KR20220130456A - Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery - Google Patents
Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220130456A KR20220130456A KR1020210035370A KR20210035370A KR20220130456A KR 20220130456 A KR20220130456 A KR 20220130456A KR 1020210035370 A KR1020210035370 A KR 1020210035370A KR 20210035370 A KR20210035370 A KR 20210035370A KR 20220130456 A KR20220130456 A KR 20220130456A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- aqueous electrolyte
- secondary battery
- lithium secondary
- lithium
- formula
- Prior art date
Links
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 63
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 60
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 37
- 150000008053 sultones Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 34
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 23
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 19
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Chemical group 0.000 claims description 12
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 6
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 4
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 claims 1
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 30
- 239000010408 film Substances 0.000 description 24
- -1 LiCH 3 SO 3 Inorganic materials 0.000 description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 21
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 17
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 9
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 8
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 6
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 6
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-MICDWDOJSA-N 1-deuteriopropan-2-one Chemical compound [2H]CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-MICDWDOJSA-N 0.000 description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 125000001181 organosilyl group Chemical group [SiH3]* 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M sodium periodate Chemical compound [Na+].[O-]I(=O)(=O)=O JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 4
- FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N thionyl chloride Chemical compound ClS(Cl)=O FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 3
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 3
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 3
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 229910004437 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052795 boron group element Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052800 carbon group element Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 2
- JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N gamma-caprolactone Chemical compound CCC1CCC(=O)O1 JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical group [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- SUSQOBVLVYHIEX-UHFFFAOYSA-N phenylacetonitrile Chemical compound N#CCC1=CC=CC=C1 SUSQOBVLVYHIEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 2
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006234 thermal black Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZQKNBDOVPOZPLY-UHFFFAOYSA-N trimethylsilylmethanol Chemical compound C[Si](C)(C)CO ZQKNBDOVPOZPLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- JFXCTKKGBAXCCB-UHFFFAOYSA-N (2,2-dioxooxathiolan-5-yl)methanol Chemical compound OCC1CCS(=O)(=O)O1 JFXCTKKGBAXCCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFZLSTDPRQSZCQ-UHFFFAOYSA-N 1-pyrrolidin-3-ylpyrrolidine Chemical compound C1CCCN1C1CNCC1 HFZLSTDPRQSZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLTWIJREHQCJJL-UHFFFAOYSA-N 1-trimethylsilylethanol Chemical compound CC(O)[Si](C)(C)C ZLTWIJREHQCJJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KTPHYLJFAZNALV-UHFFFAOYSA-N 2,3,4-trifluorobenzonitrile Chemical compound FC1=CC=C(C#N)C(F)=C1F KTPHYLJFAZNALV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKPHNZYMLJPYJJ-UHFFFAOYSA-N 2,3-difluorobenzonitrile Chemical compound FC1=CC=CC(C#N)=C1F GKPHNZYMLJPYJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DAVJMKMVLKOQQC-UHFFFAOYSA-N 2-(2-fluorophenyl)acetonitrile Chemical compound FC1=CC=CC=C1CC#N DAVJMKMVLKOQQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 2-(2-sulfanylethyl)isoindole-1,3-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)N(CCS)C(=O)C2=C1 UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JHQBLYITVCBGTO-UHFFFAOYSA-N 2-(4-fluorophenyl)acetonitrile Chemical compound FC1=CC=C(CC#N)C=C1 JHQBLYITVCBGTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDHXJNRAJRCGMX-UHFFFAOYSA-N 2-fluorobenzonitrile Chemical compound FC1=CC=CC=C1C#N GDHXJNRAJRCGMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CC1OC(=O)OC1C LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSUWCXHZPFTZSF-UHFFFAOYSA-N 4-ethyl-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CCC1OC(=O)OC1C LSUWCXHZPFTZSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AEKVBBNGWBBYLL-UHFFFAOYSA-N 4-fluorobenzonitrile Chemical compound FC1=CC=C(C#N)C=C1 AEKVBBNGWBBYLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 4-propyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CCCC1COC(=O)O1 AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XVMSFILGAMDHEY-UHFFFAOYSA-N 6-(4-aminophenyl)sulfonylpyridin-3-amine Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(N)C=N1 XVMSFILGAMDHEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016467 AlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical group CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003936 Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004406 Li(Ni0.6Mn0.2CO0.2)O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004427 Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010090 LiAlO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015044 LiB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013188 LiBOB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013733 LiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010941 LiFSI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015644 LiMn 2 - z Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013398 LiN(SO2CF2CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012258 LiPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RFFFKMOABOFIDF-UHFFFAOYSA-N Pentanenitrile Chemical compound CCCCC#N RFFFKMOABOFIDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910018286 SbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008326 Si-Y Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006773 Si—Y Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020997 Sn-Y Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008859 Sn—Y Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- NXPZICSHDHGMGT-UHFFFAOYSA-N [Co].[Mn].[Li] Chemical compound [Co].[Mn].[Li] NXPZICSHDHGMGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RLTFLELMPUMVEH-UHFFFAOYSA-N [Li+].[O--].[O--].[O--].[V+5] Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[V+5] RLTFLELMPUMVEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N adiponitrile Chemical compound N#CCCCCC#N BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021475 bohrium Inorganic materials 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N butyronitrile Chemical compound CCCC#N KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011329 calcined coke Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MZZUATUOLXMCEY-UHFFFAOYSA-N cobalt manganese Chemical compound [Mn].[Co] MZZUATUOLXMCEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- VBWIZSYFQSOUFQ-UHFFFAOYSA-N cyclohexanecarbonitrile Chemical compound N#CC1CCCCC1 VBWIZSYFQSOUFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SVPZJHKVRMRREG-UHFFFAOYSA-N cyclopentanecarbonitrile Chemical compound N#CC1CCCC1 SVPZJHKVRMRREG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 229940093499 ethyl acetate Drugs 0.000 description 1
- CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCC CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N germanium monoxide Inorganic materials [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021473 hassium Inorganic materials 0.000 description 1
- SDAXRHHPNYTELL-UHFFFAOYSA-N heptanenitrile Chemical compound CCCCCCC#N SDAXRHHPNYTELL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N lithium manganese(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Ni+2].[Li+] FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000686 lithium vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N lithium;manganese;nickel;oxocobalt Chemical compound [Li].[Mn].[Ni].[Co]=O VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000006051 mesophase pitch carbide Substances 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- YSIMAPNUZAVQER-UHFFFAOYSA-N octanenitrile Chemical compound CCCCCCCC#N YSIMAPNUZAVQER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 125000004817 pentamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052699 polonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 description 1
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021481 rutherfordium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021477 seaborgium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N succinonitrile Chemical compound N#CCCC#N IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBBRCQOCSYXUOC-UHFFFAOYSA-N sulfuryl dichloride Chemical compound ClS(Cl)(=O)=O YBBRCQOCSYXUOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- CBIQXUBDNNXYJM-UHFFFAOYSA-N tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite Chemical compound FC(F)(F)COP(OCC(F)(F)F)OCC(F)(F)F CBIQXUBDNNXYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJMMCGKXBZVAEI-UHFFFAOYSA-N tris(trimethylsilyl) phosphate Chemical compound C[Si](C)(C)OP(=O)(O[Si](C)(C)C)O[Si](C)(C)C QJMMCGKXBZVAEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VMZOBROUFBEGAR-UHFFFAOYSA-N tris(trimethylsilyl) phosphite Chemical compound C[Si](C)(C)OP(O[Si](C)(C)C)O[Si](C)(C)C VMZOBROUFBEGAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 설톤계 화합물을 포함하는 비수 전해질용 첨가제와 이를 포함하는 비수 전해질 및 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an additive for a non-aqueous electrolyte containing a sultone-based compound, a non-aqueous electrolyte containing the same, and a lithium secondary battery.
최근 정보사회의 발달로 인한 개인 IT 디바이스와 전산망이 발달되고 이에 수반하여 전반적인 사회의 전기에너지에 대한 의존도가 높아지면서, 전기 에너지를 효율적으로 저장하고 활용하기 위한 전지 기술 개발이 요구되고 있다.Recently, as personal IT devices and computer networks are developed due to the development of the information society, and the overall society's dependence on electric energy increases accordingly, the development of battery technology for efficiently storing and utilizing electric energy is required.
특히, 환경 문제의 해결, 지속 가능한 순환형 사회의 실현에 대한 관심이 대두되면서, 리튬 이온 전지 및 전기 이중층 커패시터 등의 축전 디바이스에 대한 연구가 광범위하게 행해지고 있다. In particular, as interest in solving environmental problems and realization of a sustainable circulating society has emerged, research on power storage devices such as lithium ion batteries and electric double layer capacitors is being conducted extensively.
특히, 리튬 이온 전지는 전지 기술 중에서도 이론적으로 에너지 밀도가 가장 높은 전지 시스템으로 각광을 받고 있다.In particular, lithium ion batteries are in the spotlight as a battery system with the highest theoretical energy density among battery technologies.
상기 리튬 이온 전지는 크게 리튬을 함유하고 있는 전이금속 산화물로 구성된 양극과, 리튬을 저장할 수 있는 음극, 리튬 이온을 전달하는 매개체가 되는 전해질 및 분리막으로 구성되어 있으며, 이중 전해질은 전지의 안정성(stability, safety) 등에 큰 영향을 주는 구성 성분으로 알려지면서, 이에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.The lithium ion battery is largely composed of a positive electrode composed of a transition metal oxide containing lithium, a negative electrode capable of storing lithium, an electrolyte serving as a medium for transferring lithium ions, and a separator, and the dual electrolyte is the stability of the battery. , safety), etc., as it is known as a component that has a great influence on it, many studies are being conducted on it.
한편, 리튬 이차전지는 충방전이 진행됨에 따라, 전해질에 포함된 리튬염의 분해산물 등에 의하여 양극활물질이 구조적으로 붕괴되면서 양극 성능이 저하될 수 있고, 양극 표면으로부터 전이금속 이온이 용출될 수 있다. 이렇게 용출된 전이금속 이온은 양극 또는 음극에 전착(electro-deposition)되면서, 양극 저항을 증가시키거나, 음극을 열화 시키고, solid electrolyte interphase (SEI)를 파괴시켜 추가적인 전해액의 분해와 이에 따른 전지의 저항 증가 및 수명 열화 등을 발생시킨다.On the other hand, in a lithium secondary battery, as the charging and discharging proceeds, the positive electrode active material structurally collapses due to decomposition products of lithium salts contained in the electrolyte, and the positive electrode performance may be deteriorated, and transition metal ions may be eluted from the surface of the positive electrode. The eluted transition metal ions are electro-deposited on the anode or cathode, increasing the anode resistance, degrading the cathode, and destroying the solid electrolyte interphase (SEI), resulting in additional decomposition of the electrolyte and the resistance of the battery. increase and deterioration of service life.
이러한 전지 성능 열화 현상은 양극의 전위가 높아지거나 전지의 고온 노출 시 더욱 가속화되는 경향을 보인다. This deterioration of battery performance tends to be accelerated when the potential of the positive electrode increases or the battery is exposed to high temperatures.
이에, 양극으로부터의 전이금속 이온 용출을 억제하거나, 음극의 열화를 방지하기 위하여 전극 표면에 안정한 SEI 막을 형성할 수 있는 전해질에 대한 연구가 시급한 상황이다.Accordingly, there is an urgent need to study an electrolyte capable of forming a stable SEI film on the electrode surface in order to suppress the elution of transition metal ions from the anode or to prevent deterioration of the cathode.
본 발명에서는 전극 표면에 고온에서도 안정하고 저항이 낮은 피막을 형성할 수 있는 설톤계 첨가제를 포함하는 비수 전해질용 첨가제를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an additive for a non-aqueous electrolyte including a sultone-based additive capable of forming a film that is stable even at high temperatures and has low resistance on the surface of an electrode.
또한, 본 발명에서는 상기 비수 전해질용 첨가제를 포함하는 비수 전해질을 제공하고자 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte including the additive for a non-aqueous electrolyte.
그리고 본 발명에서는 상기 비수 전해질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하고자 한다. And the present invention is to provide a lithium secondary battery including the non-aqueous electrolyte.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention
하기 화학식 1로 표시되는 설톤계 화합물을 포함하는 비수 전해질용 첨가제를 제공한다.An additive for a non-aqueous electrolyte is provided, which includes a sultone-based compound represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
Ak1은 직접 결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,Ak 1 is a direct bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
Ak2는 -R1-Si(R)3 (R1은 직접 연결 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다)이며, Ak 2 is -R 1 -Si(R) 3 (R 1 is a direct linkage or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms);
n은 각각 1 또는 2의 정수이다.n is an integer of 1 or 2, respectively.
또한, 본 발명에서는 상기 비수 전해질용 첨가제를 포함하는 리튬 이차전지용 비수 전해질을 제공한다.In addition, the present invention provides a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery comprising the additive for a non-aqueous electrolyte.
또한, 본 발명에서는 상기 리튬 이차전지용 비수 전해질을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. In addition, the present invention provides a lithium secondary battery including the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 설톤계 화합물은 우수한 전기화학적 반응성을 가지는 실릴 작용기를 포함함으로써, 초기 충전 시 실릴 작용기가 산화되면서 양극 표면에 저항이 낮고, 이온 전도성이 우수한 비활성 피막을 형성할 수 있다. 이러한 설톤계 화합물을 전해질 첨가제로 포함하는 경우, 전해액 분해 반응을 억제하여 가스 발생을 저감시킬 수 있고, 저항 증가율을 낮춰 우수한 고온 저장 특성 및 고온 사이클 특성을 가지면서 배터리 팽윤 현상을 감소시킬 수 있는 리튬 이차전지용 비수 전해질을 구현할 수 있다. 본 발명의 리튬 이차전지용 비수 전해질은 하이-니켈계 양극 활물질과 같은 고용량 활물질과 함께 사용하는 고출력 전지에 특히 유용하게 사용될 수 있다.Since the sultone-based compound represented by Formula 1 of the present invention includes a silyl functional group having excellent electrochemical reactivity, the silyl functional group is oxidized during initial charging, and an inert film having low resistance and excellent ion conductivity can be formed on the surface of the anode. . When such a sultone-based compound is included as an electrolyte additive, it is possible to reduce the generation of gas by suppressing the decomposition reaction of the electrolyte, and by lowering the resistance increase rate, lithium capable of reducing battery swelling while having excellent high-temperature storage characteristics and high-temperature cycle characteristics A non-aqueous electrolyte for a secondary battery can be implemented. The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery of the present invention can be particularly usefully used in a high-output battery used together with a high-capacity active material such as a high-nickel-based positive electrode active material.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that there is, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In addition, the terminology used herein is used only to describe exemplary embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Prior to describing the present invention, in this specification, terms such as "comprises", "comprises" or "have" are not intended to designate the existence of embodied features, numbers, steps, components, or combinations thereof. , it should be understood that it does not preclude the possibility of addition or existence of one or more other features or numbers, steps, elements, or combinations thereof.
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(CH3)CH-, -CH(CH3)CH2- 및 -CH(CH3)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, an "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 3 )CH—, —CH(CH 3 )CH 2 — and —CH(CH 3 )CH 2 CH 2 — and the like.
상기 "알킬렌기"라는 용어는 분지된 또는 분지되지 않은 2가의 불포화 탄화수소기를 의미한다. 일 구현예에서, 상기 알킬렌기는 치환 또는 비치환될 수 있다. 상기 알킬렌기는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, 부틸렌기, 이소부틸렌기, tert-부틸렌기, 펜틸렌기, 3-펜틸렌기 등을 포함할 수 있다. The term "alkylene group" refers to a branched or unbranched divalent unsaturated hydrocarbon group. In one embodiment, the alkylene group may be substituted or unsubstituted. The alkylene group may include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, an isopropylene group, a butylene group, an isobutylene group, a tert-butylene group, a pentylene group, a 3-pentylene group, and the like.
또한, 본 명세서에서, "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 탄소에 결합된 적어도 하나 이상의 수소가 수소 이외의 원소로 치환된 것을 의미하며, 예를 들면, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 불소로 치환된 것을 의미한다.In addition, in the present specification, unless otherwise defined, "substitution" means that at least one hydrogen bonded to carbon is substituted with an element other than hydrogen, for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or fluorine. means replaced.
비수 전해질용 첨가제Additives for non-aqueous electrolytes
본 발명의 일 실시예에 따른 비수 전해질용 첨가제는 하기 화학식 1로 표시되는 설톤계 화합물을 포함한다. The additive for a non-aqueous electrolyte according to an embodiment of the present invention includes a sultone-based compound represented by the following formula (1).
하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 비수 전해질용 첨가제로 이용하는 경우, 저항이 낮고 견고한 SEI 층을 형성하여, 고온 장기 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지를 제공할 수 있다.When the compound represented by the following Chemical Formula 1 is used as an additive for a non-aqueous electrolyte, it is possible to provide a lithium secondary battery having a low resistance and a strong SEI layer, which has excellent high-temperature and long-life characteristics.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
Ak1은 직접 결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,Ak 1 is a direct bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
Ak2는 -R1-Si(R)3 (R1은 직접 연결 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다)이며, n은 각각 1 또는 2의 정수이다.Ak 2 is -R 1 -Si(R) 3 (R 1 is a direct linkage or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), n is an integer of 1 or 2, respectively to be.
상기 화학식 1에서, Ak1은 탄소수 1 내지 7의 알킬렌기이고, Ak2는 -R1-Si(R)3 (R1은 직접 연결 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬렌기이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다)일 수 있다.In Formula 1, Ak 1 is an alkylene group having 1 to 7 carbon atoms, Ak 2 is -R 1 -Si(R) 3 (R 1 is a direct connection or an alkylene group having 1 to 7 carbon atoms, R is hydrogen or carbon number 1 to 5 alkyl groups).
구체적으로, 상기 화학식 1에서, Ak1은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기이고, Ak2는 -R1-Si(R)3 (R1은 직접 연결 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다)일 수 있다.Specifically, in Formula 1, Ak 1 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, Ak 2 is -R 1 -Si(R) 3 (R 1 is a direct connection or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms).
보다 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.More specifically, the compound represented by Formula 1 may include at least one of compounds represented by Formulas 1-1 to 1-3 below.
[화학식 1-1][Formula 1-1]
[화학식 1-2][Formula 1-2]
[화학식 1-3][Formula 1-3]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1의 화합물은 말단에 우수한 전기화학적 반응성을 가지는 실릴 작용기를 포함함으로써, 초기 충전 시 실릴 작용기가 산화되면서 양극 표면에 저항이 낮고, 이온 전도성이 우수하며, 안정한 비활성 피막을 형성할 수 있다. 그 결과, 에틸렌 카보네이트 등과 같은 전해질에 포함된 유기 용매의 분해 반응을 억제하여, 가스 발생을 저감시키고, 저항 증가율을 낮출 수 있다. 또한, 전극과 전해질과의 부반응을 억제할 수 있고, O2 발생을 억제할 수 있으며, 양극으로부터의 전이금속 용출을 효과적으로 제어할 수 있다. 따라서, 우수한 고온 저장 특성 및 고온 사이클 특성을 가지면서 배터리 팽윤(swelling) 현상을 감소시킬 수 있는 리튬 이차 전지를 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the compound of Formula 1 includes a silyl functional group having excellent electrochemical reactivity at the terminal thereof, the silyl functional group is oxidized during initial charging, and the resistance on the surface of the anode is low, and the ion conductivity is excellent, A stable inert film can be formed. As a result, it is possible to suppress the decomposition reaction of the organic solvent included in the electrolyte, such as ethylene carbonate, to reduce gas generation and to lower the resistance increase rate. In addition, side reactions between the electrode and the electrolyte can be suppressed, the generation of O 2 can be suppressed, and the transition metal elution from the anode can be effectively controlled. Accordingly, a lithium secondary battery capable of reducing battery swelling while having excellent high-temperature storage characteristics and high-temperature cycle characteristics can be implemented.
특히, 종래 상용 첨가제인 1,3-프로판 설톤(PS)의 경우 독성으로 사용이 제한된 반면에, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물은 1,3-프로판설톤과 달리 독성이 낮고, 상대적으로 합성이 용이하기 때문에 공정 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다. In particular, in the case of 1,3-propane sultone (PS), a conventional commercial additive, its use is limited due to toxicity, whereas the compound represented by Formula 1 of the present invention has low toxicity and is relatively synthetic, unlike 1,3-propane sultone. Since this is easy, the effect of reducing the process cost can be obtained.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 설톤계 화합물은 gamma-PS OH에 티오닐 클로라이드와 피리딘을 사용하여 말단 -OH 기를 설포닐 클로라이드 형태로 만든 후, 실리콘이 포함된 -OH 기를 가지는 화합물과 피리딘을 이용하여 합성할 수 있다. 그 후, sodium periodate와 Ruthenium (III) chloride 를 이용하여 산화시켜 제조할 수 있다.The sultone-based compound represented by Formula 1 of the present invention uses thionyl chloride and pyridine in gamma-PS OH to form a terminal -OH group in the form of sulfonyl chloride, and then uses a compound having a -OH group containing silicon and pyridine can be synthesized. After that, it can be prepared by oxidation using sodium periodate and ruthenium (III) chloride.
리튬 이차전지용 비수전해질Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비수 전해질은 상기 화학식 1로 표시되는 설톤계 화합물을 포함하는 비수 전해질용 첨가제를 포함한다.In addition, the non-aqueous electrolyte according to an embodiment of the present invention includes an additive for a non-aqueous electrolyte including the sultone-based compound represented by Formula 1 above.
상기 비수 전해질은 리튬염, 유기 용매, 기타 전해질 첨가제를 더 포함할 수 있다.The non-aqueous electrolyte may further include a lithium salt, an organic solvent, and other electrolyte additives.
(1) 비수 전해질용 첨가제(1) Additives for non-aqueous electrolytes
상기 화학식 1로 표시되는 설톤계 화합물에 관한 설명은 전술한 내용과 중복되므로, 그 기재를 생략한다.Since the description of the sultone-based compound represented by Formula 1 overlaps with the above, description thereof will be omitted.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비수 전해질용 첨가제는 비수 전해질 전체 100 중량부를 기준으로 0.01 중량부 내지 10 중량부, 더욱 구체적으로 0.1 중량부 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.However, according to an embodiment of the present invention, the additive for the non-aqueous electrolyte is 0.01 parts by weight to 10 parts by weight, more specifically 0.1 parts by weight to 10 parts by weight, preferably 0.1 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total non-aqueous electrolyte. to 5 parts by weight.
상기 비수 전해질용 첨가제의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 안정한 피막을 형성하여 고온에서 양극으로부터 전이금속 용출을 효과적으로 억제할 수 있으며, 우수한 고온 내구성을 구현할 수 있다. 즉, 상기 비수 전해질용 첨가제가 비수 전해질 내에 0.01 중량부 이상으로 포함되면, 피막 형성 효과가 개선되어 고온 보존 시에도 안정한 SEI 막이 형성되기 때문에, 고온 저장 후에도 저항 증가 및 용량 저감을 방지하여, 제반 성능을 개선할 수 있다. 또한, 상기 비수 전해질용 첨가제가 10 중량부 이하로 포함되면, 초기 충전 시에 지나치게 두꺼운 피막이 형성되는 것을 막아 저항 증가를 방지할 수 있으므로, 이차전지의 초기 용량 및 출력 특성 저하를 방지할 수 있다.When the content of the additive for non-aqueous electrolyte satisfies the above range, a stable film can be formed to effectively suppress the elution of transition metals from the anode at high temperatures, and excellent high-temperature durability can be realized. That is, when the additive for the non-aqueous electrolyte is contained in an amount of 0.01 parts by weight or more in the non-aqueous electrolyte, the film formation effect is improved and a stable SEI film is formed even when stored at a high temperature. can be improved In addition, when the additive for the non-aqueous electrolyte is included in an amount of 10 parts by weight or less, an excessively thick film is prevented from being formed during initial charging to prevent an increase in resistance, thereby preventing a decrease in initial capacity and output characteristics of the secondary battery.
(2) 리튬염(2) lithium salt
상기 리튬염은 리튬 이차전지용 비수 전해질에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 양이온으로 Li+를 포함하고, 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, B10Cl10 -, AlCl4 -, AlO4 -, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CO2 -, CF3CO2 -, AsF6 -, SbF6 -, CH3SO3 -, (CF3CF2SO2)2N-, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, BF2C2O4 -, BC4O8 -, PF4C2O4 -, PF2C4O8 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, C4F9SO3 -, CF3CF2SO3 -, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, CF3(CF2)7SO3 - 및 SCN-로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 들 수 있다. As the lithium salt, those commonly used in nonaqueous electrolytes for lithium secondary batteries may be used without limitation, for example, including Li + as a cation, and F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - as an anion. , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , B 10 Cl 10 - , AlCl 4 - , AlO 4 - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , AsF 6 - , SbF 6 - , CH 3 SO 3 - , (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , 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 - , (CF 3 ) 6 P - , C 4 F 9 SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - and SCN - may be at least one selected from the group consisting of.
구체적으로, 상기 리튬염은 LiCl, LiBr, LiI, LiBF4, LiClO4, LiB10Cl10, LiAlCl4, LiAlO4, LiPF6, LiCF3SO3, LiCH3CO2, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiCH3SO3, LiFSI (Lithium bis(fluorosulfonyl) imide, LiN(SO2F)2), LiBETI (lithium bis(pentafluoroethanesulfonyl) imide, LiN(SO2CF2CF3)2 및 LiTFSI (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl) imide, LiN(SO2CF3)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이들 외에도 비수 전해질에 통상적으로 사용되는 리튬염이 제한 없이 사용할 수 있다. Specifically, the lithium salt is LiCl, LiBr, LiI, LiBF 4 , LiClO 4 , LiB 10 Cl 10 , LiAlCl 4 , LiAlO 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCH 3 CO 2 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCH 3 SO 3 , LiFSI (Lithium bis(fluorosulfonyl) imide, LiN(SO 2 F) 2 ), LiBETI (lithium bis(pentafluoroethanesulfonyl) imide, LiN(SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 and LiTFSI (lithium) bis(trifluoromethanesulfonyl) imide, LiN(SO 2 CF 3 ) 2 ) may include a single substance or a mixture of two or more selected from the group consisting of. In addition to these, lithium salts commonly used in non-aqueous electrolytes may be used without limitation.
상기 리튬염은 통상적으로 사용 가능한 범위 내에서 적절히 변경할 수 있으나, 최적의 전극 표면의 부식 방지용 피막 형성 효과를 얻기 위하여, 비수 전해질에 내에 0.8 M 내지 3.0 M의 농도, 구체적으로 1.0M 내지 3.0M 농도로 포함될 수 있다.The lithium salt may be appropriately changed within the range that can be used in general, but in order to obtain an optimal effect of forming a film for preventing corrosion on the electrode surface, a concentration of 0.8 M to 3.0 M, specifically, a concentration of 1.0 M to 3.0 M in the non-aqueous electrolyte may be included as
상기 리튬염의 농도가 0.8 M 미만이면, 리튬 이온의 이동성이 감소하여 용량이 특성이 저하될 수 있다. 상기 리튬염의 농도가 3.0 M 농도를 초과하면 비수 전해질의 점도가 과도하게 증가하여 전해질 함침성이 저하될 수 있고, 피막 형성 효과가 감소할 수 있다.When the concentration of the lithium salt is less than 0.8 M, the mobility of lithium ions may decrease, and thus capacity characteristics may be deteriorated. When the concentration of the lithium salt exceeds the concentration of 3.0 M, the viscosity of the non-aqueous electrolyte may excessively increase, thereby reducing electrolyte impregnability and reducing the film-forming effect.
(3) 유기용매 (3) organic solvents
상기 유기용매로는 리튬 전해질에 통상적으로 사용되는 다양한 유기 용매들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 구체적으로 이차전지의 충방전 과정에서 산화 반응 등에 의한 분해가 최소화될 수 있고, 첨가제와 함께 목적하는 특성을 발휘할 수 있는 것이라면 그 종류에 제한이 없다. As the organic solvent, various organic solvents commonly used in lithium electrolytes can be used without limitation, and specifically, decomposition by oxidation reaction during the charging and discharging process of secondary batteries can be minimized, and desired properties can be exhibited together with additives. As long as it is possible, there is no limit to its type.
예를 들어, 상기 유기 용매는 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키는 고점도의 환형 카보네이트계 유기용매를 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기 용매는 보다 높은 전기 전도율을 갖는 전해질을 제조하기 위하여, 상기 환경 카보네이트계 유기용매와 함께 선형 카보네이트계 유기 용매를 적당한 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.For example, the organic solvent may use a high-viscosity cyclic carbonate-based organic solvent that easily dissociates lithium salts in the electrolyte due to its high dielectric constant. In addition, the organic solvent may be used by mixing a linear carbonate-based organic solvent in an appropriate ratio with the environmental carbonate-based organic solvent in order to prepare an electrolyte having a higher electrical conductivity.
상기 환형 카보네이트계 유기 용매는 고점도의 유기 용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시킬 수 있는 유기 용매로서, 그 구체적인 예로 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트 및 비닐렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 유기용매를 포함할 수 있으며, 이 중에서도 에틸렌 카보네이트를 포함할 수 있다.The cyclic carbonate-based organic solvent is a high-viscosity organic solvent that has a high dielectric constant and can well dissociate lithium salts in the electrolyte, and specific examples thereof include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene. At least one organic solvent selected from the group consisting of carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, and vinylene carbonate, among them, ethylene carbonate may include.
또한, 상기 선형 카보네이트계 유기 용매는 저점도 및 저유전율을 가지는 유기용매로서, 그 대표적인 예로 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 이상의 유기용매를 사용할 수 있으며, 구체적으로 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 포함할 수 있다.In addition, the linear carbonate-based organic solvent is an organic solvent having a low viscosity and a low dielectric constant, and representative examples thereof include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate ( EMC), at least one organic solvent selected from the group consisting of methyl propyl carbonate and ethyl propyl carbonate may be used, and specifically, ethyl methyl carbonate (EMC) may be included.
상기 환형 카보네이트계 유기용매와 선형 카보네이트계 유기용매를 혼합하여 사용하는 경우, 환형 카보네이트계 유기용매:선형 카보네이트계 유기용매의 중량비는 10:90 내지 60:40 중량비, 구체적으로 20:80 내지 70:30일 수 있다.When the cyclic carbonate-based organic solvent and the linear carbonate-based organic solvent are mixed and used, the weight ratio of the cyclic carbonate-based organic solvent: the linear carbonate-based organic solvent is 10:90 to 60:40 by weight, specifically 20:80 to 70: It can be 30 days.
한편, 상기 유기용매는 높은 이온 전도율을 갖는 비수 전해질을 제조하기 위하여, 상기 환형 카보네이트계 유기용매 및/또는 선형 카보네이트계 유기용매에 선형 에스테르계 유기용매 및/또는 환형 에스테르계 유기용매를 추가로 포함할 수도 있다.On the other hand, the organic solvent includes a linear ester-based organic solvent and/or a cyclic ester-based organic solvent in the cyclic carbonate-based organic solvent and/or the linear carbonate-based organic solvent in order to prepare a non-aqueous electrolyte having high ionic conductivity You may.
이러한 선형 에스테르계 유기용매는 그 구체적인 예로 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트 및 부틸 프로피오네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 유기용매를 들 수 있다. Specific examples of the linear ester-based organic solvent include at least one organic solvent selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate and butyl propionate. can be heard
또한, 상기 환형 에스테르계 유기용매는 그 구체적인 예로 γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 화합물을 사용할 수 있다.In addition, the cyclic ester-based organic solvent is a specific example of at least one compound selected from the group consisting of γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, σ-valerolactone and ε-caprolactone Can be used.
한편, 상기 본 발명의 비수전해질 중에서 유기용매를 제외한 구성성분, 예컨대 비수전해질용 첨가제, 리튬염 및 기타 첨가제의 함량을 제외한 잔부는 별도의 언급이 없는 한 모두 유기용매일 수 있다.Meanwhile, in the non-aqueous electrolyte of the present invention, all components other than the organic solvent, for example, the non-aqueous electrolyte additive, lithium salt, and the remainder except for the content of other additives may be organic solvents unless otherwise stated.
(4) 부가적 첨가제(4) additional additives
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비수 전해질은 상기 첨가제와 함께 사용되어 상기 첨가제가 발현하는 효과와 더불어 초기저항을 크게 증가시키지 않으면서, 음극 및 양극 표면에 안정한 피막을 형성하거나, 비수 전해질 내 용매의 분해를 억제하고, 리튬 이온의 이동성을 향상시키는 보완제 역할을 할 수 있는 부가적 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.On the other hand, the nonaqueous electrolyte according to an embodiment of the present invention is used together with the additive to form a stable film on the surface of the anode and the anode, or to form a stable film on the surface of the anode and the anode without significantly increasing the initial resistance along with the effect expressed by the additive, or in the nonaqueous electrolyte It may further include an additional additive capable of inhibiting the decomposition of the solvent and serving as a complement to improve the mobility of lithium ions.
이러한 부가적 첨가제로는 양극 및 음극 표면에 안정한 피막을 형성할 수 있는 첨가제라면 특별히 제한하지 않는다.Such additional additives are not particularly limited as long as they are additives capable of forming a stable film on the surfaces of the positive and negative electrodes.
구체적으로, 상기 부가적 첨가제는 그 대표적인 예로 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물, 니트릴계 화합물, 환형 카보네이트계 화합물, 포스페이트계 화합물, 보레이트계 화합물 및 리튬염계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. Specifically, the additional additive may include at least one additive selected from the group consisting of a halogen-substituted carbonate-based compound, a nitrile-based compound, a cyclic carbonate-based compound, a phosphate-based compound, a borate-based compound, and a lithium salt-based compound. can
구체적으로, 상기 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물은 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)를 들 수 있으며, 비수 전해질 전체 중량을 기준으로 5중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물의 함량이 5중량%를 초과하는 경우, 셀 팽윤 성능이 열화될 수 있다.Specifically, the halogen-substituted carbonate-based compound may include fluoroethylene carbonate (FEC), and may be included in an amount of 5 wt% or less based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. When the content of the halogen-substituted carbonate-based compound exceeds 5% by weight, cell swelling performance may be deteriorated.
또한, 상기 니트릴계 화합물은 숙시노니트릴, 아디포니트릴(Adn), 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 발레로니트릴, 카프릴로니트릴, 헵탄니트릴, 싸이클로펜탄 카보니트릴, 싸이클로헥산 카보니트릴, 2-플루오로벤조니트릴, 4-플루오로벤조니트릴, 다이플루오로벤조니트릴, 트리플루오로벤조니트릴, 페닐아세토니트릴, 2-플루오로페닐아세토니트릴, 및 4-플루오로페닐아세토니트릴로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 화합물을 들 수 있다.In addition, the nitrile-based compound is succinonitrile, adiponitrile (Adn), acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, caprylonitrile, heptanenitrile, cyclopentane carbonitrile, cyclohexane carbonitrile, From the group consisting of 2-fluorobenzonitrile, 4-fluorobenzonitrile, difluorobenzonitrile, trifluorobenzonitrile, phenylacetonitrile, 2-fluorophenylacetonitrile, and 4-fluorophenylacetonitrile at least one or more compounds selected.
이때, 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 비수 전해질 전체 중량을 기준으로 8 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 비수 전해질 중에 니트릴계 화합물의 전체 함량이 8 중량%를 초과하는 경우, 전극 표면에 형성되는 피막 증가로 저항이 커져, 전지 성능이 열화될 수 있다. In this case, 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 serve to improve the mobility of lithium ions. The nitrile-based compound may be included in an amount of 8 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 wt %, resistance increases due to an increase in a film formed on the electrode surface, and battery performance may deteriorate.
상기 환형 카보네이트계 화합물은 전지 활성화 시에 주로 음극 표면에 안정한 SEI 막을 형성하여, 전지의 내구성 향상을 도모할 수 있다. 이러한 환형 카보네이트계 화합물은 비닐렌카보네이트(VC) 또는 비닐에틸렌 카보네이트를 들 수 있으며, 비수 전해질 전체 중량을 기준으로 3 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 비수 전해질 중에 환형 카보네이트계 화합물의 함량이 3 중량%를 초과하는 경우, 셀 팽윤 억제 성능 및 초기 저항이 열화될 수 있다.The cyclic carbonate-based compound forms a stable SEI film mainly on the surface of the anode when the battery is activated, thereby improving the durability of the battery. The cyclic carbonate-based compound may include vinylene carbonate (VC) or vinylethylene carbonate, and may be included in an amount of 3 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 3% by weight, cell swelling suppression performance and initial resistance may deteriorate.
또한, 상기 포스페이트계 화합물은 비수 전해질 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), LiDFP (LiPO2F2), 트리스(트리메틸 실릴) 포스페이트, 트리스(트리메틸 실릴) 포스파이트, 트리스(2,2,2,-트리플루오로에틸) 포스페이트 및 트리스(트리플루오로에틸) 포스파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 들 수 있으며, 비수 전해질 전체 중량을 기준으로 3 중량% 이하로 포함될 수 있다.In addition, since the phosphate-based compound stabilizes PF 6 anions in the non-aqueous electrolyte and helps to form positive and negative electrode films, durability of the battery can be improved. These phosphate-based compounds include lithium difluoro(bisoxalato)phosphate (LiDFOP), LiDFP (LiPO 2 F 2 ), tris(trimethyl silyl) phosphate, tris(trimethyl silyl) phosphite, tris(2,2,2). and at least one compound selected from the group consisting of ,-trifluoroethyl) phosphate and tris(trifluoroethyl) phosphite, and may be included in an amount of 3 wt% or less based on the total weight of the non-aqueous electrolyte.
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, 비수 전해질 전체 중량을 기준으로 3 중량% 이하로 포함될 수 있다.The borate compound promotes ion pair separation of lithium salts, can improve the mobility of lithium ions, can 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. The borate-based compound may include lithium bioxalyl borate (LiBOB, LiB(C 2 O 4 ) 2 ), lithium oxalyldifluoroborate, or tetramethyl trimethylsilylborate (TMSB), based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. It may be included in an amount of 3% by weight or less.
또한, 상기 리튬염계 화합물은 상기 비수 전해질에 포함되는 리튬염과 상이한 화합물로서, LiODFB 및 LiBF4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 들 수 있으며, 비수 전해질 전체 중량을 기준으로 3 중량% 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 may include at least one compound selected from the group consisting of LiODFB and LiBF 4 , and is used in an amount of 3 wt% or less based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. may include
상기 부가적 첨가제는 2 종 이상 혼합하여 사용 가능하며, 비수 전해질 총량을 기준으로 10 중량%이하, 구체적으로 0.01 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5.0 중량%로 포함될 수 있다.Two or more of the additional additives may be mixed and used, and may be included in an amount of 10 wt% or less, specifically 0.01 wt% to 10 wt%, preferably 0.1 to 5.0 wt%, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte.
상기 기타 첨가제의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 상기 첨가제로부터 구현하고자 하는 고온 저장 특성 및 가스 저감 효과가 미미하고, 상기 기타 첨가제의 함량이 10 중량%를 초과하면 전지의 충방전시 비수 전해질 내의 부반응이 과도하게 발생할 가능성이 있다. 특히, 상기 기타 첨가제가 과량으로 첨가되면 충분히 분해되지 못하여 상온에서 비수 전해질 내에서 미반응물 또는 석출된 채로 존재하고 있을 수 있다. 이에 따라 저항이 증가하여 이차전지의 수명 특성이 저하될 수 있다. When the content of the other additives is less than 0.01% by weight, the high temperature storage characteristics and gas reduction effect to be realized from the additives are insignificant, and when the content of the other additives exceeds 10% by weight, side reactions in the nonaqueous electrolyte during charging and discharging of the battery It is likely to occur excessively. In particular, if the other additives are added in excess, they may not be sufficiently decomposed, and thus may remain unreacted or precipitated in the non-aqueous electrolyte at room temperature. Accordingly, resistance may be increased, and thus lifespan characteristics of the secondary battery may be deteriorated.
리튬 이차전지lithium secondary battery
다음으로, 본 발명에 따른 리튬 이차 전지에 대해 설명한다.Next, a lithium secondary battery according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 리튬 이차 전지는 양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 개재되는 분리막 및 비수 전해질을 포함하며, 이때, 상기 비수 전해질은 상기 본 발명에 따른 비수 전해질이다. 비수 전해질에 대해서는 상술하였으므로, 이에 대한 설명은 생략하고, 이하에서는 다른 구성요소들에 대해 설명한다. The lithium secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte according to the present invention. Since the non-aqueous electrolyte has been described above, a description thereof will be omitted, and other components will be described below.
(1) 양극(1) Anode
본 발명에 따른 양극은, 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질층을 포함할 수 있으며, 필요에 따라, 상기 양극 활물질층은 도전재 및/또는 바인더를 더 포함할 수 있다. The positive electrode according to the present invention may include a positive electrode active material layer including a positive electrode active material, and if necessary, the positive electrode active material layer may further include a conductive material and/or a binder.
상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물로서, 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈 또는 알루미늄과 같은 1종 이상의 전이 금속과 리튬을 포함하는 리튬 복합금속 산화물일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 리튬 복합금속 산화물은 리튬-망간계 산화물(예를 들면, LiMnO2, LiMn2O4 등), 리튬-코발트계 산화물(예를 들면, LiCoO2 등), 리튬-니켈계 산화물(예를 들면, LiNiO2 등), 리튬-니켈-망간계 산화물(예를 들면, LiNi1-YMnYO2(0<Y<1), LiMn2-zNizO4(0<Z<2), 리튬-니켈-코발트계 산화물(예를 들면, LiNi1-Y1CoY1O2(0<Y1<1), 리튬-망간-코발트계 산화물(예를 들면, LiCo1-Y2MnY2O2(0<Y2<1), LiMn2-z1Coz1O4(0<Z1<2), 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물(예를 들면, Li(NipCoqMnr1)O2(0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+r1=1) 또는 Li(Nip1Coq1Mnr2)O4(0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, p1+q1+r2=2), 또는 리튬-니켈-코발트-전이금속(M) 산화물(예를 들면, Li(Nip2Coq2Mnr3MS2)O2(M은 Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되고, p2, q2, r3 및 s2는 각각 독립적인 원소들의 원자분율로서, 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<s2<1, p2+q2+r3+s2=1이다) 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 화합물이 포함될 수 있다. The positive active material is a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium, and specifically, may be a lithium composite metal oxide including lithium and one or more transition metals such as cobalt, manganese, nickel or aluminum. . More specifically, the lithium composite metal oxide is a lithium-manganese oxide (eg, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , etc.), a lithium-cobalt-based oxide (eg, LiCoO 2 , etc.), lithium-nickel-based oxide (eg, LiNiO 2 ), lithium-nickel-manganese oxide (eg, LiNi 1-Y Mn Y O 2 (0<Y<1), LiMn 2-z Ni z O 4 (0<Z) <2), lithium-nickel-cobalt-based oxide (eg, LiNi 1-Y1 Co Y1 O 2 (0<Y1<1), lithium-manganese-cobalt-based oxide (eg, LiCo 1-Y2 Mn Y2 ) O 2 (0<Y2<1), LiMn 2-z1 Co z1 O 4 (0<Z1<2), lithium-nickel-manganese-cobalt oxide (eg, Li(Ni p Co q Mn r1 )O 2 (0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+r1=1) or Li(Ni p1 Co q1 Mn r2 )O 4 (0<p1<2, 0 < q1 <2, 0 <r2<2, p1+q1+r2=2), or lithium-nickel-cobalt-transition metal (M) oxide (eg, Li(Ni p2 Co q2 Mn r3 M S2 )O 2 ( M is selected from the group consisting of Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg and Mo, and p2, q2, r3 and s2 are atomic fractions of each independent element, 0 < p2 < 1, 0 < q2 <1, 0<r3<1, 0<s2<1, p2+q2+r3+s2=1) and the like, and any one or two or more of these compounds may be included.
구체적으로는, 상기 리튬 복합금속 산화물은 전이금속 중 니켈 함유량이 50atm% 이상, 바람직하게는 70atm% 이상인 리튬 복합전이금속 산화물일 수 있으며, 더 구체적으로는, 하기 화학식 2로 표시되는 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물을 포함할 수 있다.Specifically, the lithium composite metal oxide may be a lithium composite transition metal oxide having a nickel content of 50 atm% or more, preferably 70 atm% or more in the transition metal, and more specifically, lithium-nickel- A manganese-cobalt-based oxide may be included.
[화학식 2][Formula 2]
Li(NixCoyMnz)O2 Li(Ni x Co y Mn z )O 2
(화학식 2에서, 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, x+y+z=1)(In Formula 2, 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, x+y+z=1)
구체적으로는, 상기 리튬 복합금속 산화물은 그 대표적인 예로 Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, Li(Ni0.5Mn0.2Co0.3)O2, Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2 또는 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2을 들 수 있다.Specifically, the lithium composite metal oxide is a representative example thereof Li(Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 )O 2 , Li(Ni 0.5 Mn 0.2 Co 0.3 )O 2 , Li(Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 )O 2 , Li(Ni 0.7 Mn 0.15 Co 0.15 )O 2 or Li(Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2 .
상기 양극 활물질은 양극 활물질층 전체 중량을 기준으로 80 내지 98중량%, 보다 구체적으로는 85 내지 98중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 양극 활물질이 상기 범위로 포함될 때 우수한 용량 특성을 나타낼 수 있다.The positive active material may be included in an amount of 80 to 98% by weight, more specifically 85 to 98% by weight, based on the total weight of the positive active material layer. When the positive active material is included in the above range, excellent capacity characteristics may be exhibited.
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 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 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 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; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskers 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 활물질층 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 active material layer.
상기 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질층 중 고형분의 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)을 포함하는 불소 수지계 바인더; 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 스티렌-이소프렌 고무를 포함하는 고무계 바인더; 카르복시메틸셀룰로우즈(carboxyl methyl cellulose, CMC), 전분, 히드록시 프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로오스를 포함하는 셀룰로오스계 바인더; 폴리비닐알코올을 포함하는 폴리알코올계 바인더; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌을 포함하는 폴리 올레핀계 바인더; 폴리 이미드계 바인더; 폴리 에스테르계 바인더; 및 실란계 바인더 등을 들 수 있다.The binder is a component serving to improve adhesion between the positive active material particles and adhesion between the positive 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 positive active material layer. Examples of the binder include a fluororesin-based binder including polyvinylidene fluoride (PVDF) or polytetrafluoroethylene (PTFE); Styrene-butadiene rubber (styrene butadiene rubber, SBR), acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-rubber-based binder including isoprene rubber; Cellulose binders including carboxyl methyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, and regenerated cellulose; a polyalcohol-based binder comprising polyvinyl alcohol; Polyolefin-based binders including polyethylene and polypropylene; polyimide-based binders; polyester binder; and silane-based binders.
상기와 같은 본 발명의 양극은 당해 기술 분야에 알려져 있는 양극 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 양극은, 양극 활물질, 바인더 및/또는 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 양극 슬러리를 양극 집전체 상에 도포한 후, 건조 및 압연하여 양극 활물질층을 형성하는 방법, 또는 상기 양극 활물질층을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 지지체를 박리하여 얻은 필름을 양극 집전체 상에 라미네이션하는 방법 등을 통해 제조될 수 있다. The positive electrode of the present invention as described above may be manufactured according to a method for manufacturing a positive electrode known in the art. For example, in the positive electrode, a positive electrode slurry prepared by dissolving or dispersing a positive electrode active material, a binder and/or a conductive material in a solvent is applied on a positive electrode current collector, followed by drying and rolling to form a positive electrode active material layer; Alternatively, the positive electrode active material layer may be cast on a separate support, and then a film obtained by peeling the support may be prepared by laminating on a positive electrode current collector.
상기 양극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a 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 or the like surface-treated may be used.
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%.
(2) 음극(2) cathode
다음으로, 음극에 대해 설명한다. Next, the cathode will be described.
본 발명에 따른 음극은, 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층을 포함하며, 상기 음극 활물질층은, 필요에 따라, 도전재 및/또는 바인더를 더 포함할 수 있다. The negative electrode according to the present invention includes an anode active material layer including an anode active material, and the anode active material layer may further include a conductive material and/or a binder, if necessary.
상기 음극활물질은 리튬 금속, 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 탄소 물질, 금속 또는 이들 금속과 리튬의 합금, 금속 복합 산화물, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 및 전이 금속 산화물 전이 금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 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 composite oxide, a material capable of doping and dedoping lithium; and at least one selected from the group consisting of transition metal oxides and 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 and 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 복합 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 composite 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 the group 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.Examples of the material capable of doping and dedoping lithium include Si, SiO x (0<x≤2), Si-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, An element selected from the group consisting of rare earth elements and combinations thereof, but not Si), Sn, SnO 2 , Sn-Y (wherein Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a group 13 element, a group 14 element, a transition metal, a rare earth) It is an element selected from the group consisting of elements and combinations thereof, and is not Sn) and the like. Also, at least one of these 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 복합 산화물(LTO), 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등을 들 수 있다.Examples of the transition metal oxide include lithium-containing titanium composite 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 solid content in the negative electrode slurry.
상기 도전재는 음극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 음극 활물질층 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 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 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 anode 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 anode active material layer. 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; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
상기 바인더는 도전재, 활물질 및 집전체 간의 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 음극 활물질층 중 고형분의 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE)을 포함하는 불소 수지계 바인더; 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 스티렌-이소프렌 고무를 포함하는 고무계 바인더; 카르복시메틸셀룰로우즈(carboxyl methyl cellulose, CMC), 전분, 히드록시 프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로오스를 포함하는 셀룰로오스계 바인더; 폴리비닐알코올을 포함하는 폴리알코올계 바인더; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌을 포함하는 폴리 올레핀계 바인더; 폴리 이미드계 바인더; 폴리 에스테르계 바인더; 및 실란계 바인더 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 active material layer. Examples of the binder include a fluororesin-based binder including polyvinylidene fluoride (PVDF) or polytetrafluoroethylene (PTFE); Styrene-butadiene rubber (styrene butadiene rubber, SBR), acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-rubber-based binder including isoprene rubber; Cellulose binders including carboxyl methyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, and regenerated cellulose; a polyalcohol-based binder comprising polyvinyl alcohol; Polyolefin-based binders including polyethylene and polypropylene; polyimide-based binders; polyester binder; and silane-based binders.
상기 음극은 당해 기술 분야에 알려져 있는 음극 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질과, 선택적으로 바인더 및 도전재를 용매 중에 용해 또는 분산시켜 제조한 음극 슬러리를 도포하고 압연, 건조하여 음극 활물질층을 형성하는 방법 또는 상기 음극 활물질층을 별도의 지지체 상에 캐스팅한 다음, 지지체를 박리시켜 얻은 필름을 음극 집전체 상에 라미네이션함으로써 제조될 수 있다.The negative electrode may be manufactured according to a method for manufacturing a negative electrode known in the art. For example, the negative electrode is a method of forming a negative electrode active material layer by applying a negative electrode slurry prepared by dissolving or dispersing a negative electrode active material and optionally a binder and a conductive material in a solvent on the negative electrode current collector, rolling, and drying the negative electrode It can be prepared by casting the active material layer on a separate support and then laminating the film obtained by peeling the support on the negative electrode current collector.
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. The surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc., an aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. 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.
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, or the like, and may be used in an amount to achieve 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 electrode active material, and optionally the binder and the conductive material is 50 wt% to 75 wt%, preferably 50 wt% to 65 wt%.
(3) 분리막(3) separator
본 발명에 따른 리튬 이차전지는, 상기 양극 및 음극 사이에 분리막을 포함한다.The lithium secondary battery according to the present invention includes a separator between the positive electrode and the negative electrode.
상기 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차 전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 낮은 저항을 가져 비수 전해질 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. The separator separates the anode and the anode and provides a passage for lithium ions to move, and can be used without any particular limitation as long as it is used as a separator in a lithium secondary battery. It is preferable that the ability is excellent.
구체적으로는 분리막으로 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.Specifically, as a separator, a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of a polyolefin-based polymer such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer. Alternatively, a laminated structure of two or more layers thereof may be used. In addition, a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, etc. may be used. In addition, in order to secure heat resistance or mechanical strength, a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used, and may optionally be used in a single-layer or multi-layer structure.
상기와 같은 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기, 및 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle, HEV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하게 사용될 수 있다. The lithium secondary battery according to the present invention as described above can be usefully used in portable devices such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, and electric vehicles such as hybrid electric vehicles (HEVs).
이에 따라, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩이 제공된다. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell and a battery pack including the same are provided.
상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용될 수 있다.The battery module or battery pack is a power tool (Power Tool); electric vehicles, including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Alternatively, it may be used as a power source for any one or more medium and large-sized devices in a system for power storage.
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 using a can, a prismatic shape, a pouch type, or a coin type.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다. The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only in a battery cell used as a power source for a small device, but can also be preferably used as a unit cell in a medium or large battery module including a plurality of battery cells.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of Examples.
이때, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.At this time, the embodiment 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 embodiment described in detail below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
[합성예][Synthesis Example]
합성예 1. 화학식 1-1로 표시되는 화합물 합성Synthesis Example 1. Synthesis of the compound represented by Formula 1-1
얼음조 (ice bath)에 둥근 바닥 플라스크를 위치시킨 후, 탄산 디메틸(dimethyl carbonate, Aldrich사제) 4.4 mL, 염화티오닐 (Aldrich 사제) 0.52 mL, 피리딘 (Aldrich 사제) 0.6 mL, 5-(히드록시메틸)-1,2-옥사티오란-2,2-디옥사이드 (5-(hydroxymethyl)-1,2-oxathiolane-2,2-dioxide) 1.0 g을 순차적으로 적하한 후, 상온에서 1시간 동안 교반하였다. After placing the round-bottom flask in an ice bath, dimethyl carbonate (manufactured by Aldrich) 4.4 mL, thionyl chloride (manufactured by Aldrich) 0.52 mL, pyridine (manufactured by Aldrich) 0.6 mL, 5-(hydroxyl) After sequentially adding 1.0 g of methyl)-1,2-oxathiolane-2,2-dioxide (5-(hydroxymethyl)-1,2-oxathiolane-2,2-dioxide) dropwise, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. did.
추가적으로 트리메틸실릴메탄올 (Aldrich 사제) 0.95 mL 및 피리딘 (Aldrich 사제) 0.6 mL를 천천히 적하한 후, 상온에서 1시간 동안 교반하였다.Additionally, 0.95 mL of trimethylsilylmethanol (manufactured by Aldrich) and 0.6 mL of pyridine (manufactured by Aldrich) were slowly added dropwise, followed by stirring at room temperature for 1 hour.
그런 다음, sodium periodate (Aldrich 사제) 1.83 g 및 염화루테늄 (ruthenium (III) chloride) (Aldrich 사제) 0.01g을 투입한 후, 얼음조에서 1시간 동안 교반하였다.Then, 1.83 g of sodium periodate (manufactured by Aldrich) and 0.01 g of ruthenium (III) chloride (manufactured by Aldrich) were added, followed by stirring in an ice bath for 1 hour.
얻어진 화합물을 컬럼 정제하여 최종 화합물인 화학식 1-1로 표시되는 화합물 0.40 g (수율 20% )을 수득하였다.The obtained compound was purified by column to obtain 0.40 g (yield 20%) of the compound represented by Formula 1-1, which is a final compound.
화학식 1-1로 표시되는 화합물의 합성 여부를 1H NMR 스펙트럼 (Bruker, AVANCE NEO, 500 MHz, Acetone-d)을 통해 확인하였다.Whether the compound represented by Formula 1-1 was synthesized was confirmed through 1 H NMR spectrum (Bruker, AVANCE NEO, 500 MHz, Acetone-d).
1 H NMR (Acetone-d) : 4.43 (m, 1H), 4.25-4.01 (m, 2H), 3.25-3.10 (m, 2H), 2.84 (s, 2H), 2.48-2.26 (m, 2H), 0.21 (s, 9H). 1 H NMR (Acetone-d) : 4.43 (m, 1H), 4.25-4.01 (m, 2H), 3.25-3.10 (m, 2H), 2.84 (s, 2H), 2.48-2.26 (m, 2H), 0.21 (s, 9H).
합성예 2. 화학식 1-2로 표시되는 화합물 합성Synthesis Example 2. Synthesis of a compound represented by Formula 1-2
트리메틸실릴메탄올 (Aldrich 사제) 대신 트리메틸실릴에탄올 (Aldrich 사제) 1.08 mL를 사용하는 것을 제외하고, 상기 합성예 1과 마찬가지의 방법으로 화학식 1-2로 표시되는 화합물 0.33 g (수율 16% )을 수득하였다.0.33 g of the compound represented by Formula 1-2 (yield 16%) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 1.08 mL of trimethylsilylethanol (manufactured by Aldrich) was used instead of trimethylsilylmethanol (manufactured by Aldrich). did.
화학식 1-2로 표시되는 화합물의 합성 여부를 1H NMR 스펙트럼 (Bruker, AVANCE NEO, 500 MHz, Acetone-d)을 통해 확인하였다.Whether the compound represented by Formula 1-2 was synthesized was confirmed through 1 H NMR spectrum (Bruker, AVANCE NEO, 500 MHz, Acetone-d).
1 H NMR (Acetone-d) : 4.43 (m, 1H), 4.23-4.01 (m, 2H), 3.43 (t, 2H), 3.20-3.10 (m, 2H), 2.84 (s, 2H), 2.48-2.26 (m, 2H), 0.79 (t, 2H), 0.09 (s, 9H). 1 H NMR (Acetone-d) : 4.43 (m, 1H), 4.23-4.01 (m, 2H), 3.43 (t, 2H), 3.20-3.10 (m, 2H), 2.84 (s, 2H), 2.48- 2.26 (m, 2H), 0.79 (t, 2H), 0.09 (s, 9H).
[실시예 및 비교예][Examples and Comparative Examples]
실시예 1. Example 1.
(비수전해질 제조)(Manufacture of non-aqueous electrolyte)
에틸렌 카보네이트(EC):에틸 메틸 카보네이트(EMC)를 30:70부피비로 혼합한 비수성 유기용매 99g에 LiPF6가 1.0M이 되도록 용해하고, 첨가제로 화학식 1-1로 표시되는 화합물 1.0g을 첨가하여 본 발명의 비수 전해질을 제조하였다 (하기 표 1 참조).Ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC) was dissolved in 99 g of a non-aqueous organic solvent mixed in a 30:70 volume ratio so that LiPF 6 was 1.0M, and 1.0 g of the compound represented by Formula 1-1 was added as an additive. to prepare a non-aqueous electrolyte of the present invention (see Table 1 below).
(양극 제조)(anode manufacturing)
양극 활물질(Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2), 도전재(카본 블랙) 및 바인더(폴리비닐리덴플루오라이드)를 97.5:1:1.5 중량 비율로 용제인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 활물질 슬러리 (고형분 농도 60 중량%)를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 두께가 15㎛인 양극 집전체 (Al 박막)에 도포 및 건조한 다음, 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 제조하였다.The positive active material (Li(Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2 ), the conductive material (carbon black), and the binder (polyvinylidene fluoride) are mixed with a solvent in a weight ratio of 97.5:1:1.5 by weight of N-methyl-2-pyrroly It was added to Don (NMP) to prepare a positive electrode active material slurry (solid content concentration of 60% by weight). The positive electrode active material slurry was applied and dried on a positive electrode current collector (Al thin film) having a thickness of 15 μm, and then a roll press was performed to prepare a positive electrode.
(음극 제조)(cathode manufacturing)
음극 활물질(그라파이트), 도전재(카본 블랙) 및 바인더(폴리비닐리덴플루오라이드)를 96:0.5:3.5 중량비로 증류수에 첨가하여 음극 활물질 슬러리 (고형분 농도 50 중량%)를 제조하였다. 상기 음극 활물질 슬러리를 두께가 8㎛의 음극 집전체인 구리 (Cu) 박막에 도포하고, 건조하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.An anode active material (graphite), a conductive material (carbon black), and a binder (polyvinylidene fluoride) were added to distilled water in a weight ratio of 96:0.5:3.5 to prepare a slurry of an anode active material (solids concentration of 50% by weight). The negative electrode active material slurry was applied to a copper (Cu) thin film as a negative electrode current collector having a thickness of 8 μm, dried to prepare a negative electrode, and then roll press was performed.
(이차전지 제조)(Secondary battery manufacturing)
전술한 방법으로 제조한 양극과 음극을 분리막인 폴리에틸렌 다공성 필름과 함께 적층하여 전극 조립체를 제조한 다음, 이를 전지 케이스에 넣고 상기 비수 전해질을 주액하고, 밀봉하여 파우치형 리튬 이차전지 (전지 용량 6.24 mAh)을 제조하였다.The positive electrode and the negative electrode prepared by the above method were laminated together with a polyethylene porous film as a separator to prepare an electrode assembly, and then put it in a battery case, inject the non-aqueous electrolyte, and seal the pouch-type lithium secondary battery (battery capacity 6.24 mAh). ) was prepared.
실시예 2. Example 2.
에틸렌 카보네이트(EC):에틸 메틸 카보네이트(EMC)를 30:70부피비로 혼합한 비수성 유기용매 99g에 LiPF6가 1.0M이 되도록 용해하고, 첨가제로 화학식 1-2로 표시되는 화합물 1.0g을 첨가하여 비수 전해질을 제조하는 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다 (하기 표 1 참조).Ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC) was dissolved in 99 g of a non-aqueous organic solvent mixed in a 30:70 volume ratio so that LiPF 6 was 1.0M, and 1.0 g of the compound represented by Formula 1-2 was added as an additive. A pouch-type lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that a non-aqueous electrolyte was prepared (see Table 1 below).
실시예 3. Example 3.
에틸렌 카보네이트(EC):에틸 메틸 카보네이트(EMC)를 30:70부피비로 혼합한 비수성 유기용매 95 g에 LiPF6가 1.0M이 되도록 용해하고, 첨가제로 화학식 1-1로 표시되는 화합물 5.0 g을 첨가하여 비수 전해질을 제조하는 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다 (하기 표 1 참조).Ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC) was dissolved in 95 g of a non-aqueous organic solvent mixed at a volume ratio of 30:70 so that LiPF 6 was 1.0M, and 5.0 g of the compound represented by Formula 1-1 as an additive A pouch-type lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte was prepared by adding it (see Table 1 below).
비교예 1.Comparative Example 1.
에틸렌 카보네이트(EC):에틸 메틸 카보네이트(EMC)를 30:70부피비로 혼합한 비수성 유기용매 100 g에 LiPF6가 1.0M이 되도록 용해하여 비수 전해질을 제조하는 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다 (하기 표 1 참조).Example 1, except that ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC) was dissolved in 100 g of a non-aqueous organic solvent mixed at a ratio of 30:70 by volume so that LiPF 6 was 1.0M to prepare a non-aqueous electrolyte A pouch-type lithium secondary battery was prepared in the same manner as in (see Table 1 below).
비교예 2.Comparative Example 2.
에틸렌 카보네이트(EC):에틸 메틸 카보네이트(EMC)를 30:70부피비로 혼합한 비수성 유기용매 99g에 LiPF6가 1.0M이 되도록 용해하고, 첨가제로 1,3-프로판 설톤 1.0g을 첨가하여 비수 전해질을 제조하는 점을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 파우치형 리튬 이차전지를 제조하였다 (하기 표 1 참조).Ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC) was dissolved in 99 g of a non-aqueous organic solvent mixed in a ratio of 30:70 by volume so that LiPF 6 was 1.0M, and 1.0 g of 1,3-propane sultone was added as an additive to the non-aqueous organic solvent. A pouch-type lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except for preparing the electrolyte (see Table 1 below).
[실험예][Experimental example]
실험예 1. 고온 (60℃) 저장 특성 평가Experimental Example 1. Evaluation of high temperature (60°C) storage characteristics
(1) 부피 변화율 (%)(1) Volume change rate (%)
실시예 1 내지 3에서 제조된 이차전지와 비교예 1 및 2에서 제조된 이차전지를 각각 0.1C CC로 활성화를 진행하였다. 이어서, 25℃에서 PESC05-0.5 충방전기 (제조사: ㈜PNE 솔루션, 5V, 500 mA)를 사용하여 정전류-정전압(CC-CV) 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C CC로 충전한 다음 0.05 C Current cut 를 진행하였고, CC 조건으로 2.5V까지 0.33 C로 방전하였다. 상기 충방전을 1 사이클로 하여 2 사이클을 진행하였다. 이어서, 0.33 C/4.2V 정전류-정전압으로 만충전하고, SOC 50%에서 2.5C로 10초간 방전하여, 10초간 방전 전 전압과 10초간 방전 후 전압 차를 통하여 초기 저항을 산출하였다.The secondary batteries prepared in Examples 1 to 3 and the secondary batteries prepared in Comparative Examples 1 and 2 were each activated at 0.1C CC. Then, using a PESC05-0.5 charger/discharger (manufacturer: PNE Solution, 5V, 500 mA) at 25°C, it was charged at 0.33C CC up to 4.2V under constant current-constant voltage (CC-CV) charging conditions, followed by a 0.05 C Current cut was performed, and discharged at 0.33 C up to 2.5 V under CC conditions. The charging and discharging were performed as 1 cycle, and 2 cycles were performed. Then, it was fully charged with 0.33 C/4.2V constant current-constant voltage, discharged at SOC 50% at 2.5C for 10 seconds, and the initial resistance was calculated through the voltage difference between the voltage before discharging for 10 seconds and the voltage after discharging for 10 seconds.
그런 다음, 0.33 C 정전류로 2.5V가 될때까지 방전하였다. 이어서 디가스를 진행하고, Two-pls社, TWD-150DM 장비를 이용하여 상온에서 물로 채워진 볼(bowl)에 상기 초기 충방전된 리튬 이차전지를 넣어 초기 부피를 측정하였다. 그런 다음, 상기 리튬 이차전지를 각각 0.33 C/4.2 V 정전류-정전압으로 만충전하고, 60℃ 에서 4 주 동안 저장 (SOC (state of charge) 100%)한 다음, Two-pls 社, TWD-150DM 장비를 이용하여 상온에서 물로 채워진 볼(bowl)에 리튬 이차전지를 넣어 고온 저장 후의 부피를 측정하였다.Then, it was discharged with a constant current of 0.33 C until it became 2.5V. Subsequently, degassing was performed, and the initial volume was measured by putting the initially charged and discharged lithium secondary battery into a bowl filled with water at room temperature using TWD-150DM equipment from Two-pls. Then, the lithium secondary battery was fully charged at 0.33 C/4.2 V constant current-constant voltage, respectively, and stored at 60° C. for 4 weeks (SOC (state of charge) 100%), followed by Two-pls company, TWD-150DM equipment The lithium secondary battery was put into a bowl filled with water at room temperature using
상기와 같이 측정된 초기 부피 및 고온 저장 후의 부피를 하기 식 (1)에 대입하여 부피 변화율(%)을 산출하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The volume change rate (%) was calculated by substituting the initial volume measured as described above and the volume after high-temperature storage into Equation (1) below, and the results are shown in Table 2 below.
[식 1][Equation 1]
부피 변화율(%)={(고온 저장 후의 부피 - 초기 부피)/(초기 부피)}×100Volume change rate (%)={(volume after high temperature storage - initial volume)/(initial volume)}×100
(2) 저항 증가율 평가 (%)(2) Resistance increase rate evaluation (%)
실시예 1 내지 3에서 제조된 이차전지와 비교예 1 및 2에서 제조된 이차전지를 각각 0.1C CC로 활성화를 진행하였다. 이어서, 25℃에서 PESC05-0.5 충방전기 (제조사: ㈜PNE 솔루션, 5V, 500 mA)를 사용하여 정전류-정전압(CC-CV) 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C CC로 충전한 다음 0.05 C Current cut 를 진행하였고, CC 조건으로 2.5V까지 0.33 C로 방전하였다. 상기 충방전을 1 사이클로 하여 2 사이클을 진행하였다. 이어서, 0.33 C/4.2V 정전류-정전압으로 만충전하고, SOC 50%에서 2.5C로 10초간 방전하여, 10초간 방전 전 전압과 10초간 방전 후 전압 차를 통하여 초기 저항을 산출하였다.The secondary batteries prepared in Examples 1 to 3 and the secondary batteries prepared in Comparative Examples 1 and 2 were each activated at 0.1C CC. Then, using a PESC05-0.5 charger/discharger (manufacturer: PNE Solution, 5V, 500 mA) at 25°C, it was charged at 0.33C CC up to 4.2V under constant current-constant voltage (CC-CV) charging conditions, followed by a 0.05 C Current cut was performed, and discharged at 0.33 C up to 2.5 V under CC conditions. The charging and discharging were performed as 1 cycle, and 2 cycles were performed. Then, it was fully charged with 0.33 C/4.2V constant current-constant voltage, discharged at SOC 50% at 2.5C for 10 seconds, and the initial resistance was calculated through the voltage difference between the voltage before discharging for 10 seconds and the voltage after discharging for 10 seconds.
그런 다음, 0.33 C 정전류로 2.5V가 될때까지 방전하였다. 이어서 디가스를 진행하고, 각각 4.2 V 로 충전하고, 60℃ 에서 4 주 동안 저장 (SOC (state of charge) 100%)한 다음, SOC 50%에서 2.5C로 10초간 다시 방전하면서 고온 저장 후의 저항을 측정하였다.Then, it was discharged with a constant current of 0.33 C until it became 2.5V. Then, the degassing was performed, each charged to 4.2 V, stored at 60° C. for 4 weeks (SOC (state of charge) 100%), and then discharged again at SOC 50% to 2.5 C for 10 seconds. Resistance after high-temperature storage was measured.
상기와 같이 측정된 초기 저항값 및 고온 저장 후의 저항 값을 하기 식 (2)에 대입하여 저항 증가율(%)을 산출하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The resistance increase rate (%) was calculated by substituting the initial resistance value measured as described above and the resistance value after high-temperature storage into Equation (2) below, and the results are shown in Table 2 below.
[식 2][Equation 2]
저항 증가율(%)={(고온 저장 후의 저항 값 - 초기 저항 값)/(초기 저항 값)}×100Resistance increase rate (%)={(resistance value after high temperature storage - initial resistance value)/(initial resistance value)}×100
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 고온 저장 특성을 살펴보면 실시예 1 내지 3에서 제조된 이차전지의 부피 변화율 및 저항 증가율은 비교예 1 및 2에서 제조된 이차전지 대비 향상된 것을 확인할 수 있다. 이러한 특성은 실시예 1 내지 3의 비수 전해질에 포함된 설톤계 첨가제에 의해 안정도가 높고, 저항이 낮은 SEI 막이 효율적으로 생성되었기 때문으로 보인다. As shown in Table 2, looking at the high-temperature storage characteristics, it can be seen that the volume change rate and resistance increase rate of the secondary batteries prepared in Examples 1 to 3 are improved compared to the secondary batteries prepared in Comparative Examples 1 and 2. This characteristic seems to be because the SEI film with high stability and low resistance was efficiently produced by the sultone-based additive included in the nonaqueous electrolytes of Examples 1 to 3.
실험예 2. 사이클 특성 평가 Experimental Example 2. Cycle Characteristics Evaluation
실시예 1 내지 3에서 제조된 이차전지와 비교예 1 및 2에서 제조된 이차전지를 각각 0.1C CC로 활성화를 진행하였다. 이어서, 25℃에서 PESC05-0.5 충방전기 (제조사: ㈜PNE 솔루션, 5V, 500 mA)를 사용하여 정전류-정전압(CC-CV) 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C CC로 충전한 다음 0.05 C Current cut 를 진행하였고, CC 조건으로 2.5V까지 0.33 C로 방전하였다. 상기 충방전을 1 사이클로 하여 2 사이클을 진행하였다. 이어서, 0.33 C/4.2V 정전류-정전압으로 만충전하고, SOC 50%에서 2.5C로 10초간 방전하여, 10초간 방전 전 전압과 10초간 방전 후 전압 차를 통하여 초기 저항을 산출하였다.The secondary batteries prepared in Examples 1 to 3 and the secondary batteries prepared in Comparative Examples 1 and 2 were each activated at 0.1 C CC. Then, using a PESC05-0.5 charger/discharger (manufacturer: PNE Solution, 5V, 500 mA) at 25°C, it was charged at 0.33C CC up to 4.2V under constant current-constant voltage (CC-CV) charging conditions, followed by a 0.05 C Current cut was performed, and discharged at 0.33 C up to 2.5 V under CC conditions. The charging and discharging were performed as 1 cycle, and 2 cycles were performed. Then, it was fully charged with 0.33 C/4.2V constant current-constant voltage, discharged at SOC 50% at 2.5C for 10 seconds, and the initial resistance was calculated through the voltage difference between the voltage before discharging for 10 seconds and the voltage after discharging for 10 seconds.
그런 다음, 0.33 C 정전류로 2.5V가 될때까지 방전하였다. 이어서 디가스를 진행하고, 각각 45℃ 조건에서 각각 2.5 V 내지 4.2 V 전압 구동 범위하에서 0.33C 로 정전류로 4.2V가 될때까지 충전하고, 이어서 4.2 V 의 정전압으로 충전하여 충전 전류가 0.05 C가 되면 충전을 종료하였다. 그 다음, 20 분간 방치한 다음 0.33C 정전류로 2.5 V가 될때까지 방전하였다. 상기 충방전을 1 사이클로 하여 100 사이클 충반전을 실시하였다.Then, it was discharged with a constant current of 0.33 C until it became 2.5V. Then, the degassing is carried out, respectively, under the conditions of 2.5 V to 4.2 V, respectively, under the conditions of 45 ° C., at 0.33 C, with a constant current, until 4.2 V, and then with a constant voltage of 4.2 V. When the charging current becomes 0.05 C Charging was terminated. Then, after leaving it for 20 minutes, it was discharged with a constant current of 0.33C until it became 2.5 V. 100 cycles of charging and discharging were performed by making the said charging/discharging cycle 1 cycle.
이때, 첫 번째 사이클 후의 용량과 100 번째 사이클 후의 용량을 PESC05-0.5 충방전기 (제조사: ㈜PNE 솔루션, 5V, 500 mA)를 사용하여 측정하고, 용량을 하기 식 (3)에 대입하여 용량 유지율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.At this time, the capacity after the first cycle and the capacity after the 100th cycle were measured using a PESC05-0.5 charger/discharger (manufacturer: PNE Solution, 5V, 500 mA), and the capacity retention rate was calculated by substituting the capacity into the following formula (3). measured. The results are shown in Table 3 below.
[식 3][Equation 3]
용량 유지율(%) = (100 사이클 후 용량 / 1회 사이클 용량) × 100Capacity retention rate (%) = (capacity after 100 cycles / capacity per cycle) × 100
한편, 100 사이클을 실시한 다음, SOC 50%에서 2.5 C로 10 초간 방전하여 10 초간 방전 전 전압과 10초간 방전 후 전압 차를 통하여 100 사이클 후의 저항을 산출하였다.On the other hand, 100 cycles were performed, and then the resistance after 100 cycles was calculated by discharging at SOC 50% to 2.5 C for 10 seconds, and then using the voltage difference between the voltage before discharging for 10 seconds and the voltage after discharging for 10 seconds.
상기와 같이 측정된 초기 저항 값 및 100 사이클 후의 저항 값을 하기 식 (4)에 대입하여 저항 증가율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The resistance increase rate was measured by substituting the initial resistance value measured as described above and the resistance value after 100 cycles into Equation (4) below. The results are shown in Table 3 below.
[식 4][Equation 4]
저항 증가율(%) = {(100 사이클 후의 저항 값 - 초기 저항 값)/초기 저항 값}×100Resistance increase rate (%) = {(resistance value after 100 cycles - initial resistance value)/initial resistance value}×100
상기 표 3을 참조하면, 사이클 특성 평가 결과를 살펴보면 실시예 1 내지 3에서 제조된 이차전지의 100 사이클 후의 용량 유지율 및 저항 증가율은 비교예 1 및 2에서 제조된 이차전지 대비 향상된 것을 확인할 수 있다. 이러한 특성은 실시예 1 내지 3의 비수 전해질에 포함된 설톤계 첨가제에 의해 안정도가 높고, 저항이 낮은 SEI 막이 효율적으로 생성되었기 때문으로 보인다. Referring to Table 3, looking at the cycle characteristic evaluation results, it can be seen that the capacity retention rate and resistance increase rate of the secondary batteries prepared in Examples 1 to 3 after 100 cycles are improved compared to the secondary batteries prepared in Comparative Examples 1 and 2. This characteristic seems to be because the SEI film with high stability and low resistance was efficiently produced by the sultone-based additive included in the nonaqueous electrolytes of Examples 1 to 3.
Claims (10)
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Ak1은 직접 결합 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
Ak2는 -R1-Si(R)3 (R1은 직접 연결 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다)이며,
n은 각각 1 또는 2의 정수이다.
An additive for a non-aqueous electrolyte comprising a sultone-based compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
In Formula 1,
Ak 1 is a direct bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
Ak 2 is -R 1 -Si(R) 3 (R 1 is a direct linkage or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms);
n is an integer of 1 or 2, respectively.
상기 화학식 1에서, Ak1은 탄소수 1 내지 7의 알킬렌기이고, Ak2는 -R1-Si(R)3 (R1은 직접 연결 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬렌기이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다)인 비수 전해질용 첨가제.
The method according to claim 1,
In Formula 1, Ak 1 is an alkylene group having 1 to 7 carbon atoms, Ak 2 is -R 1 -Si(R) 3 (R 1 is a direct connection or an alkylene group having 1 to 7 carbon atoms, R is hydrogen or carbon number It is an alkyl group of 1 to 5), an additive for a non-aqueous electrolyte.
상기 화학식 1에서, Ak1은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기이고, Ak2는 -R1-Si(R)3 (R1은 직접 연결 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기이고, R은 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다)인 비수 전해질용 첨가제.
The method according to claim 1,
In Formula 1, Ak 1 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, Ak 2 is -R 1 -Si(R) 3 (R 1 is a direct connection or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, R is hydrogen or carbon number It is an alkyl group of 1 to 3), an additive for a non-aqueous electrolyte.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 것인 비수 전해질용 첨가제.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
The method according to claim 1,
The compound represented by the formula (1) is an additive for a non-aqueous electrolyte comprising at least one of the compounds represented by the following formulas 1-1 to 1-3.
[Formula 1-1]
[Formula 1-2]
[Formula 1-3]
A non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery comprising the additive for non-aqueous electrolysis of claim 1.
상기 비수 전해질용 첨가제는 리튬 이차전지용 비수전해질 100 중량부를 기준으로 0.01 중량부 내지 10 중량부로 포함되는 것인 리튬 이차전지용 비수전해질.
6. The method of claim 5,
The additive for the non-aqueous electrolyte is a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery that is included in an amount of 0.01 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery.
상기 비수 전해질용 첨가제는 리튬 이차전지용 비수전해질 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 10 중량부로 포함되는 것인 리튬 이차전지용 비수전해질.
6. The method of claim 5,
The additive for the non-aqueous electrolyte is a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery that is included in an amount of 0.1 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery.
상기 리튬 이차전지용 비수전해질은 리튬염 및 유기용매를 더 포함하는 것인 리튬 이차전지용 비수전해질.
6. The method of claim 5,
The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery further comprises a lithium salt and an organic solvent.
상기 리튬 이차전지용 비수전해질은 할로겐 치환된 카보네이트계 화합물, 니트릴계 화합물, 환형 카보네이트계 화합물, 포스페이트계 화합물, 보레이트계 화합물 및 리튬염계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 부가적 첨가제를 추가로 포함하는 것인 리튬 이차전지용 비수전해질.
6. The method of claim 5,
The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery further comprises at least one additional additive selected from the group consisting of a halogen-substituted carbonate-based compound, a nitrile-based compound, a cyclic carbonate-based compound, a phosphate-based compound, a borate-based compound, and a lithium salt-based compound A non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery.
청구항 5의 리튬 이차전지용 비수전해질을 포함하는 리튬 이차전지.anode; cathode; a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode; and
A lithium secondary battery comprising the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery of claim 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210035370A KR20220130456A (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210035370A KR20220130456A (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220130456A true KR20220130456A (en) | 2022-09-27 |
Family
ID=83451858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210035370A KR20220130456A (en) | 2021-03-18 | 2021-03-18 | Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20220130456A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016066481A (en) | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 三井化学株式会社 | Nonaqueous electrolyte for battery, and lithium secondary battery |
KR20200090223A (en) | 2017-12-12 | 2020-07-28 | 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 | Electrolyte for nonaqueous electrolyte batteries and nonaqueous electrolyte batteries using the same |
-
2021
- 2021-03-18 KR KR1020210035370A patent/KR20220130456A/en active Search and Examination
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016066481A (en) | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 三井化学株式会社 | Nonaqueous electrolyte for battery, and lithium secondary battery |
KR20200090223A (en) | 2017-12-12 | 2020-07-28 | 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 | Electrolyte for nonaqueous electrolyte batteries and nonaqueous electrolyte batteries using the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111357144A (en) | Lithium secondary battery with improved high-temperature characteristics | |
KR102522492B1 (en) | Non-aqueous electrolyte for secondary battery and secondary battery comprising same | |
KR20210106923A (en) | Non-aqueous electrolyte solution and lithium secondary battery comprising the same | |
KR20230031801A (en) | Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same | |
KR20220055725A (en) | Electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising the same | |
KR102494419B1 (en) | Nonaqueous electrolyte additive for lithium secondary battery, nonaqueous electrolyte for lithium secondary battery comprising the same, and lithium secondary battery | |
CN115280572A (en) | Non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium ion secondary battery comprising same | |
KR20220165364A (en) | Electrolyte for lithium secondary battery | |
US20240204249A1 (en) | Additive for non-aqueous electrolyte, and non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery which include the same | |
JP7408223B2 (en) | Electrolyte additive for secondary batteries, non-aqueous electrolyte for lithium secondary batteries containing the same, and lithium secondary batteries | |
US20240170722A1 (en) | Non-Aqueous Electrolyte Solution for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Including the Same | |
KR20220109338A (en) | Non-aqueous electrolyte for secondary battery and secondary battery comprising the same | |
KR20220129492A (en) | Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same | |
KR20220133684A (en) | Compounds, non-aqueous electrolyte comprising thereof and lithium secondary battery comprising the same | |
CN114616709A (en) | Electrolyte additive for secondary battery, nonaqueous electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same | |
CN114600281A (en) | Electrolyte additive for secondary battery, non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery comprising same, and lithium secondary battery | |
KR20220130456A (en) | Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery | |
EP4310975A1 (en) | Additive for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising same, and lithium secondary battery | |
US11916197B2 (en) | Electrolyte additives for secondary battery, non-aqueous electrolyte for secondary battery comprising same and secondary battery | |
KR20220132283A (en) | Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery | |
KR102721825B1 (en) | Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same | |
KR102721824B1 (en) | Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same | |
KR20220136783A (en) | Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery | |
KR20220163631A (en) | Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery | |
KR20220133683A (en) | Additives for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte comprising the same and lithium secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |