KR20240014265A - Organic secondary battery comprising an electrolyte containing an ehter-based solvent - Google Patents

Organic secondary battery comprising an electrolyte containing an ehter-based solvent Download PDF

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Abstract

본 발명은 에테르계 용매를 함유하는 전해질을 포함하는 유기 이차전지에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 라디칼 유기활물질을 포함하는 전극 및 에테르계 용매를 함유하는 전해질을 포함하는 유기 이차전지가 제공된다. 본 발명은 한국전력공사의 기업자율형 상생프로그램 사업에 의해 지원되어 작성되었다.The present invention relates to an organic secondary battery containing an electrolyte containing an ether-based solvent. Specifically, the present invention provides an organic secondary battery including an electrode containing a radical organic active material and an electrolyte containing an ether-based solvent. This invention was prepared with support from the Korea Electric Power Corporation's corporate autonomous win-win program project.

Description

에테르계 용매를 함유하는 전해질을 포함하는 유기 이차전지 {ORGANIC SECONDARY BATTERY COMPRISING AN ELECTROLYTE CONTAINING AN EHTER-BASED SOLVENT}Organic secondary battery containing an electrolyte containing an etheric solvent {ORGANIC SECONDARY BATTERY COMPRISING AN ELECTROLYTE CONTAINING AN EHTER-BASED SOLVENT}

본 발명은 에테르계 용매를 함유하는 전해질을 포함하는 유기 이차전지에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 라디칼 유기활물질을 포함하는 전극 및 에테르계 용매를 함유하는 전해질을 포함하는 유기 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an organic secondary battery containing an electrolyte containing an ether-based solvent. Specifically, the present invention relates to an organic secondary battery including an electrode containing a radical organic active material and an electrolyte containing an ether-based solvent.

본 발명은 현재 상용화되어 있는 무기물을 사용한 리튬이차전지를 대체하기 위한 기술이다. 현재 상용화된 리튬이차전지는 전극 물질로 리튬 화합물의 무기물을 사용하고 있다. 리튬이차전지 시장이 확장되면서 리튬 원료의 가격이 급속하게 상승하고 있으며, 리튬이차전지는 폐기나 재활용이 어려워 환경오염을 초래하고 있다. The present invention is a technology for replacing currently commercialized lithium secondary batteries using inorganic materials. Currently commercialized lithium secondary batteries use inorganic lithium compounds as electrode materials. As the lithium secondary battery market expands, the price of lithium raw materials is rising rapidly, and lithium secondary batteries are difficult to dispose of or recycle, causing environmental pollution.

본 발명은 유기물, 구체적으로 라디칼 유기활물질을 포함하는 유기 이차전지용 전극과 에테르계 용매를 함유하는 전해질을 사용한 유기 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to an organic secondary battery using an electrode for an organic secondary battery containing an organic material, specifically a radical organic active material, and an electrolyte containing an ether-based solvent.

라디칼 유기활물질을 포함하는 전극을 사용한 유기 이차전지는 리튬 원료를 사용하지 않아 환경 친화적이고 재활용이나 폐기가 쉽고 무게가 가볍다. 본 발명의 전극을 사용한 유기 이차전지는 고출력과 고속충전(10분 이내)이 가능하고, 생산 비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 장점이 있다. Organic secondary batteries using electrodes containing radical organic active materials do not use lithium raw materials, so they are environmentally friendly, easy to recycle or dispose of, and are light in weight. The organic secondary battery using the electrode of the present invention has the advantage of being capable of high output and fast charging (within 10 minutes) and significantly reducing production costs.

이와 관련하여, 종래의 유기활물질을 포함하는 이차전지는 카보네이트계 전해질을 사용하고 있는데, 카보네이트계 전해질을 사용할 경우 유기활물질이 전해질에 용해되어 자가방전이 일어나는 문제점이 있다. 따라서 고출력, 고속충전이 가능하고, 생산 비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 장점이 있는 대신, 유기활물질의 손실로 인해 수명 성능 저하와 같이 장기간 사용에 문제점이 있는 실정이다.In this regard, secondary batteries containing conventional organic active materials use carbonate-based electrolytes, but when carbonate-based electrolytes are used, there is a problem in that self-discharge occurs because the organic active materials are dissolved in the electrolyte. Therefore, although it has the advantage of enabling high output and high-speed charging and significantly reducing production costs, there are problems with long-term use such as reduced lifespan performance due to loss of organic active materials.

국내공개특허공보 제10-2018-0023286Domestic Patent Publication No. 10-2018-0023286

Tae Sin Kim et al., Carbon conductor- and binder-free organic electrode for flexible organic rechargeable batteries with high energy density, Journal of Power Sources 361(2017), p15-20 Tae Sin Kim et al., Carbon conductor- and binder-free organic electrode for flexible organic rechargeable batteries with high energy density, Journal of Power Sources 361 (2017), p15-20

본 발명은 라디칼 유기활물질이 전해질에 용해되지 않아 전기화학적 성능이 향상된 유기 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide an organic secondary battery with improved electrochemical performance because the radical organic active material is not dissolved in the electrolyte.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above purpose,

본 발명은 This invention

라디칼 유기활물질을 포함하는 전극 및 Electrodes containing radical organic active materials and

에테르계 용매를 포함하는 전해질을 포함하는 유기이차전지에 있어서, 상기 라디칼 유기활물질은 공액 탄화수소(Conjugated hydrocarbon), 공액 아민 (Conjugated amine), 공액 티오에테르(Conjugated thioether), 오가노디설파이드(Organodisulfide), 티오에테르(Thioether), 니트록실 라디칼(Nitroxyl radical), 공액 카르보닐(Conjugated carbonyl), 설포닐옥시 라디칼(Sulfonyloxy radical) 구조의 유기물 및 이의 유도체로 이루어지는 군에서 선택된 1종의 화합물이고, In an organic secondary battery containing an electrolyte containing an ether-based solvent, the radical organic active material is conjugated hydrocarbon, conjugated amine, conjugated thioether, organodisulfide, It is a compound selected from the group consisting of organic substances and derivatives thereof with a thioether, nitroxyl radical, conjugated carbonyl, and sulfonyloxy radical structures,

유기 이차전지의 전압-용량 곡선에서 공칭용량(nominal capacity)의 50% 지점에 대응되는 전압이 3.7V(vs. Li/Li+) 이상에서 형성되는 것인, 유기 이차전지를 제공한다.An organic secondary battery is provided, wherein the voltage corresponding to 50% of the nominal capacity in the voltage-capacity curve of the organic secondary battery is formed at 3.7V (vs. Li/Li + ) or more.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 에테르계 용매는 디메틸 에테르(dimethyl ether), 디부틸 에테르(dibutyl dther), 1,3-디옥솔란(1,3-dioxolane), 폴리에틸렌글라이콜 디메틸 에테르(poly(ethylene glycol) Dimethyl Ether), 테트라에틸렌 글라이콜 디메틸 에테르 (Tetraethylene glycol dimethyl ether), 테트라글라임(tetraglyme), 디글라임(diglyme), 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 2-메틸테트라히드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran), 및 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran)으로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ether-based solvent is dimethyl ether, dibutyl ether, 1,3-dioxolane, polyethylene glycol dimethyl ether ( poly(ethylene glycol) Dimethyl Ether), tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran ( It may include one or more types from the group consisting of 2-methyltetrahydrofuran) and tetrahydrofuran.

본 발명의 일 실시예에 있어서, In one embodiment of the present invention,

상기 라디칼 유기활물질은,The radical organic active material is,

하기 화학식 1 내지 3에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.It may be one or more compounds selected from the following formulas 1 to 3.

[화학식 1][Formula 1]

여기서, R은 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐에테르, 폴리에테르, 폴리노보르넨, 폴리에틸렌글리콜, 실리카 또는 이들의 공중합체이다.Here, R is polystyrene, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylamide, polyvinyl ether, polyether, polynorbornene, polyethylene glycol, silica, or a copolymer thereof.

[화학식 2][Formula 2]

상기 화학식 2에서 n은 5 내지 100의 정수이다.In Formula 2, n is an integer from 5 to 100.

[화학식 3][Formula 3]

상기 화학식 3에서 n은 5 내지 100의 정수이다.In Formula 3, n is an integer from 5 to 100.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 라디칼 유기 활물질은 아미노옥시 음이온(aminoxy anion)이 니트록시드 라디칼 잔기(nitroxide radical moiety)로 변하고, 상기 니트록시드 라디칼 잔기(nitroxide radical moiety)가 옥소암모늄 양이온(oxoammonium cation)으로 변하는 메커니즘을 통해 충전되고, 옥소암모늄 양이온(oxoammonium cation)이 니트록시드 라디칼(nitroxide radical)로 변하고, 상기 니트록시드 라디칼 잔기(nitroxide radical moiety)가 아미노옥시 음이온(aminoxy anion)으로 변하는 메커니즘을 통해 방전되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the radical organic active material changes an aminooxy anion into a nitroxide radical moiety, and the nitroxide radical moiety changes into an oxoammonium cation. (oxoammonium cation), the oxoammonium cation is converted into a nitroxide radical, and the nitroxide radical moiety is converted into an aminooxy anion. It may be discharged through a mechanism that changes to .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전해질에 포함되는 염은 LiClO4, LiPF4, LiPF6, LiAsF6, LiTFSI, LiCF3SO3, Li[(C2F5)3PF3](LiFAP), Li[B(C2O4)2](LiBOB), Li[N(SO2F)2](LiFSI), LiBeti(LiN[SO2C2F5]2), NaClO4, NaPF4, NaPF6, NaAsF6, NaTFSI, NaCF3SO3, Na[(C2F5)3PF3](NaFAP), Na[B(C2O4)2](NaBOB), Na[N(SO2F)2](NaFSI), 및 NaBeti(NaN[SO2C2F5]2)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the salt included in the electrolyte is LiClO4, LiPF4, LiPF6, LiAsF6, LiTFSI, LiCF3SO3, Li[(C2F5)3PF3](LiFAP), Li[B(C2O4)2](LiBOB) , Li[N(SO2F)2](LiFSI), LiBeti(LiN[SO2C2F5]2), NaClO4, NaPF4, NaPF6, NaAsF6, NaTFSI, NaCF3SO3, Na[(C2F5)3PF3](NaFAP), Na[B(C2O4) )2](NaBOB), Na[N(SO2F)2](NaFSI), and NaBeti(NaN[SO2C2F5]2).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 라디칼 유기활물질을 포함하는 전극의 대극은 음극이고, 상기 음극은 리튬 금속, 나트륨 금속, 흑연, 하드 카본, 소프트 카본, 및 n-type 유기 음극으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the opposite electrode of the electrode containing the radical organic active material is a negative electrode, and the negative electrode is from the group consisting of lithium metal, sodium metal, graphite, hard carbon, soft carbon, and n-type organic negative electrode. It may contain one or more selected compounds.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전압-용량 곡선은 유기 이차전지의 1 내지 10 사이클 내에서 도출되는 전압-용량 곡선일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the voltage-capacity curve may be a voltage-capacity curve derived within 1 to 10 cycles of an organic secondary battery.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전압-용량 곡선은 0.1 내지 3.0 C-rate 인가 전류 범위에서 도출되는 전압-용량 곡선일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the voltage-capacity curve may be a voltage-capacity curve derived from an applied current range of 0.1 to 3.0 C-rate.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.The means for solving the above problems do not enumerate all the features of the present invention. The various features of the present invention and its advantages and effects can be understood in more detail by referring to the specific examples below.

본 발명에 따르면, 라디칼 유기활물질과 라디칼 유기활물질에 사용되는 에테르계 용매를 제공함으로써, 이차전지의 충방전 전압의 상승을 유도하고 동시에, 전지의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by providing a radical organic active material and an ether-based solvent used for the radical organic active material, it is possible to increase the charge and discharge voltage of the secondary battery and at the same time improve the energy density of the battery.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TEMPO를 포함하는 PTVE 물질의 전기화학 반응 메커니즘을 나타낸 것이다.
도 2는 카보네이트계 용매를 포함하는 전해질에 대한 라디칼 유기활물질의 용해 정도를 관찰한 것이다.
도 3은 에테르계 용매를 포함하는 전해질에 대한 라디칼 유기활물질의 용해 정도를 관찰한 것이다.
도 4는 실시예 및 비교예에서 제작한 전지의 전압-용량 곡선과 해당 전지의 공칭용량 50% 지점에서 대응되는 전압을 표시하여 나타낸 것이다.
Figure 1 shows the electrochemical reaction mechanism of a PTVE material containing TEMPO according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the degree of dissolution of the radical organic active material in an electrolyte containing a carbonate-based solvent.
Figure 3 shows the degree of dissolution of radical organic active materials in an electrolyte containing an ether-based solvent.
Figure 4 shows the voltage-capacity curves of the batteries manufactured in Examples and Comparative Examples and the corresponding voltage at 50% of the nominal capacity of the battery.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the principles of preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and description. However, the drawings shown below and the description below are for preferred implementation methods among various methods for effectively explaining the characteristics of the present invention, and the present invention is not limited to the drawings and description below.

한편, 제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Meanwhile, terms such as first or second may be used to describe various components, but these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of the described features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, and are intended to indicate the presence of one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art. Terms as defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings they have in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.

이하, 첨부된 도면 및 구체적인 예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the attached drawings and specific examples.

본 발명에 따르면, 본 발명은 According to the present invention, the present invention

라디칼 유기활물질을 포함하는 전극 및 Electrodes containing radical organic active materials and

에테르계 용매를 포함하는 전해질을 포함하는 유기이차전지에 있어서, 상기 라디칼 유기활물질은 공액 탄화수소(Conjugated hydrocarbon), 공액 아민 (Conjugated amine), 공액 티오에테르(Conjugated thioether), 오가노디설파이드(Organodisulfide), 티오에테르(Thioether), 니트록실 라디칼(Nitroxyl radical), 공액 카르보닐(Conjugated carbonyl), 설포닐옥시 라디칼(Sulfonyloxy radical) 구조의 유기물 및 이의 유도체로 이루어지는 군에서 선택된 1종의 화합물이고, In an organic secondary battery containing an electrolyte containing an ether-based solvent, the radical organic active material is conjugated hydrocarbon, conjugated amine, conjugated thioether, organodisulfide, It is a compound selected from the group consisting of organic substances and derivatives thereof with a thioether, nitroxyl radical, conjugated carbonyl, and sulfonyloxy radical structures,

유기 이차전지의 전압-용량 곡선에서 공칭용량(nominal capacity)의 50% 지점에 대응되는 전압이 3.7V(vs. Li/Li+) 이상에서 형성되는 것인, 유기 이차전지를 제공한다.An organic secondary battery is provided, wherein the voltage corresponding to 50% of the nominal capacity in the voltage-capacity curve of the organic secondary battery is formed at 3.7V (vs. Li/Li + ) or more.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 에테르계 용매는 디메틸 에테르(dimethyl ether), 디부틸 에테르(dibutyl dther), 1,3-디옥솔란(1,3-dioxolane), 폴리에틸렌글라이콜 디메틸 에테르(poly(ethylene glycol) Dimethyl Ether), 테트라에틸렌 글라이콜 디메틸 에테르 (Tetraethylene glycol dimethyl ether), 테트라글라임(tetraglyme), 디글라임(diglyme), 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 2-메틸테트라히드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ether-based solvent is dimethyl ether, dibutyl ether, 1,3-dioxolane, polyethylene glycol dimethyl ether (poly (ethylene glycol) Dimethyl Ether), tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran (2 It may contain one or more compounds selected from the group consisting of -methyltetrahydrofuran) and tetrahydrofuran.

라디칼 유기활물질을 포함하는 유기 이차전지(Organic secondary battery)는 일반적으로 카보네이트계 용매를 포함하는 전해질을 사용하고 있다. LiPF6과 Ethylene carbonate(EC)/dimethyl carbonate(DMC)/diethyl carbonate(DEC)를 특정 비율로 포함하는 전해질이 대표적이다. Organic secondary batteries containing radical organic active materials generally use an electrolyte containing a carbonate-based solvent. A representative example is an electrolyte containing LiPF 6 and ethylene carbonate (EC)/dimethyl carbonate (DMC)/diethyl carbonate (DEC) in a specific ratio.

그러나, 라디칼 유기활물질은 카보네이트계 전해질에 용해되는 물성을 가지고 있으며, 이로 인해 라디칼 유기활물질과 카보네이트계 전해질을 함께 사용하는 경우, 전극의 구조적 변형이 일어나기 쉽고, 용해된 라디칼 유기활물질이 분리막을 통과하여 반대 전극으로 이동 및 증착하여 전지의 제반 성능을 열화시킬 수 있다는 문제점이 있었다. However, the radical organic active material has the property of dissolving in the carbonate-based electrolyte. Therefore, when the radical organic active material and the carbonate-based electrolyte are used together, structural deformation of the electrode is likely to occur, and the dissolved radical organic active material passes through the separation membrane. There was a problem that the overall performance of the battery could be deteriorated by migration and deposition to the opposite electrode.

상술한 유기 이차전지의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 발명자들은 라디칼 유기활물질, 구체적으로 TEMPO 작용기를 포함하는 화합물이 에테르계 용매를 포함하는 전해질에는 용해되지 않는 것을 발견하고 본 발명에 이르렀다. In order to solve the above-mentioned problems of organic secondary batteries, the inventors of the present invention discovered that radical organic active materials, specifically compounds containing a TEMPO functional group, do not dissolve in an electrolyte containing an ether-based solvent, and came up with the present invention.

본 발명에 따르면 상기 에테르계 용매를 포함한 전해질은 유기 이차전지의 라디칼 유기활물질이 용해가 거의 발생하지 않아 유기 이차전지의 충/방전 과정 동안 전극의 구조적 변형을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 나아가, 본 발명의 발명자들은 라디칼 유기활물질을 포함하는 유기 이차전지에 에테르계 용매를 적용할 경우 충/방전 전압 영역이 넓어져 전지의 에너지 밀도를 높일 수 있다는 것을 발견하고 본 발명에 이르렀다.According to the present invention, the electrolyte containing the ether-based solvent has the effect of minimizing the structural deformation of the electrode during the charging/discharging process of the organic secondary battery because the radical organic active material of the organic secondary battery hardly occurs. Furthermore, the inventors of the present invention discovered that when an ether-based solvent is applied to an organic secondary battery containing a radical organic active material, the charge/discharge voltage range can be expanded, thereby increasing the energy density of the battery, and thus came to the present invention.

상술한 바와 같이 본 발며의 유기 이차전지에서 상기 라디칼 유기 활물질은 공액 탄화수소(Conjugated hydrocarbon), 공액 아민 (Conjugated amine), 공액 티오에테르(Conjugated thioether), 오가노디설파이드(Organodisulfide), 티오에테르(Thioether), 니트록실 라디칼(Nitroxyl radical), 공액 카르보닐(Conjugated carbonyl), 설포닐옥시 라디칼(Sulfonyloxy radical) 구조의 유기물 및 이의 유도체로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.As described above, in the organic secondary battery of the present invention, the radical organic active material is conjugated hydrocarbon, conjugated amine, conjugated thioether, organodisulfide, and thioether. , Nitroxyl radical, conjugated carbonyl, sulfonyloxy radical (Sulfonyloxy radical) structure organic substances and derivatives thereof may be included.

구체적으로, 상기 라디칼 유기활물질은 하기 화학식 1 내지 3에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.Specifically, the radical organic active material may be one or more compounds selected from the following formulas 1 to 3.

[화학식 1][Formula 1]

여기서, R은 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐에테르, 폴리에테르, 폴리노보르넨, 폴리에틸렌글리콜, 실리카 또는 이들의 공중합체이다.Here, R is polystyrene, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylamide, polyvinyl ether, polyether, polynorbornene, polyethylene glycol, silica, or a copolymer thereof.

[화학식 2][Formula 2]

n은 5 내지 100의 정수이다.n is an integer from 5 to 100.

[화학식 3][Formula 3]

n은 5 내지 100의 정수이다.n is an integer from 5 to 100.

한편, 상기 라디칼 유기 활물질은 그 자체를 전극 활물질로 사용할 수 있지만, 일반적인 기타 양극 활물질과 혼합하여 전극을 구성할 수 있다. 구체적으로, 기타 양극 활물질과 혼합하여 전극을 구성하는 경우, 상기 라디칼 유기활물질은 상기 라디칼 유기활물질을 포함하는 전극 총 중량을 기준으로 50 중량%이하로 포함될 수 있다. 이 때 상기 양극 활물질은 가역적인 Lithiation 및 De-Lithiation이 가능한 화합물로서, 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈 또는 알루미늄 과 같은 1종 이상의 금속과 리튬을 포함하는 리튬 복합금속 산화물을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.Meanwhile, the radical organic active material itself can be used as an electrode active material, but it can also be mixed with other general positive electrode active materials to form an electrode. Specifically, when forming an electrode by mixing with other positive electrode active materials, the radical organic active material may be included in an amount of 50% by weight or less based on the total weight of the electrode including the radical organic active material. At this time, the positive electrode active material is a compound capable of reversible Lithiation and De-Lithiation, and may specifically include, but is limited to, a lithium complex metal oxide containing lithium and one or more metals such as cobalt, manganese, nickel, or aluminum. It doesn't work.

상기 라디칼 유기 활물질은 아미노옥시 음이온(aminoxy anion)이 니트록시드 라디칼 잔기(nitroxide radical moiety)로 변하고, 상기 니트록시드 라디칼 잔기(nitroxide radical moiety)가 옥소암모늄 양이온(oxoammonium cation)으로 변하는 2단계 반응 메커니즘을 통해 전지가 충전될 수 있다.The radical organic active material undergoes a two-step reaction in which an aminooxy anion changes into a nitroxide radical moiety, and the nitroxide radical moiety changes into an oxoammonium cation. The battery can be charged through the mechanism.

반대로, 방전시에는 옥소암모늄 양이온(oxoammonium cation)이 니트록시드 라디칼(nitroxide radical)로 변하고, 상기 니트록시드 라디칼 잔기(nitroxide radical moiety)가 아미노옥시 음이온(aminoxy anion)으로 변하는 2단계 반응 메커니즘을 통해 전지가 방전될 수 있다.On the other hand, during discharge, the oxoammonium cation changes into a nitroxide radical, and the nitroxide radical moiety changes into an aminooxy anion, using a two-step reaction mechanism. The battery may be discharged through

여기서, 상기 화학식 2는 단량체에 하나의 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시(TEMPO)가 배치되어 1개의 전자가 전기화학반응(electrohcemical reaction)에 관여하는 구조이다. 상기 화학식 3은 Di-TEMPO로서 하나의 단량체에 두 개의 TEMPO가 배치되어 2개의 전자가 전기화학반응(electrohcemical reaction)에 관여하는 구조이다. Here, Formula 2 is a structure in which one 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy (TEMPO) is placed in the monomer and one electron participates in an electrochemical reaction. The formula (3) is Di-TEMPO, which is a structure in which two TEMPOs are arranged in one monomer and two electrons participate in an electrochemical reaction.

도 1은 TEMPO를 포함하는 PTVE 유기 전극물질의 전기화학적 메커니즘을 나타낸 것으로, 도 1의 상단 전기화학 반응식은 1개의 전자가 관여하는 반응을 나타내고, 도 1의 하단 전기화학 반응식은 2개의 전자가 관여하는 반응을 나타낸다.Figure 1 shows the electrochemical mechanism of the PTVE organic electrode material containing TEMPO. The upper electrochemical reaction equation of Figure 1 represents a reaction involving one electron, and the lower electrochemical reaction equation of Figure 1 represents a reaction involving two electrons. indicates a reaction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 유기 이차전지는 유기 이차전지의 전압-용량 곡선에서 공칭용량(nominal capacity)의 50% 지점에 대응되는 전압이 3.7V(vs. Li/Li+) 이상에서 형성되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the organic secondary battery of the present invention has a voltage corresponding to 50% of the nominal capacity in the voltage-capacity curve of the organic secondary battery of 3.7V (vs. Li/Li + ) It may be formed from the above.

본 발명에서 공칭용량 (nominal capacity)은 상온(25

Figure pat00007
에서 0.2C의 방전 전류로 방전을 진행했을 때의 용량을 의미한다.In the present invention, the nominal capacity is at room temperature (25
Figure pat00007
This refers to the capacity when discharging with a discharge current of 0.2C.

구체적으로, 유기 이차전지의 전압-용량 곡선은 유기 이차전지의 1 내지 50 사이클 내에서 도출되는 임의의 전압-용량 곡선일 수 있다.Specifically, the voltage-capacity curve of the organic secondary battery may be any voltage-capacity curve derived within 1 to 50 cycles of the organic secondary battery.

유기 이차전지의 전압-용량 곡선에서 공칭용량(nominal capacity)의 50% 지점에 대응되는 전압이 3.7V(vs. Li/Li+) 이상에서 형성되는 것은 전기화학반응 전압 창 (electrochemical reaction potential window)가 넓어진 것을 의미하며, 해당 전지의 에너지 밀도가 높아질 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명의 유기 이차전지는 라디칼 유기활물질과 에테르계 용매를 사용하는 경우, 종래의 카보네이트계 용매를 사용하였을 때 보다 전기화학반응 전압 창이 높아질 수 있고, 따라서 에너지 밀도를 높일 수 있는 장점이 있다 (도 4).In the voltage-capacity curve of an organic secondary battery, the voltage corresponding to 50% of the nominal capacity is formed above 3.7V (vs. Li/Li + ), which is the electrochemical reaction potential window. This means that the has widened, meaning that the energy density of the battery can be increased. When the organic secondary battery of the present invention uses a radical organic active material and an ether-based solvent, the electrochemical reaction voltage window can be higher than when a conventional carbonate-based solvent is used, and thus the energy density can be increased (Figure 4).

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 라디칼 유기활물질을 포함하는 전극은 금속 박막층; 및 상기 금속 박막층 적어도 일면에 라디칼 유기활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 슬러리를 도포하여 제작할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an electrode containing the radical organic active material of the present invention includes a metal thin film layer; And it can be manufactured by applying a slurry containing a radical organic active material, a conductive material, and a binder to at least one surface of the metal thin film layer.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 박막층을 형성하는 금속은, 구리, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 스테인리스 스틸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 합금일 수 있으며, 구체적인 예로서, 상기 금속 박막층은 알루미늄 호일 (Al foil)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the metal forming the metal thin film layer may be one or two or more alloys selected from the group consisting of copper, aluminum, nickel, titanium, and stainless steel. As a specific example, the metal The thin film layer may be aluminum foil (Al foil).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 슬러리는 상기 금속 박막층의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 코팅층은 금속 박막층의 일면에 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the slurry may be formed on one or both sides of the metal thin film layer. As a specific example, the coating layer may be formed on one side of the metal thin film layer.

본 발명 일 실시예에 있어서, 상기 도전재는 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙, 카본나노튜브, 카본파이버로 이루어진 군에서 1종이상 선택된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the conductive material may be one or more selected from the group consisting of carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, Parness black, lamp black, thermal black, carbon nanotubes, and carbon fiber. .

본 발명 일 실시예에 있어서, 상기 바인더는 PVdF계, SBR계, CMC계, PI(폴리이미드)계 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌옥시드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 고무, 에폭시 수지, 나일론, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the binder is PVdF-based, SBR-based, CMC-based, PI (polyimide)-based polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride. , polyvinyl fluoride, polymers containing ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene- It may be selected from the group consisting of butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and combinations thereof.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 슬러리는 슬러리 전체 중량을 기준으로 라디칼 유기활물질 60 중량% 내지 80 중량%, 도전재 10 중량% 내지 30 중량%, 바인더 3 중량% 내지 10 중량%로 구성되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the slurry is composed of 60% to 80% by weight of radical organic active material, 10% to 30% by weight of conductive material, and 3% to 10% by weight of binder based on the total weight of the slurry. It could be.

본 발명 일 실시예에 있어서, 상기 라디칼 유기활물질 및 에테르계 전해질을 포함하는 이차전지에서, 상기 에테르계 전해질에 사용되는 염은 LiClO4, LiPF4, LiPF6, LiAsF6, LiTFSI, LiCF3SO3, Li[(C2F5)3PF3](LiFAP), Li[B(C2O4)2](LiBOB), Li[N(SO2F)2](LiFSI), LiBeti(LiN[SO2C2F5]2), NaClO4, NaPF4, NaPF6, NaAsF6, NaTFSI, NaCF3SO3, Na[(C2F5)3PF3](NaFAP), Na[B(C2O4)2](NaBOB), Na[N(SO2F)2](NaFSI), NaBeti(NaN[SO2C2F5]2) 또는 이들의 조합일 수 있다.In one embodiment of the present invention, in a secondary battery containing the radical organic active material and an ether-based electrolyte, the salt used in the ether-based electrolyte is LiClO 4 , LiPF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiTFSI, LiCF 3 SO 3 , Li[(C 2 F 5 ) 3 PF 3 ](LiFAP), Li[B(C 2 O 4 ) 2 ](LiBOB), Li[N(SO 2 F) 2 ](LiFSI), LiBeti(LiN[ SO 2 C 2 F 5 ] 2 ), NaClO 4 , NaPF 4 , NaPF 6 , NaAsF 6 , NaTFSI, NaCF 3 SO 3 , Na[(C 2 F 5 ) 3 PF 3 ](NaFAP), Na[B(C 2 O 4 ) 2 ](NaBOB), Na[N(SO 2 F) 2 ](NaFSI), NaBeti(NaN[SO 2 C 2 F 5 ] 2 ), or a combination thereof.

상기 라디칼 유기활물질 및 에테르계 전해질을 포함하는 이차전지에서 음극은 리튬 금속, 나트륨 금속, 흑연, 하드 카본, 소프트 카본, n-type 유기 음극 등을 사용할 수 있다.In a secondary battery containing the radical organic active material and an ether-based electrolyte, lithium metal, sodium metal, graphite, hard carbon, soft carbon, n-type organic negative electrode, etc. may be used as the negative electrode.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 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.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art.

실시예 1: LiPFExample 1: LiPF 66 -TEGDME 전해질을 포함하는 이차전지-Secondary battery containing TEGDME electrolyte

라디칼 유기활물질로 PTVE 7g, 도전재로 아세틸렌 블랙 2.5g, 바인더로 PVdF 0.5g을 혼합하고, 30분간 교반하여 슬러리를 제조하였다. 이후, Al foil 상에 도포하여 전극을 제조하였으며, 제작된 전극은 건조 후 1 cm2의 구형 전극으로 펀칭하여 코인셀용 전극으로 사용하였다.7g of PTVE as a radical organic active material, 2.5g of acetylene black as a conductive material, and 0.5g of PVdF as a binder were mixed and stirred for 30 minutes to prepare a slurry. Afterwards, an electrode was manufactured by applying it on Al foil. After drying, the manufactured electrode was punched into a 1 cm 2 spherical electrode and used as an electrode for a coin cell.

라디칼 유기활물질을 포함하는 전극, Li 호일(대극), 에테르계 용매인 테트라에틸렌 글라이콜 디메틸 에테르 (Tetraethylene glycol dimethyl ether, TEGDME)에 1M LiPF6 염을 용해시킨 전해질을 사용하여 유기 이차전지를 제작하였다.An organic secondary battery was manufactured using an electrode containing a radical organic active material, Li foil (counter electrode), and an electrolyte in which 1M LiPF 6 salt was dissolved in tetraethylene glycol dimethyl ether (TEGDME), an ether-based solvent. did.

실시예 2: LiTFSi-TEGDME 전해질을 포함하는 이차전지Example 2: Secondary battery containing LiTFSi-TEGDME electrolyte

1M LiPF6염 대신 1M LiTFSI 염을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 이차전지를 제작하였다.An organic secondary battery was manufactured in the same manner as Example 1, except that 1M LiTFSI salt was used instead of 1M LiPF 6 salt.

실시예 3: LiTFSi-PEGDME 전해질을 포함하는 이차전지Example 3: Secondary battery containing LiTFSi-PEGDME electrolyte

1M LiPF6 염 대신 1M LiTFSI 염을 사용하고, TEGDME 대신 폴리에틸렌글라이콜 디메틸 에테르(poly(ethylene glycol) Dimethyl Ether, PEGDME)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 이차전지를 제작하였다.An organic secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 1M LiTFSI salt was used instead of 1M LiPF 6 salt, and poly(ethylene glycol) Dimethyl Ether (PEGDME) was used instead of TEGDME. .

비교예 1: LIPF6-EC/DEC 전해질을 포함하는 이차전지Comparative Example 1: Secondary battery containing LIPF6-EC/DEC electrolyte

에테르계 용매인 TEGDME 대신 카보네이트계 용매인 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC)/디메틸렌 카보네이트(dimethylene carbonate, DMC) (부피비=1:1)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 이차전지를 제작하였다.Organic secondary solvent was prepared in the same manner as in Example 1, except that the carbonate-based solvent ethylene carbonate (EC)/dimethylene carbonate (DMC) (volume ratio = 1:1) was used instead of the ether-based solvent TEGDME. A battery was produced.

실험예 1: 라디칼 유기활물질 용해 실험Experimental Example 1: Radical organic active material dissolution experiment

비교예 1에서 제조한 카보네이트계 전해질에 라디칼 유기활물질 분말을 투입한 후, 마그네틱 바를 이용하여 50rpm에서 1시간 동안 교반하고 혼합 용액의 상태를 확인하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다. 비교예 1에서 제조한 전해질에는 라디칼 유기 활물질 분말이 카보네이트계 용매를 포함하는 전해질에 모두 용해된 것을 확인할 수 있었다.After adding the radical organic active material powder to the carbonate-based electrolyte prepared in Comparative Example 1, it was stirred at 50 rpm for 1 hour using a magnetic bar, and the state of the mixed solution was checked. The results are shown in Figure 2. In the electrolyte prepared in Comparative Example 1, it was confirmed that all of the radical organic active material powder was dissolved in the electrolyte containing the carbonate-based solvent.

실시예 1 내지 3에서 제조한 전해질에 라디칼 유기활물질 분말을 투입한 후, 마그네틱 바를 이용하여 50rpm에서 1시간 동안 교반하고 혼합 용액의 상태를 확인하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다. 실시예 1 내지 3에서 제조한 에테르계 전해질에는 라디칼 유기활물질 분말이 용해되지 않는 것을 확인할 수 있다.After adding the radical organic active material powder to the electrolytes prepared in Examples 1 to 3, the mixture was stirred at 50 rpm for 1 hour using a magnetic bar, and the state of the mixed solution was checked. The results are shown in Figure 3. It can be confirmed that the radical organic active material powder is not dissolved in the ether-based electrolyte prepared in Examples 1 to 3.

실험예 2: 전기화학실험Experimental Example 2: Electrochemical experiment

실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제작한 유기 이차전지를 3.0V~4.0V 구간에서 충전전류 0.2 C-rate, 방전전류 0.2 C-rate를 인가하여 전기화학성능을 측정하고, 그 결과를 도 4에 나타내있다.The electrochemical performance of the organic secondary batteries manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was measured by applying a charging current of 0.2 C-rate and a discharging current of 0.2 C-rate in the range of 3.0V to 4.0V, and the results are shown. It is shown in 4.

비교예 1에서 제작한 유기 이차전지에서, 50%의 공칭용량 지점에 대응되는 전압은 3.56V인 것을 확인할 수 있다. 반면, 실시예 1에서 제작한 유기 이차전지의 전압 용량 곡선에서 50%의 공칭용량 지점에 대응되는 전압은 3.72V, 실시예 2 제작한 유기 이차전지는 3.79V, 실시예 3에서 제작한 유기 이차전지는 3.79V가 대응 전압으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. In the organic secondary battery produced in Comparative Example 1, it can be confirmed that the voltage corresponding to the 50% nominal capacity point is 3.56V. On the other hand, in the voltage capacity curve of the organic secondary battery manufactured in Example 1, the voltage corresponding to the 50% nominal capacity point was 3.72V, 3.79V for the organic secondary battery manufactured in Example 2, and 3.79V for the organic secondary battery manufactured in Example 3. It was confirmed that the battery showed 3.79V as the corresponding voltage.

Claims (7)

라디칼 유기활물질을 포함하는 전극 및
에테르계 용매를 포함하는 전해질을 포함하는 유기 이차전지에 있어서, 상기 라디칼 유기활물질은 공액 탄화수소(Conjugated hydrocarbon), 공액 아민 (Conjugated amine), 공액 티오에테르(Conjugated thioether), 오가노디설파이드(Organodisulfide), 티오에테르(Thioether), 니트록실 라디칼(Nitroxyl radical), 공액 카르보닐(Conjugated carbonyl), 설포닐옥시 라디칼(Sulfonyloxy radical) 구조의 유기물 및 이의 유도체로 이루어지는 군에서 선택된 1종의 화합물이고,
유기 이차전지의 전압-용량 곡선에서 공칭용량(nominal capacity)의 50% 지점에 대응되는 전압이 3.7V(vs. Li/Li+) 이상에서 형성되는 것인, 유기 이차전지.
Electrodes containing radical organic active materials and
In an organic secondary battery containing an electrolyte containing an ether-based solvent, the radical organic active material is conjugated hydrocarbon, conjugated amine, conjugated thioether, organodisulfide, It is a compound selected from the group consisting of organic substances and derivatives thereof with a thioether, nitroxyl radical, conjugated carbonyl, and sulfonyloxy radical structures,
An organic secondary battery, in which the voltage corresponding to 50% of the nominal capacity in the voltage-capacity curve of the organic secondary battery is formed at 3.7V (vs. Li/Li + ) or more.
제1항에 있어서,
상기 에테르계 용매는,
디메틸 에테르(dimethyl ether), 디부틸 에테르(dibutyl dther), 1,3-디옥솔란(1,3-dioxolane), 폴리에틸렌글라이콜 디메틸 에테르(poly(ethylene glycol) Dimethyl Ether), 테트라에틸렌 글라이콜 디메틸 에테르 (Tetraethylene glycol dimethyl ether), 테트라글라임(tetraglyme), 디글라임(diglyme), 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 2-메틸테트라히드로퓨란(2-methyltetrahydrofuran), 및 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran)으로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함하는 것인, 유기 이차전지.
According to paragraph 1,
The ether-based solvent is,
Dimethyl ether, dibutyl ether, 1,3-dioxolane, poly(ethylene glycol) Dimethyl Ether, tetraethylene glycol Dimethyl ether (Tetraethylene glycol dimethyl ether), tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, and tetrahydrofuran An organic secondary battery containing one or more types from the group.
제1항에 있어서,
상기 라디칼 유기활물질은,
하기 화학식 1 내지 3에서 선택된 1종 이상의 화합물인, 유기 이차전지.
[화학식 1]

여기서, R은 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐에테르, 폴리에테르, 폴리노보르넨, 폴리에틸렌글리콜, 실리카 또는 이들의 공중합체이다.
[화학식 2]

상기 화학식 2에서 n은 5 내지 100의 정수이다.
[화학식 3]

상기 화학식 3에서 n은 5 내지 100의 정수이다.
According to paragraph 1,
The radical organic active material is,
An organic secondary battery, which is one or more compounds selected from the following formulas 1 to 3.
[Formula 1]

Here, R is polystyrene, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylamide, polyvinyl ether, polyether, polynorbornene, polyethylene glycol, silica, or a copolymer thereof.
[Formula 2]

In Formula 2, n is an integer from 5 to 100.
[Formula 3]

In Formula 3, n is an integer from 5 to 100.
제1항에 있어서,
상기 라디칼 유기 활물질은
아미노옥시 음이온(aminoxy anion)이 니트록시드 라디칼 잔기(nitroxide radical moiety)로 변하고, 상기 니트록시드 라디칼 잔기(nitroxide radical moiety)가 옥소암모늄 양이온(oxoammonium cation)으로 변하는 메커니즘을 통해 충전되고,
옥소암모늄 양이온(oxoammonium cation)이 니트록시드 라디칼(nitroxide radical)로 변하고, 상기 니트록시드 라디칼 잔기(nitroxide radical moiety)가 아미노옥시 음이온(aminoxy anion)으로 변하는 메커니즘을 통해 방전되는 것인,
유기 이차전지.
According to paragraph 1,
The radical organic active material is
Charged through a mechanism in which an aminooxy anion is converted into a nitroxide radical moiety, and the nitroxide radical moiety is converted into an oxoammonium cation,
The oxoammonium cation is converted into a nitroxide radical, and the nitroxide radical moiety is discharged through a mechanism whereby the nitroxide radical moiety is converted into an aminooxy anion.
Organic secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 전해질에 포함되는 염은 LiClO4, LiPF4, LiPF6, LiAsF6, LiTFSI, LiCF3SO3, Li[(C2F5)3PF3](LiFAP), Li[B(C2O4)2](LiBOB), Li[N(SO2F)2](LiFSI), LiBeti(LiN[SO2C2F5]2), NaClO4, NaPF4, NaPF6, NaAsF6, NaTFSI, NaCF3SO3, Na[(C2F5)3PF3](NaFAP), Na[B(C2O4)2](NaBOB), Na[N(SO2F)2](NaFSI), 및 NaBeti(NaN[SO2C2F5]2)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것인, 유기 이차전지.
According to paragraph 1,
Salts included in the electrolyte include LiClO 4 , LiPF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiTFSI, LiCF 3 SO 3 , Li[(C 2 F 5 ) 3 PF 3 ] ( LiFAP), Li[B(C 2 O 4 ) 2 ](LiBOB), Li[N(SO 2 F) 2 ](LiFSI), LiBeti(LiN[SO 2 C 2 F 5 ] 2 ), NaClO 4 , NaPF 4 , NaPF 6 , NaAsF 6 , NaTFSI, NaCF 3 SO 3 , Na[(C 2 F 5 ) 3 PF 3 ](NaFAP), Na[B(C 2 O 4 ) 2 ](NaBOB), Na[N(SO 2 F) 2 ](NaFSI), and An organic secondary battery comprising at least one compound selected from the group consisting of NaBeti (NaN[SO 2 C 2 F 5 ] 2 ).
제1항에 있어서,
상기 라디칼 유기활물질을 포함하는 전극의 대극은 음극이고,
상기 음극은 리튬 금속, 나트륨 금속, 흑연, 하드 카본, 소프트 카본, 및 n-type 유기 음극으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것인,
유기 이차전지.
According to paragraph 1,
The opposite electrode of the electrode containing the radical organic active material is the cathode,
The negative electrode includes one or more compounds selected from the group consisting of lithium metal, sodium metal, graphite, hard carbon, soft carbon, and n-type organic negative electrode.
Organic secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 라디칼 유기활물질을 포함하는 전극은 라디칼 유기활물질과 상이한 양극 활물질을 더 포함하고,
상기 라디칼 유기활물질은 상기 라디칼 유기활물질을 포함하는 전극 총 중량을 기준으로 50 중량%이하의 범위로 포함되며,
상기 양극 활물질은 코발트, 망간, 니켈 및 알루미늄에서 선택된 1종 이상의 금속과 리튬을 포함하는 리튬 복합금속 산화물인, 유기 이차전지.

According to paragraph 1,
The electrode containing the radical organic active material further includes a positive electrode active material different from the radical organic active material,
The radical organic active material is contained in an amount of 50% by weight or less based on the total weight of the electrode containing the radical organic active material,
An organic secondary battery wherein the positive electrode active material is a lithium composite metal oxide containing lithium and one or more metals selected from cobalt, manganese, nickel, and aluminum.

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Tae Sin Kim et al., Carbon conductor- and binder-free organic electrode for flexible organic rechargeable batteries with high energy density, Journal of Power Sources 361(2017), p15-20

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