KR20200104735A - Electrolyte Composition and Secondary Battery Using the Same - Google Patents

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KR20200104735A
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secondary battery
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이성철
금중한
김태균
최한영
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

The present invention provides an electrolyte composition comprising an ethylene carbonate dimer compound of a specific structure and a non-aqueous solvent, and a secondary battery comprising the electrolyte composition. The electrolyte composition according to the present invention includes an ethylene carbonate dimer compound having a specific structure, and thus forms a stable SEI film, thereby securing excellent lifespan characteristics while improving high temperature stability even when applied to a secondary battery including a silicon negative electrode.

Description

전해액 조성물 및 이를 이용한 이차전지{Electrolyte Composition and Secondary Battery Using the Same}Electrolyte composition and secondary battery using the same

본 발명은 전해액 조성물 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정한 SEI 피막을 형성하여 수명특성이 우수하면서 실리콘 음극을 포함하는 이차전지에 적용시에도 고온안정성이 향상된 전해액 조성물 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte composition and a secondary battery using the same, and more particularly, an electrolyte composition having improved high temperature stability even when applied to a secondary battery including a silicon anode while having excellent lifespan characteristics by forming a stable SEI film, and a secondary battery using the same. It is about the battery.

최근 전기자동차 및 휴대용 전자기기 보급량이 늘면서 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대한 수요가 급증하고 있다.Recently, as the supply of electric vehicles and portable electronic devices increases, the demand for lithium secondary batteries with high energy density and operating potential and low self-discharge rate is rapidly increasing.

리튬 이차전지는 전극 집전체 상에 각각 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극, 이들 사이에 개재된 세퍼레이터와 전해액을 포함하여 구성되며, 전해액은 일반적으로 유기용매 중에 리튬염과 필요에 따라 첨가제가 용해된 것을 사용한다.A lithium secondary battery is composed of a positive electrode and a negative electrode, each of which is coated with an active material on an electrode current collector, a separator and an electrolyte interposed therebetween, and the electrolyte is generally a lithium salt and an additive, if necessary, dissolved in an organic solvent. Use it.

리튬 이차전지의 초기 충전시 리튬 금속 산화물 등의 양극 활물질로부터 나온 리튬 이온은 음극 활물질로 이동하여, 음극 활물질의 층간에 삽입된다. 이때, 리튬 이온은 반응성이 강하므로 음극 활물질 표면에서 전해액 조성물과 음극 활물질을 구성하는 물질이 반응하여 음극 활물질의 표면에 일종의 보호막인 SEI(Solid Electrolyte Interface) 피막을 형성하게 된다.During initial charging of a lithium secondary battery, lithium ions from a positive electrode active material such as lithium metal oxide migrate to the negative electrode active material and are intercalated between layers of the negative electrode active material. At this time, since lithium ions are highly reactive, the electrolyte composition and the material constituting the negative electrode active material react on the surface of the negative electrode active material to form a SEI (Solid Electrolyte Interface) film, a kind of protective film, on the surface of the negative electrode active material.

SEI 피막은 전해액 조성물 중에서 리튬 이온과 함께 이동하는 분자량이 큰 유기 용매 분자가 음극 활물질의 층간에 삽입되어 음극 구조가 파괴되는 것을 막아준다. 따라서, 전해액 조성물과 음극 활물질의 접촉을 방지함으로써 전해액 조성물의 분해가 발생하지 않고, 전해액 조성물 중의 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지되어 안정적인 충방전이 유지된다.The SEI film prevents the negative electrode structure from being destroyed by intercalation of organic solvent molecules having a large molecular weight moving together with lithium ions in the electrolyte composition between the layers of the negative electrode active material. Accordingly, by preventing contact between the electrolyte composition and the negative electrode active material, decomposition of the electrolyte composition does not occur, and the amount of lithium ions in the electrolyte composition is reversibly maintained, thereby maintaining stable charging and discharging.

이에, 음극의 표면에 안정적인 SEI 피막을 형성시키기 위한 첨가제에 대한 관심이 증가하고 있다. 예컨대, 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC) 등이 음극 피막형성제로서 널리 사용되고 있다[대한민국 등록특허 제10-0977973호 참조].Accordingly, there is increasing interest in additives for forming a stable SEI film on the surface of the cathode. For example, fluoroethylene carbonate (FEC) or the like is widely used as a negative electrode film-forming agent [refer to Korean Patent Registration No. 10-0977973].

한편, 실리콘은 흑연에 비하여 높은 이론용량을 가지기 때문에 고용량 음극소재로 각광받고 있다. 그러나, 이러한 실리콘 음극은 반복적인 충방전에 의해 활물질 입자의 심각한 부피변화가 일어나고 이로 인하여 음극 표면에 균열이 발생한다. 이러한 균열로 인하여 새로운 음극 표면이 전해액에 계속적으로 노출됨으로써 두껍고 불안정한 피막이 생성될 수 있으며, 불안정한 구조의 피막은 안정성, 특히 고온안정성을 저해할 수 있다.On the other hand, silicon is in the spotlight as a high-capacity cathode material because it has a higher theoretical capacity than graphite. However, in such a silicon negative electrode, a serious volume change of active material particles occurs due to repeated charging and discharging, resulting in cracks on the surface of the negative electrode. Due to such cracks, the surface of the new cathode is continuously exposed to the electrolyte, so that a thick and unstable film may be generated, and a film having an unstable structure may impair stability, particularly high temperature stability.

그러나, 기존에 음극 피막형성제로 사용되는 FEC는 실리콘 음극을 포함하는 이차전지에 적용시 고온안정성이 떨어지는 문제점이 있었다.However, the conventional FEC used as a negative electrode film forming agent has a problem of poor high temperature stability when applied to a secondary battery including a silicon negative electrode.

따라서, 안정한 SEI 피막을 형성하여 수명특성이 우수하면서 실리콘 음극을 포함하는 이차전지에 적용시에도 고온안정성이 향상된 전해액 조성물에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for development of an electrolyte composition having improved high-temperature stability even when applied to a secondary battery including a silicon negative electrode while forming a stable SEI film with excellent lifespan characteristics.

대한민국 등록특허 제10-0977973호Korean Patent Registration No. 10-0977973

본 발명의 한 목적은 안정한 SEI 피막을 형성하여 수명특성이 우수하면서 실리콘 음극을 포함하는 이차전지에 적용시에도 고온안정성이 향상된 전해액 조성물을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an electrolyte composition having improved high-temperature stability even when applied to a secondary battery including a silicon negative electrode while forming a stable SEI film to provide excellent lifespan characteristics.

본 발명의 다른 목적은 상기 전해액 조성물을 이용한 이차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a secondary battery using the electrolyte composition.

한편으로, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 비수용매를 포함하는 전해액 조성물을 제공한다.On the other hand, the present invention provides an electrolyte composition comprising a compound represented by the following formula (1) and a non-aqueous solvent.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전해액 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 30 중량%의 양으로 포함될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the compound represented by Formula 1 may be included in an amount of 0.1 to 30% by weight based on 100% by weight of the total electrolyte composition.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전해액 조성물은 리튬염을 추가로 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electrolyte composition may further contain a lithium salt.

다른 한편으로, 본 발명은 상기 전해액 조성물을 포함하는 이차전지를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a secondary battery comprising the electrolyte composition.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 이차전지는 실리콘 음극을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the secondary battery may include a silicon negative electrode.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the secondary battery may be a lithium secondary battery.

또 다른 한편으로, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

본 발명에 따른 전해액 조성물은 특정 구조의 에틸렌카보네이트 다이머 화합물을 포함함으로써 안정한 SEI 피막을 형성하여 수명특성이 우수하면서 실리콘 음극을 포함하는 이차전지에 적용시에도 고온안정성이 향상될 수 있다.The electrolyte composition according to the present invention includes an ethylene carbonate dimer compound having a specific structure, thereby forming a stable SEI film, excellent lifespan characteristics, and high temperature stability even when applied to a secondary battery including a silicon negative electrode.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시형태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 비수용매를 포함하는 전해액 조성물에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to an electrolyte composition comprising a compound represented by the following formula (1) and a non-aqueous solvent.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 최초 충방전시 음극 표면에 가교밀도와 내화학성이 높은 안정한 SEI 피막을 형성하여 수명특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 충방전시 부피 변화가 큰 실리콘 음극을 포함하는 이차전지에 적용시에도 고온안정성, 특히 60℃ 수준의 고온에서도 안정성을 향상시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the compound represented by Formula 1 may improve life characteristics by forming a stable SEI film having high crosslinking density and chemical resistance on the surface of the negative electrode during initial charging and discharging. In addition, the compound represented by Chemical Formula 1 may improve stability at high temperatures, particularly at a high temperature of 60°C, even when applied to a secondary battery including a silicon anode having a large volume change during charging and discharging.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전해액 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 0.1 중량% 미만의 양으로 포함되면 안정한 SEI 피막형성 능력이 감소할 수 있고, 30 중량% 초과의 양으로 포함되면 피막의 저항이 증가하여 출력이 떨어질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the compound represented by Formula 1 may be included in an amount of 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 10% by weight, based on 100% by weight of the total electrolyte composition. When the compound represented by Formula 1 is included in an amount of less than 0.1% by weight, the ability to form a stable SEI film may decrease, and when it is included in an amount of more than 30% by weight, the resistance of the coating may increase and output may decrease.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 비수용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다.In one embodiment of the present invention, the non-aqueous solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 비수용매로는 특별한 제한 없이 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 비수용매로는 카보네이트계 용매, 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 알코올계 용매, 또는 그 밖의 비양성자성 용매 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.As the non-aqueous solvent, those commonly used in the art may be used without particular limitation. For example, as the non-aqueous solvent, a carbonate-based solvent, an ester-based solvent, an ether-based solvent, a ketone-based solvent, an alcohol-based solvent, or other aprotic solvent may be used. These may be used alone or in combination of two or more.

상기 카보네이트계 용매로는 사슬형 카보네이트계 용매, 환상 카보네이트계 용매, 이들의 플루오로 카보네이트계 용매 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.As the carbonate-based solvent, a chain carbonate-based solvent, a cyclic carbonate-based solvent, a fluorocarbonate-based solvent thereof, or a combination thereof may be used.

상기 사슬형 카보네이트계 용매는 예를 들어, 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필 카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 메틸프로필 카보네이트(methylpropyl carbonate, MPC), 에틸프로필 카보네이트(ethylpropyl carbonate, EPC), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate, EMC) 또는 이들의 조합을 들 수 있고, 상기 환상 카보네이트계 용매는 예를 들어 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 부틸렌 카보네이트(butylene carbonate, BC), 비닐에틸렌 카보네이트(vinylethylene carbonate, VEC) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.The chain carbonate-based solvent is, for example, diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), Ethylpropyl carbonate (EPC), ethylmethyl carbonate (EMC), or a combination thereof, and the cyclic carbonate-based solvent is, for example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (propylene). carbonate, PC), butylene carbonate (BC), vinylethylene carbonate (VEC), or combinations thereof.

상기 플루오로 카보네이트계 용매로는 예를 들어, 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 4,5-디플루오로에틸렌카보네이트, 4,4-디플루오로에틸렌카보네이트, 4,4,5-트리플루오로에틸렌카보네이트, 4,4,5,5-테트라플루오로에틸렌카보네이트, 4-플루오로-5-메틸에틸렌카보네이트, 4-플루오로-4-메틸에틸렌카보네이트, 4,5-디플루오로-4-메틸에틸렌카보네이트, 4,4,5-트리플루오로-5-메틸에틸렌카보네이트 또는 이들의 조합을 들 수 있다.Examples of the fluorocarbonate-based solvent include fluoroethylene carbonate (FEC), 4,5-difluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, and 4,4,5-trifluoroethylene. Carbonate, 4,4,5,5-tetrafluoroethylene carbonate, 4-fluoro-5-methylethylene carbonate, 4-fluoro-4-methylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-methylethylene Carbonate, 4,4,5-trifluoro-5-methylethylene carbonate, or combinations thereof.

상기 에스테르계 용매로는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, 펜틸아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 부틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤, 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), 메틸 포메이트(methyl formate), 에틸 포메이트(ethyl formate), 프로필 포메이트(propyl formate) 등이 사용될 수 있다.Examples of the ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, pentyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, butyl propionate, γ-butyrolactone, decanolide, valero. Lactone, mevalonolactone, caprolactone, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, and the like may be used.

상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 에톡시메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있다.As the ether solvent, dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, ethoxymethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, etc. Can be used.

상기 케톤계 용매로는 시클로헥사논 등이 사용될 수 있다.Cyclohexanone may be used as the ketone solvent.

상기 알코올계 용매로는 에틸알코올, 이소프로필 알코올 등이 사용될 수 있다.Ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and the like may be used as the alcohol-based solvent.

상기 그 밖의 비양성자성 용매로는 디메틸술폭시드, 1,2-디옥솔란, 설포란, 메틸설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, N-메틸-2-피롤리디논, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 니트로메탄, 인산트리메틸, 인산트리에틸, 인산트리옥틸 등이 사용될 수 있다.Examples of the other aprotic solvents include dimethyl sulfoxide, 1,2-dioxolane, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methyl-2-pyrrolidinone, Formamide, dimethylformamide, acetonitrile, nitromethane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, trioctyl phosphate, and the like can be used.

본 발명의 일 실시형태에 따른 전해액 조성물은 리튬염을 추가로 포함할 수 있다.The electrolyte composition according to an embodiment of the present invention may further include a lithium salt.

상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진하는 역할을 한다.The lithium salt serves as a source of lithium ions in the battery and promotes the movement of lithium ions between the positive electrode and the negative electrode.

상기 리튬염의 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiCl, LiBr, LiI, LiB(C2O4)2(리튬 비스(옥살레이토) 보레이트(lithium bis(oxalato) borate), LiBOB), Li(CH3CO2), Li(CF3S03), Li(FSO2)2N, Li(CF3SO2)3C 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiN(SO 3 C 2 F 5 ) 2 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiClO 4 , LiAlO 2 , LiAlCl 4 , LiCl, LiBr, LiI, LiB(C 2 O 4 ) 2 (lithium bis(oxalato) borate), LiBOB), Li (CH 3 CO 2 ), Li(CF 3 S0 3 ), Li(FSO 2 ) 2 N, Li(CF 3 SO 2 ) 3 C, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

상기 리튬염의 농도는 0.1 내지 2.0M일 수 있다. 리튬염의 농도가 상기 범위 이내이면 전해액 조성물이 적절한 전도도 및 점도를 가질 수 있다.The concentration of the lithium salt may be 0.1 to 2.0M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electrolyte composition may have an appropriate conductivity and viscosity.

본 발명의 일 실시형태는 상술한 전해액 조성물을 포함하는 이차전지에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a secondary battery comprising the electrolyte composition described above.

본 발명에 따른 이차전지는 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 본 발명의 전해액 조성물을 포함하기 때문에 최초 충전시(화성 단계) 음극 표면에 안정한 SEI 피막이 형성될 수 있어 수명특성이 우수할 뿐만 아니라 충방전시 부피 변화가 큰 실리콘 음극을 포함하는 이차전지에 적용시에도 고온안정성, 특히 60℃ 수준의 고온에서의 안정성이 탁월하다.Since the secondary battery according to the present invention contains the electrolyte composition of the present invention containing the compound represented by Formula 1, a stable SEI film can be formed on the surface of the negative electrode during the initial charging (formation step), so it has excellent life characteristics and Even when applied to a secondary battery including a silicon anode having a large volume change during discharge, it has excellent stability at high temperatures, particularly at a high temperature of 60°C.

따라서, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 이차전지는 특히 실리콘 음극을 포함하는 것일 수 있다.Therefore, in one embodiment of the present invention, the secondary battery may particularly include a silicon negative electrode.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있으며, 예를 들어 리튬 이온 이차전지일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the secondary battery may be a lithium secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery.

상기 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 상술한 전해액 조성물을 포함한다.The lithium secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and the electrolyte composition described above.

상기 양극은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 형성되는 양극 활물질층을 포함한다.The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the positive electrode current collector.

상기 양극 집전체로는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 집전체로는 알루미늄, 구리, 스테인레스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있으며, 특히 알루미늄이 사용될 수 있다. 상기 양극 집전체는 호일, 네트, 다공질체 등의 다양한 형태를 가질 수 있으며, 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다.The positive electrode current collector may be used without particular limitation as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery. Specifically, the positive electrode current collector includes aluminum, copper, stainless steel, nickel, titanium, calcined carbon, a surface-treated copper or stainless steel surface with carbon, nickel, titanium, silver, etc., and an aluminum-cadmium alloy. Can be used, in particular aluminum can be used. The positive electrode current collector may have various shapes such as a foil, a net, and a porous material, and may form fine irregularities on the surface to enhance the bonding strength of the positive electrode active material.

상기 양극 집전체의 두께는 3 내지 500 ㎛일 수 있다.The thickness of the positive electrode current collector may be 3 to 500 μm.

상기 양극 활물질층은 양극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 포함한다.The positive active material layer includes a positive active material, a binder, and optionally a conductive material.

상기 양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 활물질로는 코발트, 망간, 니켈, 알루미늄, 철 또는 이들의 조합의 금속과 리튬과의 복합 산화물 또는 복합 인산화물 중에서 하나 이상을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 양극 활물질로는 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물, 리튬 철 인산화물 등을 사용할 수 있다.As the positive electrode active material, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium may be used. Specifically, as the positive electrode active material, at least one of cobalt, manganese, nickel, aluminum, iron, or a combination of a metal and lithium and a composite oxide or a composite phosphate may be used. More specifically, as the positive electrode active material, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, lithium nickel cobalt aluminum oxide, lithium iron phosphate, and the like may be used.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 부착시키고, 양극 활물질을 양극 집전체에 부착시키는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 바인더로는 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있다.The binder serves to attach the positive electrode active material particles to each other and to attach the positive electrode active material to the positive electrode current collector. Specifically, as the binder, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymer containing ethylene oxide, polyvinyl Pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like can be used.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 제한 없이 사용가능하다. 구체적으로, 상기 도전재로는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소 섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머 등을 사용할 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and can be used without limitation as long as it does not cause chemical change and has electronic conductivity. Specifically, the conductive material includes carbon-based materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, and carbon fiber; Metallic materials such as copper, nickel, aluminum, and silver; Conductive polymers, such as a polyphenylene derivative, can be used.

상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 형성되는 음극 활물질층을 포함한다.The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative active material layer formed on the negative electrode current collector.

상기 음극 집전체로는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 음극 집전체로는 구리, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있으며, 특히 구리가 사용될 수 있다. 상기 음극 집전체는 호일, 네트, 다공질체 등의 다양한 형태를 가질 수 있으며, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다.The negative electrode current collector is not particularly limited and may be used as long as it has conductivity without causing chemical changes to the battery. Specifically, the negative electrode current collector includes copper, aluminum, stainless steel, nickel, titanium, calcined carbon, a surface-treated copper or stainless steel surface with carbon, nickel, titanium, silver, etc., and an aluminum-cadmium alloy. Can be used, in particular copper can be used. The negative electrode current collector may have various shapes such as a foil, a net, and a porous material, and may enhance the bonding strength of the negative active material by forming fine irregularities on the surface.

상기 음극 집전체의 두께는 3 내지 500 ㎛일 수 있다.The thickness of the negative electrode current collector may be 3 to 500 μm.

상기 음극 활물질층은 음극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 포함한다.The negative active material layer includes a negative active material, a binder, and optionally a conductive material.

상기 음극 활물질로는 리튬 이온의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질, 전이 금속 산화물 등을 사용할 수 있다.As the negative active material, a material capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium ions, lithium metal, an alloy of lithium metal, a material capable of dope and undoped lithium, and a transition metal oxide may be used.

상기 리튬 이온의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 물질은 탄소계 물질로, 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 플레이크상(flake), 구형 또는 섬유형의 흑연을 들 수 있고, 천연 흑연 또는 인조 흑연일 수 있다. 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본 또는 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.The material capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium ions is a carbon-based material, and may be crystalline carbon, amorphous carbon, or a combination thereof. Examples of the crystalline carbon include amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous graphite, and may be natural graphite or artificial graphite. Examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon, mesophase pitch carbide, and fired coke.

상기 리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.As the lithium metal alloy, in the group consisting of lithium and Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al and Sn The alloy of the metal of choice can be used.

상기 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질로는 Si, Si-C 복합체, SiOx(0 < x < 2), Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si는 아님), Sn, SnO2, Sn-R 합금(상기 R은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Sn은 아님) 등을 들 수 있고, 또한 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 Q 및 R로는 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, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.The lithium-doped and undoped materials include Si, Si-C composite, SiO x (0 <x <2), Si-Q alloy (where Q is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, It is an element selected from the group consisting of a group 15 element, a group 16 element, a transition metal, a rare earth element, and a combination thereof, but not Si), Sn, SnO 2 , Sn-R alloy (where R is an alkali metal, alkaline earth metal, It is an element selected from the group consisting of a group 13 element, a group 14 element, a group 15 element, a group 16 element, a transition metal, a rare earth element, and combinations thereof, and Sn is not), and at least one of them and SiO 2 can also be mixed and used. The elements Q and R include 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, Tl, Ge, P, As, Sb, Bi, What is selected from the group consisting of S, Se, Te, Po, and combinations thereof may be used.

상기 전이 금속 산화물로는 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 또는 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.The transition metal oxide may include vanadium oxide, lithium vanadium oxide, or lithium titanium oxide.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 음극 활물질로는 특히 Si, Si-C 복합체, SiOx(0 < x < 2), Si-Q 합금(상기 Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si는 아님) 등의 실리콘계 음극 활물질을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the negative electrode active material is particularly Si, Si-C composite, SiO x (0 <x <2), Si-Q alloy (wherein Q is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, 14 It is an element selected from the group consisting of a group element, a group 15 element, a group 16 element, a transition metal, a rare earth element, and a combination thereof, and not Si).

상기 바인더는 음극 활물질 입자들을 서로 부착시키고, 음극 활물질을 음극 집전체에 부착시키는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 바인더로는 상기 양극 활물질층에 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.The binder serves to attach the negative active material particles to each other and to attach the negative active material to the negative current collector. Specifically, as the binder, the same material as used for the positive electrode active material layer may be used.

상기 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 제한 없이 사용가능하다. 구체적으로, 상기 도전재로는 상기 양극 활물질층에 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.The conductive material is used to impart conductivity to the electrode, and can be used without limitation as long as it does not cause chemical change and has electronic conductivity. Specifically, the conductive material may be the same as that used for the positive electrode active material layer.

상기 양극 및 음극은 당해 분야에서 통상적으로 알려져 있는 제조방법에 의하여 제조할 수 있다.The positive electrode and the negative electrode can be manufactured by a manufacturing method commonly known in the art.

구체적으로, 상기 양극 및 음극은 각각의 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 용매 중에서 혼합하여 활물질 조성물을 제조하고, 상기 활물질 조성물을 집전체에 도포하여 제조한다.Specifically, the positive electrode and the negative electrode are prepared by mixing each active material, a binder, and optionally a conductive material in a solvent to prepare an active material composition, and then applying the active material composition to a current collector.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤, 물 등이 사용될 수 있다.As the solvent, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, water, and the like may be used.

상기 양극과 음극은 세퍼레이터에 의해 분리될 수 있다. 상기 세퍼레이터로는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한 없이 사용될 수 있다. 특히 전해액 조성물 내 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 조성물의 함습 능력이 우수한 것이 적합하다. 상기 세퍼레이터는 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 재질일 수 있으며, 부직포 또는 직포 형태일 수 있다. 상기 세퍼레이터는 기공 직경이 0.01 내지 10㎛이고, 두께가 3 내지 100㎛일 수 있다. 상기 세퍼레이터는 단일막 또는 다층막일 수 있다.The positive and negative electrodes may be separated by a separator. The separator may be used without particular limitation as long as it is commonly used in the art. Particularly, it is suitable that the electrolyte composition has a low resistance to ion migration and excellent moisture-retaining ability of the electrolyte composition. The separator may be a material selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), and combinations thereof, and may be in the form of a nonwoven fabric or a woven fabric. The separator may have a pore diameter of 0.01 to 10 μm and a thickness of 3 to 100 μm. The separator may be a single film or a multilayer film.

상기 리튬 이차전지는 당해 분야에서 통상적으로 알려져 있는 제조방법에 의하여 제조할 수 있다.The lithium secondary battery can be manufactured by a manufacturing method commonly known in the art.

구체적으로, 상기 리튬 이차전지는 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 개재하여 적층체를 얻은 다음, 상기 적층체를 와인딩하거나 접어서 전지 용기에 수용시키고, 상기 전지 용기 내에 전해액 조성물을 주입하고 봉입 부재로 밀봉하여 제조할 수 있다.Specifically, in the lithium secondary battery, a laminate is obtained by interposing a separator between a positive electrode and a negative electrode, and then the laminate is wound or folded to be accommodated in a battery container, and an electrolyte composition is injected into the battery container and sealed with a sealing member. Can be manufactured.

상기 전지 용기는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다.The battery container may be a cylindrical shape, a square shape, or a thin film type.

상기 이차전지는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 전기차량(Electric Vehicle) 등에 사용될 수 있다. 또한, 상기 이차전지는 내연기관, 연료전지, 수퍼커패시터 등과 결합하여 하이브리드차량(Hybrid Vehicle) 등에도 사용될 수 있으며, 고출력, 고전압 및 고온 구동이 요구되는 전기 자전거, 전동 공구 등에도 사용이 가능하다.The secondary battery may be used for mobile phones, portable computers, electric vehicles, and the like. In addition, the secondary battery may be used in a hybrid vehicle, etc., in combination with an internal combustion engine, a fuel cell, a supercapacitor, etc., and may also be used in electric bicycles and power tools that require high output, high voltage and high temperature driving.

본 발명의 일 실시형태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00004
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상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 비닐렌 카보네이트와 2,2,3,3-테트라플루오로-1,4-부탄디올을 염기 존재 하에 반응시켜 제조할 수 있다.The compound represented by Formula 1 may be prepared by reacting vinylene carbonate and 2,2,3,3-tetrafluoro-1,4-butanediol in the presence of a base.

상기 염기로는 트리에틸아민 등을 사용할 수 있다.Triethylamine or the like may be used as the base.

이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by Examples, Comparative Examples and Experimental Examples. These Examples, Comparative Examples and Experimental Examples are for illustrative purposes only, and it is obvious to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereto.

합성예Synthesis example 1: 화학식 1로 표시되는 화합물의 합성 1: Synthesis of a compound represented by Formula 1

140 ㎖의 모노글라임에 비닐렌 카보네이트(170g, 2 mol)를 넣고 격렬히 교반한 후, 상기 교반된 용액에 2,2,3,3-테트라플루오로-1,4-부탄디올(130g, 0.8mol) 및 트리에틸아민(295.5 g, 2.92 mol)의 혼합물을 불활성 분위기 하에 -5℃에서 첨가하였다. 이후, 생성된 혼합물을 2 내지 4℃에서 7시간 동안 이후 실온에서 밤새 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 2ℓ의 디에틸 에테르로 희석하고 형성된 현탁액을 여과시켰다. 여과액을 회전 증발기를 사용하여 증발시키고 잔류물을 감압(0.5 mmHg) 하에 증류시켜 78 내지 82℃의 비점/0.5 mmHg를 가지는 200g의 백색 고체로서 화학식 1로 표시되는 화합물을 얻었다(수율: 74.9%).After adding vinylene carbonate (170 g, 2 mol) to 140 ml of monoglyme and stirring vigorously, 2,2,3,3-tetrafluoro-1,4-butanediol (130 g, 0.8 mol) was added to the stirred solution. ) And triethylamine (295.5 g, 2.92 mol) were added at -5°C under an inert atmosphere. Then, the resulting mixture was stirred at 2 to 4° C. for 7 hours and then at room temperature overnight. The reaction mixture was diluted with 2 L of diethyl ether and the formed suspension was filtered. The filtrate was evaporated using a rotary evaporator, and the residue was distilled under reduced pressure (0.5 mmHg) to obtain a compound represented by Formula 1 as 200 g of white solid having a boiling point of 78 to 82°C/0.5 mmHg (yield: 74.9% ).

1H-NMR(400MHz, CDCl3):δ=4.25 - 4.45(m, 6H), 4.65 - 4.75(m, 2H), 5.95 - 6.05(m, 2H) 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3 ): δ=4.25-4.45 (m, 6H), 4.65-4.75 (m, 2H), 5.95-6.05 (m, 2H)

실시예Example 1: 전해액 조성물의 제조 1: Preparation of electrolyte composition

에틸렌 카보네이트(EC) 및 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 3:7의 부피비로 혼합한 혼합 용매에 리튬염으로서 LiPF6를 1.0M이 되도록 첨가한 다음, 전해액 조성물 전체 100 중량%에 대하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 2 중량%의 양으로 첨가하여 전해액 조성물을 제조하였다.LiPF 6 as a lithium salt was added to a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed in a volume ratio of 3:7 so as to be 1.0M, and then represented by Formula 1 with respect to 100% by weight of the total electrolyte composition. The resulting compound was added in an amount of 2% by weight to prepare an electrolyte solution composition.

실시예Example 2: 전해액 조성물의 제조 2: Preparation of electrolyte composition

화학식 1로 표시되는 화합물을 0.1 중량%의 양으로 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하여 전해액 조성물을 제조하였다.An electrolyte composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by Formula 1 was added in an amount of 0.1% by weight.

실시예Example 3: 전해액 조성물의 제조 3: Preparation of electrolyte composition

화학식 1로 표시되는 화합물을 10 중량%의 양으로 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하여 전해액 조성물을 제조하였다.An electrolyte composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by Formula 1 was added in an amount of 10% by weight.

비교예Comparative example 1: 전해액 조성물의 제조 1: Preparation of electrolyte composition

화학식 1로 표시되는 화합물을 첨가하지 않는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하여 전해액 조성물을 제조하였다.An electrolyte composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by Formula 1 was not added.

비교예Comparative example 2: 전해액 조성물의 제조 2: Preparation of electrolyte composition

화학식 1로 표시되는 화합물을 40 중량%의 양으로 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하여 전해액 조성물을 제조하였다.An electrolyte composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by Formula 1 was added in an amount of 40% by weight.

비교예Comparative example 3: 전해액 조성물의 제조 3: Preparation of electrolyte composition

화학식 1로 표시되는 화합물 대신 플루오로에틸렌카보네이트를 첨가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하여 전해액 조성물을 제조하였다.An electrolyte composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that fluoroethylene carbonate was added instead of the compound represented by Chemical Formula 1.

실험예Experimental example 1: One:

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 전해액 조성물을 이용하여 아래와 같이 이차전지를 제조하였으며, 이때의 상온수명특성 및 고온안정성을 하기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.A secondary battery was manufactured as follows using the electrolyte composition prepared in the Examples and Comparative Examples, and the room temperature life characteristics and high temperature stability at this time were measured by the following method, and the results are shown in Table 1 below.

<이차전지의 제조><Manufacture of secondary battery>

양극 활물질로서 LiNi1 /3Co1 /3Mn1 /3O2 분말, 탄소 도전재(Super-P; Timcal Ltd.) 및 PVDF(polyvinylidene fluoride) 바인더를 90:5:5의 중량비로 혼합한 혼합물에 용매로서 N-메틸피롤리돈(NMP)을 고형분의 함량이 60 중량%가 되도록 첨가하여 양극 슬러리를 제조하였다. 15㎛ 두께의 알루미늄 호일 위에 약 40 ㎛의 두께로 상기 양극 슬러리를 코팅하였다. 이를 상온에서 건조하고, 120℃에서 다시 건조한 후 압연하여 양극을 제조하였다.The mixture was mixed in a weight ratio of 5:; (Timcal Ltd. Super-P) and PVDF (polyvinylidene fluoride) binder 90 LiNi 1/3 Co 1/ 3 Mn 1/3 O 2 powder, a carbon conductive material as the positive electrode active material: 5 N-methylpyrrolidone (NMP) as a solvent was added to a solid content of 60% by weight to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 15 μm to a thickness of about 40 μm. It was dried at room temperature, dried again at 120° C., and then rolled to prepare a positive electrode.

음극 활물질로서 인조 흑연, 탄소 코팅된 규소산화물, 스티렌-부타디엔 러버, 카르복시메틸셀룰로오즈를 85:5:5:5의 중량비로 혼합한 혼합물에 N-메틸피롤리돈을 고형분의 함량이 60 중량%가 되도록 첨가하여 음극 슬러리를 제조하였다. 10㎛ 두께의 구리 호일 위에 약 40 ㎛의 두께로 상기 음극 슬러리를 코팅하였다. 이를 상온에서 건조하고, 120℃에서 다시 건조한 후 압연하여 음극을 제조하였다.N-methylpyrrolidone in a mixture of artificial graphite, carbon-coated silicon oxide, styrene-butadiene rubber, and carboxymethylcellulose as an anode active material in a weight ratio of 85:5:5:5, and a solid content of 60% by weight It was added so as to prepare a negative electrode slurry. The negative electrode slurry was coated on a copper foil having a thickness of 10 μm to a thickness of about 40 μm. It was dried at room temperature, dried again at 120° C., and then rolled to prepare a negative electrode.

상기 양극, 음극 및 전해액 조성물과 폴리에틸렌 재질의 세퍼레이터를 사용하여 이차 전지를 제조하였다.A secondary battery was manufactured using the positive electrode, negative electrode, and electrolyte composition and a polyethylene separator.

상기 제조된 이차전지를 25℃에서 0.2C의 전류로 전압이 4.2V에 이를 때까지 정전류로 충전하고, 이어서 전압이 2.5V에 이를 때까지 0.2C의 정전류로 방전하였다. 이어서, 0.5C의 전류로 전압이 4.2V에 이를 때까지 정전류 충전하고, 4.2V를 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 정전압 충전하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.5V에 이를 때까지 0.5C의 정전류로 방전하였다 (화성 단계).The prepared secondary battery was charged with a constant current at 25°C with a current of 0.2C until the voltage reached 4.2V, and then discharged with a constant current of 0.2C until the voltage reached 2.5V. Subsequently, constant current charging was performed with a current of 0.5C until the voltage reached 4.2V, and constant voltage charging was performed until the current reached 0.05C while maintaining 4.2V. Then, at the time of discharging, it was discharged with a constant current of 0.5C until the voltage reached 2.5V (formation step).

(1) 상온수명특성(1) Room temperature life characteristics

상기 화성 단계를 거친 이차전지를 25℃에서 1.0C의 전류로 전압이 4.2V에 이를 때까지 정전류 충전하고, 4.2V를 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 정전압 충전하였다. 이어서, 방전시에 전압이 2.5V에 이를 때까지 1.0C의 정전류로 방전하는 사이클을 300회 반복하였다.The secondary battery that had undergone the formation step was charged at a constant current at 25° C. with a current of 1.0 C until the voltage reached 4.2 V, and charged at a constant voltage until the current reached 0.05 C while maintaining 4.2 V. Subsequently, the cycle of discharging with a constant current of 1.0 C was repeated 300 times until the voltage reached 2.5 V during discharge.

각각의 이차전지의 300번째 사이클에서의 용량 유지율(capacity retention ratio, %)을 하기 수학식 1로 계산하였다.The capacity retention ratio (%) in the 300th cycle of each secondary battery was calculated by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

용량유지율[%]=[300번째 사이클에서의 방전용량/1번째 사이클에서의 방전용량]×100Capacity retention rate [%] = [Discharge capacity at the 300th cycle / Discharge capacity at the first cycle] × 100

(2) 고온안정성(2) High temperature stability

상기 화성 단계를 거친 이차전지를 25℃에서 1.0C의 전류로 전압이 4.2V에 이를 때까지 정전류 충전하고, 4.2V를 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 정전압 충전하였다. 이어서, 충전된 이차전지를 60℃에서 보관하면서 24시간마다 멀티미터(multimeter)를 이용하여 전압을 측정하여 충전상태 셀의 고온에서 잔류 전압을 측정하여 고온 전압 보존 안정성을 측정하였다.The secondary battery that had undergone the formation step was charged at a constant current at 25° C. with a current of 1.0 C until the voltage reached 4.2 V, and charged at a constant voltage until the current reached 0.05 C while maintaining 4.2 V. Then, while storing the charged secondary battery at 60° C., the voltage was measured every 24 hours using a multimeter, and the residual voltage was measured at a high temperature of the charged cell to measure the high temperature voltage storage stability.

각각의 이차전지의 15일째 측정 시 전압 유지율(voltage retention ratio, %)을 하기 수학식 2로 계산하였다.When measuring the 15th day of each secondary battery, the voltage retention ratio (%) was calculated by Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

전압 유지율[%]=[15일째 개방전압/초기 개방전압]×100Voltage retention rate[%]=[open circuit voltage on the 15th day/initial open voltage]×100

상온수명특성Room temperature life characteristics 고온안정성High temperature stability 실시예 1Example 1 91.5%91.5% 89.5%89.5% 실시예 2Example 2 87.1%87.1% 81.4%81.4% 실시예 3Example 3 91.3%91.3% 89.6%89.6% 비교예 1Comparative Example 1 76.3%76.3% 70.3%70.3% 비교예 2Comparative Example 2 81.9%81.9% 76.2%76.2% 비교예 3Comparative Example 3 86.3%86.3% 78.6%78.6%

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 특정 구조의 에틸렌카보네이트 다이머 화합물을 포함하는 전해액 조성물을 이용하여 제조된 이차전지는 비교예 1 내지 3의 전해액 조성물을 이용하여 제조된 이차전지에 비해 상온에서 더욱 우수한 수명특성을 가질 뿐만 아니라 고온에서 더욱 향상된 안정성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1 above, the secondary battery manufactured using the electrolyte composition containing the ethylene carbonate dimer compound of a specific structure according to the present invention was at room temperature compared to the secondary battery manufactured using the electrolyte composition of Comparative Examples 1 to 3 It was confirmed that not only had more excellent life characteristics, but also improved stability at high temperatures.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. As described above, a specific part of the present invention has been described in detail, and it is obvious that this specific technology is only a preferred embodiment for those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and the scope of the present invention is not limited thereto. Do. Those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Therefore, it will be said that the substantial scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (7)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 비수용매를 포함하는 전해액 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00005
An electrolyte composition comprising a compound represented by the following formula 1 and a non-aqueous solvent:
[Formula 1]
Figure pat00005
제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전해액 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 30 중량%의 양으로 포함되는 전해액 조성물.The electrolyte composition of claim 1, wherein the compound represented by Formula 1 is contained in an amount of 0.1 to 30% by weight based on 100% by weight of the total electrolyte composition. 제1항에 있어서, 리튬염을 추가로 포함하는 전해액 조성물.The electrolytic solution composition according to claim 1, further comprising a lithium salt. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 전해액 조성물을 포함하는 이차전지.A secondary battery comprising the electrolyte composition according to any one of claims 1 to 3. 제4항에 있어서, 실리콘 음극을 포함하는 것인 이차전지.The secondary battery according to claim 4, comprising a silicon negative electrode. 제4항에 있어서, 리튬 이차전지인 이차전지.The secondary battery according to claim 4, which is a lithium secondary battery. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
[화학식 1]
Figure pat00006
Compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Figure pat00006
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