KR20200116897A - 포타슘 및 리튬 염의 혼합물, 및 배터리에서의 이의 용도 - Google Patents

포타슘 및 리튬 염의 혼합물, 및 배터리에서의 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 99 중량% 내지 99.9999 중량% 의, LiPF6, LiBF4, CH3COOLi, CH3SO3Li, CF3SO3Li, CF3COOLi, Li2B12F12, LiBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 리튬 염 A (리튬 염 A 는 바람직하게는 LiPF6 임); 1 중량ppm 내지 10 000 중량ppm 의, KPF6, KBF4, CH3COOK, CH3SO3K, CF3SO3K, CF3COOK, K2B12F12, KBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 포타슘 염 B (포타슘 염 B 는 바람직하게는 KPF6 임) 를 포함하는 혼합물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 배터리에서의 상기 혼합물의 용도에 관한 것이다.

Description

포타슘 및 리튬 염의 혼합물, 및 배터리에서의 이의 용도
본 출원은 리튬 및 포타슘 염의 혼합물, 및 또한 배터리에서의 이의 용도에 관한 것이다.
전형적으로, 배터리 (예를 들어 리튬-이온 배터리 또는 Li-황 배터리) 는 적어도 음극 (애노드), 양극 (캐소드), 분리막 (separator) 및 전해질을 포함한다. 전해질은 일반적으로, 점도와 유전 상수 사이의 양호한 타협점을 갖기 위해 일반적으로 유기 카르보네이트의 혼합물인 용매에 용해된 리튬 염으로 구성된다.
배터리 분야에서, 제 1 충전/방전 사이클 동안 형성된 패시베이션 층은 배터리의 수명에 필수적이다. 패시베이션 층으로서, 캐소드에서 사용된 집전 장치인 알루미늄 상의 패시베이션 층, 또는 애노드/전해질 및 캐소드/전해질 인터페이스에서 형성되는 무기 및 중합체성 층인 "고체 전해질 인터페이스" (SEI) 가 특히 언급될 수 있다. 패시베이션 층이 부정확하게 형성되고/되거나 안정하지 않은 경우, 충전/방전 사이클 동안의 그의 재형성은 배터리 수명 감소의 원인이 되는데: 이는 전류의 일부가 배터리 수명에 기여하기보다는 이러한 패시베이션 층을 재형성하는데 사용될 것이기 때문이다. 리튬 금속 애노드 상의 덴드라이트의 형성 또한 배터리 수명 감소를 초래한다.
따라서, 상기 언급된 결점을 극복하고, 특히 Li-이온 유형 배터리를 포함하는 배터리의 수명을 개선시키는 것이 필요하다.
혼합물
본 출원은 하기를 포함하는 (바람직하게는 본질적으로 이로 이루어지는, 그리고 우선적으로 이로 이루어지는) 혼합물에 관한 것이다:
ㆍ i) 99 중량% 내지 99.9999 중량% 의, LiPF6; LiBF4; CH3COOLi; CH3SO3Li; CF3SO3Li; CF3COOLi; Li2B12F12; LiBC4O8; 하기 식 (I) 의 염: R1-SO2-NLi-SO2-R2 (I) (여기서, R1 및 R2 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타냄); 하기 식 (II) 의 염:
Figure pct00001
(여기서, Rf 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 을 나타냄); 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 리튬 염 A;
ㆍ ii) 1 중량ppm 내지 10 000 중량ppm 의, KPF6; KBF4; CH3COOK; CH3SO3K; CF3SO3K; CF3COOK; K2B12F12; KBC4O8; 하기 식 (III) 의 염: R3-SO2-NK-SO2-R4 (III) (여기서, R3 및 R4 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타냄); 하기 식 (IV) 의 염:
Figure pct00002
(여기서, Rp 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타냄); 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 포타슘 염 B.
본 발명의 맥락에서, 용어 "ppm" 또는 "백만분율" 은 중량ppm 을 의미하는 것으로 의도된다.
한 구현예에서, 본 발명은 하기를 포함하는 (바람직하게는 본질적으로 이로 이루어지는, 그리고 우선적으로 이로 이루어지는) 혼합물에 관한 것이다:
ㆍ i) 99 중량% 내지 99.9999 중량% 의, LiPF6; LiBF4; CH3COOLi; CH3SO3Li; CF3SO3Li; CF3COOLi; Li2B12F12; LiBC4O8; 하기 식 (I) 의 염: R1-SO2-NLi-SO2-R2 (I) (여기서, R1 및 R2 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타냄) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 리튬 염 A;
ㆍ ii) 1 중량ppm 내지 10 000 중량ppm 의, KPF6; KBF4; CH3COOK; CH3SO3K; CF3SO3K; CF3COOK; K2B12F12; KBC4O8; 하기 식 (III) 의 염: R3-SO2-NK-SO2-R4 (III) (여기서, R3 및 R4 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타냄); 하기 식 (IV) 의 염:
Figure pct00003
(여기서, Rp 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 을 나타냄); 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 포타슘 염 B.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 하기를 포함한다:
- i) 99.1 중량% 내지 99.9999 중량%, 바람직하게는 99.2 중량% 내지 99.9999 중량%, 우선적으로 99.3 중량% 내지 99.9999 중량%, 유리하게는 99.4 중량% 내지 99.9999 중량%, 보다 더 우선적으로 99.5 중량% 내지 99.9999 중량%, 보다 더 유리하게는 99.6 중량% 내지 99.9999 중량%, 바람직하게는 99.7 중량% 내지 99.9999 중량%, 예를 들어 99.8 중량% 내지 99.9999 중량%, 특히 99.9 중량% 내지 99.9999 중량% 의, 상기 언급된 적어도 하나의 리튬 염 A, 및/또는
- ii) 1 ppm 내지 9000 ppm, 바람직하게는 1 ppm 내지 8000 ppm, 우선적으로 1 ppm 내지 7000 ppm, 유리하게는 1 ppm 내지 6000 ppm, 보다 더 우선적으로 1 ppm 내지 5000 ppm, 보다 더 유리하게는 1 ppm 내지 4000 ppm, 바람직하게는 1 ppm 내지 3000 ppm, 예를 들어 1 ppm 내지 2000 ppm, 특히 1 ppm 내지 1000 ppm 의, 상기 언급된 적어도 하나의 포타슘 염 B.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 1 ppm 내지 1000 ppm, 바람직하게는 1 ppm 내지 50 ppm, 우선적으로 1 ppm 내지 20 ppm, 보다 더 바람직하게는 1 ppm 내지 10 ppm 의, 상기 언급된 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 혼합물의 총 중량에 대해 99 중량% 이상, 바람직하게는 99.5 중량% 이상, 우선적으로 99.9 중량% 이상, 유리하게는 99.95 중량% 이상, 보다 더 우선적으로 99.99 중량% 이상, 보다 더 유리하게는 99.995 중량% 이상, 바람직하게는 혼합물의 총 중량에 대해 99.999 중량% 이상, 예를 들어 99.9995 중량% 이상의 중량 함량으로, 상기 정의된 바와 같은 적어도 하나의 리튬 염 A 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 혼합물의 총 중량에 대해 10 000 중량ppm 이하, 바람직하게는 5000 중량ppm 이하, 우선적으로 1000 중량ppm 이하, 유리하게는 500 중량ppm 이하; 보다 더 우선적으로 100 중량ppm 이하, 보다 더 유리하게는 50 중량ppm 이하, 바람직하게는 10 중량ppm 이하, 예를 들어 5 중량ppm 이하의 중량 함량으로, 상기 정의된 바와 같은 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 하기를 포함한다:
- i) 99 중량% 내지 99.999 중량%, 바람직하게는 99.5 중량% 내지 99.999 중량%, 우선적으로 99.7 중량% 내지 99.999 중량%, 유리하게는 99.85 중량% 내지 99.999 중량%, 보다 더 우선적으로 99.85 중량% 내지 99.995 중량%, 보다 더 유리하게는 99.9 중량% 내지 99.99 중량% 의, 상기 언급된 적어도 하나의 리튬 염 A, 및/또는
- ii) 10 내지 10 000 ppm, 바람직하게는 10 내지 5000 ppm, 우선적으로 10 내지 3000 ppm, 유리하게는 10 내지 1500 ppm, 보다 더 우선적으로 50 내지 1500 ppm, 보다 더 유리하게는 100 내지 1000 ppm 의, 상기 언급된 적어도 하나의 포타슘 염 B.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 적어도 하나의 리튬 염 A 및 적어도 하나의 포타슘 염 B 을 포함하며, 상기 염은 동일한 음이온을 갖는다. 예를 들어, 혼합물은 LiPF6 및 KPF6 (공통의 음이온은 PF6 - 임) 을 포함할 수 있거나, 혼합물은 식 (I) 의 염 (R1 = R2 = F 임), 및 식 (III) 의 염 (R3 = R4 = F 임) 을 포함할 수 있다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 바람직하게는 LiPF6, LiBF4, CH3COOLi, CH3SO3Li, CF3SO3Li, CF3COOLi, Li2B12F12, LiBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 리튬 염 A (리튬 염 A 는 바람직하게는 LiPF6 임); 및 KPF6, KBF4, CH3COOK, CH3SO3K, CF3SO3K, CF3COOK, K2B12F12, KBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 포타슘 염 B (포타슘 염 B 는 바람직하게는 KPF6 임) 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 바람직하게는 LiPF6, LiBF4, CH3COOLi, CH3SO3Li, CF3SO3Li, CF3COOLi, Li2B12F12, LiBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 리튬 염 A (리튬 염 A 는 바람직하게는 LiPF6 임); 및 식 (III) R3-SO2-NK-SO2-R4 (여기서, R3 및 R4 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, R3 및 R4 는 바람직하게는, 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타냄) 을 갖는 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 바람직하게는 LiPF6, LiBF4, CH3COOLi, CH3SO3Li, CF3SO3Li, CF3COOLi, Li2B12F12, LiBC4O8 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 리튬 염 A (리튬 염 A 는 바람직하게는 LiPF6 임); 및 상기 언급된 식 (IV) (여기서, Rp 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, Rp 는 바람직하게는 CF3 을 나타냄) 을 갖는 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 바람직하게는 식 (I) R1-SO2-NK-SO2-R2 (여기서, R1 및 R2 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, R1 및 R2 는 바람직하게는, 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타냄) 를 갖는 적어도 리튬 염 A; 및 KPF6, KBF4, CH3COOK, CH3SO3K, CF3SO3K, CF3COOK, K2B12F12, KBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 포타슘 염 B (포타슘 염 B 는 바람직하게는 KPF6 임) 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 바람직하게는 식 (I) R1-SO2-NK-SO2-R2 (여기서, R1 및 R2 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, R1 및 R2 는 바람직하게는, 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타냄) 를 갖는 적어도 리튬 염 A; 및 식 (III) R3-SO2-NK-SO2-R4 (여기서, R3 및 R4 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, R3 및 R4 는 바람직하게는, 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타냄) 를 갖는 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 바람직하게는 식 (I) R1-SO2-NK-SO2-R2 (여기서, R1 및 R2 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, R1 및 R2 는 바람직하게는, 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타냄) 를 갖는 적어도 리튬 염 A; 및 상기 언급된 식 (IV) (여기서, Rp 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, Rp 는 바람직하게는 CF3 를 나타냄) 를 갖는 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 바람직하게는 상기 언급된 식 (II) (여기서, Rf 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, Rf 는 바람직하게는 CF3 을 나타냄) 를 갖는 적어도 리튬 염 A; 및 KPF6, KBF4, CH3COOK, CH3SO3K, CF3SO3K, CF3COOK, K2B12F12, KBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 포타슘 염 B (포타슘 염 B 는 바람직하게는 KPF6 임) 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 바람직하게는 상기 언급된 식 (II) (여기서, Rf 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, Rf 는 바람직하게는 CF3 을 나타냄) 을 갖는 적어도 리튬 염 A; 식 (III) R3-SO2-NK-SO2-R4 (여기서, R3 및 R4 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며 R3 및 R4 는 바람직하게는, 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타냄) 를 갖는 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 혼합물은 바람직하게는 상기 언급된 식 (II) (여기서, Rf 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, Rf 는 바람직하게는 CF3 을 나타냄) 을 갖는 적어도 리튬 염 A; 상기 언급된 식 (IV) (여기서, Rp 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내며, Rp 는 바람직하게는 CF3 을 나타냄) 을 갖는 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함한다.
한 바람직한 구현예에 따르면, 혼합물은 LiPF6, 식 (I) 의 화합물 (R1 = R2 = F 또는 R1 = R2 = CF3 임) 및 식 (II) 의 화합물 (Rf 는 CF3 을 나타냄) 에서 선택되는 적어도 하나의 리튬 염 A; 및 KPF6, 식 (III) 의 화합물 (R3 = R4 = F 또는 R3 = R4 = CF3) 및 식 (IV) 의 화합물 (Rp 는 CF3 을 나타냄) 에서 선택되는 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 혼합물은 하기 혼합물 중 하나에서 선택된다:
- LiFSI (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiFSI (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiFSI (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물;
- LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II) 의 염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II) 의 염 A) 및 KPF6 을 포함하는 혼합물;
- LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II) 의 염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiPF6 (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiPF6 (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물;
- LiPF6 (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiFSI 및 LiPF6 (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 을 포함하는 혼합물;
- LiFSI 및 LiPF6 (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 을 포함하는 혼합물;
- LiFSI 및 LiPF6 (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물;
- LiFSI 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiFSI 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiFSI 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물;
- LiPF6 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiPF6 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물; 및
- LiPF6 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물.
보다 더 바람직하게는, 본 발명의 혼합물은 하기 혼합물 중 하나에서 선택되며:
- LiFSI (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiPF6 (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물;
- LiFSI (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiFSI 및 LiPF6 (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
보다 더 우선적으로는 하기 혼합물 중 하나에서 선택된다:
- LiFSI (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
- LiPF6 (염 A) 및 KPF6 (염 B) 를 포함하는 혼합물.
한 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 혼합물은 LiFSI (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물이며, KFSI 의 양은 혼합물의 총 중량에 대해 1 내지 1000 ppm, 바람직하게는 1 내지 50 ppm, 우선적으로 1 내지 20 ppm, 보다 더 바람직하게는 1 내지 10 ppm 의 범위이다.
본 발명에 따른 혼합물은 동시에 또는 연속하여 다양한 구성성분을 혼합하여 제조될 수 있다.
본 출원은 또한, 특히 25℃ 이상, 바람직하게는 25℃ 내지 80℃ 의 온도에서, 및/또는 특히 4 내지 5 의 전압, 바람직하게는 4.2, 4.35, 4.4, 4.5 또는 4.7 볼트에서 배터리, 예를 들어 Li-이온 배터리에서의 상기 정의된 바와 같은 혼합물의 용도에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 용도는 모바일 장치, 예를 들어 휴대폰, 카메라, 태블릿 또는 노트북에서, 전기 자동차에서, 또는 재생 에너지의 저장에서 발생한다.
전해질 조성물
본 발명은 또한, 상기 정의된 바와 같은 리튬 염의 혼합물, 적어도 하나의 용매 및 임의로는 적어도 하나의 전해 첨가제를 포함하는, 특히 배터리, 예를 들어 Li-이온 배터리를 위한 전해질 조성물에 관한 것이다.
바람직하게는, 전해질 조성물은 상기 언급된 혼합물 외의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염은 포함하지 않는다.
바람직하게는, 전해질 조성물은 혼합물에 대해 상기 언급된 것들 외의 어떠한 리튬 염 또는 포타슘 염도 포함하지 않는다.
바람직하게는, 혼합물에 대해 상기 언급된 포타슘 및 리튬 염은 조성물에 존재하는 모든 염의 100% 를 나타낸다.
본 발명의 맥락에서, "전해질 조성물", "전해질" 및 "전해 조성물" 은 상호교환가능하게 사용된다.
바람직한 구현예에 따르면, 전해질 조성물은, 조성물의 총 중량에 대해 1 중량% 내지 99 중량% 의 상기 언급된 혼합물, 바람직하게는 5 중량% 내지 99 중량%, 유리하게는 20 중량% 내지 95 중량% 의 상기 언급된 혼합물을 포함한다.
바람직한 구현예에 따르면, 전해질 조성물은, 조성물의 총 중량에 대해 1 중량% 내지 99 중량% 의 용매, 바람직하게는 5 중량% 내지 99 중량%, 유리하게는 20 중량% 내지 95 중량% 의 용매를 포함한다.
한 구현예에 따르면, 전해질 조성물 중 상기 언급된 혼합물의 몰 농도는 7 mol/l 이하, 유리하게는 4 mol/l 이하, 바람직하게는 2 mol/l 이하, 우선적으로 1.5 mol/l 이하, 특히 1.1 mol/l 이하, 예를 들어 1 mol/l 이하이다.
한 구현예에 따르면, 전해질 조성물은 용매 또는 용매의 혼합물, 예컨대 2 개, 3 개 또는 4 개의 상이한 용매의 혼합물을 포함할 수 있다.
전해질 조성물의 용매는, 임의로는 중합체에 의해 겔화된 액체 용매, 또는 임의로는 액체에 의해 가소화된 극성 중합체 용매일 수 있다.
한 구현예에 따르면, 용매는 유기 용매, 바람직하게는 비양성자성 유기 용매이다. 바람직하게는, 용매는 극성 유기 용매이다.
한 구현예에 따르면, 용매는 에테르, 카르보네이트, 에스테르, 케톤, 부분 수소화된 탄화수소, 니트릴, 아미드, 알코올, 술폭시드, 술폴란, 니트로메탄, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논, 3-메틸-2-옥사졸리디논 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된다.
에테르 중에서, 선형 또는 시클릭 에테르, 예를 들어, 디메톡시에탄 (DME), 2 내지 5 개 옥시에틸렌 단위의 올리고에틸렌 글리콜의 메틸 에테르, 디옥솔란, 디옥산, 디부틸 에테르, 테트라히드로푸란 및 이의 혼합물이 언급될 수 있다.
에스테르 중에서, 인산 에스테르 또는 술파이트 에스테르가 언급될 수 있다. 예를 들어, 메틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, γ-부티로락톤 또는 이의 혼합물이 언급될 수 있다.
케톤 중에서, 시클로헥사논이 특히 언급될 수 있다.
알코올 중에서, 예를 들어, 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올이 언급될 수 있다.
니트릴 중에서, 예를 들어, 아세토니트릴, 피루보니트릴, 프로피오니트릴, 메톡시프로피오니트릴, 디메틸아미노프로피오니트릴, 부티로니트릴, 이소부티로니트릴, 발레로니트릴, 피발로니트릴, 이소발레로니트릴, 글루타로니트릴, 메톡시글루타로니트릴, 2-메틸글루타로니트릴, 3-메틸글루타로니트릴, 아디포니트릴, 말로노니트릴 및 이의 혼합물이 언급될 수 있다.
카르보네이트 중에서, 예를 들어 시클릭 카르보네이트 예컨대 에틸렌 카르보네이트 (EC) (CAS: 96-49-1), 프로필렌 카르보네이트 (PC) (CAS: 108-32-7), 부틸렌 카르보네이트 (BC) (CAS: 4437-85-8), 디메틸 카르보네이트 (DMC) (CAS: 616-38-6), 디에틸 카르보네이트 (DEC) (CAS: 105-58-8), 에틸 메틸 카르보네이트 (EMC) (CAS: 623-53-0), 디페닐 카르보네이트 (CAS 102-09-0), 메틸 페닐 카르보네이트 (CAS: 13509-27-8), 디프로필 카르보네이트 (DPC) (CAS: 623-96-1), 메틸 프로필 카르보네이트 (MPC) (CAS: 1333-41-1), 에틸 프로필 카르보네이트 (EPC), 비닐렌 카르보네이트 (VC) (CAS: 872-36-6), 플루오로에틸렌 카르보네이트 (FEC) (CAS: 114435-02-8), 트리플루오로프로필렌 카르보네이트 (CAS: 167951-80-6) 또는 이의 혼합물이 언급될 수 있다.
특히 바람직한 용매는 카르보네이트 및 이의 혼합물에서 선택된다.
한 구현예에 따르면, 전해질 조성물은 하기 혼합물 중 하나를 포함한다:
- 1/1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/프로필렌 카르보네이트 (PC)/디메틸 카르보네이트 (DMC);
- 1/1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/프로필렌 카르보네이트 (PC)/디에틸 카르보네이트 (DEC);
- 1/1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/프로필렌 카르보네이트 (PC)/에틸 메틸 카르보네이트 (EMC);
- 1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/디메틸 카르보네이트 (DMC);
- 1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/디에틸 카르보네이트 (DEC);
- 1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/에틸 메틸 카르보네이트 (EMC);
- 3/7 부피비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/디메틸 카르보네이트 (DMC);
- 3/7 부피비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/디에틸 카르보네이트 (DEC);
- 3/7 부피비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/에틸 메틸 카르보네이트 (EMC);
- 2/1 부피비의 디옥솔란 (DOL)/디메톡시에탄 (DME);
- 1/1 부피비의 디옥솔란 (DOL)/디메톡시에탄 (DME).
한 구현예에 따르면, 전해질 조성물은 적어도 하나의 전해 첨가제를 포함한다.
바람직하게는, 전해 첨가제는 플루오로에틸렌 카르보네이트 (FEC), 비닐렌 카르보네이트, 4-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 피리다진, 비닐피리다진, 퀴놀린, 비닐퀴놀린, 부타디엔, 세바코니트릴, LiB(C2O4)2, 리튬 니트레이트, 알킬 디술피드, 플루오로톨루엔, 1,4-디메톡시테트라플루오로톨루엔, t-부틸페놀, 디-t-부틸페놀, 트리스(펜타플루오로페닐)보란, 옥심, 지방족 에폭시드, 할로겐화 바이페닐, 메타크릴산, 알릴 에틸 카르보네이트, 비닐 아세테이트, 디비닐 아디페이트, 아크릴로니트릴, 2-비닐피리딘, 말레산 무수물, 메틸 신나메이트, 포스포네이트, 비닐 함유 실란 화합물, 2-시아노푸란 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되며, 전해 첨가제는 바람직하게는 플루오로에틸렌 카르보네이트 (FEC) 이다.
예를 들어, 전해질 조성물 중 전해 첨가제의 함량은, 전해질 조성물의 총 중량에 대해 0.01 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 4 중량% 이다. 특히, 전해질 조성물 중 전해 첨가제의 함량은, 조성물의 총 중량에 대해 2 중량% 이하이다.
전해질 조성물 중 전해 첨가제의 함량은, 상기 조성물의 용매의 총 중량에 대해 예를 들어 0.01 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 4 중량% 일 수 있다.
전해질 조성물은 당업자에게 공지된 임의의 수단에 의해, 예를 들어 적절한 비율의 용매(들) 및/또는 첨가제(들) 중 바람직하게는 교반하면서 염을 용해하여 제조될 수 있다.
본 출원은 또한, 특히 25℃ 이상, 바람직하게는 25℃ 내지 80℃ 의 온도에서, 및/또는 특히 4 내지 5 의 전압, 바람직하게는 4.2, 4.35, 4.4, 4.5 또는 4.7 볼트에서 배터리, 예를 들어 Li-이온 배터리에서의 상기 정의된 바와 같은 전해질 조성물의 용도에 관한 것이다. 예를 들어, 상기 용도는 모바일 장치, 예를 들어 휴대폰, 카메라, 태블릿 또는 노트북에서, 전기 자동차에서, 또는 재생 에너지의 저장에서 발생한다.
전기화학 셀
본 출원은 또한 음극, 양극, 및 상기 정의된 바와 같은 리튬 염의 혼합물을 포함하는 전기화학 셀에 관한 것이다.
본 출원은 또한 음극, 양극, 및 음극과 양극 사이에 개재된 상기 정의된 바와 같은 전해질 조성물을 포함하는 전기화학 셀에 관한 것이다. 전기화학 셀은 또한, 상기 정의된 바와 같은 전해질 조성물이 침지된 분리막을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 기재된 바와 같은 적어도 하나의 전기화학 셀을 포함하는 배터리에 관한 것이다. 배터리가 본 발명에 따른 여러 전기화학 셀을 포함하는 경우, 상기 셀은 직렬로 및/또는 평행으로 조립될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 음극은 배터리가 전류를 생성할 때 (즉, 방전의 과정에 있을 때) 애노드로서 역할하며 배터리가 충전의 과정에 있을 때 캐소드로서 역할하는 전극을 의미하는 것으로 의도된다.
음극은 전형적으로 전기화학적 활성 물질, 임의로는 전기화학적 활성 물질, 및 임의로는 결합제를 포함한다.
본 발명의 맥락에서, "전기화학적 활성 물질" 은 가역적으로 이온을 삽입할 수 있는 물질을 의미하는 것으로 의도된다.
본 발명의 맥락에서, "전기화학적 활성" 은 전자를 전도시킬 수 있는 물질을 의미하는 것으로 의도된다.
한 구현예에 따르면, 전기화학 셀의 음극은 전기화학적 활성 물질로서, 그래파이트, 리튬, 리튬 합금, Li4Ti5O12 또는 TiO2 유형의 리튬 티타네이트, 규소 또는 리튬/규소 합금, 틴 옥시드, 리튬 금속간 화합물 또는 이의 혼합물을 포함한다.
음극은 리튬을 포함할 수 있으며; 이는 금속 리튬 또는 리튬 포함 합금의 필름으로 이루어질 수 있다. 음극의 예는 롤러 사이의 리튬 스트립을 롤링하여 제조된 활성 리튬 필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 양극은 배터리가 전류를 생성할 때 (즉, 방전의 과정에 있을 때) 캐소드로서 역할하며 배터리가 충전의 과정에 있을 때 애노드로서 역할하는 전극을 의미하는 것으로 의도된다.
양극은 전형적으로 전기화학적 활성 물질, 임의로는 전기화학적 활성 물질, 및 임의로는 결합제를 포함한다.
또 다른 구현예에서, 전기화학 셀의 양극은 망간 디옥시드 (MnO2), 철 옥시드, 구리 옥시드, 니켈 옥시드, 리튬/망간 복합 옥시드 (예를 들어 LixMn2O4 또는 LixMnO2), 리튬/니켈 조성물 옥시드 (예를 들어 LixNiO2), 리튬/코발트 조성물 옥시드 (예를 들어 LixCoO2), 리튬/니켈/코발트 복합 옥시드 (예를 들어 LiNi1 - yCoyO2), 리튬/니켈/코발트/망간 복합 옥시드 (예를 들어 LiNixMnyCozO2 (x+y+z = 1)), 리튬-강화 리튬/니켈/코발트/망간 복합 옥시드 (예를 들어 Li1 +x(NixMnyCoz)1- xO2), 리튬/전이 금속 복합 옥시드, 스피넬 구조의 리튬/망간/니켈 복합 옥시드 (예를 들어 LixMn2-yNiyO4), 올리빈 구조의 리튬/인 옥시드 (예를 들어 LixFePO4, LixFe1 - yMnyPO4 또는 LixCoPO4), 철 술페이트, 바나듐 옥시드 및 이의 혼합물에서 선택되는 전기화학적 활성 물질을 포함한다.
바람직하게는, 양극은 LiCoO2, LiFePO4 (LFP), LiMnxCoyNiZO2 (NMC (x + y + z = 1)), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNix1Coy1Alz1O2 (NCA (x1+y1+z1= 1)) 및 이의 혼합물에서 선택되는 전기화학적 활성 물질을 포함한다.
양극의 물질은 또한 상기 전기화학적 활성 물질 외에, 예를 들어 카본 블랙, Ketjen® 카본, Shawinigan 카본, 그래파이트, 그래핀, 탄소 나노튜브, 탄소 섬유 (예컨대 기상 성장 탄소 섬유 (VGCF)), 유기 전구체의 탄소화에 의해 수득한 비-분말형 탄소, 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함하는 탄소원과 같은 전기화학적 활성 물질을 포함할 수 있다. 리튬 염 또는 세라믹 유형 또는 유리 유형의 무기 입자, 또는 다른 필적할만한 활성 물질 (예를 들어 황) 과 같은 다른 첨가제가 또한 양극의 물질에 존재할 수 있다.
양극의 물질은 또한 결합제를 포함할 수 있다. 결합제의 비제한적 예는 선형, 분지형 및/또는 가교된 폴리에테르 중합체 결합제 (예를 들어 폴리(에틸렌 옥시드) (PEO), 또는 폴리(프로필렌 옥시드) (PPO) 또는 2 개의 혼합물 (또는 EO/PO 공중합체) 을 기반으로 하며 임의로는 가교가능 단위를 포함하는 중합체), 수용성 결합제 (예컨대 SBR (스티렌/부타디엔 고무), NBR (아크릴로니트릴/부타디엔 고무), HNBR (수소화 NBR), CHR (에피클로로히드린 고무), ACM (아크릴레이트 고무)), 또는 불소중합체 유형의 결합제 (예컨대 PVDF (폴리비닐리덴 플루오라이드), PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌)), 및 이의 조합을 포함한다. 물에 가용성인 것들과 같은 일부 결합제는 또한 CMC (카르복시메틸셀룰로오스) 와 같은 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 염의 혼합물은 유리하게는 배터리의 수명이 개선되게 할 수 있다.
본 발명은 또한 배터리, 특히 Li-이온 배터리의 수명을 개선시키기 위한, 적어도 99 중량% 의 상기 정의된 바와 같은 적어도 하나의 리튬 염 A (바람직하게는 99 중량% 내지 99.9999 중량% 의 적어도 하나의 리튬 염 A) 를 포함하는 혼합물 중 상기 정의된 바와 같은 적어도 하나의 포타슘 염 B 의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "x 와 y 사이의" 또는 "x 내지 y" 는 한계치 x 및 y 가 포함되는 간격을 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, "1% 와 98% 사이의" 범위 또는 "1% 내지 98% 범위" 는 특히 값 1% 및 98% 를 포함한다.
상기 기재된 모든 구현예는 서로 조합될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 제한없이 설명한다.
실험 부문
실시예 1: 염 A = LiPF 6
순환 전압전류 시험을 실행하였다. 이를 위해, 3/7 부피비로 에틸렌 카르보네이트 및 에틸 메틸 카르보네이트 (CAS = 623-53-0) 로 구성된 용매의 혼합물 중 작업 전극으로서 20 mm 직경 알루미늄 포일, 기준 전극으로서 8 mm 직경 리튬 금속 펠렛, 및 포타슘 염 KPF6 이 첨가된 리튬 염 LiPF6 의 1 mol/l 용액 12 점적 (0.6 ml) 으로 침지된 18 mm 직경 섬유유리 분리막을 사용하여 CR2032 버튼 셀을 제조하였다. 버튼 셀의 단자에서 전압 스윕 (voltage sweep) 을 실행하고, 생성된 전류를 측정하고 기록한다. 전압 스윕을 4V 및 4.2V 에서 실행한다. 하기 표는 각종 첨가량의 포타슘 염에 대한 2 회 역 (back) 전압 스윕 및 정방향 (forward) 전압 스윕 후 각종 전압에서의 산화 전류를 보여준다. 2 회의 사전 스윕은 알루미늄의 패시베이션 및 SEI 와 같은 패시베이션 층의 형성을 허용한다.
Figure pct00004
관찰된 산화 전류는 많은 현상을 반영할 수 있다: 알루미늄의 부식, 전해질의 열화 및 리튬 덴드라이트의 형성. 모든 이러한 현상은 Li-이온 배터리 수명 열화의 원인이다. 전류가 낮을수록, 배터리 수명이 보다 개선된다. 4 V 및 4.2 V 에서, 결과는 KPF6 을 LiPF6 에 첨가하는 것이 유리하게는 LiPF6 단독과 비교하여 이 산화 전류를 감소시켜, 따라서 Li-이온 배터리의 수명을 개선시킬 수 있다는 것을 보여준다.
실시예 2: 염 A = LiFSI
사이클링 (Cycling) 시험을 실행하였다. 이를 위해, 3/7 부피비로 에틸렌 카르보네이트 및 에틸 메틸 카르보네이트 (CAS = 623-53-0) 로 구성된 용매의 혼합물 중 NMC111 캐소드, 애노드로서 8 mm 직경 리튬 금속 펠렛, 및 포타슘 염 KFSI 가 첨가된 리튬 염 LiFSI 의 1 mol/l 용액 12 점적 (0.6 ml) 으로 침지된 18 mm 직경 분리막을 사용하여 CR2032 버튼 셀을 제조하였다. 그럼 다음, 이 배터리를 C/20 의 속도로 2 회의 형성 사이클을 거치게 하여 각종 패시베이션 층을 형성시킨다. 이러한 2 회 형성 사이클 후, 용량이 2 회 형성 사이클 후 측정된 초기 용량의 80% 에 도달할 때까지 배터리를 C/5 에서 충전하고 25℃, C/2 에서 방전시킨다. 하기 표는 각종 함량의 KFSI (LiFSI 와 혼합됨) 에 대해 80% 용량에 도달된 사이클의 수를 보여준다:
Figure pct00005

Claims (20)

  1. 하기를 포함하는 혼합물:
    ㆍ 99 중량% 내지 99.9999 중량% 의, LiPF6; LiBF4; CH3COOLi; CH3SO3Li; CF3SO3Li; CF3COOLi; Li2B12F12; LiBC4O8; 하기 식 (I) 의 염: R1-SO2-NLi-SO2-R2 (I) (식 중, R1 및 R2 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타냄); 하기 식 (II) 의 염:
    Figure pct00006

    (식 중, Rf 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타냄); 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 리튬 염 A;
    ㆍ 1 중량ppm 내지 10 000 중량ppm 의, KPF6; KBF4; CH3COOK; CH3SO3K; CF3SO3K; CF3COOK; K2B12F12; KBC4O8; 하기 식 (III) 의 염: R3-SO2-NK-SO2-R4 (III) (식 중, R3 및 R4 는 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타냄); 하기 식 (IV) 의 염:
    Figure pct00007

    (식 중, Rp 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타냄); 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 포타슘 염 B.
  2. 제 1 항에 있어서, 하기를 포함하는 혼합물:
    - 99.1 중량% 내지 99.9999 중량%, 바람직하게는 99.2 중량% 내지 99.9999 중량%, 우선적으로 99.3 중량% 내지 99.9999 중량%, 유리하게는 99.4 중량% 내지 99.9999 중량%, 보다 더 우선적으로 99.5 중량% 내지 99.9999 중량%, 보다 더 유리하게는 99.6 중량% 내지 99.9999 중량%, 바람직하게는 99.7 중량% 내지 99.9999 중량%, 예를 들어 99.8 중량% 내지 99.9999 중량%, 특히 99.9 중량% 내지 99.9999 중량% 의 적어도 하나의 리튬 염 A, 및/또는
    - 1 ppm 내지 9000 ppm, 바람직하게는 1 ppm 내지 8000 ppm, 우선적으로 1 ppm 내지 7000 ppm, 유리하게는 1 ppm 내지 6000 ppm, 보다 더 우선적으로 1 ppm 내지 5000 ppm, 보다 더 유리하게는 1 ppm 내지 4000 ppm, 바람직하게는 1 ppm 내지 3000 ppm, 예를 들어 1 ppm 내지 2000 ppm, 특히 1 ppm 내지 1000 ppm 의 적어도 하나의 포타슘 염 B.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하기를 포함하는 혼합물:
    ㆍ 99 중량% 내지 99.999 중량%, 바람직하게는 99.5 중량% 내지 99.999 중량%, 우선적으로 99.7 중량% 내지 99.999 중량%, 유리하게는 99.85 중량% 내지 99.999 중량%, 보다 더 우선적으로 99.85 중량% 내지 99.995 중량%, 보다 더 유리하게는 99.9 중량% 내지 99.99 중량% 의 적어도 하나의 리튬 염 A, 및/또는
    ㆍ 10 ppm 내지 10 000 ppm, 바람직하게는 10 ppm 내지 5000 ppm, 우선적으로 10 ppm 내지 3000 ppm, 유리하게는 10 ppm 내지 1500 ppm, 보다 더 우선적으로 50 ppm 내지 1500 ppm, 보다 더 유리하게는 100 ppm 내지 1000 ppm 의 적어도 하나의 포타슘 염 B.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 1 ppm 내지 1000 ppm 의 적어도 하나의 포타슘 염 B, 바람직하게는 1 ppm 내지 50 ppm, 우선적으로 1 ppm 내지 20 ppm, 보다 더 바람직하게는 1 ppm 내지 10 ppm 의 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 리튬 염 A 및 포타슘 염 B 가 동일한 음이온을 갖는 것인 혼합물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기와 같은 혼합물:
    ㆍ 리튬 염 A 가 LiPF6, LiBF4, CH3COOLi, CH3SO3Li, CF3SO3Li, CF3COOLi, Li2B12F12, LiBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되며, 리튬 염 A 가 바람직하게는 LiPF6 이고; 포타슘 염 B 가 KPF6, KBF4, CH3COOK, CH3SO3K, CF3SO3K, CF3COOK, K2B12F12, KBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되며, 포타슘 염 B 가 바람직하게는 KPF6 임;
    또는
    ㆍ 리튬 염 A 가 LiPF6, LiBF4, CH3COOLi, CH3SO3Li, CF3SO3Li, CF3COOLi, Li2B12F12, LiBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되며, 리튬 염 A 가 바람직하게는 LiPF6 이고; 포타슘 염 B 가 식 (III) R3-SO2-NK-SO2-R4 를 가지며 식 중 R3 및 R4 가 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, R3 및 R4 가 바람직하게는 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타냄;
    또는
    ㆍ 리튬 염 A 가 LiPF6, LiBF4, CH3COOLi, CH3SO3Li, CF3SO3Li, CF3COOLi, Li2B12F12, LiBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되며, 리튬 염 A 가 바람직하게는 LiPF6 이고; 포타슘 염 B 가 제 1 항에서 정의된 바와 같은 식 (IV) 를 가지며 식 중 Rp 가 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, Rp 가 바람직하게는 CF3 을 나타냄;
    또는
    ㆍ 리튬 염 A 가 식 (I) R1-SO2-NK-SO2-R2 을 가지며 식 중 R1 및 R2 가 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, R1 및 R2 가 바람직하게는 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타내고; 포타슘 염 B 가 KPF6, KBF4, CH3COOK, CH3SO3K, CF3SO3K, CF3COOK, K2B12F12, KBC4O8, 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되며, 포타슘 염 B 가 바람직하게는 KPF6 임;
    또는
    ㆍ 리튬 염 A 가 식 (I) R1-SO2-NK-SO2-R2 을 가지며 식 중 R1 및 R2 가 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, R1 및 R2 가 바람직하게는 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타내고; 포타슘 염 B 가 식 (III) R3-SO2-NK-SO2-R4 를 가지며 식 중 R3 및 R4 가 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, R3 및 R4 가 바람직하게는 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타냄;
    또는
    ㆍ 리튬 염 A 가 식 (I) R1-SO2-NK-SO2-R2 를 가지며 식 중 R1 및 R2 가 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, R1 및 R2 가 바람직하게는 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타내고; 포타슘 염 B 가 제 1 항에서 정의된 바와 같은 식 (IV) 를 가지며 식 중 Rp 가 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, Rp 가 바람직하게는 CF3 을 나타냄;
    또는
    ㆍ 리튬 염 A 가 상기 언급된 식 (II) 를 가지며 식 중 Rf 가 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, Rf 가 바람직하게는 CF3 을 나타내고; 포타슘 염 B 가 KPF6, KBF4, CH3COOK, CH3SO3K, CF3SO3K, CF3COOK, K2B12F12, KBC4O8 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되고, 포타슘 염 B 가 바람직하게는 KPF6 임;
    또는
    ㆍ 리튬 염 A 가 제 1 항에서 정의된 바와 같은 식 (II) 를 가지며 식 중 Rf 가 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, Rf 가 바람직하게는 CF3 을 나타내고; 포타슘 염 B 가 식 (III) R3-SO2-NK-SO2-R4 를 가지며 식 중 R3 및 R4 가 서로 독립적으로, F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, R3 및 R4 가 바람직하게는 서로 독립적으로, F 또는 CF3, 우선적으로 F 를 나타냄;
    또는
    ㆍ 리튬 염 A 는 제 1 항에서 정의된 바와 같은 식 (II) 을 가지며 식 중 Rf 는 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, Rf 가 바람직하게는 CF3 을 나타내고; 포타슘 염 B 가 제 1 항에서 정의된 바와 같은 식 (IV) 를 가지며 식 중 Rp 가 F, CF3, CHF2, CH2F, C2HF4, C2H2F3, C2H3F2, C2F5, C3F7, C3H2F5, C3H4F3, C4F9, C4H2F7, C4H4F5, C5F11, C6F13, C7F15, C8F17 또는 C9F19 를 나타내고, Rp 가 바람직하게는 CF3 을 나타냄.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, LiPF6, 식 (I) 의 화합물 (식 중 R1 = R2 = F 또는 R1 = R2 = CF3) 및 식 (II) 의 화합물 (식 중 Rf 는 CF3 을 나타냄) 에서 선택되는 적어도 하나의 리튬 염 A; 및 KPF6, 식 (III) 의 화합물 (식 중 R3 = R4 = F 또는 R3 = R4 = CF3) 및 식 (IV) 의 화합물 (식 중 Rp 는 CF3 을 나타냄) 에서 선택되는 적어도 하나의 포타슘 염 B 를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 혼합물 중 하나에서 선택되는 것을 특징으로 하는 혼합물:
    - LiFSI (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiFSI (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiFSI (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물;
    - LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II) 의 염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II) 의 염 A) 및 KPF6 을 포함하는 혼합물;
    - LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II) 의 염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiPF6 (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiPF6 (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물;
    - LiPF6 (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiFSI 및 LiPF6 (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiFSI 및 LiPF6 (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiFSI 및 LiPF6 (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물;
    - LiFSI 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiFSI 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiFSI 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물;
    - LiPF6 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KTDI (Rp = CF3 인 식 (IV) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiPF6 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물; 및
    - LiPF6 및 LiTDI (Rf = CF3 인 식 (II)) (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 혼합물 중 하나에서 선택되는 것을 특징으로 하는 혼합물:
    - LiFSI (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하는 혼합물;
    - LiPF6 (염 A) 및 KPF6 (염 B) 을 포함하는 혼합물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, LiFSI (염 A) 및 KFSI (R3 = R4 = F 인 식 (III) 의 염 B) 를 포함하며 KFSI 의 양이 혼합물의 총 중량에 대해 1 내지 1000 ppm, 바람직하게는 1 내지 50 ppm, 우선적으로 1 내지 20 ppm, 보다 더 바람직하게는 1 내지 10 ppm 범위인 것을 특징으로 하는 혼합물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 혼합물, 적어도 하나의 용매 및 임의로는 적어도 하나의 전해 첨가제를 포함하는, 특히 배터리 예컨대 Li-이온 배터리를 위한 전해질 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서, 하기를 포함하는 전해질 조성물:
    - 조성물의 총 중량에 대해 1 중량% 내지 99 중량% 의 상기 언급한 혼합물, 바람직하게는 5 중량% 내지 99 중량%, 유리하게는 20 중량% 내지 95 중량% 의 상기 언급한 혼합물; 및/또는
    - 조성물의 총 중량에 대해 1 중량% 내지 99 중량% 의 용매, 바람직하게는 5 중량% 내지 99 중량%, 유리하게는 20 중량% 내지 95 중량% 의 용매.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 전해질 조성물 중 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 혼합물의 몰 농도가 7 mol/l 이하, 유리하게는 4 mol/l 이하, 바람직하게는 2 mol/l 이하, 우선적으로 1.5 mol/l 이하, 특히 1.1 mol/l 이하, 예를 들어 1 mol/l 이하인 전해질 조성물.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 용매가 에테르, 카르보네이트, 에스테르, 케톤, 부분 수소화 탄화수소, 니트릴, 아미드, 알코올, 술폭시드, 술폴란, 니트로메탄, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논, 3-메틸-2-옥사졸리디논 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것인 전해질 조성물.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기의 용매 혼합물 중 하나를 포함하는 전해질 조성물:
    - 1/1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/프로필렌 카르보네이트 (PC)/디메틸 카르보네이트 (DMC);
    - 1/1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/프로필렌 카르보네이트 (PC)/디에틸 카르보네이트 (DEC);
    - 1/1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/프로필렌 카르보네이트 (PC)/에틸 메틸 카르보네이트 (EMC);
    - 1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/디메틸 카르보네이트 (DMC);
    - 1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/디에틸 카르보네이트 (DEC);
    - 1/1 중량비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/에틸 메틸 카르보네이트 (EMC);
    - 3/7 부피비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/디메틸 카르보네이트 (DMC);
    - 3/7 부피비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/디에틸 카르보네이트 (DEC);
    - 3/7 부피비의 에틸렌 카르보네이트 (EC)/에틸 메틸 카르보네이트 (EMC);
    - 2/1 부피비의 디옥솔란 (DOL)/디메톡시에탄 (DME);
    - 1/1 부피비의 디옥솔란 (DOL)/디메톡시에탄 (DME).
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 전해 첨가제가 플루오로에틸렌 카르보네이트 (FEC), 비닐렌 카르보네이트, 4-비닐-1,3-디옥솔란-2-온, 피리다진, 비닐피리다진, 퀴놀린, 비닐퀴놀린, 부타디엔, 세바코니트릴, LiB(C2O4)2, 리튬 니트레이트, 알킬 디술피드, 플루오로톨루엔, 1,4-디메톡시테트라플루오로톨루엔, t-부틸페놀, 디-t-부틸페놀, 트리스(펜타플루오로페닐)보란, 옥심, 지방족 에폭시드, 할로겐화 바이페닐, 메타크릴산, 알릴 에틸 카르보네이트, 비닐 아세테이트, 디비닐 아디페이트, 아크릴로니트릴, 2-비닐피리딘, 말레산 무수물, 메틸 신나메이트, 포스포네이트, 비닐 함유 실란 화합물, 2-시아노푸란 및 이의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되며, 전해 첨가제가 바람직하게는 플루오로에틸렌 카르보네이트 (FEC) 인 전해질 조성물.
  17. 특히 25℃ 이상, 바람직하게는 25℃ 내지 80℃ 의 온도에서, 및/또는 특히 4 내지 5 의 전압, 바람직하게는 4.2, 4.35, 4.4, 4.5 또는 4.7 볼트에서 배터리, 예를 들어 Li-이온 배터리에서의, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 혼합물, 또는 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 전해질 조성물의 용도.
  18. 음극, 양극, 및 음극과 양극 사이에 개재된 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 전해질 조성물, 또는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 혼합물을 포함하는 전기화학 셀.
  19. 제 18 항에 따른 전기화학 셀을 적어도 하나 포함하는 배터리.
  20. 배터리, 특히 Li-이온 배터리의 수명을 개선시키기 위한, 적어도 99 중량% 의, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 리튬 염 A 를 포함하는 혼합물 중 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 포타슘 염 B 의 용도.
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