KR20220052082A - Electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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KR20220052082A
KR20220052082A KR1020200136002A KR20200136002A KR20220052082A KR 20220052082 A KR20220052082 A KR 20220052082A KR 1020200136002 A KR1020200136002 A KR 1020200136002A KR 20200136002 A KR20200136002 A KR 20200136002A KR 20220052082 A KR20220052082 A KR 20220052082A
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Abstract

The present invention provides a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery with improved durability at high temperature, and a lithium secondary battery comprising the same. The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery comprises a lithium salt; organic solvent; and a first additive. The first additive includes compound represented by following chemical formula 1. In the chemical formula 1: R_1 and R_2 is independently selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group of substituted or unsubstituted carbon numbers 1 to 4, and a ring type alkyl group of substituted or unsubstituted carbon numbers 3 to 8; and R_3 is selected from the group consisting of an alkyl group of substituted or unsubstituted carbon numbers 1 to 4, and a ring type alkyl group of substituted or unsubstituted carbon numbers 3 to 8.

Description

리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{ELECTROLYTE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same

본 발명은 본 발명은 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지의 고온 내구성을 향상시킬 수 있는 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery comprising the same, and more particularly, to a non-aqueous electrolyte for a secondary battery capable of improving the high temperature durability of the battery and a secondary battery including the same.

최근 에너지 저장 기술 개발에 대한 관심 갈수록 높아지고 있으며, 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차에까지 그 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다.Recently, interest in the development of energy storage technology is increasing, and as the field of application is expanded to mobile phones, camcorders, notebook PCs, and even electric vehicles, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more concrete.

전기화학소자 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발에 대한 관심이 대두되고 있으며, 특히 1990년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점에서 각광받고 있다.Among electrochemical devices, interest in the development of rechargeable batteries capable of charging and discharging is rising, and in particular, lithium secondary batteries developed in the early 1990s are in the spotlight because of their high operating voltage and extremely high energy density.

리튬 이차전지 시스템의 경우 리튬 금속을 직접 시스템에 적용하였던 초창기와는 달리, 리튬을 함유하고 있는 전이금속 산화물 소재를 양극재로 사용하고, 음극재로 흑연 등의 탄소계 소재와 실리콘 등의 합금계 소재 등을 음극으로 적용하는 등, 리튬 금속이 직접적으로 전지 내부에 사용되지 않는 시스템으로 구현되고 있다.In the case of a lithium secondary battery system, unlike the early days when lithium metal was directly applied to the system, a transition metal oxide material containing lithium is used as a cathode material, and a carbon-based material such as graphite and an alloy-based material such as silicon are used as an anode material. It is implemented as a system in which lithium metal is not directly used inside the battery, such as applying a material as an anode.

이러한 리튬 이차전지의 경우, 크게 리튬을 함유하고 있는 전이금속 산화물로 구성된 양극과, 리튬을 저장할 수 있는 음극, 리튬 이온을 전달하는 매개체가 되는 전해액, 세퍼레이터로 구성되어 있으며, 이중 전해액의 경우 전지의 안정성(stability)과 안전성(safety) 등에 큰 영향을 주는 구성 성분으로 알려지면서, 이에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.In the case of such a lithium secondary battery, it is largely composed of a positive electrode composed of a transition metal oxide containing lithium, a negative electrode capable of storing lithium, an electrolyte as a medium for transferring lithium ions, and a separator. As it is known as a component that has a great influence on stability and safety, many studies are being conducted on it.

리튬 이차전지용 전해액의 경우, 리튬염과 이를 용해시키는 유기용매, 그리고 기능성 첨가제 등으로 구성되는데, 전지의 전기화학적 특성을 개선하기 위해서는 이 구성 요소들의 적합한 선정이 중요하다. In the case of an electrolyte for a lithium secondary battery, it is composed of a lithium salt, an organic solvent dissolving it, and a functional additive. In order to improve the electrochemical properties of the battery, it is important to properly select these components.

이때, 상기 리튬 이온 전지용 전해액은 리튬염과 이를 용해시키는 유기용매, 그리고 기능성 첨가제 등으로 구성되며, 전지의 전기화학적 특성을 개선하기 위해서는 이 구성 요소들의 적합한 선정이 중요하다.In this case, the electrolyte solution for a lithium ion battery is composed of a lithium salt, an organic solvent dissolving the same, and a functional additive, and proper selection of these components is important in order to improve the electrochemical properties of the battery.

이러한 리튬 이온 전지의 경우, 고온에서의 충방전 혹은 저장 시의 저항 증가와 용량 감퇴가 성능 열화를 가져오는 문제점으로 제시되고 있다. 또한, 고온에서 전해액의 열화로 발생하는 부반응, 그 중에서도 고온에서 염의 분해로 인하여 발생된 부산물이 활성화 후 양극 및 음극의 표면에 형성된 피막을 분해시킬 경우, 피막의 부동태 (passivation) 능력을 떨어뜨리는 문제가 존재하며, 이로 인하여 전해액의 추가적인 분해와 이에 수반된 자가방전을 유발시키는 문제가 있다.In the case of such a lithium ion battery, an increase in resistance and a decrease in capacity during charging/discharging or storage at a high temperature are suggested as problems causing performance degradation. In addition, when the side reactions caused by the deterioration of the electrolyte at high temperatures, especially the byproducts generated from the decomposition of salts at high temperatures, decompose the coatings formed on the surfaces of the positive and negative electrodes after activation, the passivation ability of the coating is lowered. There is a problem of causing further decomposition of the electrolyte and self-discharge accompanying it.

특히, 비수전해액 중의 리튬염으로 LiPF6가 주로 사용되고 있는데, PF6 - 음이온의 경우 열에 취약하여, 전지가 고온에 노출되었을 때, 열분해로 인해 PF5 등의 루이스산(Lewis acid)이 발생하고, 이 같은 PF5는 카보네이트계 유기용매 자체의 분해를 야기할 뿐만 아니라, HF를 생성하여 양극활물질의 전이 금속 용출을 가속화시킨다. 이와 같이 용출된 전이 금속은 양극에 천착되어 양극의 저항을 증가시키는 원인이 되거나, 음극에 천착되어 음극의 자가 방전 및 SEI 막의 파괴 및 재생상을 통한 추가적인 리튬 이온의 소모를 발생시킨다.In particular, LiPF 6 is mainly used as the lithium salt in the non-aqueous electrolyte, but the PF 6 - anion is vulnerable to heat, and when the battery is exposed to high temperatures, Lewis acid such as PF 5 is generated due to thermal decomposition, Such PF 5 not only causes the decomposition of the carbonate-based organic solvent itself, but also generates HF to accelerate the transition metal elution of the positive electrode active material. The eluted transition metal is deposited on the positive electrode and causes an increase in the resistance of the positive electrode, or is deposited on the negative electrode, causing self-discharge of the negative electrode, destruction of the SEI film, and consumption of additional lithium ions through the regeneration phase.

이에, 고온 저장 시에도 SEI 막의 부동태 능력을 확보 및 유지하기 위해서, 환원 분해가 잘 발생할 수 있는 전해액 첨가제의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, in order to secure and maintain the passivation ability of the SEI film even during high-temperature storage, it is necessary to develop an electrolyte additive that can easily undergo reductive decomposition.

한국공개특허공보 제10-2014-050058호Korean Patent Publication No. 10-2014-050058

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 고온에서의 내구성이 향상된 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery with improved durability at high temperature and a lithium secondary battery including the same.

본 발명에 따른 리튬 이차전지용 비수전해액은, 리튬염; 유기용매; 및 제1 첨가제를 포함하며, 상기 제1 첨가제는 하기 화학식 1으로 표시되는 화합물을 포함한다.The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention includes a lithium salt; organic solvents; and a first additive, wherein the first additive includes a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 것이며, R3는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 것이다.)(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, R 3 is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms.)

구체적인 예에서, 상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있다.In a specific example, in Formula 1, R 1 to R 3 may each independently be a substituted or unsubstituted C 1 to C 4 alkyl group.

이 때, 상기 1 첨가제는 하기 화학식 1a로 표시되는 에틸 2-시아노-2-메틸프로피오네이트(ethyl 2-cyano-2-methylpropionate)일 수 있다.In this case, the first additive may be ethyl 2-cyano-2-methylpropionate represented by the following Chemical Formula 1a.

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure pat00002
Figure pat00002

구체적인 예에서, 상기 제1 첨가제는 전해액 총 중량에 대해 0.5 내지 10중량% 포함될 수 있다.In a specific example, the first additive may be included in an amount of 0.5 to 10% by weight based on the total weight of the electrolyte.

구체적인 예에서, 상기 제1 첨가제는 전해액 총 중량에 대하여 1 내지 7중량% 포함될 수 있다.In a specific example, the first additive may be included in an amount of 1 to 7% by weight based on the total weight of the electrolyte.

또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 비수전해액은 할로겐 치환 또는 비치환된 환형 카보네이트계 화합물, 니트릴계 화합물, 포스페이트계 화합물, 보레이트계 화합물, 설톤계 화합물, 리튬염계 화합물, 설폐이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 제2 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention is a halogen-substituted or unsubstituted cyclic carbonate-based compound, a nitrile-based compound, a phosphate-based compound, a borate-based compound, a sultone-based compound, a lithium salt-based compound, a sulfate-based compound from the group consisting of At least one selected second additive may be further included.

구체적인 예에서, 상기 제2 첨가제는 상기 제2 첨가제는 비닐 에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 1,3-프로판 설톤 및 리튬 옥살릴디플루오로보레이트(ODFB)를 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 조합을 포함한다.In a specific example, the second additive is one selected from the group consisting of vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, 1,3-propane sultone and lithium oxalyl difluoroborate (ODFB), or Combinations of two or more are included.

구체적인 예에서, 상기 리튬염은 LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiBF6, LiSbF6, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiSO3CF3 및 LiClO4를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In a specific example, the lithium salt is LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 6 , LiSbF 6 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiSO 3 CF 3 And LiClO 4 It may be at least one selected from the group consisting of.

구체적인 예에서, 상기 유기용매는 선형 카보네이트, 환형 카보네이트, 에스테르, 에테르, 케톤 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In a specific example, the organic solvent may include a linear carbonate, a cyclic carbonate, an ester, an ether, a ketone, or a combination thereof.

또한, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 리튬 이차전지용 비수전해액을 포함하는 이차전지를 제공한다.In addition, the present invention provides a secondary battery comprising the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery as described above.

본 발명의 비수전해액에 포함되는 첨가제는 화학식 1과 같은 니트릴계 첨가제를 첨가함으로써 음극 표면에안정한 SEI 막을 형성할 뿐만 아니라, 리튬염의 분해 산물로 형성된 HF/PF5와 같은 물질을 효과적으로 억제함으로써, 고온 내구성이 증가된 리튬 이차전지를 제조할 수 있다.The additive included in the non-aqueous electrolyte of the present invention not only forms a stable SEI film on the surface of the anode by adding a nitrile-based additive as shown in Formula 1, but also effectively inhibits materials such as HF/PF 5 formed as a decomposition product of lithium salt, It is possible to manufacture a lithium secondary battery with increased durability.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 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.Hereinafter, the present invention will be described in detail. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined in

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, it includes not only the case where the other part is “directly on” but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “under” another part, it includes not only cases where it is “directly under” another part, but also cases where another part is in between. In addition, in the present application, “on” may include the case of being disposed not only on the upper part but also on the lower part.

한편, 본 명세서 내에서 "탄소수 a 내지 b"의 기재에 있어서, "a" 및 "b"는 구체적인 작용기에 포함되는 탄소 원자의 개수를 의미한다. 즉, 상기 작용기는 "a" 내지 "b" 개의 탄소원자를 포함할 수 있다. 예를 들어, "탄소수 1 내지 5의 알킬렌기"는 탄소수 1 내지 5의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌기, 즉 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2(CH2)CH-, -CH(CH2)CH2- 및 -CH(CH2)CH2CH2- 등을 의미한다.Meanwhile, in the description of "carbon number a to b" in the present specification, "a" and "b" mean the number of carbon atoms included in a specific functional group. That is, the functional group may include “a” to “b” carbon atoms. For example, the "alkylene group having 1 to 5 carbon atoms" is an alkylene group containing 1 to 5 carbon atoms, that is, -CH 2 -, -CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 (CH 2 )CH—, —CH(CH 2 )CH 2 — and —CH(CH 2 )CH 2 CH 2 — and the like.

상기 "알킬렌기"라는 용어는 분지된 또는 분지되지 않은 2가의 불포화 탄화수소기를 의미한다.The term "alkylene group" refers to a branched or unbranched divalent unsaturated hydrocarbon group.

이하 본 발명에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

리튬 이차전지용 비수전해액Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery

본 발명에 따른 리튬 이차전지용 비수전해액은, 리튬염; 유기용매; 및 제1 첨가제를 포함하며, 상기 제1 첨가제는 하기 화학식 1으로 표시되는 화합물을 포함한다.The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention includes a lithium salt; organic solvents; and a first additive, wherein the first additive includes a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

(상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 것이며, R3는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 것이다.)(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, R 3 is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms.)

(1) 리튬염(1) lithium salt

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 비수전해액에 있어서, 상기 리튬염은 LiPF6를 포함하고, LiPF6에 추가적으로 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 리튬염의 양이온으로 Li+를 포함하고, 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, ClO4 -, BF4 -, B10Cl10 -, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CO2 -, CF3CO2 -, AsF6 -, SbF6 -, AlCl4 -, AlO4 -, CH3SO3 -, BF2C2O4 -, BC4O8 -, PF4C2O4 -, PF2C4O8 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, C4F9SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 들 수 있다.In the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the lithium salt includes LiPF 6 , and in addition to LiPF 6 , those commonly used in the electrolyte for a lithium secondary battery may be used without limitation. For example, the lithium salt includes Li + as a cation, and F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , ClO 4 - , BF 4 - , B 10 as an anion. Cl 10 - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , AsF 6 - , SbF 6 - , AlCl 4 - , AlO 4 - , CH 3 SO 3 - , BF 2 C 2 O 4 - , BC 4 O 8 - , PF 4 C 2 O 4 - , PF 2 C 4 O 8 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , C 4 F 9 SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N at least one selected from the group consisting of.

구체적으로, 상기 리튬염은 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCH3CO2, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, LiAlO4, LiCH3SO3, LiFSI (lithium fluorosulfonyl imide, LiN(SO2F)2), LiTFSI (lithium (bis)trifluoromethanesulfonimide, LiN(SO2CF3)2) 및 LiBETI (lithium bisperfluoroethanesulfonimide, LiN(SO2C2F5)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 리튬염은 LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiBF6, LiSbF6, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiSO3CF3 및 LiClO4로 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.Specifically, the lithium salt is LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCH 3 CO 2 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiAlO 4 , LiCH 3 SO 3 , LiFSI (lithium fluorosulfonyl imide, LiN(SO 2 F) 2 ), LiTFSI (lithium (bis)trifluoromethanesulfonimide, LiN(SO 2 CF 3 ) 2 ), and LiBETI (lithium bisperfluoroethanesulfonimide, LiN(SO) 2 C 2 F 5 ) 2 ) may include a single substance or a mixture of two or more types selected from the group consisting of. More specifically, the lithium salt is LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 6 , LiSbF 6 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiSO 3 CF 3 and LiClO 4 It may be at least one selected from the group consisting of.

상기 리튬염은 통상적으로 사용 가능한 범위 내에서 적절히 변경할 수 있으나, 구체적으로 전해액 내에 0.1M 내지 3M, 구체적으로 0.8M 내지 2.5M로 포함될 수 있다. 만약, 상기 리튬염의 농도가 3M을 초과하는 경우 비수전해액의 점도가 증가되어 리튬 이온 이동 효과가 저하되고 비수전해액 젖음성이 저하되므로, 전극 표면에 균일한 두께의 SEI 막을 형성하기 어렵다는 단점이 있다.The lithium salt may be appropriately changed within the range that can be used in general, and specifically may be included in an amount of 0.1M to 3M, specifically 0.8M to 2.5M in the electrolyte. If the concentration of the lithium salt exceeds 3 M, the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases, the lithium ion migration effect decreases, and the wettability of the non-aqueous electrolyte decreases, making it difficult to form an SEI film having a uniform thickness on the electrode surface.

(2) 유기용매(2) organic solvents

상기 유기용매는 이차전지의 충방전 과정에서 산화 반응 등에 의한 분해가 최소화될 수 있고, 첨가제와 함께 목적하는 특성을 발휘할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한이 없다. 예를 들면 선형 카보네이트, 환형 카보네이트, 에스테르, 에테르, 케톤 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The organic solvent is not limited in its type as long as it can minimize decomposition due to oxidation reaction or the like during the charging and discharging process of the secondary battery and exhibit desired properties together with the additive. for example, linear carbonates, cyclic carbonates, esters, ethers, ketones, or combinations thereof.

구체적으로, 상기 환형 카보네이트계 유기용매는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트 및 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로 고유전율을 가지는 에틸렌 카보네이트와 에틸렌 카보네이트에 비하여 상대적으로 저융점을 가지는 프로필렌 카보네이트의 혼합 용매를 포함할 수 있다.Specifically, the cyclic carbonate-based organic solvent is ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene It may include at least one selected from the group consisting of carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, and fluoroethylene carbonate (FEC), and specifically ethylene carbonate and ethylene carbonate having a high dielectric constant relative to that of ethylene carbonate. It may include a mixed solvent of propylene carbonate having a low melting point.

또한, 상기 선형 카보네이트계 유기용매는 저점도 및 저유전율을 가지는 용매로서, 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 디메틸 카보네이트를 포함할 수 있다.In addition, the linear carbonate-based organic solvent is a solvent having a low viscosity and a low dielectric constant, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate (EMC), methyl It may include at least one selected from the group consisting of propyl carbonate and ethylpropyl carbonate, and more specifically, dimethyl carbonate.

상기 에테르계 유기용매는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸에테르, 메틸프로필 에테르 및 에틸프로필 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The ether-based organic solvent may be any one selected from the group consisting of dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether and ethyl propyl ether, or a mixture of two or more thereof, but limited thereto it is not going to be

상기 에스테르계 유기용매는 선형 에스테르계 유기용매 및 환형 에스테르계 유기용매로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 들 수 있다.The ester-based organic solvent may include at least one selected from the group consisting of a linear ester-based organic solvent and a cyclic ester-based organic solvent.

이때, 상기 선형 에스테르계 유기용매는 그 구체적인 예로 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 및 부틸 프로피오네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the linear ester-based organic solvent is, as a specific example, any one selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, and butyl propionate; A mixture of two or more of them may be typically used, but is not limited thereto.

상기 환형 에스테르계 유기용매는 그 구체적인 예로 γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The cyclic ester-based organic solvent is, for example, any one or two selected from the group consisting of γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, σ-valerolactone and ε-caprolactone. The above mixture may be used, but is not limited thereto.

상기 유기용매는 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키는 고점도의 환형 카보네이트계 유기용매를 사용할 수 있다. 또한, 더욱 높은 전기 전도율을 갖는 전해질을 제조하기 위하여, 상기 유기용매는 상기 환경 카보네이트계 유기용매와 함께, 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트계 화합물 및 선형 에스테르계 화합물을 적당한 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.As the organic solvent, a high-viscosity cyclic carbonate-based organic solvent capable of dissociating lithium salts in the electrolyte with high dielectric constant may be used. In addition, in order to prepare an electrolyte having a higher electrical conductivity, the organic solvent is a low-viscosity, low dielectric constant linear carbonate-based compound and a linear ester-based compound such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate together with the environmental carbonate-based organic solvent. It can be used by mixing in an appropriate ratio.

보다 구체적으로 상기 유기용매는 환형 카보네이트계 화합물과 선형 카보네이트계 화합물을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 유기용매 중 환형 카보네이트계 화합물: 선형 카보네이트계 화합물의 중량비는 10:90 내지 70:30일 수 있다.More specifically, the organic solvent may be used by mixing a cyclic carbonate-based compound and a linear carbonate-based compound, and the weight ratio of the cyclic carbonate-based compound to the linear carbonate-based compound in the organic solvent may be 10:90 to 70:30.

(3) 제1 첨가제(3) first additive

한편, 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 비수전해액은 제1 첨가제로서 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.Meanwhile, the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention may include a compound represented by Formula 1 as a first additive.

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

(상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 것이며, R3는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 것이다.)(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, R 3 is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms.)

구체적으로, 상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있다.Specifically, in Formula 1, R 1 to R 3 may each independently be a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

이러한 화합물들의 비제한적인 예로는 에틸 2-시아노-2-메틸프로피오네이트, 메틸 2-시아노-2-메틸프로피오네이트,프로필 2-시아노-2-메틸프로피오네이트,부틸 2-시아노-2-메틸프로피오네이트,에틸 2-시아노-2-메틸부타노에이트, 메틸 2-시아노-2-메틸부타노에이트,프로필 2-시아노-2-메틸부타노에이트,부틸 2-시아노-2-메틸부타노에이트, 에틸 2-시아노-2-메틸펜타노에이트, 메틸 2-시아노-2-메틸펜타노에이트,프로필 2-시아노-2-메틸펜타노에이트,부틸 2-시아노-2-메틸펜타노에이트,에틸 2-시아노-2-에틸부타노에이트, 메틸 2-시아노-2-에틸부타노에이트,프로필 2-시아노-2-에틸부타노에이트,부틸 2-시아노-2-에틸부타노에이트,에틸 2-시아노-2-에틸펜타노에이트, 메틸 2-시아노-2-에틸펜타노에이트,프로필 2-시아노-2-에틸펜타노에이트,부틸 2-시아노-2-에틸펜타노에이트, 메틸 2-시아노아세테이트, 메틸 3-시아노프로피오네이트, 에틸 3-시아노프로피오네이트, 프로필 3-시아노프로피오네이트 등이 있다.Non-limiting examples of such compounds include ethyl 2-cyano-2-methylpropionate, methyl 2-cyano-2-methylpropionate, propyl 2-cyano-2-methylpropionate, butyl 2- Cyano-2-methylpropionate, ethyl 2-cyano-2-methylbutanoate, methyl 2-cyano-2-methylbutanoate, propyl 2-cyano-2-methylbutanoate, butyl 2-cyano-2-methylbutanoate, ethyl 2-cyano-2-methylpentanoate, methyl 2-cyano-2-methylpentanoate, propyl 2-cyano-2-methylpentanoate ,Butyl 2-cyano-2-methylpentanoate, ethyl 2-cyano-2-ethylbutanoate, methyl 2-cyano-2-ethylbutanoate, propyl 2-cyano-2-ethylbuta Noate, Butyl 2-cyano-2-ethylbutanoate, ethyl 2-cyano-2-ethylpentanoate, methyl 2-cyano-2-ethylpentanoate, propyl 2-cyano-2- Ethylpentanoate, Butyl 2-cyano-2-ethylpentanoate, methyl 2-cyanoacetate, methyl 3-cyanopropionate, ethyl 3-cyanopropionate, propyl 3-cyanopropio Nate and others.

더욱 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1a로 표시되는 에틸 2-시아노-2-메틸프로피오네이트(ethyl 2-cyano-2-methylpropionate, ECMP)일 수 있다.More specifically, the compound represented by Formula 1 may be ethyl 2-cyano-2-methylpropionate (ECMP) represented by Formula 1a below.

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 구조 내에 질소 원소를 포함하는 루이스 염기로 기능하는 작용기를 함유하기 때문에, 리튬 염의 PF6 - 와 같은 음이온의 분해를 억제할 수는 없지만, 음이온의 분해로 생성되는 분해산물인 HF, PF5와 같은 루이스 산을 전해액 내부에서 제거할 수 있고, 따라서 이러한 루이스 산으로부터 기인하는 양극 혹은 음극 표면 피막의 화학 반응으로 인한 열화 거동을 억제할 수 있다. 특히 화학식 1의 화합물은 니트릴(nitrile) 작용기(시안화기, cyanide 기)에 의하여 리튬염의 분해 산물인 루이스 산을 효과적으로 제거할 수 있다. 그 결과 루이스 산으로부터 기인하는 피막의 열화를 억제하여 피막의 파괴에 의한 전지의 추가적인 전해액 분해를 막을 수 있기 때문에, 최종적으로 전지의 자가방전을 억제할 수 있으므로, 전지의 고온 내구성을 향상시킬 수 있다.Since the compound represented by Formula 1 contains a functional group functioning as a Lewis base including a nitrogen element in its structure, decomposition of anions such as PF 6 - of lithium salts cannot be suppressed, but produced by decomposition of anions Lewis acids such as HF and PF 5 , which are decomposition products, can be removed from the inside of the electrolyte, and thus deterioration behavior due to chemical reaction of the anode or cathode surface coating resulting from these Lewis acids can be suppressed. In particular, the compound of Formula 1 can effectively remove a Lewis acid, a decomposition product of a lithium salt, by a nitrile functional group (cyanide group, cyanide group). As a result, since deterioration of the film resulting from Lewis acid can be suppressed and further decomposition of the electrolyte solution of the battery due to the destruction of the film can be prevented, ultimately, self-discharge of the battery can be suppressed, so that the high temperature durability of the battery can be improved. .

또한, 상기 니트릴 작용기의 질소 원자가 직접 양극과 결합하여, 양극 표면의 금속이 전해액 중의 유기 용매를 직접적으로 산화시키는 것을 억제할 수 있다. 이러한 전해액의 산화 반응은 고온 충전 상태에서 더욱 가속화되므로, 니트릴 작용기의 이러한 작용은 고온에서 충전 상태가 지속될 시 가장 큰 효과를 보일 수 있다.In addition, the nitrogen atom of the nitrile functional group is directly bonded to the anode, so that it is possible to suppress the metal on the surface of the anode from directly oxidizing the organic solvent in the electrolyte. Since the oxidation reaction of the electrolyte is further accelerated in a high-temperature state of charge, this action of the nitrile functional group may show the greatest effect when the state of charge is maintained at a high temperature.

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구조 내에 포함된 작용기는 음극 표면에서 환원되는 것이 용이하여, 음극 표면에 부동태 능력이 높은 안정한 SEI 막을 형성할 수 있다. 이에 따라 음극 자체의 고온 내구성을 향상시킬 수 있고, SEI 막의 불안정성에 의한 전해액의 추가 반응에 의한 자가 방전을 방지할 수 있다.In addition, functional groups included in the structure of the compound represented by Chemical Formula 1 are easily reduced on the surface of the anode, and thus a stable SEI film having high passivation ability may be formed on the surface of the anode. Accordingly, the high temperature durability of the anode itself can be improved, and self-discharge caused by the additional reaction of the electrolyte due to the instability of the SEI film can be prevented.

한편, 상기 제1 첨가제는 전해액 총 중량에 대하여 0.5 내지 10중량% 포함될 수 있으며, 또는 0.5 내지 7.5중량%, 또는 3 내지 7.5중량%, 또는 3 내지 5중량%, 또는 5 내지 7.5중량% 범위로 포함될 수 있다. 제1 첨가제의 함량이 상기 범위 이내일 때 부산물의 제거 효과나 금속 용출 억제 효과가 우수하므로, 전지의 고온 내구성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, the first additive may be included in 0.5 to 10% by weight based on the total weight of the electrolyte, or 0.5 to 7.5% by weight, or 3 to 7.5% by weight, or 3 to 5% by weight, or 5 to 7.5% by weight. may be included. When the content of the first additive is within the above range, the effect of removing by-products or inhibiting metal elution is excellent, so that the high temperature durability of the battery can be improved.

상기 제1 첨가제의 함량이 상기 범위 미만일 경우 원하는 효과를 달성하기 부족하며, 첨가제들의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 전지의 충방전시 전해액 내의 부반응이 과도하게 발생할 가능성이 있을 뿐만 아니라, 고온에서 충분히 분해되지 못하여, 상온에서 전해액 내에서 미반응물 또는 석출된 채로 존재하고 있을 수 있으며, 이에 따라 이차전지의 수명 또는 저항특성이 저하될 수 있다.When the content of the first additive is less than the above range, it is insufficient to achieve the desired effect. Since it cannot be decomposed, it may exist as unreacted or precipitated in the electrolyte at room temperature, and thus the lifespan or resistance characteristics of the secondary battery may be reduced.

(4) 제2 첨가제(4) second additive

또한, 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 비수전해액은, 상기 혼합 첨가제와 함께 사용되어 상기 혼합 첨가제가 발현하는 효과와 더불어 초기저항을 크게 증가시키지 않으면서, 음극 및 양극 표면에 안정한 피막을 형성하거나, 비수전해액 내 용매의 부반응으로 인한 분해를 억제하고, 리튬 이온의 이동성을 향상시키는 보완제 역할을 할 수 있는 제2 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, the nonaqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention is used together with the mixed additive to form a stable film on the surface of the negative electrode and the positive electrode without significantly increasing the initial resistance along with the effect expressed by the mixed additive, or A second additive capable of suppressing decomposition due to a side reaction of the solvent in the electrolyte and improving the mobility of lithium ions may be further included.

구체적으로, 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 비수전해액은, 할로겐 치환 또는 비치환된 환형 카보네이트계 화합물, 니트릴계 화합물, 포스페이트계 화합물, 보레이트계 화합물, 설톤계 화합물, 리튬염계 화합물, 설폐이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.Specifically, the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention is composed of a halogen-substituted or unsubstituted cyclic carbonate-based compound, a nitrile-based compound, a phosphate-based compound, a borate-based compound, a sultone-based compound, a lithium salt-based compound, and a sulfate-based compound It may further include at least one or more additives selected from the group.

구체적으로, 상기 할로겐 치환 또는 비치환된 환형 카보네이트계 화합물은 전지 활성화 시에 주로 음극 표면에 안정한 SEI 막을 형성하여, 전지의 내구성 향상을 도모할 수 있다.Specifically, the halogen-substituted or unsubstituted cyclic carbonate-based compound forms a stable SEI film mainly on the surface of the negative electrode during battery activation, thereby improving battery durability.

이러한 할로겐 치환된 환형 카보네이트계 화합물로는 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 들 수 있다. 또한 비치환된 환형 카보네이트계 화합물은 비닐렌 카보네이트(VC) 및 비닐 에틸렌 카보네이트(VEC)를 들 수 있다.Examples of the halogen-substituted cyclic carbonate-based compound include fluoroethylene carbonate (FEC). In addition, the unsubstituted cyclic carbonate-based compound may include vinylene carbonate (VC) and vinyl ethylene carbonate (VEC).

상기 할로겐 치환 또는 비치환된 환형 카보네이트계 화합물은 비수전해액 전체 중량을 기준으로 8 중량% 이하, 상세하게는 5중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 비수전해액 중에 환형 카보네이트계 화합물의 함량이 8 중량%를 초과하는 경우, 셀 팽윤 억제 성능 및 초기 저항이 열화될 수 있다.The halogen-substituted or unsubstituted cyclic carbonate-based compound may be included in an amount of 8 wt% or less, specifically 5 wt% or less, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. When the content of the cyclic carbonate-based compound in the non-aqueous electrolyte exceeds 8% by weight, cell swelling inhibition performance and initial resistance may be deteriorated.

상기 니트릴계 화합물은 상술한 혼합 첨가제와 함께 사용되는 경우, 양/음극 피막 안정화로 고온특성 개선 등의 효과를 기대할 수 있다. 즉, 음극 SEI 피막을 형성하는 데에 보완제 역할을 할 수 있고, 전해질 내 용매의 분해를 억제하는 역할을 할 수 있으며, 리튬 이온의 이동성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 니트릴계 화합물은 그 대표적인 예로 숙시노니트릴, 아디포니트릴, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 발레로니트릴, 카프릴로니트릴, 헵탄니트릴, 싸이클로펜탄 카보니트릴, 싸이클로헥산 카보니트릴, 2-플루오로벤조니트릴, 4-플루오로벤조니트릴, 다이플루오로벤조니트릴, 트리플루오로벤조니트릴, 페닐아세토니트릴, 2-플루오로페닐아세토니트릴, 4-플루오로페닐아세토니트릴, 1,4-디시아노-2-부텐, 글루타로니트릴 (glutaronitrile), 1,3,6-헥산트리카보니트릴 및 피메로니트릴 (pimelonitrile)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 화합물을 들 수 있다.When the nitrile-based compound is used together with the above-described mixed additive, effects such as improvement of high-temperature characteristics can be expected by stabilizing the anode/cathode film. That is, it can serve as a complement in forming the anode SEI film, inhibit the decomposition of the solvent in the electrolyte, and improve the mobility of lithium ions. Representative examples of these nitrile-based compounds include succinonitrile, adiponitrile, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, caprylonitrile, heptanenitrile, cyclopentane carbonitrile, cyclohexane carbonitrile, 2- Fluorobenzonitrile, 4-fluorobenzonitrile, difluorobenzonitrile, trifluorobenzonitrile, phenylacetonitrile, 2-fluorophenylacetonitrile, 4-fluorophenylacetonitrile, 1,4-dicyano at least one compound selected from the group consisting of -2-butene, glutaronitrile, 1,3,6-hexanetricarbonitrile, and pimelonitrile.

상기 니트릴계 화합물은 비수전해액 전체 중량을 기준으로 8 중량% 이하, 상세하게는 5중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 비수전해액 중에 니트릴계 화합물의 전체 함량이 8중량%를 초과하는 경우, 전극 표면에 형성되는 피막 증가로 저항이 커져, 전지 성능이 열화될 수 있다.The nitrile-based compound may be included in an amount of 8 wt% or less, specifically 5 wt% or less, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. When the total content of the nitrile-based compound in the non-aqueous electrolyte exceeds 8% by weight, resistance increases due to an increase in a film formed on the surface of the electrode, and battery performance may deteriorate.

또한, 상기 포스페이트계 화합물은 전해액 내 PF6 음이온 등을 안정화하고 양극 및 음극 피막 형성에 도움을 주기 때문에, 전지의 내구성 향상을 도모할 수 있다. 이러한 포스페이트계 화합물은 리튬 디플루오로(비스옥살라토)포스페이트(LiDFOP), 리튬 디플루오로포스페이트(LiDFP, LiPO2F2), 리튬 테트라메틸 트리메틸 실릴 포스페이트, 트리메틸 실릴 포스파이트 (TMSPi), 트리메틸 실릴 포스페이트 (TMSPa), 에틸 디(프로-2-인-1-일) 포스페이트(ethyl di(prop-2-yn-1-yl) phosphate), 알릴 디포스페이트 (allyl diphosphate), 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸)포스페이트 (TFEPa) 및 트리스(트리플루오로에틸) 포스파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 들 수 있으며, 비수전해액 전체 중량을 기준으로 3중량% 이하, 상세하게는 1중량% 이하로 포함될 수 있다.In addition, since the phosphate-based compound stabilizes PF 6 anions and the like in the electrolyte and helps to form anode and cathode films, durability of the battery can be improved. These phosphate-based compounds include lithium difluoro (bisoxalato) phosphate (LiDFOP), lithium difluorophosphate (LiDFP, LiPO 2 F 2 ), lithium tetramethyl trimethyl silyl phosphate, trimethyl silyl phosphite (TMSPi), trimethyl Silyl phosphate (TMSPa), ethyl di (pro-2-yn-1-yl) phosphate (ethyl di (prop-2-yn-1-yl) phosphate), allyl diphosphate (allyl diphosphate), tris (2,2) , and at least one compound selected from the group consisting of ,2-trifluoroethyl) phosphate (TFEPa) and tris (trifluoroethyl) phosphite, 3% by weight or less based on the total weight of the non-aqueous electrolyte, specifically may be included in an amount of 1% by weight or less.

상기 보레이트계 화합물은 리튬염의 이온쌍 분리를 촉진시켜, 리튬 이온의 이동도를 향상시킬 수 있고, SEI 피막의 계면 저항을 저하시킬 수 있으며, 전지 반응 시 생성되어 잘 분리되지 않는 LiF 등의 물질도 해리시킴으로써, 불산 가스 발생 등의 문제를 해결할 수 있다. 이러한 보레이트계 화합물은 리튬 비옥살릴보레이트 (LiBOB, LiB(C2O4)2), 리튬 옥살릴디플루오로보레이트 또는 테트라메틸 트리메틸실릴보레이트 (TMSB)를 들 수 있으며, 비수전해액 전체 중량을 기준으로 3중량% 이하, 상세하게는 1중량% 이하로 포함될 수 있다.The borate compound promotes ion pair separation of lithium salts, can improve lithium ion mobility, reduce the interfacial resistance of the SEI film, and materials such as LiF that are generated during battery reaction and are not easily separated By dissociating, problems such as generation of hydrofluoric acid gas can be solved. Such borate-based compounds may include lithium bioxalyl borate (LiBOB, LiB(C 2 O 4 ) 2 ), lithium oxalyldifluoroborate, or tetramethyl trimethylsilyl borate (TMSB), based on the total weight of the non-aqueous electrolyte It may be included in an amount of 3% by weight or less, specifically 1% by weight or less.

상기 설톤계 화합물은 1,3-프로판 설톤(PS), 1,4-부탄 설톤, 에텐설톤, 1,3-프로펜 설톤(PRS), 1,4-부텐 설톤, 및 1-메틸-1,3-프로펜 설톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 화합물을 들 수 있으며, 이는 비수전해액 전체 중량을 기준으로 0.3중량% 내지 5중량%, 구체적으로 1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 비수전해액 중에 설톤계 화합물의 함량이 5중량%를 초과하는 경우, 전극 표면에 지나치게 두꺼운 피막이 형성되어 저항 증가와 출력 열화가 발생할 수 있고, 비수전해액 중 과량의 첨가제의 의한 저항이 증가하여, 출력 특성이 열화될 수 있다.The sultone-based compound is 1,3-propane sultone (PS), 1,4-butane sultone, ethenesultone, 1,3-propene sultone (PRS), 1,4-butene sultone, and 1-methyl-1; and at least one compound selected from the group consisting of 3-propene sultone, which may be included in an amount of 0.3 wt% to 5 wt%, specifically 1 wt% to 5 wt%, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. When the content of the sultone-based compound in the non-aqueous electrolyte exceeds 5% by weight, an excessively thick film is formed on the electrode surface, which may cause an increase in resistance and deterioration of output. properties may be degraded.

또한, 상기 리튬염계 화합물은 상기 비수전해액에 포함되는 리튬염과 상이한 화합물로서, 리튬 메틸설페이트, 리튬 에틸설페이트, 리튬 2-트리플루오로메틸-4,5-디시아노이미다졸 (lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazole), 리튬 테트라플루오로옥살라도포스페이트 (lithium tetrafluorooxalatophosphate), LiODFB 및 LiBF4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 들 수 있으며, 비수전해액 전체 중량을 기준으로 3중량% 이하, 상세하게는 1중량% 이하로 포함할 수 있다.In addition, the lithium salt-based compound is a compound different from the lithium salt included in the non-aqueous electrolyte, and includes lithium methyl sulfate, lithium ethyl sulfate, lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazole (lithium 2-trifluoromethyl- 4,5-dicyanoimidazole), lithium tetrafluorooxalatophosphate, at least one compound selected from the group consisting of LiODFB and LiBF4, and 3% by weight or less based on the total weight of the non-aqueous electrolyte, detailed For example, it may be included in an amount of 1 wt% or less.

또한, 상기 설페이트계 화합물은 에틸렌 설페이트(ethylene sulfate), 트리메틸렌설페이트 (Trimethylene sulfate; TMS), 또는 메틸트리메틸렌설페이트(Methyl trimethylene sulfate; MTMS)을 들 수 있으며, 비수전해액 전체 중량을 기준으로 3중량% 이하, 상세하게는 1중량% 이하로 포함될 수 있다.In addition, the sulfate-based compound may include ethylene sulfate, trimethylene sulfate (TMS), or methyl trimethylene sulfate (MTMS), and 3 weights based on the total weight of the non-aqueous electrolyte % or less, specifically 1% by weight or less.

더욱 구체적으로, 상기 제2 첨가제는 비닐 에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 1,3-프로판 설톤 및 리튬 옥살릴디플루오로보레이트(ODFB)를 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 조합을 포함할 수 있다.More specifically, the second additive is one selected from the group consisting of vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, 1,3-propane sultone and lithium oxalyldifluoroborate (ODFB), or a combination of two or more. may include

이와 같이 추가적으로 첨가될 수 있는 첨가제는 2 종 이상 혼합하여 사용 가능하며, 전해액 총량을 기준으로 20 중량% 이하, 구체적으로 0.01 중량% 내지 15중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. In this way, two or more additives that may be additionally added may be mixed and used, and may be included in an amount of 20% by weight or less, specifically 0.01% to 15% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight based on the total amount of the electrolyte. .

상기 추가적으로 첨가될 수 있는 첨가제의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 상기 첨가제로부터 구현하고자 하는 고온 저장 특성 및 가스 저감 효과가 미미하고, 20중량%를 초과하면 전지의 충방전시 전해액 내의 부반응이 과도하게 발생할 가능성이 있다. 특히, 첨가제가 과량으로 첨가되면 충분히 분해되지 못하여 상온에서 전해액 내에서 미반응물 또는 석출된 채로 존재하고 있을 수 있다. 이에 따라 저항이 증가하여 이차전지의 수명 특성이 저하될 수 있다.When the content of the additive that can be additionally added is less than 0.01% by weight, the high temperature storage characteristics and gas reduction effect to be realized from the additive are insignificant, and when it exceeds 20% by weight, side reactions in the electrolyte during charging and discharging of the battery may excessively occur. There is a possibility. In particular, if an additive is added in excess, it may not be sufficiently decomposed and may exist as unreacted or precipitated in the electrolyte at room temperature. Accordingly, the resistance may increase and the lifespan characteristics of the secondary battery may be deteriorated.

리튬 이차전지lithium secondary battery

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 본 발명의 리튬 이차전지용 비수전해액을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention provides a lithium secondary battery comprising the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery of the present invention.

본 발명의 리튬 이차전지는 양극; 음극; 분리막 및 앞서 설명한 바와 같은 리튬 이차전지용 비수전해액을 포함한다. 구체적으로, 상기 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막이 순차적으로 적층되어 이루어진 전극조립체에 본 발명의 비수전해액을 주입하여 제조할 수 있다. 이때, 전극조립체를 이루는 양극, 음극 및 분리막은 리튬 이차전지 제조에 통상적으로 사용되던 것들이 모두 사용될 수 있다.The lithium secondary battery of the present invention includes a positive electrode; cathode; It includes a separator and a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery as described above. Specifically, the lithium secondary battery can be manufactured by injecting the non-aqueous electrolyte of the present invention into an electrode assembly in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive and negative electrodes are sequentially stacked. In this case, as the positive electrode, the negative electrode, and the separator constituting the electrode assembly, those commonly used in the manufacture of lithium secondary batteries may be used.

한편, 본 발명의 리튬 이차전지를 구성하는 양극 및 음극은 통상적인 방법으로 제조되어 사용될 수 있다.On the other hand, the positive electrode and the negative electrode constituting the lithium secondary battery of the present invention may be manufactured and used in a conventional manner.

(1) 양극(1) Anode

상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 합제층을 형성하여 제조할 수 있다. 상기 양극 합제층은 양극활물질, 바인더, 도전재 및 용매 등을 포함하는 양극 슬러리를 양극 집전체 상에 코팅한 후, 건조 및 압연하여 형성할 수 있다.The positive electrode may be manufactured by forming a positive electrode mixture layer on a positive electrode current collector. The positive electrode mixture layer may be formed by coating a positive electrode slurry including a positive electrode active material, a binder, a conductive material, and a solvent on a positive electrode current collector, followed by drying and rolling.

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 change in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon on the surface of aluminum or stainless steel. , nickel, titanium, silver, etc. may be used.

상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물로서, 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈 또는 알루미늄과 같은 1종 이상의 금속과 리튬을 포함하는 리튬 금속 산화물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 리튬 금속 산화물은 전지의 용량 특성 및 안정성을 높일 수 있다는 점에서 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물(예를 들면, Li(NipCoqMnr1)O2(여기에서, 0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+r1=1) 또는 Li(Nip1Coq1Mnr2)O4(여기에서, 0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, p1+q1+r2=2) 등), 또는 리튬-니켈-코발트-전이금속(M) 산화물(예를 들면, Li(Nip2Coq2Mnr3MS2)O2(여기에서, M은 Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되고, p2, q2, r3 및 s2는 각각 자립적인 원소들의 원자분율로서, 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<s2<1, p2+q2+r3+s2=1이다) 등) 을 포함할 수 있다.The positive active material is a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium, and specifically, may include lithium metal oxide including lithium and one or more metals such as cobalt, manganese, nickel, or aluminum. . More specifically, the lithium metal oxide is a lithium-nickel-manganese-cobalt-based oxide (eg, Li(Ni p Co q Mn r1 )O 2 (here, 0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+r1=1) or Li(Ni p1 Co q1 Mn r2 )O 4 (where 0<p1<2, 0<q1<2,0<r2<2, p1+q1+r2=2), etc.), or lithium-nickel-cobalt-transition metal (M) oxide (eg, Li(Ni p2 Co q2 Mn r3 M S2 ) O 2 (wherein M is selected from the group consisting of Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg and Mo, and p2, q2, r3 and s2 are the atomic fractions of each independent element, 0 < p2 <1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<s2<1, p2+q2+r3+s2=1), etc.) may be included.

이러한 양극활물질은 그 대표적인 예로 Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2, Li(Ni0.35Mn0.28Co0.37)O2, Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2,Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2, Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 또는 Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2 등을 들 수 있다.A typical example of such a cathode active material is Li(Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 )O 2 , Li(Ni 0.35 Mn 0.28 Co 0.37 )O 2 , Li(Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 )O 2 ,Li (Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 )O 2 , Li(Ni 0.7 Mn 0.15 Co 0.15 )O 2 , Li(Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2 , or Li(Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 )O 2 , and the like. there is.

상기 양극 활물질의 함량은 양극 슬러리 중 고형분의 전체 중량을 기준으로 90 중량% 내지 99 중량%, 구체적으로 93 중량% 내지 98 중량%로 포함될 수 있다.The content of the positive active material may be included in an amount of 90 wt% to 99 wt%, specifically 93 wt% to 98 wt%, based on the total weight of the solid content in the cathode slurry.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 슬러리 중 고형분의 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머, 술폰화 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding between the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the solid content in the positive electrode slurry. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoro roethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene ter polymer, sulfonated ethylene-propylene-diene ter polymer, styrene-butadiene rubber, fluororubber, various copolymers, and the like.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 또는 서멀 블랙 등의 탄소 분말; 결정구조가 매우 발달된 천연 흑연, 인조흑연, 또는 그라파이트 등의 흑연 분말; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 도전성 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, and for example, carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, or thermal black. carbon powder; Graphite powder, such as natural graphite, artificial graphite, or graphite with a highly developed crystal structure; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; conductive powders such as carbon fluoride, aluminum, 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 may be used.

상기 도전재는 통상적으로 양극 슬러리 중 고형분의 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다.The conductive material is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the solid content in the positive electrode slurry.

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. 예를 들면, 양극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 슬러리 중의 고형분 농도가 10 중량% 내지 70 중량%, 바람직하게 20 중량% 내지 60 중량%가 되도록 포함될 수 있다.The solvent may include an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and may be used in an amount having a desirable viscosity when the positive active material and optionally a binder and a conductive material are included. For example, it may be included so that the solid content concentration in the slurry including the positive electrode active material, and optionally the binder and the conductive material is 10 wt% to 70 wt%, preferably 20 wt% to 60 wt%.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 합제층을 형성하여 제조할 수 있다. 상기 음극 합제층은 음극 집전체 상에 음극활물질, 바인더, 도전재 및 용매 등을 포함하는 슬러리를 코팅한 후, 건조 및 압연하여 형성할 수 있다.The negative electrode may be manufactured by forming a negative electrode mixture layer on the negative electrode current collector. The negative electrode mixture layer may be formed by coating a slurry including a negative electrode active material, a binder, a conductive material and a solvent on an anode current collector, drying and rolling.

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.The negative electrode current collector generally has a thickness of 3 to 500 μm. Such a negative current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing a chemical change in the battery, and for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel. A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc., an aluminum-cadmium alloy, etc. may be used on the surface. In addition, like the positive electrode current collector, the bonding strength of the negative electrode active material may be strengthened by forming fine irregularities on the surface, and may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, non-woven body, and the like.

또한, 상기 음극활물질은 리튬 금속, 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 탄소 물질, 금속 또는 이들 금속과 리튬의 합금, 금속 산화물, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 및 전이 금속 산화물 전이 금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the negative active material is lithium metal, a carbon material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions, a metal or an alloy of these metals and lithium, a metal oxide, a material capable of doping and dedoping lithium , and transition metal oxides may include at least one selected from the group consisting of transition metal oxides.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 탄소 물질로는, 리튬 이온 이차전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질이라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상, 인편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 상기 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.As a carbon material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions, any carbon-based negative active material generally used in lithium ion secondary batteries may be used without particular limitation, and representative examples thereof include crystalline carbon, Amorphous carbon or these may be used together. Examples of the crystalline carbon include graphite such as amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite, and examples of the amorphous carbon include soft carbon (low-temperature calcined carbon). or hard carbon, mesophase pitch carbide, and calcined coke.

상기 금속 또는 이들 금속과 리튬의 합금으로는 Cu, Ni, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속 또는 이들 금속과 리튬의 합금이 사용될 수 있다.Examples of the above metals or alloys of these metals with lithium include Cu, Ni, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al. And a metal selected from the group consisting of Sn or an alloy of these metals and lithium may be used.

상기 금속 산화물로는 PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5, LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), 및 SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8)로 이루어진 군에서 선택되는 것이 사용될 수 있다.Examples of the metal oxide include PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , Bi 2 O 5 , Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), and Sn x Me 1-x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, elements of Groups 1, 2, and 3 of the periodic table, halogen; 0<x≤1;1≤y≤3; 1≤z≤8) One selected from may be used.

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질로는 Si, SiOx(0<x≤2), Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-Y(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 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 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.Materials capable of doping and dedoping lithium include Si, SiOx (0<x≤2), Si-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth) an element selected from the group consisting of elements and combinations thereof, and not Si), Sn, SnO 2 , Sn-Y (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth element) and an element selected from the group consisting of combinations thereof, not Sn), and the like, and also at least one of them and SiO 2 may be mixed and used. The element Y includes Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, It may be selected from the group consisting of Se, Te, Po, and combinations thereof.

상기 전이 금속 산화물로는 리튬 함유 티타늄 산화물(LTO), 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등을 들 수 있다.Examples of the transition metal oxide include lithium-containing titanium oxide (LTO), vanadium oxide, and lithium vanadium oxide.

상기 음극 활물질은 음극 슬러리 중 고형분의 전체 중량을 기준으로 80 중량% 내지 99중량%로 포함될 수 있다.The negative active material may be included in an amount of 80% to 99% by weight based on the total weight of the solids in the negative electrode slurry.

상기 바인더는 도전재, 활물질 및 집전체 간의 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 슬러리 중 고형분의 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머, 술폰화-에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding between the conductive material, the active material, and the current collector, and is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the solid content in the negative electrode slurry. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoro and roethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer, sulfonated-ethylene-propylene-diene terpolymer, styrene-butadiene rubber, fluororubber, and various copolymers thereof.

상기 도전재는 음극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 음극 슬러리 중 고형분의 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 도전성 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is a component for further improving the conductivity of the negative electrode active material, and may be added in an amount of 1 to 20 wt % based on the total weight of the solid content in the negative electrode slurry. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; conductive powders such as carbon fluoride, aluminum, 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 may be used.

상기 용매는 물 또는 NMP, 알코올 등의 유기용매를 포함할 수 있으며, 상기 음극 활물질 및 선택적으로 바인더 및 도전재 등을 포함할 때 바람직한 점도가 되는 양으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 음극 활물질, 및 선택적으로 바인더 및 도전재를 포함하는 슬러리 중의 고형분 농도가 50 중량% 내지 75 중량%, 바람직하게 50 중량% 내지 65 중량%가 되도록 포함될 수 있다.The solvent may include water or an organic solvent such as NMP, alcohol, and the like, and may be used in an amount to have a desirable viscosity when the negative electrode active material and, optionally, a binder and a conductive material are included. For example, it may be included so that the solid content concentration in the slurry including the negative active material, and optionally the binder and the conductive material is 50 wt% to 75 wt%, preferably 50 wt% to 65 wt%.

또한, 분리막으로는 유기 분리막 또는 유기 및 무기물 복합 분리막을 사용할 수 있다.In addition, as the separation membrane, an organic separation membrane or an organic and inorganic composite separation membrane may be used.

상기 유기 분리막은 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 있다.The organic separator is a porous polymer film made of polyolefin-based polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer and ethylene/methacrylate copolymer alone or by laminating them. Alternatively, a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like may be used.

상기 유기 및 무기물 복합 분리막은 상기 다공성 폴리올레핀계 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층이 도포된 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막을 사용할 수 있다.As the organic and inorganic composite separator, an organic/inorganic composite porous SRS (Safety-Reinforcing Separators) separator in which a porous coating layer including inorganic particles and a binder polymer is applied on the porous polyolefin-based separator substrate may be used.

상기 무지물 입자는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체를 사용하는 것이 바람직하며, 대표적인 예로는 BaTiO3, BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0<x<1, 0<y<1임), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiC 및 이들의 혼합체로부터 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.It is preferable to use inorganic particles or a mixture thereof as the non-woven material particles, and representative examples include BaTiO 3 , BaTiO 3 , Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT, where 0<x<1, 0<y<1), hafnia (HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, and a single substance selected from the group consisting of ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SiC, and mixtures thereof or a mixture of two or more thereof.

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The external shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be a cylindrical shape, a prismatic shape, a pouch type, or a coin type using a can.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be given to help the understanding of the present invention be described in detail. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following examples. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

실시예 1Example 1

<비수전해액 제조><Production of non-aqueous electrolyte>

에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸 프로피오네이트(EP) 및 프로필 프로피오네이트(PP)를 부피비로 20:10:25:45가 되도록 혼합하여 비수성 유기 용매를 제조하고, LiPF6를 농도가 1.2M이 되도록 용해시켰다. 여기에 제1 첨가제로서 에틸 2-시아노2-메틸프로피오네이트를 전해액 총 중량에 대하여 3.0중량% 되도록 첨가하였다. Ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), ethyl propionate (EP) and propyl propionate (PP) were mixed in a volume ratio of 20:10:25:45 to prepare a non-aqueous organic solvent, and LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1.2M. Here, as a first additive, ethyl 2-cyano2-methylpropionate was added so as to be 3.0% by weight based on the total weight of the electrolyte.

상기 제1 첨가제 외에 제2 첨가제로서 비닐 에틸렌 카보네이트(VEC), 1,3-프로판 설톤(PS), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 리튬 옥살릴디플루오로보레이트(ODFB)를 각각 전해액 총 중량에 대하여 0.2중량%, 4중량%, 7중량% 및 0.5중량% 첨가하여 비수전해액을 제조하였다.In addition to the first additive, as a second additive, vinyl ethylene carbonate (VEC), 1,3-propane sultone (PS), fluoroethylene carbonate (FEC), and lithium oxalyl difluoroborate (ODFB) were added to the total weight of the electrolyte, respectively. 0.2% by weight, 4% by weight, 7% by weight, and 0.5% by weight were added to prepare a non-aqueous electrolyte.

<전극 제조><Electrode manufacturing>

양극 활물질(Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2), 도전재(카본 블랙) 및 바인더(폴리비닐리덴플루오라이드)를 90:5:5 중량 비율로 용제인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 활물질 슬러리 (고형분 농도 50 중량%)를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 두께가 10㎛인 양극 집전체 (Al 박막)에 도포하고, 건조하고 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 제조하였다.The positive active material (Li(Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 )O 2 ), the conductive material (carbon black), and the binder (polyvinylidene fluoride) are mixed with N-methyl-2-pyrroly as a solvent in a weight ratio of 90:5:5 It was added to Don (NMP) to prepare a positive electrode active material slurry (solid content concentration of 50% by weight). 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 rolled to prepare a positive electrode.

음극 활물질(인조 흑연), 바인더(PVDF), 도전재(카본 블랙)를 95:2:3 중량 비율로 용제인 NMP에 첨가하여 음극 활물질 슬러리(고형분 농도 60 중량%)를 제조하였다. 상기 음극 활물질 슬러리를 두께가 8㎛인 음극 집전체 (Cu 박막)에 도포하고, 건조하고 롤 프레스(roll press)를 실시하여 음극을 제조하였다.A negative active material (artificial graphite), a binder (PVDF), and a conductive material (carbon black) were added to NMP as a solvent in a 95:2:3 weight ratio to prepare a negative electrode active material slurry (solids concentration of 60% by weight). The negative electrode active material slurry was applied to a negative electrode current collector (Cu thin film) having a thickness of 8 μm, dried and rolled to prepare a negative electrode.

<이차전지 제조><Secondary battery manufacturing>

전술한 방법으로 제조한 양극과 음극을 폴리에틸렌 다공성 필름과 함께 순차적으로 적층하여 전극조립체를 제조한 다음, 이를 전지 케이스에 넣고 상기 비수전해액을 주액하고, 밀봉하여 리튬 이차전지를 제조하였다.The positive electrode and the negative electrode prepared by the above-described method were sequentially laminated together with a polyethylene porous film to prepare an electrode assembly, which was then placed in a battery case, the non-aqueous electrolyte was injected, and sealed to prepare a lithium secondary battery.

실시예 2Example 2

제1 첨가제로서 에틸 2-시아노2-메틸프로피오네이트를 전해액 총 중량에 대하여 5.0중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 비수 전해액 및 이차전지를 제조하였다.A non-aqueous electrolyte and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that ethyl 2-cyano 2-methylpropionate as the first additive was added in an amount of 5.0% by weight based on the total weight of the electrolyte.

실시예 3Example 3

제1 첨가제로서 에틸 2-시아노2-메틸프로피오네이트를 전해액 총 중량에 대하여 7.0중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 비수 전해액 및 이차전지를 제조하였다.A non-aqueous electrolyte and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that ethyl 2-cyano2-methylpropionate as the first additive was added so as to be 7.0 wt% based on the total weight of the electrolyte.

실시예 4Example 4

제1 첨가제로서 에틸 2-시아노2-메틸프로피오네이트를 전해액 총 중량에 대하여 10.0중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 비수 전해액 및 이차전지를 제조하였다.A non-aqueous electrolyte and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that ethyl 2-cyano 2-methylpropionate as the first additive was added so as to be 10.0 wt % based on the total weight of the electrolyte.

비교예 1Comparative Example 1

제1 첨가제를 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 비수 전해액 및 이차전지를 제조하였다.A non-aqueous electrolyte and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the first additive was not added.

비교예 2Comparative Example 2

제1 첨가제로서 에틸 2-시아노2-메틸프로피오네이트를 전해액 총 중량에 대하여 0.1중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 비수 전해액 및 이차전지를 제조하였다.A non-aqueous electrolyte and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that ethyl 2-cyano2-methylpropionate as the first additive was added so as to be 0.1% by weight based on the total weight of the electrolyte.

비교예 3Comparative Example 3

제1 첨가제로서 에틸 2-시아노2-메틸프로피오네이트를 전해액 총 중량에 대하여 13중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 비수 전해액 및 이차전지를 제조하였다.A non-aqueous electrolyte and a secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that ethyl 2-cyano 2-methylpropionate as the first additive was added so as to be 13% by weight based on the total weight of the electrolyte.

실험예 1Experimental Example 1

<85℃ 저장 후 두께 증가율 평가><Evaluation of thickness increase rate after storage at 85℃>

실시예 및 비교예에서 제조된 리튬 이차전지를 25℃에서 0.33C/4.25V 정전류/정전압(CC/CV) 4.25V/0.05C 조건으로 만충전(SOC 100%)하였다. 이어서 상기 이차전지를 평판 두께 측정기(제조사: Mitsutoyo)를 사용하여 두께(초기 두께)를 측정하였다.The lithium secondary batteries prepared in Examples and Comparative Examples were fully charged (SOC 100%) at 25° C. under 0.33C/4.25V constant current/constant voltage (CC/CV) 4.25V/0.05C conditions. Then, the thickness (initial thickness) of the secondary battery was measured using a plate thickness measuring device (manufacturer: Mitsutoyo).

이후 상기 이차전지를 85℃에서 8시간 동안 보관하고, 이차전지의 두께(최종 두께)를 측정하였다. 상기 측정값으로부터 하기 식 (1)에 따라 두께 증가율을 산출하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Thereafter, the secondary battery was stored at 85° C. for 8 hours, and the thickness (final thickness) of the secondary battery was measured. The thickness increase rate was calculated according to the following formula (1) from the measured values, and the results are shown in Table 1.

식 (1): 두께 증가율(%) = {(최종두께-초기두께)/ 초기두께}Х100(%)Equation (1): Thickness increase rate (%) = {(final thickness-initial thickness)/ initial thickness}Х100(%)

실험예 2Experimental Example 2

<회복 용량 평가><Evaluation of recovery capacity>

실시예 및 비교예에서 제조된 리튬 이차전지를 25℃에서 0.33C/4.25V 정전류/정전압(CC/CV) 4.25V/0.05C 조건으로 만충전 후, 0.2C로 3V가 될 때까지 방전하여 방전 용량(초기 용량)을 측정하였다.The lithium secondary batteries prepared in Examples and Comparative Examples were fully charged under the conditions of 0.33C/4.25V constant current/constant voltage (CC/CV) 4.25V/0.05C at 25°C, and then discharged at 0.2C until 3V was discharged. The dose (initial dose) was determined.

또한 상기 리튬 이차전지를 전술한 방법으로 만충전하고, 85℃에서 8시간 동안 보관한 후, 동일한 방법으로 방전시켜 방전 용량(보관 후 용량)을 측정하였다. 상기 측정값으로부터 하기 식 (2)에 따라 회복 용량을 산출하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.In addition, the lithium secondary battery was fully charged in the manner described above, stored at 85° C. for 8 hours, and then discharged in the same manner to measure the discharge capacity (capacity after storage). The recovery capacity was calculated according to the following formula (2) from the measured values, and the results are shown in Table 1.

식 (2): 회복 용량(%) = (초기 용량/보관 후 용량) ×100(%)Equation (2): Recovery capacity (%) = (initial capacity / capacity after storage) × 100 (%)

실험예 3Experimental Example 3

<65℃저장 후 두께 증가율 평가><Evaluation of thickness increase rate after storage at 65℃>

실시예 및 비교예에서 제조된 리튬 이차전지를 25℃에서 0.33C/4.25V 정전류/정전압(CC/CV) 4.25V/0.05C 조건으로 만충전(SOC 100%)하였다. 이어서 상기 이차전지를 평판 두께 측정기(제조사: Mitsutoyo)를 사용하여 두께(초기 두께)를 측정하였다.The lithium secondary batteries prepared in Examples and Comparative Examples were fully charged (SOC 100%) at 25° C. under 0.33C/4.25V constant current/constant voltage (CC/CV) 4.25V/0.05C conditions. Then, the thickness (initial thickness) of the secondary battery was measured using a plate thickness measuring device (manufacturer: Mitsutoyo).

이후 상기 이차전지를 65℃에서 4주 동안 보관하고, 이차전지의 두께(최종 두께)를 측정하였다. 상기 측정값으로부터 하기 식 (1)에 따라 두께 증가율을 산출하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Thereafter, the secondary battery was stored at 65° C. for 4 weeks, and the thickness (final thickness) of the secondary battery was measured. The thickness increase rate was calculated according to the following formula (1) from the measured values, and the results are shown in Table 1.

식 (1): 두께 증가율(%) = {(최종두께-초기두께)/ 초기두께}Х100(%)Equation (1): Thickness increase rate (%) = {(final thickness-initial thickness)/ initial thickness}Х100(%)

제1 첨가제의 함량
(중량%)
Content of the first additive
(weight%)
85℃저장 후 두께 증가율(%)Thickness increase rate (%) after storage at 85℃ 회복 용량(%)Recovery capacity (%) 65℃저장 후 두께 증가율(%)Thickness increase rate (%) after storage at 65℃
실시예 1Example 1 3.03.0 4.684.68 92.492.4 6.926.92 실시예 2Example 2 5.05.0 4.004.00 92.692.6 6.256.25 실시예 3Example 3 7.57.5 3.853.85 92.192.1 5.875.87 비교예 1Comparative Example 1 00 10.3710.37 91.291.2 7.897.89 비교예 2Comparative Example 2 0.10.1 10.0310.03 91.291.2 7.987.98 비교예 3Comparative Example 3 1515 10.210.2 68.968.9 7.127.12

상기 표 1을 참조하면, 제1 첨가제로서 상기 화학식 1으로 표시되는 화합물, 예를 들어 에틸 2-시아노2-메틸프로피오네이트(ECMP)를 상기 함량 범위 내로 첨가한 경우 고온 환경에서 이차전지를 보관하여도 두께 증가율이 낮았으며, 회복 용량 또한 우수하였다. 이는 음이온의 분해로 생성되는 분해산물인 HF, PF5와 같은 루이스 산을 전해액 내부에서 효과적으로 제거함으로 인한 것이다.Referring to Table 1, when the compound represented by Formula 1, for example, ethyl 2-cyano2-methylpropionate (ECMP) is added within the above content range as the first additive, the secondary battery is prepared in a high-temperature environment. The thickness increase rate was low even after storage, and the recovery capacity was also excellent. This is due to the effective removal of Lewis acids such as HF and PF 5 , which are decomposition products generated by the decomposition of anions, from the inside of the electrolyte.

이에 비해 상기 제1 첨가제가 첨가되지 않거나, 미량만 첨가된 비교예 1 및 2의 경우 실시예에 비해 두께 증가율이 높음을 알 수 있는데, 이는 제1 첨가제의 양이 상기와 같은 루이스 산을 제거할 수 있을 정도로 많지 않기 때문임을 알 수 있다.In contrast, in Comparative Examples 1 and 2 in which the first additive is not added or only a small amount is added, it can be seen that the thickness increase rate is higher than in Examples, which means that the amount of the first additive may remove the Lewis acid as described above. It can be seen that this is because there are not enough of them.

아울러, 제1 첨가제의 양이 15중량%로서 본 발명에 따른 수치범위를 초과하는 비교예 3 또한 실시예에 비해 고온 내구성이 낮음을 알 수 있는데, 이는 전지의 충방전시 전해액 내의 부반응이 과도하게 발생하고, 활성화 이후에도 상기 제1 첨가제가 남아서 전지의 성능을 저해하였기 때문임을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the amount of the first additive is 15% by weight, which exceeds the numerical range according to the present invention, and the high temperature durability is lower than that of Comparative Example 3 and Example, which means that the side reaction in the electrolyte during charging and discharging of the battery is excessive. It can be seen that this is because the first additive remained and inhibited the performance of the battery even after activation.

이와 같이, 본 발명에 따른 리튬 이차전지용 비수전해액은 화학식 1으로 표시되는 니트릴계 첨가제를 포함함으로써 리튬 이차전지의 고온 내구성을 향상시킬 수 있다.As described above, the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to the present invention includes the nitrile-based additive represented by Formula 1, thereby improving the high temperature durability of the lithium secondary battery.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the drawings disclosed in the present invention are for explanation rather than limiting the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these drawings. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (10)

리튬염; 유기용매; 및 제1 첨가제를 포함하며,
상기 제1 첨가제는 하기 화학식 1으로 표시되는 화합물을 포함하는 리튬 이차전지용 비수전해액.
[화학식 1]
Figure pat00006


(상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 것이며, R3는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 8의 고리형 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 것이다.)
lithium salt; organic solvents; and a first additive;
The first additive is a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery comprising a compound represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure pat00006


(In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, R 3 is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms.)
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 리튬 이차전지용 비수전해액.
According to claim 1,
In Formula 1, R 1 to R 3 are each independently a substituted or unsubstituted C 1 to C 4 alkyl group, a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 제1 첨가제는 하기 화학식 1a로 표시되는 에틸 2-시아노-2-메틸프로피오네이트(ethyl 2-cyano-2-methylpropionate)인 리튬 이차전지용 비수전해액.
[화학식 1a]
Figure pat00007

According to claim 1,
The first additive is ethyl 2-cyano-2-methylpropionate represented by the following formula (1a), a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery.
[Formula 1a]
Figure pat00007

제1항에 있어서,
상기 제1 첨가제는 전해액 총 중량에 대해 0.5 내지 10중량% 포함되는 리튬 이차전지용 비수전해액.
According to claim 1,
The first additive is a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery comprising 0.5 to 10% by weight based on the total weight of the electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 제1 첨가제는 전해액 총 중량에 대하여 3 내지 7중량% 포함되는 리튬 이차전지용 비수전해액.
According to claim 1,
The first additive is a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery that is included in 3 to 7% by weight based on the total weight of the electrolyte.
제1항에 있어서,
할로겐 치환 또는 비치환된 환형 카보네이트계 화합물, 니트릴계 화합물, 포스페이트계 화합물, 보레이트계 화합물, 설톤계 화합물, 리튬염계 화합물, 설폐이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 제2 첨가제를 더 포함하는 리튬 이차전지용 비수전해액.
According to claim 1,
Lithium further comprising at least one second additive selected from the group consisting of halogen-substituted or unsubstituted cyclic carbonate-based compounds, nitrile-based compounds, phosphate-based compounds, borate-based compounds, sultone-based compounds, lithium salt-based compounds, and sulfate-based compounds Non-aqueous electrolyte for secondary batteries.
제6항에 있어서,
상기 제2 첨가제는 비닐 에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 1,3-프로판 설톤 및 리튬 옥살릴디플루오로보레이트(ODFB)를 포함하는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 조합을 포함하는 리튬 이차전지용 비수 전해액.
7. The method of claim 6,
The second additive is a lithium secondary including one or a combination of two or more selected from the group consisting of vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, 1,3-propane sultone, and lithium oxalyl difluoroborate (ODFB). Non-aqueous electrolyte for batteries.
제1항에 있어서,
상기 리튬염은 LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiBF6, LiSbF6, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiSO3CF3 및 LiClO4로 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나인 리튬 이차전지용 비수전해액.
According to claim 1,
The lithium salt is LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 6 , LiSbF 6 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiSO 3 CF 3 and LiClO 4 A non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery, which is at least one selected from the group consisting of.
제1항에 있어서,
상기 유기용매는 선형 카보네이트, 환형 카보네이트, 에스테르, 에테르, 케톤 또는 이들의 조합을 포함하는 리튬 이차전지용 비수전해액.
According to claim 1,
The organic solvent is a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery comprising a linear carbonate, a cyclic carbonate, an ester, an ether, a ketone, or a combination thereof.
제1항에 따른 리튬 이차전지용 비수전해액을 포함하는 리튬 이차전지.
A lithium secondary battery comprising the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to claim 1.
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