KR20230094549A - 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지 - Google Patents
전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230094549A KR20230094549A KR1020210183803A KR20210183803A KR20230094549A KR 20230094549 A KR20230094549 A KR 20230094549A KR 1020210183803 A KR1020210183803 A KR 1020210183803A KR 20210183803 A KR20210183803 A KR 20210183803A KR 20230094549 A KR20230094549 A KR 20230094549A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrolyte
- secondary battery
- lithium secondary
- additive
- negative electrode
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 43
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 title abstract description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- -1 LiDFOB Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010941 LiFSI Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910013131 LiN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910013386 LiN(SO2C2F3)2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 claims description 4
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical group 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910015872 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- 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
- H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
-
- 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
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명은 음극 및 양극에 각각 초기 피막을 안정적으로 형성할 수 있도록 하는 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전해질은 
으로 표시되는 첨가제를 포함하기 때문에, 음극 및 양극에 각각 초기 피막을 안정적으로 형성할 수 있다.
Description
본 발명은 리튬이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음극과 양극에 표면 초기 피막을 형성하는 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지에 관한 것이다.
정보사회의 발달에 따른 모바일 디바이스와 유비쿼터스 전산망의 확장에 따라 해당 전자 기기에 전력을 공급할 수 있는 에너지 저장 장치 기술에 대한 요구는 유래없이 높아지고 있다. 이러한 에너지 저장 장치 중 이차 전지 기술은 다양한 에너지 저장 및 활용에 가장 적합한 기술로서, 소형화가 가능하여 개인 IT 디바이스 등에 적용될 수 있고, 전기 자동차 및 전력 저장 장치 등과 같은 대형 디바이스에도 적용될 수도 있는 특징을 갖기에 기술적 중요성을 지닌다.
해당 이차전지 관련 기술 중에서도 이론적으로 높은 작동 전압과 용량을 지니는 설계가 가능한 리튬이차전지가 중량 및 체적당 에너지 밀도가 상용화된 이차 전지 중에서 가장 높게 설계할 수 있기에 각광을 받고 있으며, 이러한 리튬이차전지는 일반적으로 리튬을 함유하는 전이금속 산화물로 구성된 양극, 리튬을 저장할 수 있는 음극, 리튬 이온을 전달하는 매개체가 되는 전해질, 및 분리막으로 구성되어 있다.
여기서 리튬이차전지의 전해질은 전지의 안정성과 안전성에 큰 영향을 주는 구성 성분이기에 이러한 전지의 중요한 성능을 개선하기 위하여 소재와 조성물에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로는 전해질은 양/음극의 작동 전압 범위 내에서 전기화학적 안정성을 유지하면서도, 열 및 화학적 안정성이 높은 리튬염과 유기용매를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
하지만, 통상적인 유기용매의 환원 전압은 흑연 또는 실리콘 등의 음극의 작동 전위에 비하여 높게 형성되기에 초기 충전시 음극의 표면에서 환원 분해 반응이 발생하여 음극 표면에 유/무기 복합 피막을 형성하고, 전해질이 고전압에 노출되는 양극 표면에서는 산화 분해 반응을 통한 표면 피막을 형성한다. 따라서 이러한 분해 반응과 표면 피막의 형성 반응을 제어하는 것은 전지 성능 향상에 중요한 요인이다.
이러한 분해 반응에 의하여 형성되는 피막을 상세하게는 음극 표면에 형성되는 경우는 SEI(Solid Electrolyte Interphase), 양극에 형성되는 경우에는 부동태막(Passivating film)이라고 한다. 전극 표면에 형성된 피막은 전해질의 추가 분해 반응은 억제하면서 리튬 이온은 이동시킬 수 있는 특성을 가지기에 이러한 피막의 적합한 형성이 전지 구동에 매우 중요하다고 할 수 있다. 특히, 전지의 수명 특성 및 저항 특성은 전극 표면에 형성된 피막의 특성에 따라 크게 좌우되므로, 첫 번째 충전 반응 시 보다 견고하고 우수한 특성을 갖는 피막을 형성하기 위한 공정에 대한 연구 및 효율화된 피막 형성을 가능하게 하는 전해질 및 전해질 첨가제에 대한 연구가 시급한 상황이다. 이러한 표면 피막을 형성시키는 과정을 활성화 공정이라고 칭하며, 이러한 활성화 공정시 양/음극 활물질 표면에의 적합한 피막의 형성이, 전지의 수명 특성 등 다양한 전기화학적 성능을 개선하는 것에 필수적이다.
하지만 기존의 전해질의 경우, 흑연 또는 하이 니클 양극 표면에 초기 피막 형성을 할 수 있는 능력이 열위하여, 양/음극 표면을 보호하는 능력이 부족한 특성을 보인다. 이러한 불안정한 표면 피막이 형성된 경우, 음극 표면에서의 추가적인 전해질 분해를 억제하지 못하여 전지의 수명 특성이 열위한 문제가 존재한다.
따라서 본 발명의 목적은 음극 및 양극에 각각 초기 피막을 안정적으로 형성할 수 있도록 하는 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아래의 화학식으로 표시되는 전해질용 첨가제를 제공한다.
[화학식]
본 발명은 또한, 리튬염; 및 상기 첨가제;를 포함하는 리튬이차전지용 전해질을 제공한다.
상기 전해질은 상기 첨가제 0.01 내지 2.0 wt%를 포함한다.
상기 리튬염은 LiPF6, LiFSI, LiDFOB, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LiN(SO2C2F5)2, LiN(SO2C2F3)2, LiN(SO2F3)2, LiSbF6, LiPF3(CF2CF3)3 및 LiPF3(CF3)3 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 음극, 양극, 및 리튬염과 상기 첨가제를 함유하는 전해질을 포함하는 리튬이차전지를 제공한다.
상기 음극은 흑연을 포함할 수 있다.
상기 음극은 실리콘/실리콘 산화물 및 흑연을 포함할 수 있다.
상기 양극은 니켈 과량계 양극 활물질을 포함할 수 있다.
그리고 상기 양극은 니켈 80% 이상을 함유하는 양극 활물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전해질은 
으로 표시되는 첨가제를 포함하기 때문에, 음극 및 양극에 각각 초기 피막을 안정적으로 형성할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 전해질용 첨가제는 양극 표면에 직접적으로 다가가 분해되어 양극 보호 피막(초기 피막)을 형성할 수 있는 음이온부와, 음극 표면에 다가가 음극 보호 피막(초기 피막)을 형성할 수 있는 양이온부로 구성되기 때문에, 음극 및 양극에 각각 초기 피막을 안정적으로 형성할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 전해질 첨가제가 포함된 전해질을 사용하는 리튬이차전지는 음극 및 양극에 각각 초기 피막을 안정적으로 형성함으로써, 고온 수명 퇴화를 억제하는 내구성이 우수한 전지 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 및 비교예에 따른 리튬이차전지의 고온 수명 특성을 평가한 결과를 보여주는 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 첨가제는 리튬이차전용 전해질에 첨가되는 첨가제로서, 음극 및 양극에 각각 초기 피막을 안정적으로 형성할 수 있도록 한다.
이러한 본 발명에 따른 전해질용 첨가제는 아래의 화학식1로 표시된다.
[화학식 1]
이와 같이 본 발명에 따른 전해질용 첨가제는 양극 표면에 직접적으로 다가가 분해되어 양극 보호 피막(초기 피막)을 형성할 수 있는 음이온부와, 음극 표면에 다가가 음극 보호 피막(초기 피막)을 형성할 수 있는 양이온부로 구성되기 때문에, 음극 및 양극에 각각 초기 피막을 안정적으로 형성할 수 있다.
이로 인해 본 발명에 따른 전해질용 첨가제는 음극 및 양극을 타겟팅 하여 초기 피막을 안정적으로 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 리튬이차전지용 전해질은 전술된 첨가제와 리튬염을 포함한다. 여기서 전해질은 첨가제 0.01 내지 2.0 wt%를 포함할 수 있다. 첨가제의 함량이 0.01 wt% 미만인 경우, 첨가제를 첨가하지 않은 전해질과 유사하게 불안정하게 초기 피막이 형성될 수 있다. 반대로 첨가제의 함량이 2.0 wt%를 초과할 경우, 전해질에서의 리튬염의 함량이 줄어들어 전해질 본연의 기능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
리튬염은 LiPF6, LiFSI, LiDFOB, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LiN(SO2C2F5)2, LiN(SO2C2F3)2, LiN(SO2F3)2, LiSbF6, LiPF3(CF2CF3)3 및 LiPF3(CF3)3 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 리튬염은 전해질 내에 0.1M 내지 3M의 농도로 포함될 수 있다.
그리고 전해질은 유기용매를 더 포함한다. 유기용매로는 카보네이트계 유기용매, 에테르계 유기용매 및 에스테르계 유기용매 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 리튬이차전지는 양극, 음극, 전술한 전해질 및 분리막을 포함할 수 있다.
음극으로는 흑연 또는 실리콘계 소재가 사용될 수 있다. 실리콘계 소재는 실리콘/실리콘 산화물을 포함한다. 예컨대 음극은 흑연을 포함할 수 있다. 음극은 실리콘/실리콘 산화물 및 흑연을 포함할 수 있다.
양극으로는 니켈 과량계 양극 활물질을 포함할 수 있다. 예컨대 양극은 니켈 80% 이상을 함유하는 양극 활물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 리튬이차전지는 전해질을 제외하면, 일반적인 양극, 음극 및 분리막 소재가 사용될 수 있다.
[실시예 및 비교예]
이와 같은 본 발명에 따른 전해질용 첨가제의 전기화학적 특성을 확인하기 위해서, 실시예 및 비교예에 따른 전해질과, 전해질을 포함하는 리튬이차전지를 제조하였다.
비교예에 따른 전해질은 EC와 EMC를 3:7 부피비(v/v)로 혼합한 유기용매에 1.0M LiPF6를 투입하여 제조하였다. 비교예에 따른 전해질에는 화학식1로 표시되는 첨가제를 첨가하지 않았다.
그리고 양극/음극으로 NCM811/흑연을 사용하여 실시예 및 비교예에 따른 전지를 제조하였다. 여기서 니켈 과량계 양극 활물질인 NCM811은 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2을 나타낸다.
도 1은 실시예 및 비교예에 따른 리튬이차전지의 고온 수명 특성을 평가한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 1에서 "Additive-added"는 실시예에 따른 리튬이차전지를 나타내고, "Reference"는 비교예에 따른 리튬이차전지를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 고운 수명 특성 평가는 45℃에서 0.33C의 정전류로 충ㅇ방전을 20회 반복 수행하여 평가하였다.
실시예가 비교예 보다 수명 특성이 개선된 것을 확인할 수 있다.
이러한 수명 특성의 개선은, 실시예에 따른 첨가제가 전해질에 첨가되어 음극 및 양극 표면에 견고한 초기 피막을 형성할 수 있기 때문이다. 즉 음극 표면에 견고하게 형성된 초기 피막은 음극 표면에서 전해질의 과도한 분해가 발생하는 것을 억제하기 때문에, 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
Claims (10)
- 아래의 화학식으로 표시되는 전해질용 첨가제.
[화학식]
(x=1~5)
- 리튬염; 및
아래의 화학식으로 표시되는 첨가제;
를 포함하는 리튬이차전지용 전해질.
[화학식]
(x=1~5)
- 제2항에 있어서,
상기 전해질은 상기 첨가제 0.01 내지 2.0 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전해질. - 제3항에 있어서,
상기 리튬염은 LiPF6, LiFSI, LiDFOB, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LiN(SO2C2F5)2, LiN(SO2C2F3)2, LiN(SO2F3)2, LiSbF6, LiPF3(CF2CF3)3 및 LiPF3(CF3)3 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전해질. - 음극, 양극, 및 리튬염과 첨가제를 함유하는 전해질을 포함하는 리튬이차전지로서,
상기 첨가제는 아래의 화학식으로 표시되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.
[화학식]
(x=1~5)
- 제5항에 있어서,
상기 전해질은 상기 첨가제 0.01 내지 2.0 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지. - 제6항에 있어서,
상기 리튬염은 LiPF6, LiFSI, LiDFOB, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LiN(SO2C2F5)2, LiN(SO2C2F3)2, LiN(SO2F3)2, LiSbF6, LiPF3(CF2CF3)3 및 LiPF3(CF3)3 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지. - 제7항에 있어서,
상기 음극은 흑연을 포함하고,
상기 양극은 니켈 과량계 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지. - 제7항에 있어서,
상기 음극은 실리콘/실리콘 산화물 및 흑연을 포함하고,
상기 양극은 니켈 과량계 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지. - 제7항에 있어서,
상기 음극은 실리콘/실리콘 산화물 및 흑연을 포함하고,
상기 양극은 니켈 80% 이상을 함유하는 양극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210183803A KR20230094549A (ko) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210183803A KR20230094549A (ko) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230094549A true KR20230094549A (ko) | 2023-06-28 |
Family
ID=86994366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210183803A KR20230094549A (ko) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230094549A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200089624A (ko) | 2019-01-17 | 2020-07-27 | 주식회사 엘지화학 | 비수전해액 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 비수전해액 및 리튬 이차전지 |
-
2021
- 2021-12-21 KR KR1020210183803A patent/KR20230094549A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200089624A (ko) | 2019-01-17 | 2020-07-27 | 주식회사 엘지화학 | 비수전해액 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 비수전해액 및 리튬 이차전지 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4938247B2 (ja) | 電気化学電池過充電保護 | |
| WO2012004839A1 (ja) | 二次電池 | |
| US20110117446A1 (en) | Inhibition of electrolyte oxidation in lithium ion batteries with electrolyte additives | |
| US9023518B2 (en) | Lithium—sulfur battery with performance enhanced additives | |
| JP2019057356A (ja) | 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池 | |
| JP5115109B2 (ja) | 非水電解質電池 | |
| Matsui et al. | Design of an electrolyte composition for stable and rapid charging–discharging of a graphite negative electrode in a bis (fluorosulfonyl) imide-based ionic liquid | |
| US7422827B2 (en) | Nonaqueous electrolyte | |
| KR100736909B1 (ko) | 리튬 전지용 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬이차전지 | |
| KR100726889B1 (ko) | 리튬 전지용 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬이차전지 | |
| KR20230094549A (ko) | 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지 | |
| KR100585947B1 (ko) | 전지용 비수전해액 | |
| KR100574328B1 (ko) | 전지용 비수전해액 | |
| KR20230041127A (ko) | 환형 아민계 전해액 첨가제, 이를 포함하는 전해액 및 리튬 금속 전지 | |
| KR20220136524A (ko) | 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지 | |
| KR20220109506A (ko) | 전해질용 첨가제, 그를 포함하는 전해질 및 리튬이차전지 | |
| KR20240017204A (ko) | 석출 리튬을 재활성화하는 전해질 첨가제, 그를 포함하는 리튬이차전지용 전해질 및 리튬이차전지 | |
| KR102375714B1 (ko) | 리튬 금속 이차전지용 전해액 및 이를 사용한 리튬 금속 이차전지 | |
| KR20190083109A (ko) | 리튬금속 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지 | |
| KR20190083108A (ko) | 리튬금속 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지 | |
| KR102387333B1 (ko) | 리튬 금속 이차전지용 전해액 조성물 및 이를 포함하는 리튬 금속 이차전지 | |
| KR100693287B1 (ko) | 리튬이차전지용 전해액 및 이를 채용하는 리튬이차전지 | |
| KR100611462B1 (ko) | 전지용 비수 전해액 | |
| KR20170013729A (ko) | 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 또는 하이브리드 캐패시터 | |
| KR100572283B1 (ko) | 리튬 전지용 비수 전해액 |