KR20230061936A - Compound and manufacturing method of the same - Google Patents

Compound and manufacturing method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR20230061936A
KR20230061936A KR1020210146695A KR20210146695A KR20230061936A KR 20230061936 A KR20230061936 A KR 20230061936A KR 1020210146695 A KR1020210146695 A KR 1020210146695A KR 20210146695 A KR20210146695 A KR 20210146695A KR 20230061936 A KR20230061936 A KR 20230061936A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
compound represented
unsubstituted
independently
active material
Prior art date
Application number
KR1020210146695A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이길선
이미숙
윤정애
노찬우
김경훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020210146695A priority Critical patent/KR20230061936A/en
Publication of KR20230061936A publication Critical patent/KR20230061936A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/18Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
    • C07F7/1804Compounds having Si-O-C linkages

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 전극 활물질 코팅재, 비수 전해액 첨가제 등으로 사용하였을 때, 전지의 성능을 개선시킬 수 있는 실란계 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silane-based compound capable of improving the performance of a battery when used as an electrode active material coating material, a non-aqueous electrolyte solution additive, and the like, and a method for preparing the same.

Figure P1020210146695
Figure P1020210146695

Description

화합물 및 이의 제조방법 {COMPOUND AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}Compound and its manufacturing method {COMPOUND AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 전극 활물질 코팅재, 비수 전해액 첨가제 등으로 사용할 수 있는 실란계 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silane-based compound that can be used as an electrode active material coating material, a non-aqueous electrolyte solution additive, and the like, and a method for preparing the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Among these secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life, and low self-discharge rate have been commercialized and widely used.

리튬 이차전지는 일반적으로 리튬 함유 전이금속 산화물 등으로 된 양극 활물질 또는 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재 혹은 실리콘재 음극 활물질과, 선택적으로 바인더 및 도전재를 혼합한 물질을 각각 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 세퍼레이터의 양측에 적층하여 소정 형상의 전극 집전체를 형성한 다음, 이 전극 집전체와 비수 전해액을 전지 케이스에 삽입하여 제조된다. 여기에 전지의 성능을 확보하고자 거의 필수적으로 포메이션(formation, 화성) 및 에이징(aging) 공정을 거치게 된다. 상기 포메이션 공정은 전지 조립 후 충전과 방전을 되풀이하여 이차전지를 활성화하는 단계로, 상기 충전시 양극으로 사용되는 리튬 함유 전이금속 산화물로부터 나온 리튬 이온이 음극으로 사용되는 탄소재 음극 활물질로 이동하여 삽입된다. 이때 반응성이 강한 리튬 이온은 전해질과 반응하여 Li2CO3, Li2O, LiOH 등의 화합물을 생성하고, 이 화합물들은 전극 표면에 고체 전해질 계면(Solid Electrolyte Interface: SEI) 층을 형성한다. 상기 SEI 층은 수명 및 용량 유지에 밀접하게 영향을 주므로 SEI 층 형성은 중요한 인자이다. 최근, 특히 자동차용 리튬 이차전지에서는 고용량, 고출력, 장기 수명 특성이 중요해지고 있다. 고용량화를 위하여 양극의 측면에서는 에너지 밀도가 높으나 안정성이 낮은 양극 활물질을 사용하므로, 이에 따라, 양극 활물질의 표면을 보호하여 양극 활물질을 안정화 시킬 수 있는 활물질-전해질 계면의 형성이 필요하며, 음극의 측면에서는 음극의 표면종이 전해액에 분해되어 부반응을 일으키는 문제점 등이 보고되고 있어, SEI 층이 견고하면서도 저항이 낮도록 형성될 필요가 있다. 또한, 고온에서 저장 시 SEI 층이 서서히 붕괴되어 전극 노출 등의 문제를 일으킬 수 있어, 고온 저장 시 부반응을 억제할 수 있는 SEI 계면 생성에 도움을 주는 전해액 내 첨가제를 개발하는 시도가 이루어져 왔다. 한편, 음극의 SEI 층 형성에 효과적인 것으로 알려져 있는 첨가제인 1,3-프로판 설톤, 1,3,2-디옥사티올란 2,2-디옥사이드 등은 가스 발생, 안정성 등의 문제가 있다.A lithium secondary battery is generally composed of a cathode active material made of lithium-containing transition metal oxide or a mixture of a carbon or silicon anode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and optionally a binder and a conductive material, respectively, as a cathode current collector. and a negative electrode current collector to prepare a positive electrode and a negative electrode, and stacking them on both sides of a separator to form an electrode current collector of a predetermined shape, and then inserting the electrode current collector and the non-aqueous electrolyte into a battery case. Here, in order to secure the performance of the battery, it almost inevitably undergoes formation (formation) and aging (aging) processes. The formation process is a step of activating a secondary battery by repeating charging and discharging after assembling the battery, and during the charging, lithium ions from a lithium-containing transition metal oxide used as a positive electrode move to and insert into a carbonaceous negative electrode active material used as a negative electrode. do. At this time, highly reactive lithium ions react with the electrolyte to generate compounds such as Li 2 CO 3 , Li 2 O, and LiOH, and these compounds form a solid electrolyte interface (SEI) layer on the surface of the electrode. The formation of the SEI layer is an important factor because the SEI layer closely affects lifespan and capacity retention. In recent years, especially in lithium secondary batteries for automobiles, high capacity, high output, and long lifespan characteristics have become important. In order to achieve high capacity, a positive electrode active material with high energy density but low stability is used on the positive electrode side, so it is necessary to form an active material-electrolyte interface that can stabilize the positive electrode active material by protecting the surface of the positive electrode active material. [0008] In [4], problems such as side reactions caused by decomposition of the surface species of the anode into the electrolyte have been reported, and thus the SEI layer needs to be formed to be robust and have low resistance. In addition, when stored at high temperature, the SEI layer gradually collapses and may cause problems such as electrode exposure, so attempts have been made to develop an additive in the electrolyte solution that helps to create an SEI interface that can suppress side reactions during high temperature storage. On the other hand, 1,3-propane sultone, 1,3,2-dioxathiolane 2,2-dioxide, etc., which are known to be effective in forming the SEI layer of the negative electrode, have problems such as gas generation and stability.

또한, 리튬 이차전지의 양극 활물질로는 리튬 전이금속 복합 산화물이 이용되고 있으며, 이중에서도 작용 전압이 높고 용량 특성이 우수한 LiCoO2 등의 리튬 코발트 복합금속 산화물이 주로 사용되고 있다. 그러나, LiCoO2는 탈리튬에 따른 결정 구조의 불안정화 때문에 열적 특성이 열악하다. 또한, 상기 LiCoO2는 고가이기 때문에 전기 자동차 등과 같은 분야의 동력원으로서 대량 사용하기에는 한계가 있다. 상기 LiCoO2를 대체하기 위한 재료로서, 리튬 망간 복합금속 산화물(LiMnO2 또는 LiMn2O4 등), 리튬 인산철 화합물(LiFePO4 등) 또는 리튬 니켈 복합금속 산화물(LiNiO2 등) 등이 개발되었다. 이 중에서도 약 200 mAh/g의 높은 가역용량을 가져 대용량의 전지 구현이 용이한 리튬 니켈 복합금속 산화물에 대한 연구 개발이 보다 활발히 연구되고 있다. 그러나, 상기 LiNiO2는 LiCoO2와 비교하여 열안정성이 열위하고, 충전 상태에서 외부로부터의 압력 등에 의해 내부 단락이 생기면 양극 활물질 그 자체가 분해되어 전지의 파열 및 발화를 초래하는 문제가 있었다. 이에 따라 상기 LiNiO2의 우수한 가역용량은 유지하면서도 낮은 열안정성을 개선하기 위한 방법으로서, Ni의 일부를 Co, Mn 또는 Al로 치환한 리튬 전이금속 산화물이 개발되었다. 이러한 리튬 전이금속 산화물, 특히, 고함량의 니켈(Ni-rich)을 포함하는 리튬 전이금속 산화물을 양극 활물질로 사용하는 리튬 이차전지의 경우, 전해액과 양극 활물질의 직접 접촉으로 인하여 발생되는 전이금속의 용출 등의 부반응에 따라 전지의 특성이 저하되는 문제가 있다.In addition, a lithium transition metal composite oxide is used as a cathode active material of a lithium secondary battery, and among them, a lithium cobalt composite metal oxide such as LiCoO 2 having a high working voltage and excellent capacity characteristics is mainly used. However, LiCoO 2 has poor thermal properties due to destabilization of the crystal structure due to delithiation. In addition, since the LiCoO 2 is expensive, there is a limit to mass use as a power source in fields such as electric vehicles. As materials to replace the LiCoO 2 , lithium manganese composite metal oxides (LiMnO 2 or LiMn 2 O 4 , etc.), lithium iron phosphate compounds (LiFePO 4 , etc.) or lithium nickel composite metal oxides (LiNiO 2 , etc.) have been developed. . Among them, research and development on lithium-nickel composite metal oxide, which has a high reversible capacity of about 200 mAh/g and facilitates implementation of a large-capacity battery, is being actively researched. However, LiNiO 2 has inferior thermal stability compared to LiCoO 2 , and when an internal short circuit occurs due to pressure from the outside in a charged state, the cathode active material itself is decomposed, resulting in rupture and ignition of the battery. Accordingly, as a method for improving low thermal stability while maintaining excellent reversible capacity of LiNiO 2 , a lithium transition metal oxide in which Ni is partially substituted with Co, Mn, or Al has been developed. In the case of a lithium secondary battery using such a lithium transition metal oxide, in particular, a lithium transition metal oxide containing a high amount of nickel (Ni-rich) as a cathode active material, the transition metal generated due to direct contact between the electrolyte and the cathode active material There is a problem in that the characteristics of the battery are deteriorated due to side reactions such as elution.

마지막으로, 리튬 이차전지의 음극 활물질로는 높은 에너지 용량을 위해 실리콘 기반의 음극재가 사용되고 있다. 그러나, 실리콘 기반의 음극재를 포함하는 전지는 충방전을 수회 반복하거나 고온에 방치하는 경우 급격한 부피 팽창이 일어나고, 이로 인해 수명 특성 및 고온 안정성이 저하되는 문제가 있다.Finally, as an anode active material of a lithium secondary battery, a silicon-based anode material is used for high energy capacity. However, a battery including a silicon-based negative electrode material undergoes rapid volume expansion when charging/discharging is repeated several times or is left at a high temperature, thereby deteriorating life characteristics and high-temperature stability.

이에, 전극 활물질 코팅재, 비수 전해액 첨가제 등으로 사용되어 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 화합물에 대한 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, it is necessary to develop a compound that can be used as an electrode active material coating material, a non-aqueous electrolyte solution additive, etc. to improve battery performance.

본 발명은 전극 활물질 코팅재, 비수 전해액 첨가제 등으로 사용하였을 때, 전지의 성능을 개선시킬 수 있는 실란계 화합물 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a silane-based compound capable of improving the performance of a battery when used as an electrode active material coating material, a non-aqueous electrolyte solution additive, and the like, and a method for preparing the same.

본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 화합물을 제공한다.The present invention provides a compound represented by Formula I below.

[화학식 I][Formula I]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 I에서,In the above formula I,

a, c는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, b는 0 내지 2의 정수이고, a+b+c=4이며,a, c are each independently an integer from 1 to 3, b is an integer from 0 to 2, a + b + c = 4,

n, m은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,n and m are each independently 1 or 2;

R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;

Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;

Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.

(단, 상기 화학식 I에서, a, b, c, n, m이 순서대로 1, 0, 3, 1, 1인 경우와 1, 1, 2, 1, 1인 경우는 제외한다.)(However, in Formula I, the case where a, b, c, n, m are 1, 0, 3, 1, 1 in order and the case where 1, 1, 2, 1, 1 are excluded.)

그리고, 본 발명은 (A) 하기 화학식 X로 표시되는 화합물과 하기 화학식 Y로 표시되는 화합물의 수소규소화(hydrosilylation) 반응을 통해 화학식 I로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는 상기 화학식 I로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다.And, the present invention relates to (A) preparing a compound represented by formula I through a hydrosilylation reaction of a compound represented by formula X and a compound represented by formula Y; Provides a method for producing a compound represented by

[화학식 X][Formula X]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 X에서,In Formula X,

a', c'는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, b는 0 내지 2의 정수이고, a'+b'+c'=4이며,a' and c' are each independently an integer from 1 to 3, b is an integer from 0 to 2, a' + b' + c' = 4,

R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이고,R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;

[화학식 Y][Formula Y]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 Y에서,In the formula Y,

n, m은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,n and m are each independently 1 or 2;

Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;

Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.

본 발명에 따른 화학식 I로 표시되는 화합물을 전극 활물질 코팅재, 비수 전해액 첨가제 등으로 사용하는 경우, 최종적으로 제조되는 전지의 성능을 개선시킬 수 있다.When the compound represented by Formula I according to the present invention is used as an electrode active material coating material, a non-aqueous electrolyte solution additive, etc., the performance of a finally manufactured battery can be improved.

도 1은 실시예 2에서 제조한 화학식 b로 표시되는 화합물의 1H-NMR 스펙트럼이다.1 is a 1 H-NMR spectrum of the compound represented by Formula b prepared in Example 2.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 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 this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하여는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as 'include' or 'have' designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other It should be understood that the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

본 명세서에서, '상에'라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.In this specification, the term 'on' means not only a case where a certain element is formed directly on top of another element, but also a case where a third element is interposed between these elements.

본 명세서에서 평균 입경(D50)은 각각 입자의 입도 분포 곡선(입도 분포도의 그래프 곡선)에 있어서, 체적 누적량의 50%에 해당하는 입경으로 정의할 수 있다. 상기 D50은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입경의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다. In the present specification, the average particle diameter (D 50 ) may be defined as a particle diameter corresponding to 50% of the cumulative volume in the particle size distribution curve (graph curve of the particle size distribution) of each particle. The D 50 can be measured using, for example, a laser diffraction method. The laser diffraction method is generally capable of measuring particle diameters of several millimeters in the submicron region, and can obtain results with high reproducibility and high resolution.

화학식 I로 표시되는 화합물Compound represented by Formula I

본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 화합물을 제공한다.The present invention provides a compound represented by Formula I below.

[화학식 I][Formula I]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 화학식 I에서,In the above formula I,

a, c는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, b는 0 내지 2의 정수이고, a+b+c=4이며,a, c are each independently an integer from 1 to 3, b is an integer from 0 to 2, a + b + c = 4,

n, m은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,n and m are each independently 1 or 2;

R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;

Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;

Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.

(단, 상기 화학식 I에서, a, b, c, n, m이 순서대로 1, 0, 3, 1, 1인 경우와 1, 1, 2, 1, 1인 경우는 제외한다.)(However, in Formula I, the case where a, b, c, n, m are 1, 0, 3, 1, 1 in order and the case where 1, 1, 2, 1, 1 are excluded.)

상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 전극 활물질 코팅재로 사용되었을 때, 전극 활물질 표면에 SEI 층과 동일 또는 유사한 역할을 하는 코팅층을 형성할 수 있고, 이에 따라 전극 활물질의 표면 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 전극 활물질을 포함하는 이차전지의 수명 특성 및 안정성 등을 향상시킬 수 있다.When the compound represented by Formula I is used as an electrode active material coating material, it is possible to form a coating layer having the same or similar role as the SEI layer on the surface of the electrode active material, thereby improving the surface stability of the electrode active material. , It is possible to improve the lifespan characteristics and stability of a secondary battery including such an electrode active material.

예를 들어, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물이 양극 활물질 코팅재로 사용되는 경우, 양극 활물질 표면에 상기 화학식 I로 표시되는 화합물로부터 유래된 코팅층이 형성되고, 상기 코팅층은 시아노기를 함유하여 양극 활물질 내의 전이금속이 용출되는 것을 억제하고, 전이금속이 용출되더라도 배위 결합을 통해 전이금속이 음극으로 넘어가는 것을 방지하여, 전지의 수명을 향상시킬 수 있다. 그리고, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물이 음극 활물질 코팅재로 사용되는 경우에도, 음극 활물질 표면에 상기 화학식 I로 표시되는 화합물로부터 유래된 코팅층이 형성되며, 상기 코팅층은 음극 활물질의 표면 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 양극 활물질에서 용출되는 전이금속을 흡착할 수 있다. 한편, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물과 같이 말단에 CN기가 존재하는 경우, 입체 장애가 작아 질소 원소의 비공유 전자쌍과 용출된 전이금속 이온 간의 배위 결합이 더 잘 이루어질 수 있다. For example, when the compound represented by the formula (I) is used as a coating material for the positive electrode active material, a coating layer derived from the compound represented by the formula (I) is formed on the surface of the positive electrode active material, and the coating layer contains a cyano group to The elution of the transition metal is suppressed, and even if the transition metal is eluted, the transfer of the transition metal to the negative electrode through a coordination bond is prevented, thereby improving the lifespan of the battery. And, even when the compound represented by Formula I is used as a coating material for the negative electrode active material, a coating layer derived from the compound represented by Formula I is formed on the surface of the negative electrode active material, and the coating layer can improve surface stability of the negative electrode active material. In addition, it can adsorb transition metals eluted from the cathode active material. On the other hand, when a CN group is present at the terminal, as in the compound represented by Formula I, the coordination bond between the unshared electron pair of the nitrogen element and the eluted transition metal ion can be better formed because of the small steric hindrance.

또한, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 포함되는 경우, 전극으로부터 용출되는 금속 이온에 의한 전지 내부의 부반응을 억제할 수 있어, 전지의 고온 안정성과 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 시아노기를 함유하여 전이금속이 용출되었을 때, 여러 자리 배위결합(Multidentate Coordination)을 통한 용출 억제 및 착물을 형성하여 양극 표면에 안정적인 이온 전도성 피막을 형성시켜 부반응을 억제할 수 있다. 더욱이, 피막을 형성하지 않은 상태에서도 양극으로부터 용출된 금속 이온을 흡착하여 음극에 전착하는 것을 억제할 수 있다.In addition, when the compound represented by Formula I is included in the non-aqueous electrolyte, side reactions inside the battery due to metal ions eluted from the electrode can be suppressed, and thus high-temperature stability and lifespan characteristics of the battery can be improved. Specifically, the compound represented by Formula I contains a cyano group and when a transition metal is eluted, suppresses elution through multidentate coordination and forms a complex to form a stable ion conductive film on the surface of the anode. Side reactions can be inhibited. Moreover, even in the state where no film is formed, metal ions eluted from the anode can be adsorbed and electrodeposited to the cathode can be suppressed.

본 발명에 따르면, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시되는 화합물 중 어느 하나의 화합물일 수 있다.According to the present invention, the compound represented by Formula I may be any one of the compounds represented by Formulas 1 to 4 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

n1, m1은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,n1 and m1 are each independently 1 or 2,

R1은 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,R 1 is hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;

Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;

Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.

(단, 상기 화학식 1에서 n1, m1이 모두 1인 경우는 제외한다.)(However, the case where n1 and m1 are both 1 in Formula 1 is excluded.)

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

n2, m2는 각각 독립적으로 1 또는 2이고,n2 and m2 are each independently 1 or 2,

R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;

Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;

Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.

(단, 상기 화학식 2에서, n2, m2가 모두 1인 경우는 제외한다.)(However, in Formula 2, the case where n2 and m2 are both 1 is excluded.)

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 화학식 3에서,In Formula 3,

n3, m3은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,n3 and m3 are each independently 1 or 2,

R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;

Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;

Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 화학식 4에서,In Formula 4,

n4, m4는 각각 독립적으로 1 또는 2이고,n4 and m4 are each independently 1 or 2,

R1은 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,R 1 is hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;

Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;

Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.

상기 화학식 I로 표시되는 화합물과 화학식 1 내지 4로 표시되는 화합물의 합성 용이성 측면에서 상기 R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C6의 알킬기일 수 있으며, 상기 Ak1, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C6의 알킬렌기일 수 있고, 상기 Ak2, Ak4는 각각 독립적으로 비치환된 C1-C6의 알킬렌기일 수 있다.In view of the ease of synthesis of the compound represented by Formula I and the compound represented by Formulas 1 to 4, R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or it may be a C 1 -C 6 alkyl group substituted or unsubstituted with a halogen group, wherein Ak 1 , Ak 3 is each independently a single bond; Or it may be an unsubstituted C 1 -C 6 alkylene group, wherein Ak 2 , Ak 4 may each independently be an unsubstituted C 1 -C 6 alkylene group.

본 발명에 따르면, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 하기 화학식 a 내지 h로 표시되는 화합물일 수 있다.According to the present invention, the compound represented by Formula I may be a compound represented by Formulas a to h below.

[화학식 a][Formula a]

Figure pat00009
Figure pat00009

[화학식 b][Formula b]

Figure pat00010
Figure pat00010

[화학식 c][Formula c]

Figure pat00011
Figure pat00011

[화학식 d][Formula d]

Figure pat00012
Figure pat00012

[화학식 e][Formula e]

Figure pat00013
Figure pat00013

[화학식 f][Formula f]

Figure pat00014
Figure pat00014

[화학식 g][Formula g]

Figure pat00015
Figure pat00015

[화학식 h][Formula h]

Figure pat00016
.
Figure pat00016
.

화학식 I로 표시되는 화합물의 제조방법Method for preparing the compound represented by Formula I

그리고, 본 발명은 (A) 하기 화학식 X로 표시되는 화합물과 하기 화학식 Y로 표시되는 화합물의 수소규소화(hydrosilylation) 반응을 통해 화학식 I로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는 상기 화학식 I로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다.And, the present invention relates to (A) preparing a compound represented by formula I through a hydrosilylation reaction of a compound represented by formula X and a compound represented by formula Y; Provides a method for producing a compound represented by

[화학식 X][Formula X]

Figure pat00017
Figure pat00017

상기 화학식 X에서,In Formula X,

a', c'는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, b는 0 내지 2의 정수이고, a'+b'+c'=4이며,a' and c' are each independently an integer from 1 to 3, b is an integer from 0 to 2, a' + b' + c' = 4,

R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이고,R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;

[화학식 Y][Formula Y]

Figure pat00018
Figure pat00018

상기 화학식 Y에서,In the formula Y,

n, m은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,n and m are each independently 1 or 2;

Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;

Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.

본 발명에 따르면, 상기 수소규소화 반응은 부반응을 줄이고 수율을 높이기 위하여, 백금계 촉매 존재 하에서 수행되는 것일 수 있다. 예를 들어, Karstedt's catalyst 촉매 존재 하에서 수행되는 것일 수 있다.According to the present invention, the hydrosilylation reaction may be performed in the presence of a platinum-based catalyst to reduce side reactions and increase yield. For example, it may be performed in the presence of Karstedt's catalyst.

본 발명에 따르면, 상기 수소규소화 반응은 촉매의 활성화를 위하여, 70℃ 내지 200℃, 구체적으로는 80℃ 내지 140℃의 온도 하에서 수행되는 것일 수 있다.According to the present invention, the hydrosilylation reaction may be carried out at a temperature of 70 °C to 200 °C, specifically 80 °C to 140 °C, in order to activate the catalyst.

본 발명에 따르면, 상기 수소규소화 반응은 정제의 용이성 측면에서, 톨루엔 용매 하에서 수행되는 것일 수 있다.According to the present invention, the hydrosilylation reaction may be carried out in a toluene solvent in terms of ease of purification.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. However, the following examples are only examples to help understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present disclosure, and it is natural that such changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예Example

실시예 1. 화학식 a로 표시되는 화합물의 제조Example 1. Preparation of the compound represented by Formula (a)

100ml 둥근바닥플라스크에 무수 디클로로메탄 20ml와 3-히드록시글루타로니트릴(3-hydroxyglutaronitrile)(이하, HGN) 3.32g(1당량)을 넣어 용해시키고, 0℃에서 NaH 0.944g(1.3당량)을 넣은 후, 1시간 동안 교반시켰다. 그리고 나서, 알릴 브로마이드(allyl bromide) 1.72ml(1.1당량)를 천천히 적가한 후, HGN이 모두 소진될 때까지 상온에서 교반하면서 반응시켰다. 반응 종결 후, 셀라이트 필터를 통과시키고, 디클로로메탄으로 충분히 워싱(washing)하였다. 회전증발농축기(Rotary evaporator)로 용액을 농축시킨 후, 실리카 컬럼(에틸 아세테이트:헥산=1:3)을 통해 물질을 정제하여 하기 화학식 X-1로 표시되는 화합물 0.2g을 수득하였다.20 ml of anhydrous dichloromethane and 3.32 g (1 equivalent) of 3-hydroxyglutaronitrile (hereinafter referred to as HGN) were dissolved in a 100 ml round bottom flask, and 0.944 g (1.3 equivalent) of NaH was added at 0 ° C. After that, it was stirred for 1 hour. Then, 1.72 ml (1.1 equivalent) of allyl bromide was slowly added dropwise, followed by reaction while stirring at room temperature until HGN was completely consumed. After completion of the reaction, the mixture was passed through a celite filter and sufficiently washed with dichloromethane. After concentrating the solution with a rotary evaporator, the material was purified through a silica column (ethyl acetate:hexane=1:3) to obtain 0.2 g of a compound represented by Formula X-1 below.

[화학식 X-1][Formula X-1]

Figure pat00019
Figure pat00019

50ml 둥근바닥플라스크에 화학식 X-1로 표시되는 화합물 0.2g(1.05당량), Pt(0) 촉매인 Karstedt's catalyst 0.008g(0.001당량)을 넣어 교반시킨 후, 트리에톡시 실란 0.15g(1당량)과 톨루엔 5ml를 넣고, 100℃에서 1시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 a로 표시되는 화합물 0.3g을 수득하였다.In a 50ml round bottom flask, add 0.2g (1.05 equivalent) of the compound represented by Formula X-1 and 0.008g (0.001 equivalent) of Karstedt's catalyst, which is a Pt (0) catalyst, and stir, and then add 0.15g (1 equivalent) of triethoxysilane. and 5 ml of toluene were added, and reacted with stirring at 100° C. for 1 hour to obtain 0.3 g of a compound represented by Formula (a) below.

[화학식 a][Formula a]

Figure pat00020
Figure pat00020

상기 화학식 a로 표시되는 화합물의 합성 여부는 1H-NMR 스펙트럼(Bruker社, AVANCE NEO)을 통해 확인하였고, 1H-NMR 데이터는 다음과 같다.Synthesis of the compound represented by Formula (a) was confirmed by 1 H-NMR spectrum (Bruker Co., AVANCE NEO), and 1 H-NMR data are as follows.

1H-NMR (400MHz, DMSO): δ(ppm) = 0.56(2H, t), 1.21(9H,t), 1.42(2H,q), 2.52(4H,d), 3.3(1H, m), 3.35(2H, m), 3.83(6H, m) 1 H-NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm) = 0.56 (2H, t), 1.21 (9H, t), 1.42 (2H, q), 2.52 (4H, d), 3.3 (1H, m), 3.35 (2H, m), 3.83 (6H, m)

실시예 2. 화학식 b로 표시되는 화합물의 제조Example 2. Preparation of the compound represented by formula (b)

100ml 둥근바닥플라스크를 아이스-배스에 위치시킨 후, 둥근바닥플라스크에 3-부텐-1,2-디올(3-butene-1,2-diol) 3g(1당량)과 아크릴로니트릴(acrylonitrile) 11.6ml(5당량)를 넣고, 10분 이상 교반시켰다. 그리고 나서, 테트라메틸암모늄하이드록사이드(TMAH) 0.5ml를 천천히 적가한 후, 0℃를 유지하며 3-부텐-1,2-디올이 모두 소진될 때까지 교반하면서 반응시켰다. 3-부텐-1,2-디올이 모두 소진되면, 1N HCl로 반응을 ??칭(quenching)하고, 에틸 아세테이트와 브라인(brine)을 이용하여 추출하였다. 실리카 컬럼(에틸 아세테이트:헥산=1:3)을 통해 물질을 정제하여 하기 화학식 X-2로 표시되는 화합물 7g을 수득하였다.After placing the 100ml round-bottom flask in an ice-bath, 3-butene-1,2-diol (3-butene-1,2-diol) 3g (1 equivalent) and acrylonitrile (acrylonitrile) 11.6 ml (5 equivalents) was added and stirred for 10 minutes or more. Then, after slowly adding 0.5 ml of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) dropwise, the mixture was reacted with stirring while maintaining 0°C until all 3-butene-1,2-diol was consumed. When 3-butene-1,2-diol was exhausted, the reaction was quenched with 1N HCl, and extracted using ethyl acetate and brine. The material was purified through a silica column (ethyl acetate:hexane = 1:3) to obtain 7 g of a compound represented by Formula X-2 below.

[화학식 X-2][Formula X-2]

Figure pat00021
Figure pat00021

50ml 둥근바닥플라스크에 화학식 X-2로 표시되는 화합물 0.5g(1.05당량), Pt(0) 촉매인 Karstedt's catalyst 0.0018g(0.001당량)을 넣어 교반시킨 후, 트리에톡시 실란 0.4g(1당량)과 톨루엔 5ml를 넣고, 100℃에서 1시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 b로 표시되는 화합물 0.8g을 수득하였다.In a 50ml round bottom flask, add 0.5g (1.05 equivalent) of the compound represented by Formula X-2 and 0.0018g (0.001 equivalent) of Karstedt's catalyst, which is a Pt (0) catalyst, and stir, and then add 0.4g (1 equivalent) of triethoxysilane. and 5 ml of toluene were added, and reacted with stirring at 100° C. for 1 hour to obtain 0.8 g of a compound represented by Formula b below.

상기 화학식 b로 표시되는 화합물의 합성 여부는 1H-NMR 스펙트럼(Bruker社, AVANCE NEO)을 통해 확인하였으며, 상기 화학식 b로 표시되는 화합물의 1H-NMR 스펙트럼을 도 1에 나타내었다.Synthesis of the compound represented by Formula b was confirmed by 1 H-NMR spectrum (Bruker, AVANCE NEO), and the 1 H-NMR spectrum of the compound represented by Formula b is shown in FIG. 1 .

[화학식 b][Formula b]

Figure pat00022
Figure pat00022

실시예 3. 화학식 c로 표시되는 화합물의 제조Example 3. Preparation of the compound represented by formula c

50ml 둥근바닥플라스크에 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조한 화학식 X-1로 표시되는 화합물 0.2g(1.05당량), Pt(0) 촉매인 Karstedt's catalyst 0.008g(0.001당량)을 넣어 교반시킨 후, 디에톡시 메틸 실란(diethoxy methyl silane) 0.12g(1당량)과 톨루엔 5ml를 넣고, 100℃에서 1시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 c로 표시되는 화합물 0.3g을 수득하였다.In a 50ml round bottom flask, add 0.2g (1.05 equivalent) of the compound represented by Formula X-1 prepared in the same manner as in Example 1 and 0.008g (0.001 equivalent) of Karstedt's catalyst, which is a Pt (0) catalyst, and stir. 0.12 g (1 equivalent) of diethoxy methyl silane and 5 ml of toluene were added and reacted with stirring at 100° C. for 1 hour to obtain 0.3 g of a compound represented by Formula c below.

[화학식 c][Formula c]

Figure pat00023
Figure pat00023

상기 화학식 c로 표시되는 화합물의 합성 여부는 1H-NMR 스펙트럼(Bruker社, AVANCE NEO)을 통해 확인하였고, 1H-NMR 데이터는 다음과 같다.Synthesis of the compound represented by Formula c was confirmed by 1 H-NMR spectrum (Bruker, AVANCE NEO), and 1 H-NMR data are as follows.

1H-NMR (400MHz, DMSO): δ(ppm) = 0.14(3H, s), 0.61(2H, t), 1.21(6H, t), 1.42(2H, m), 2.52(4H, d), 3.3(1H, m), 3.35(2H, m), 3.83(4H, m) 1 H-NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm) = 0.14 (3H, s), 0.61 (2H, t), 1.21 (6H, t), 1.42 (2H, m), 2.52 (4H, d), 3.3 (1H, m), 3.35 (2H, m), 3.83 (4H, m)

실시예 4. 화학식 d로 표시되는 화합물의 제조Example 4. Preparation of the compound represented by formula d

50ml 둥근바닥플라스크에 실시예 2에서와 동일한 방법으로 제조한 화학식 X-2로 표시되는 화합물 0.5g(1.05당량), Pt(0) 촉매인 Karstedt's catalyst 0.0018g(0.001당량)을 넣어 교반시킨 후, 디에톡시 메틸 실란 0.4g(1당량)과 톨루엔 5ml를 넣고, 100℃에서 1시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 d로 표시되는 화합물 0.8g을 수득하였다.0.5 g (1.05 equivalent) of the compound represented by Formula X-2 prepared in the same manner as in Example 2 and 0.0018 g (0.001 equivalent) of Karstedt's catalyst, which is a Pt (0) catalyst, were added to a 50 ml round bottom flask and stirred. 0.4 g (1 equivalent) of diethoxy methyl silane and 5 ml of toluene were added and reacted with stirring at 100° C. for 1 hour to obtain 0.8 g of a compound represented by Formula d below.

[화학식 d][Formula d]

Figure pat00024
Figure pat00024

상기 화학식 d로 표시되는 화합물의 합성 여부는 1H-NMR 스펙트럼(Bruker社, AVANCE NEO)을 통해 확인하였고, 1H-NMR 데이터는 다음과 같다.Synthesis of the compound represented by Formula d was confirmed by 1 H-NMR spectrum (Bruker, AVANCE NEO), and 1 H-NMR data are as follows.

1H-NMR (400MHz, DMSO): δ(ppm) = 0.14(3H, s), 0.61(2H, t), 1.21(6H, t), 1.36(2H, m), 2.58(4H, t), 3.35~3.74(7H, m), 3.83(4H, m) 1 H-NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm) = 0.14 (3H, s), 0.61 (2H, t), 1.21 (6H, t), 1.36 (2H, m), 2.58 (4H, t), 3.35 to 3.74 (7H, m), 3.83 (4H, m)

실시예 5. 화학식 e로 표시되는 화합물의 제조Example 5. Preparation of the compound represented by Formula e

100ml 둥근바닥플라스크에 무수 디클로로메탄 20ml와 3-히드록시프로판니트릴(3-hydroxypropanenitrile) 2g(1당량)을 넣어 용해시키고, 0℃에서 NaH 0.944g(1.3당량)을 넣은 후, 1시간 동안 교반시켰다. 그리고 나서, 알릴 브로마이드(allyl bromide) 1.72ml(1.1당량)를 천천히 적가한 후, 3-히드록시프로판니트릴이 모두 소진될 때까지 상온에서 교반하면서 반응시켰다. 반응 종결 후, 셀라이트 필터를 통과시키고, 디클로로메탄으로 충분히 워싱(washing)하였다. 회전증발농축기(Rotary evaporator)로 용액을 농축시킨 후, 실리카 컬럼(에틸 아세테이트:헥산=1:3)을 통해 물질을 정제하여 하기 화학식 X-3으로 표시되는 화합물 1.8g을 수득하였다.In a 100ml round bottom flask, 20ml of anhydrous dichloromethane and 2g (1 equivalent) of 3-hydroxypropanenitrile were dissolved, and 0.944g (1.3 equivalent) of NaH was added thereto at 0° C., followed by stirring for 1 hour. . Then, 1.72 ml (1.1 equivalent) of allyl bromide was slowly added dropwise, followed by reaction at room temperature with stirring until all 3-hydroxypropanenitrile was consumed. After completion of the reaction, the mixture was passed through a celite filter and sufficiently washed with dichloromethane. After concentrating the solution with a rotary evaporator, the material was purified through a silica column (ethyl acetate:hexane = 1:3) to obtain 1.8 g of a compound represented by Formula X-3 below.

[화학식 X-3][Formula X-3]

Figure pat00025
Figure pat00025

50ml 둥근바닥플라스크에 화학식 X-3으로 표시되는 화합물 0.13g(1.05당량), Pt(0) 촉매인 Karstedt's catalyst 0.008g(0.001당량)을 넣어 교반시킨 후, 에톡시 디메틸 실란(ethoxy dimethyl silane) 0.15g(1당량)과 톨루엔 5ml를 넣고, 100℃에서 1시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 e로 표시되는 화합물 0.2g을 수득하였다.In a 50ml round bottom flask, 0.13 g (1.05 equivalent) of the compound represented by Formula X-3 and 0.008 g (0.001 equivalent) of Karstedt's catalyst, which is a Pt (0) catalyst, were stirred, and then 0.15 ethoxy dimethyl silane g (1 equivalent) and 5 ml of toluene were added, and reacted with stirring at 100° C. for 1 hour to obtain 0.2 g of a compound represented by Formula e below.

[화학식 e][Formula e]

Figure pat00026
Figure pat00026

상기 화학식 e로 표시되는 화합물의 합성 여부는 1H-NMR 스펙트럼(Bruker社, AVANCE NEO)을 통해 확인하였고, 1H-NMR 데이터는 다음과 같다.Synthesis of the compound represented by Formula e was confirmed by 1 H-NMR spectrum (Bruker, AVANCE NEO), and 1 H-NMR data are as follows.

1H-NMR (400MHz, DMSO): δ(ppm) = 0.21(6H, s), 1.21(3H, t), 1.42(2H, m), 2.58(2H, t), 3.35(2H, t), 3.74(2H, t), 3.83(3H, m) 1 H-NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm) = 0.21 (6H, s), 1.21 (3H, t), 1.42 (2H, m), 2.58 (2H, t), 3.35 (2H, t), 3.74 (2H, t), 3.83 (3H, m)

실시예 6. 화학식 f로 표시되는 화합물의 제조Example 6. Preparation of the compound represented by formula f

50ml 둥근바닥플라스크에 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조한 화학식 X-1로 표시되는 화합물 0.2g(1.05당량), Pt(0) 촉매인 Karstedt's catalyst 0.008g(0.001당량)을 넣어 교반시킨 후, 에톡시 디메틸 실란 0.17g(1당량)과 톨루엔 5ml를 넣고, 100℃에서 1시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 f로 표시되는 화합물 0.3g을 수득하였다.In a 50ml round bottom flask, add 0.2g (1.05 equivalent) of the compound represented by Formula X-1 prepared in the same manner as in Example 1 and 0.008g (0.001 equivalent) of Karstedt's catalyst, which is a Pt (0) catalyst, and stir. 0.17 g (1 equivalent) of ethoxy dimethyl silane and 5 ml of toluene were added, and reacted with stirring at 100° C. for 1 hour to obtain 0.3 g of a compound represented by Formula f below.

[화학식 f][Formula f]

Figure pat00027
Figure pat00027

상기 화학식 f로 표시되는 화합물의 합성 여부는 1H-NMR 스펙트럼(Bruker社, AVANCE NEO)을 통해 확인하였고, 1H-NMR 데이터는 다음과 같다.Synthesis of the compound represented by Formula f was confirmed by 1 H-NMR spectrum (Bruker, AVANCE NEO), and 1 H-NMR data are as follows.

1H-NMR (400MHz, DMSO): δ(ppm) = 0.21(6H, s), 0.61(2H, t), 1.21(3H, t), 1.42(2H, m), 2.52(4H, d), 3.3(1H, m), 3.35(2H, m), 3.83(2H, q) 1 H-NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm) = 0.21 (6H, s), 0.61 (2H, t), 1.21 (3H, t), 1.42 (2H, m), 2.52 (4H, d), 3.3 (1H, m), 3.35 (2H, m), 3.83 (2H, q)

실시예 7. 화학식 g로 표시되는 화합물의 제조Example 7. Preparation of the compound represented by formula g

50ml 둥근바닥플라스크에 실시예 2에서와 동일한 방법으로 제조한 화학식 X-2로 표시되는 화합물 0.5g(1.05당량), Pt(0) 촉매인 Karstedt's catalyst 0.0018g(0.001당량)을 넣어 교반시킨 후, 에톡시 디메틸 실란 0.4g(1당량)과 톨루엔 5ml를 넣고, 100℃에서 1시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 g로 표시되는 화합물 0.8g을 수득하였다.0.5 g (1.05 equivalent) of the compound represented by Formula X-2 prepared in the same manner as in Example 2 and 0.0018 g (0.001 equivalent) of Karstedt's catalyst, which is a Pt (0) catalyst, were added to a 50 ml round bottom flask and stirred. 0.4 g (1 equivalent) of ethoxy dimethyl silane and 5 ml of toluene were added and reacted with stirring at 100° C. for 1 hour to obtain 0.8 g of a compound represented by Formula g below.

[화학식 g][Formula g]

Figure pat00028
Figure pat00028

상기 화학식 g로 표시되는 화합물의 합성 여부는 1H-NMR 스펙트럼(Bruker社, AVANCE NEO)을 통해 확인하였고, 1H-NMR 데이터는 다음과 같다.Synthesis of the compound represented by Formula g was confirmed by 1 H-NMR spectrum (Bruker, AVANCE NEO), and 1 H-NMR data are as follows.

1H-NMR (400MHz, DMSO): δ(ppm) = 0.21(6H, s), 0.61(2H, t), 1.21(3H, t), 1.36(2H, m), 2.58(4H, t), 3.35~3.74(7H, m), 3.83(2H, m) 1 H-NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm) = 0.21 (6H, s), 0.61 (2H, t), 1.21 (3H, t), 1.36 (2H, m), 2.58 (4H, t), 3.35 to 3.74 (7H, m), 3.83 (2H, m)

실시예 8. 화학식 h로 표시되는 화합물의 제조Example 8. Preparation of the compound represented by formula h

50ml 둥근바닥플라스크에 실시예 5에서와 동일한 방법으로 제조한 화학식 X-3으로 표시되는 화합물 0.23g(2.1당량), Pt(0) 촉매인 Karstedt's catalyst 0.008g(0.001당량)을 넣어 교반시킨 후, 에톡시 디메틸 실란 0.12g(1당량)과 톨루엔 5ml를 넣고, 100℃에서 1시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 h로 표시되는 화합물 0.2g을 수득하였다.In a 50ml round bottom flask, 0.23 g (2.1 equivalent) of the compound represented by Formula X-3 prepared in the same manner as in Example 5 and 0.008 g (0.001 equivalent) of Karstedt's catalyst, which is a Pt (0) catalyst, were added and stirred, 0.12 g (1 equivalent) of ethoxy dimethyl silane and 5 ml of toluene were added and reacted with stirring at 100° C. for 1 hour to obtain 0.2 g of a compound represented by Formula h below.

[화학식 h][Formula h]

Figure pat00029
Figure pat00029

상기 화학식 h로 표시되는 화합물의 합성 여부는 1H-NMR 스펙트럼(Bruker社, AVANCE NEO)을 통해 확인하였고, 1H-NMR 데이터는 다음과 같다.Synthesis of the compound represented by Chemical Formula h was confirmed through 1 H-NMR spectrum (Bruker, AVANCE NEO), and 1 H-NMR data are as follows.

1H-NMR (400MHz, DMSO): δ(ppm) = 0.61(4H, t), 1.21(6H, t), 1.42(4H, m), 2.58(4H, t), 3.35(4H, t), 3.74(4H, t), 3.83(4H, q) 1 H-NMR (400 MHz, DMSO): δ (ppm) = 0.61 (4H, t), 1.21 (6H, t), 1.42 (4H, m), 2.58 (4H, t), 3.35 (4H, t), 3.74(4H, t), 3.83(4H, q)

실험예Experimental example

실험예 1: 비수 전해액 첨가제로 사용한 경우 나타나는 효과 확인 Experimental Example 1: Confirmation of effect when used as a non-aqueous electrolyte additive

(비수 전해액 제조)(Manufacture of non-aqueous electrolyte solution)

1.0M LiPF6가 용해된 유기 용매(에틸렌 카보네이트(EC):에틸메틸 카보네이트(EMC) = 3:7 부피비)에 하기 표 1과 같이 첨가제를 첨가하여 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte solution was prepared by adding additives as shown in Table 1 below to an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC) = 3:7 volume ratio) in which 1.0M LiPF 6 was dissolved.

(이차전지 제조)(Secondary battery manufacturing)

양극 활물질(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2):도전재(카본 블랙):바인더(폴리비닐리덴플루오라이드)를 97.5:1:1.5 중량비로 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극용 슬러리(고형분 60중량%)를 제조하였다. 상기 양극용 슬러리를 두께가 15㎛인 양극 집전체(Al 박막) 일면에 도포하고, 건조 및 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 제조하였다.Cathode active material (LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 ): conductive material (carbon black):binder (polyvinylidene fluoride) in a weight ratio of 97.5:1:1.5 N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added to prepare a slurry for a positive electrode (60% by weight of solid content). The positive electrode slurry was applied to one surface of a positive electrode current collector (Al thin film) having a thickness of 15 μm, and dried and roll pressed to prepare a positive electrode.

음극 활물질(그래파이트):도전재(카본블랙):바인더(폴리비닐리덴플루오라이드)를 96:0.5:3.5 중량비로 증류수에 첨가하여 음극용 슬러리(고형분 50중량%)를 제조하였다. 상기 음극용 슬러리를 두께가 8㎛인 양극 집전체(Cu 박막) 일면에 도포하고, 건조 및 롤 프레스(roll press)를 실시하여 음극을 제조하였다.A negative electrode active material (graphite):conductive material (carbon black):binder (polyvinylidene fluoride) was added to distilled water in a weight ratio of 96:0.5:3.5 to prepare a slurry (solid content: 50% by weight). The negative electrode slurry was coated on one surface of a positive electrode current collector (Cu thin film) having a thickness of 8 μm, and dried and roll pressed to prepare a negative electrode.

드라이 룸에서 상기 양극과 상기 음극 사이에 다공성 폴리프로필렌 분리막을 게재하여 전극 조립체를 제조한 후, 이를 전지 케이스에 넣고 각각의 비수 전해액을 주액하고, 밀봉하여 파우치형 리튬 이차전지(전지용량: 6.24mAh)를 제조하였다.After preparing an electrode assembly by placing a porous polypropylene separator between the positive electrode and the negative electrode in a dry room, inserting it into a battery case, injecting each non-aqueous electrolyte solution, and sealing it to obtain a pouch-type lithium secondary battery (battery capacity: 6.24mAh). ) was prepared.

리튬염lithium salt 유기용매organic solvent 첨가제additive 구성composition 첨가량 (g)Amount added (g) 종류type 첨가량 (g)Amount added (g) 실험예 1-1Experimental Example 1-1 1.0 LiPF6 1.0 LiPF 6 EC:EMC = 3:7 부피비EC:EMC = 3:7 volume ratio 9999 실시예 1의 화학식 a로 표시되는 화합물The compound represented by formula (a) of Example 1 1One 실험예 1-2Experimental Example 1-2 9999 실시예 2의 화학식 b로 표시되는 화합물The compound represented by formula b of Example 2 1One 실험예 1-3Experimental Example 1-3 9999 실시예 3의 화학식 c로 표시되는 화합물The compound represented by formula c of Example 3 1One 실험예 1-4Experimental Example 1-4 9999 실시예 4의 화학식 d로 표시되는 화합물The compound represented by formula d of Example 4 1One 비교 실험예 1-1Comparative Experimental Example 1-1 100100 -- -- 비교 실험예 1-2Comparative Experimental Example 1-2 9999 DMSCNDMSCN 1One 비교 실험예 1-3Comparative Experimental Example 1-3 9999 DESCNDESCN 1One

비교 실험예 1-2, 비교 실험예 1-3에서 사용한 첨가제인 DMSCN, DESCN의 구조는 다음과 같다.The structures of DMSCN and DESCN, which are additives used in Comparative Experimental Example 1-2 and Comparative Experimental Example 1-3, are as follows.

(DMSCN)(DMSCN)

Figure pat00030
Figure pat00030

(DESCN)(DESCN)

Figure pat00031
Figure pat00031

- 고온(60℃) 저장 특성 평가- Evaluation of storage characteristics at high temperature (60℃)

상기 실험예 1-1 내지 1-4와 비교 실험예 1-1 내지 1-3에 따라 제조된 각각의 이차전지를 0.1C 정전류(CC)로 활성화하였다. 이어서, 25℃에서 정전류-정전압(CC-CV) 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C 정전류로 충전한 다음 0.05C current cut을 진행하였고, CC 조건으로 2.5V까지 0.33C로 방전하였다. 상기 충방전을 1 사이클로 하여, 2 사이클을 진행하였다. 이어서, CC-CV 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C 정전류로 만충전하고, SOC 50%로 SOC를 조절한 다음, 2.5C로 10초간 방전하여, 방전 전 전압과 10초간 방전 후의 전압 차를 통하여 초기 저항을 산출하였다. 그 다음, 0.33C 정전류로 2.5V가될 때까지 방전하였다. 이어서, 디가스를 진행하고, Two-pls社의 TWD-150DM 장비를 이용하여 상온에서 물로 채워진 볼(bowl)에 상기 초기 충방전된 리튬 이차전지를 넣어 초기 부피를 측정하였다. 그런 다음, 상기 리튬 이차전지를 0.33C/4.2V 정전류-정전압으로 만충전하고, 60℃에서 4주 동안 저장(SOC 100%)한 다음, Two-pls社의 TWD-150DM 장비를 이용하여 상온에서 물로 채워진 볼(bowl)에 리튬 이차전지를 넣어 고온 저장 후의 부피를 측정하였다.Each of the secondary batteries manufactured according to Experimental Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Experimental Examples 1-1 to 1-3 was activated with 0.1C constant current (CC). Subsequently, it was charged with 0.33C constant current to 4.2V under constant current-constant voltage (CC-CV) charging conditions at 25 ° C, followed by a 0.05C current cut, and discharged at 0.33C to 2.5V under CC conditions. Two cycles were performed with the charging and discharging as one cycle. Subsequently, fully charged with 0.33C constant current up to 4.2V under CC-CV charging conditions, adjusted SOC to 50% SOC, and then discharged at 2.5C for 10 seconds. was calculated. Then, it was discharged until it became 2.5V with 0.33C constant current. Subsequently, degas was performed, and the initially charged and discharged lithium secondary battery was put into a bowl filled with water at room temperature using Two-pls' TWD-150DM equipment to measure the initial volume. Then, the lithium secondary battery was fully charged at 0.33C/4.2V constant current-constant voltage, stored at 60°C for 4 weeks (SOC 100%), and then watered at room temperature using Two-pls' TWD-150DM equipment. A lithium secondary battery was put into a filled bowl and the volume after high-temperature storage was measured.

측정한 초기 부피와 고온 저장 후의 부피를 하기 식 (1)에 대입하여 부피 변화율(%)을 계산하고 하기 표 2에 나타내었다.The volume change rate (%) was calculated by substituting the measured initial volume and the volume after high temperature storage into the following formula (1), and it is shown in Table 2 below.

식 (1): 고온 저장 후의 부피 변화율 (%) = {(고온 저장 후의 부피 - 초기 부피)/(초기 부피)} × 100Equation (1): Volume change rate after high temperature storage (%) = {(volume after high temperature storage - initial volume) / (initial volume)} × 100

- 사이클 특성 평가- Evaluation of cycle characteristics

상기 실험예 1-1 내지 1-4와 비교 실험예 1-1 내지 1-3에 따라 제조된 각각의 이차전지를 0.1C 정전류(CC)로 활성화하였다. 이어서, 25℃에서 정전류-정전압(CC-CV) 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C 정전류로 충전한 다음 0.05C current cut을 진행하였고, CC 조건으로 2.5V까지 0.33C로 방전하였다. 상기 충방전을 1 사이클로 하여, 2 사이클을 진행하였다. 이어서, CC-CV 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C 정전류로 만충전하고, SOC 50%로 SOC를 조절한 다음, 2.5C로 10초간 방전하여, 방전 전 전압과 10초간 방전 후의 전압 차를 통하여 초기 저항을 산출하였다. 그 다음, 0.33C 정전류로 2.5V가될 때까지 방전하였다. Each of the secondary batteries manufactured according to Experimental Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Experimental Examples 1-1 to 1-3 was activated with 0.1C constant current (CC). Subsequently, it was charged with 0.33C constant current to 4.2V under constant current-constant voltage (CC-CV) charging conditions at 25 ° C, followed by a 0.05C current cut, and discharged at 0.33C to 2.5V under CC conditions. Two cycles were performed with the charging and discharging as one cycle. Subsequently, fully charged with 0.33C constant current up to 4.2V under CC-CV charging conditions, adjusted SOC to 50% SOC, and then discharged at 2.5C for 10 seconds. was calculated. Then, it was discharged until it became 2.5V with 0.33C constant current.

이어서, 디가스를 진행하고, 45℃에서 CC-CV 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C 정전류로 충전한 다음 0.05C current cut을 진행하였고, 20분간 방치한 후, CC 조건으로 2.5V까지 0.33C로 방전하였다. 상기 충방전을 1 사이클로 하여, 100 사이클을 진행하였다. 이 때, 첫번째 사이클 후의 방전 용량(초기 방전 용량)과 100번째 사이클 후의 방전 용량을 측정하였다. 하기 식 (2)을 이용하여 100 사이클 후의 방전 용량 유지율을 산출하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. Subsequently, degas was performed, and charging was performed with 0.33C constant current up to 4.2V under CC-CV charging conditions at 45°C, followed by 0.05C current cut, and after leaving it for 20 minutes, it was left at 0.33C up to 2.5V under CC conditions. discharged. 100 cycles were performed with the charging and discharging as one cycle. At this time, the discharge capacity after the first cycle (initial discharge capacity) and the discharge capacity after the 100th cycle were measured. The discharge capacity retention rate after 100 cycles was calculated using Equation (2) below, and the results are shown in Table 2 below.

식 (2): 100 사이클 후의 방전 용량 유지율 (%) = {(100 사이클 후의 방전 용량)/초기 방전 용량} × 100Equation (2): Discharge capacity retention rate after 100 cycles (%) = {(discharge capacity after 100 cycles)/initial discharge capacity} × 100

고온 저장 후의 부피 변화율 (%)Volume change rate after high temperature storage (%) 100 사이클 후의 방전 용량 유지율 (%)Discharge capacity retention rate after 100 cycles (%) 실험예 1-1Experimental Example 1-1 88 9494 실험예 1-2Experimental Example 1-2 1010 9292 실험예 1-3Experimental Example 1-3 99 9595 실험예 1-4Experimental Example 1-4 99 9393 비교 실험예 1-1Comparative Experimental Example 1-1 3737 7878 비교 실험예 1-2Comparative Experimental Example 1-2 1414 8787 비교 실험예 1-3Comparative Experimental Example 1-3 1616 8888

표 2를 참조하면, 실험예 1-1 내지 1-4에 따라 제조된 이차전지는 실험예 1-1 내지 1-3에 따라 제조된 이차전지에 비해 고온 저장 후에도 부피 변화율이 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한, 실험예 1-1 내지 1-4에 따라 제조된 이차전지는 수명 특성이 실험예 1-1 내지 1-3에 따라 제조된 이차전지에 비해 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다. 이러한 특성은 실험예 1-1 내지 1-4에 따라 제조된 이차전지의 비수 전해액에 포함되는 화학식 I로 표시되는 화합물이 전극으로부터 용출되는 금속 이온을 흡착시켜 금속 이온에 의해 발생할 수 있는 전지 내부의 부반응을 억제하여, 안정성을 증가시키기 때문이다.Referring to Table 2, it can be confirmed that the secondary battery prepared according to Experimental Examples 1-1 to 1-4 has a significantly lower volume change rate even after storage at a high temperature than the secondary battery manufactured according to Experimental Examples 1-1 to 1-3. there is. In addition, it can be seen that the secondary batteries manufactured according to Experimental Examples 1-1 to 1-4 have significantly better lifespan characteristics than the secondary batteries manufactured according to Experimental Examples 1-1 to 1-3. These characteristics are such that the compound represented by Formula I contained in the non-aqueous electrolyte of the secondary battery prepared according to Experimental Examples 1-1 to 1-4 adsorbs metal ions eluted from the electrode, thereby preventing the inside of the battery that may be generated by metal ions. This is because side reactions are suppressed and stability is increased.

실험예 2: 양극 활물질 코팅재로 사용한 경우 나타나는 효과 확인 Experimental Example 2: Checking the effect of using a cathode active material as a coating material

(코팅층으로 코팅된 양극 활물질의 제조)(Manufacture of cathode active material coated with coating layer)

톨루엔 27g에 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2로 표시되는 조성을 가지는 리튬 전이금속 산화물을 포함하고, 평균 입경(D50)이 10㎛인 양극 활물질 27g과 표 3과 같이 양극 활물질 코팅재를 투입한 후, 상온에서 12시간 동안 교반하며 반응시켰다. 반응 종료 후, 필터 처리하고 200℃ 진공 오븐에서 1시간 동안 건조하여 용매를 제거하여, 상기 양극 활물질 표면에 코팅층을 형성하였다.After adding lithium transition metal oxide having a composition represented by LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 to 27 g of toluene and having an average particle diameter (D 50 ) of 10 μm, 27 g of a positive electrode active material and a positive electrode active material coating material as shown in Table 3, The mixture was stirred and reacted at room temperature for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was filtered and dried in a vacuum oven at 200° C. for 1 hour to remove the solvent, thereby forming a coating layer on the surface of the positive electrode active material.

(리튬 이차전지의 제조)(Manufacture of lithium secondary battery)

상기 (코팅층으로 코팅된 양극 활물질의 제조)에서 제조한 코팅층으로 코팅된 양극 활물질:도전재(카본 블랙):바인더(폴리비닐리덴플루오라이드)를 97.5:1:1.5 중량비로 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 활물질 슬러리(고형분 농도 60중량%)를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 두께가 15㎛인 양극 집전체(Al 박막) 일면에 도포하고, 건조 및 롤 프레스(roll press)를 실시하여 양극을 제조하였다.Cathode active material coated with the coating layer prepared in the above (preparation of cathode active material coated with coating layer): conductive material (carbon black): binder (polyvinylidene fluoride) at a weight ratio of 97.5: 1: 1.5 N-methyl-2- It was added to pyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode active material slurry (solid content concentration: 60% by weight). The positive electrode active material slurry was coated on one surface of a positive electrode current collector (Al thin film) having a thickness of 15 μm, and dried and roll pressed to prepare a positive electrode.

음극 활물질(그래파이트):도전재(카본블랙):바인더(폴리비닐리덴플루오라이드)를 96:0.5:3.5 중량비로 증류수에 첨가하여 음극 활물질 슬러리(고형분 농도 50중량%)를 제조하였다. 상기 음극 활물질 슬러리를 두께가 8㎛인 양극 집전체(Cu 박막) 일면에 도포하고, 건조 및 롤 프레스(roll press)를 실시하여 음극을 제조하였다.A negative active material (graphite):conductive material (carbon black):binder (polyvinylidene fluoride) was added to distilled water in a weight ratio of 96:0.5:3.5 to prepare a negative active material slurry (solid content: 50% by weight). The negative electrode active material slurry was coated on one surface of a positive electrode current collector (Cu thin film) having a thickness of 8 μm, and dried and roll pressed to prepare a negative electrode.

1.0M LiPF6가 용해된 유기 용매(에틸렌 카보네이트(EC):에틸메틸 카보네이트(EMC) = 3:7 부피비) 98.5g에 비닐렌 카보네이트(VC) 1.5g을 첨가하여 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 1.5 g of vinylene carbonate (VC) to 98.5 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC) = 3:7 volume ratio) in which 1.0M LiPF 6 was dissolved.

상기 양극과 상기 음극 사이에 다공성 폴리에틸렌 분리막을 게재하여 전극 조립체를 제조한 후, 이를 전지 케이스에 넣고 상기 비수 전해액을 주액하고, 밀봉하여 파우치형 리튬 이차전지(전지용량: 6.24mAh)을 제조하였다.After preparing an electrode assembly by interposing a porous polyethylene separator between the positive electrode and the negative electrode, the electrode assembly was placed in a battery case, the non-aqueous electrolyte was injected, and sealed to prepare a pouch-type lithium secondary battery (battery capacity: 6.24 mAh).

양극 활물질 코팅재Cathode active material coating material 종류type 투입량 (g)Input amount (g) 실험예 2-1Experimental example 2-1 실시예 1의 화학식 a로 표시되는 화합물The compound represented by formula (a) of Example 1 33 실험예 2-2Experimental Example 2-2 실시예 2의 화학식 b로 표시되는 화합물The compound represented by formula b of Example 2 33 실험예 2-3Experimental example 2-3 실시예 3의 화학식 c로 표시되는 화합물The compound represented by formula c of Example 3 33 실험예 2-4Experimental Example 2-4 실시예 4의 화학식 d로 표시되는 화합물The compound represented by formula d of Example 4 33 비교 실험예 2-1Comparative Experimental Example 2-1 -- -- 비교 실험예 2-2Comparative Experimental Example 2-2 DMSCNDMSCN 33

- 초기 방전 용량 평가- Evaluation of initial discharge capacity

상기 실험예 2-1 내지 2-4와 비교 실험예 2-1 내지 2-2에 따라 제조된 각각의 이차전지를 25℃에서 0.1C 정전류(CC)로 활성화한 후, 정전류-정전압(CC-CV) 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C 정전류로 충전한 다음 0.05C current cut을 진행하였고, CC 조건으로 2.5V까지 0.33C로 방전하였다. 상기 충방전을 1 사이클로 하여, 3 사이클을 진행하였다. 이어서, PNE-0506 충방전기(㈜PNE 솔루션社, 5V, 6A)를 사용하여 초기 방전 용량을 측정하고, 하기 표 4에 나타내었다.After activating each of the secondary batteries prepared according to Experimental Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Experimental Examples 2-1 to 2-2 with 0.1C constant current (CC) at 25 ° C, constant current-constant voltage (CC- CV) Charged with 0.33C constant current to 4.2V under charging conditions, then 0.05C current cut was performed, and discharged at 0.33C to 2.5V under CC conditions. 3 cycles were performed with the charging and discharging as one cycle. Subsequently, the initial discharge capacity was measured using a PNE-0506 charger and discharger (PNE Solution Co., Ltd., 5V, 6A), and is shown in Table 4 below.

- 전이금속 용출량 평가- Evaluation of transition metal elution amount

상기 실험예 2-1 내지 2-4와 비교 실험예 2-1 내지 2-2에 따라 제조된 각각의 이차전지를 25℃에서 0.1C 정전류(CC)로 활성화한 후, 충방전을 3 사이클 진행한 후, 25℃에서 정전류-정전압(CC-CV) 충전 조건으로 4.2V까지 0.33C 정전류로 충전하였다. 충전 후, 전지를 분해하여 양극을 꺼내 비수 전해액(1.0M LiPF6가 용해된 유기 용매(에틸렌 카보네이트(EC):에틸메틸 카보네이트(EMC) = 3:7 부피비))에 투입한 후, 밀봉하여 60℃에 1주일 동안 저장하였다. 1주일 후에 각각의 비수 전해액을 취하여 ICP-OES 분석기(Perkinelmer社)로부터 얻은 Ni 용출량을 하기 표 4에 나타내었다.After activating each of the secondary batteries prepared according to Experimental Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Experimental Examples 2-1 to 2-2 at 25° C. with 0.1C constant current (CC), charge and discharge were performed for 3 cycles. After that, it was charged with 0.33C constant current up to 4.2V under constant current-constant voltage (CC-CV) charging conditions at 25 °C. After charging, the battery is disassembled, the positive electrode is taken out, put into a non-aqueous electrolyte (an organic solvent in which 1.0M LiPF 6 is dissolved (ethylene carbonate (EC): ethylmethyl carbonate (EMC) = 3:7 volume ratio)), and then sealed to 60 Stored at °C for 1 week. After one week, each non-aqueous electrolyte was taken, and the Ni elution amount obtained from the ICP-OES analyzer (Perkinelmer Co.) is shown in Table 4 below.

초기 방전 용량 (mAh/g)Initial discharge capacity (mAh/g) Ni 용출량 (ppm)Ni elution amount (ppm) 실험예 2-1Experimental Example 2-1 202202 8686 실험예 2-2Experimental Example 2-2 204204 8888 실험예 2-3Experimental example 2-3 203203 8989 실험예 2-4Experimental example 2-4 203203 8888 비교 실험예 2-1Comparative Experimental Example 2-1 198198 120120 비교 실험예 2-2Comparative Experimental Example 2-2 202202 100100

상기 표 4를 참조하면, 본 발명에 따른 화학식 I로 표시되는 화합물을 양극 활물질 코팅재로 사용하여 코팅층이 형성된 양극 활물질을 사용한 이차 전지의 경우, 코팅층으로 코팅되지 않은 양극 활물질을 사용한 비교 실험예 2-1의 이차 전지에 비해 초기 방전 용량이 개선되었으며, Ni 용출량이 감소한 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과로부터 본 발명에 따른 화학식 I로 화합물을 양극 활물질 코팅재로 사용하는 경우, 형성되는 코팅층이 양극 활물질과 전해질 간의 부반응을 막고, 양극 활물질의 층상 구조가 붕괴되지 않도록 하여 전이금속의 용출을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to Table 4, in the case of a secondary battery using a cathode active material having a coating layer formed by using the compound represented by Formula I according to the present invention as a cathode active material coating material, Comparative Experimental Example 2- using a cathode active material not coated with a coating layer Compared to the secondary battery of No. 1, it can be seen that the initial discharge capacity is improved and the amount of Ni elution is reduced. From these results, when the compound of Formula I according to the present invention is used as a coating material for the positive electrode active material, the formed coating layer prevents side reactions between the positive electrode active material and the electrolyte and prevents the layer structure of the positive electrode active material from collapsing, thereby preventing the elution of the transition metal. know that you can.

Claims (9)

하기 화학식 I로 표시되는 화합물:
[화학식 I]
Figure pat00032

상기 화학식 I에서,
a, c는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, b는 0 내지 2의 정수이고, a+b+c=4이며,
n, m은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,
R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,
Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,
Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.
(단, 상기 화학식 I에서, a, b, c, n, m이 순서대로 1, 0, 3, 1, 1인 경우와 1, 1, 2, 1, 1인 경우는 제외한다.)
A compound represented by Formula I:
[Formula I]
Figure pat00032

In the above formula I,
a, c are each independently an integer from 1 to 3, b is an integer from 0 to 2, a + b + c = 4,
n and m are each independently 1 or 2;
R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;
Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;
Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.
(However, in Formula I, the case where a, b, c, n, m are 1, 0, 3, 1, 1 in order and the case where 1, 1, 2, 1, 1 are excluded.)
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것인 화합물:
[화학식 1]
Figure pat00033

상기 화학식 1에서,
n1, m1은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,
R1은 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,
Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,
Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.
(단, 상기 화학식 1에서 n1, m1이 모두 1인 경우는 제외한다.)
The method of claim 1,
The compound represented by Formula I is a compound represented by Formula 1 below:
[Formula 1]
Figure pat00033

In Formula 1,
n1 and m1 are each independently 1 or 2,
R 1 is hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;
Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;
Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.
(However, the case where n1 and m1 are both 1 in Formula 1 is excluded.)
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 것인 화합물:
[화학식 2]
Figure pat00034

상기 화학식 2에서,
n2, m2는 각각 독립적으로 1 또는 2이고,
R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,
Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,
Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.
(단, 상기 화학식 2에서, n2, m2가 모두 1인 경우는 제외한다.)
The method of claim 1,
The compound represented by Formula I is a compound represented by Formula 2 below:
[Formula 2]
Figure pat00034

In Formula 2,
n2 and m2 are each independently 1 or 2,
R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;
Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;
Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.
(However, in Formula 2, the case where n2 and m2 are both 1 is excluded.)
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물인 것인 화합물:
[화학식 3]
Figure pat00035

상기 화학식 3에서,
n3, m3은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,
R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,
Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,
Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.
The method of claim 1,
The compound represented by Formula I is a compound represented by Formula 3 below:
[Formula 3]
Figure pat00035

In Formula 3,
n3 and m3 are each independently 1 or 2,
R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;
Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;
Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물인 것인 화합물:
[화학식 4]
Figure pat00036

상기 화학식 4에서,
n4, m4는 각각 독립적으로 1 또는 2이고,
R1은 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이며,
Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,
Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.
The method of claim 1,
The compound represented by Formula I is a compound represented by the following Formula 4:
[Formula 4]
Figure pat00036

In Formula 4,
n4 and m4 are each independently 1 or 2,
R 1 is hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;
Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;
Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 I로 표시되는 화합물은 하기 화학식 a 내지 h로 표시되는 화합물인 것인 화합물:
[화학식 a]
Figure pat00037

[화학식 b]
Figure pat00038

[화학식 c]
Figure pat00039

[화학식 d]
Figure pat00040

[화학식 e]
Figure pat00041

[화학식 f]
Figure pat00042

[화학식 g]
Figure pat00043

[화학식 h]
Figure pat00044
.
The method of claim 1,
The compound represented by Formula I is a compound represented by the following Formulas a to h:
[Formula a]
Figure pat00037

[Formula b]
Figure pat00038

[Formula c]
Figure pat00039

[Formula d]
Figure pat00040

[Formula e]
Figure pat00041

[Formula f]
Figure pat00042

[Formula g]
Figure pat00043

[Formula h]
Figure pat00044
.
(A) 하기 화학식 X로 표시되는 화합물과 하기 화학식 Y로 표시되는 화합물의 수소규소화(hydrosilylation) 반응을 통해 화학식 I로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는 청구항 1에 따른 화합물의 제조방법:
[화학식 X]
Figure pat00045

상기 화학식 X에서,
a', c'는 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, b는 0 내지 2의 정수이고, a'+b'+c'=4이며,
R1, R2는 각각 독립적으로 수소; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 C1-C10의 알킬기;이고,
[화학식 Y]
Figure pat00046

상기 화학식 Y에서,
n, m은 각각 독립적으로 1 또는 2이고,
Ak1, Ak2, Ak3는 각각 독립적으로 단일 결합; 또는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기;이고,
Ak4는 비치환된 C1-C10의 알킬렌기이다.
(A) preparing a compound represented by Formula I through a hydrosilylation reaction of a compound represented by Formula X and a compound represented by Formula Y; :
[Formula X]
Figure pat00045

In Formula X,
a' and c' are each independently an integer from 1 to 3, b is an integer from 0 to 2, a' + b' + c' = 4,
R 1 and R 2 are each independently hydrogen; Or a C 1 -C 10 alkyl group unsubstituted or substituted with a halogen group;
[Formula Y]
Figure pat00046

In the formula Y,
n and m are each independently 1 or 2;
Ak 1 , Ak 2 , Ak 3 is each independently a single bond; Or an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group;
Ak 4 is an unsubstituted C 1 -C 10 alkylene group.
청구항 7에 있어서,
상기 수소규소화 반응은 백금계 촉매 존재 하에서 수행되는 것인 화합물의 제조방법.
The method of claim 7,
The hydrosilylation reaction is a method for producing a compound that is carried out in the presence of a platinum-based catalyst.
청구항 7에 있어서,
상기 수소규소화 반응은 70℃ 내지 200℃의 온도 하에서 수행되는 것인 화합물의 제조방법.
The method of claim 7,
The hydrogen silylation reaction is a method for producing a compound that is carried out at a temperature of 70 ℃ to 200 ℃.
KR1020210146695A 2021-10-29 2021-10-29 Compound and manufacturing method of the same KR20230061936A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210146695A KR20230061936A (en) 2021-10-29 2021-10-29 Compound and manufacturing method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210146695A KR20230061936A (en) 2021-10-29 2021-10-29 Compound and manufacturing method of the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230061936A true KR20230061936A (en) 2023-05-09

Family

ID=86409388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210146695A KR20230061936A (en) 2021-10-29 2021-10-29 Compound and manufacturing method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230061936A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3972030B1 (en) Electrolyte, lithium-ion battery comprising said electrolyte, battery module, battery pack and device
CN111048831B (en) Electrolyte for secondary battery and lithium secondary battery comprising same
EP4141991A1 (en) Electrolyte solution for secondary battery and secondary battery including the same
EP3809508B1 (en) Lithium-ion battery and device
KR20230061936A (en) Compound and manufacturing method of the same
KR102467447B1 (en) Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
EP4287336A1 (en) Electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
JP7475836B2 (en) Lithium battery
EP4340096A1 (en) Electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
EP4303978A1 (en) Electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
KR20230061935A (en) Negative electrode acitve material coated with coating layer and manufacturing method thereof
KR20230037259A (en) Compound, non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20230041428A (en) Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20230139232A (en) Coating material for positive electrode acitve material, positive electrode acitve material and manufacturing method thereof
KR20230021370A (en) Compound, non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20220166956A (en) Compound, non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20230132246A (en) Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprsing the same
KR20230161809A (en) Electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
KR20230163866A (en) Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20220164372A (en) Compound, non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
JP2005353320A (en) Active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method of the same, and nonaqueous electrolyte battery using the same
KR20220164373A (en) Compound, non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20230053965A (en) Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20230163867A (en) Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20220139124A (en) Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same