharge capacity, charged at 0.1C rate, discharged at 3C rate, and then discharged after charging / discharging at 0.1C rate was measured as 3C discharge capacity. At this time, the discharge capacity and the retention ratio of the discharge capacity relative to the initial discharge capacity were measured and shown in Table 4 below.
(mAh)Volume
(mAh)
(%)Retention rate
(%)
(mAh)Volume
(mAh)
(%)Retention rate
(%)
(mAh)Volume
(mAh)
(%)Retention rate
(%)
(mAh)Volume
(mAh)
(%)Retention rate
(%)
상기 표 4를 참조하면, 비교예에 비하여 고리튬염을 사용하는 실시예들의 초기 방전용량 및 용량 유지율이 더 높은 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 4, it can be seen that the initial discharge capacity and capacity retention rate of the embodiments using the cyclic lithium salt compared to the comparative example is higher.
Claims (10)
불소가 치환된 환형 카보네이트계 화합물 및 불소가 치환된 환형 에터계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 불소가 치환된 환형 화합물 및 선형 카보네이트계 화합물을 포함하는 유기용매를 포함하고,
상기 유기용매는, 상기 선형 카보네이트계 화합물 및 상기 불소가 치환된 환형 화합물이 (90~99):(1~10) 중량비로 포함되며,
상기 선형 카보네이트계 화합물은, 쌍극자 모멘트 지수가 1.5 내지 30인 화합물인 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
Lithium salt in a molar concentration of 1.8 M to 5 M; And
An organic solvent including at least one fluorine-substituted cyclic compound and a linear carbonate compound selected from the group consisting of a fluorine-substituted cyclic carbonate compound and a fluorine-substituted cyclic ether compound,
The organic solvent includes the linear carbonate-based compound and the fluorine-substituted cyclic compound in a weight ratio of (90 to 99) :( 1 to 10),
The linear carbonate-based compound is a lithium secondary battery electrolyte that is a compound having a dipole moment index of 1.5 to 30.
상기 선형 카보네이트계 화합물은, 디메틸카보네이트인 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
The method of claim 1,
The linear carbonate compound is dimethyl carbonate electrolyte for a lithium secondary battery.
상기 불소가 치환된 환형 카보네이트계 화합물은, 플루오로에틸렌 카보네이트, 디플루오로에틸렌카보네이트, 트리플루오로에틸렌카보네이트, 플루오로프로필렌카보네이트, 디플루오로프로필렌카보네이트 및 트리플루오로프로필렌카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
The method of claim 1,
The fluorine-substituted cyclic carbonate compound is selected from the group consisting of fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, trifluoroethylene carbonate, fluoropropylene carbonate, difluoropropylene carbonate and trifluoropropylene carbonate At least one electrolyte for lithium secondary battery.
상기 불소가 치환된 환형 이터계 화합물은, 2,2-비스트리플루오로메틸-1,3-디옥살란, 2-(다이플루오로메틸)-2-(트리플루오로메틸)-1,3-디옥살란, 2-(플루오로메틸)-2-(트리플루오로메틸)-1,3-디옥살란, 2,2-비스트리플루오로메틸-1,3-디옥산, 2-(다이플루오로메틸)-2-(트리플루오로메틸)-1,3-디옥산, 2-(플루오로메틸)-2-(트리플루오로메틸)-1,3-디옥산, 플루오로테트라하이드로퓨란 및 다이플루오로테트라하이드로퓨란으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
The method of claim 1,
The fluorine-substituted cyclic ether compound is 2,2-bistrifluoromethyl-1,3-dioxalan, 2- (difluoromethyl) -2- (trifluoromethyl) -1,3- Dioxalane, 2- (fluoromethyl) -2- (trifluoromethyl) -1,3-dioxalan, 2,2-bistrifluoromethyl-1,3-dioxane, 2- (difluoro Methyl) -2- (trifluoromethyl) -1,3-dioxane, 2- (fluoromethyl) -2- (trifluoromethyl) -1,3-dioxane, fluorotetrahydrofuran and di At least one selected from the group consisting of fluorotetrahydrofuran electrolyte for a lithium secondary battery.
첨가제로서, 비닐렌 카보네이트, 리튬 디플루오로 옥살레이트 포스페이트, 리튬 비스(옥살라토)보레이트, 디플루오로벤젠, 프로판설톤, 폴리페닐렌설파이드, 숙신나이트릴, 리튬다이플루오로(옥살라토)보레이트, 프로펜설톤, 비닐 에틸렌 카보네이트, 에틸렌 설페이트 및 아디포나이트릴로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 화합물을 더 포함하는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
The method of claim 1,
As an additive, vinylene carbonate, lithium difluoro oxalate phosphate, lithium bis (oxalato) borate, difluorobenzene, propanesultone, polyphenylene sulfide, succinitrile, lithium difluoro (oxalato) An electrolyte for a lithium secondary battery further comprising at least one compound selected from the group consisting of borate, propenesultone, vinyl ethylene carbonate, ethylene sulfate and adiponitryl.
상기 첨가제는, 상기 리튬 이차 전지용 전해질 100 중량부에 대하여, 0.01 중량부 내지 10 중량부로 포함되는 것인 리튬 이차 전지용 전해질.
The method of claim 5,
The additive is a lithium secondary battery electrolyte, which is contained in 0.01 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the electrolyte for lithium secondary batteries.
음극;
상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막; 및
제1항에 따른 리튬 이차 전지용 전해질을 포함하는 리튬 이차 전지.
Lix (Ni a Co b Mn c M d ) O 2 (M is at least one element selected from the group consisting of Al, Zr, Mg, Zn, Y, Fe, W and Ti, 0.5 ≦ a <1.0, 0 A positive electrode including a positive electrode active material containing a lithium composite metal oxide represented by <b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.5, 0 ≦ d ≦ 0.5, and 0.8 ≦ x ≦ 1.2);
cathode;
A separator interposed between the anode and the cathode; And
A lithium secondary battery comprising the electrolyte for lithium secondary batteries according to claim 1.
상기 리튬 복합금속 산화물은, 0.6≤a<1.0, 0<b≤0.4, 0≤c≤0.4, 0≤d≤0.4, 0.8≤x≤1.2 인 것인 리튬 이차 전지.
The method of claim 7, wherein
The lithium composite metal oxide is 0.6 ≤ a <1.0, 0 <b ≤ 0.4, 0 ≤ c ≤ 0.4, 0 ≤ d ≤ 0.4, 0.8 ≤ x ≤ 1.2.
상기 리튬 복합금속 산화물은, 0.8≤a<1.0, 0<b≤0.2, 0≤c≤0.2, 0≤d≤0.2, 0.8≤x≤1.2 인 것인 리튬 이차 전지.
The method of claim 8,
The lithium composite metal oxide is 0.8 ≤ a <1.0, 0 <b ≤ 0.2, 0 ≤ c ≤ 0.2, 0 ≤ d ≤ 0.2, 0.8 ≤ x ≤ 1.2.
상기 음극은, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 전이금속으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 전극인 것인 리튬 이차 전지.The method of claim 7, wherein
The negative electrode is at least one metal electrode selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals and transition metals.
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