KR20240019174A - 전지 - Google Patents

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KR20240019174A
KR20240019174A KR1020237045396A KR20237045396A KR20240019174A KR 20240019174 A KR20240019174 A KR 20240019174A KR 1020237045396 A KR1020237045396 A KR 1020237045396A KR 20237045396 A KR20237045396 A KR 20237045396A KR 20240019174 A KR20240019174 A KR 20240019174A
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하이 왕
수리 리
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Abstract

본 공개는 전지 기술분야에 속하며 구체적으로는 전지에 관한 것이다. 상기 전지는 정극판, 부극판, 비수 전해액과 분리막을 포함하고; 상기 비수 전해액은 비수 유기 용매, 리튬염 및 선택적으로 전해액 첨가제를 포함하고; 상기 정극판의 페이스트 말단부에는 정극판 마감 테이프가 설치되며; 상기 정극판 마감 테이프의 면적은 A cm2이고, 상기 정극판의 폭은 C cm이며, A와 C의 비율값은 1~3의 범위 내이다. 상기 전지는, 제조하여 얻은 전지의 셀의 고온 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있음과 동시에 셀의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제도 해결할 수 있으며, 전지를 고온 환경에서 사용할 때 정극판 마감 테이프의 들뜸 변형으로 인한 셀의 고온 저장 두께 불량과 고온 순환 리튬 석출, 정극판 마감 테이프 중의 접착제층이 비수 전해액에 쉽게 용해되는 것 그리고 비수 전해액이 정극과 부극의 계면에서 쉽게 산화 환원 분해되는 것 등의 문제를 피할 수 있다.

Description

전지
본 공개는 전지 기술분야에 속하며, 특히는 전지에 관한 것이다.
근래에 전지는 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 웨어러블, 전동 공구 및 전기 자동차 등의 분야에서 널리 적용되고 있다. 전지가 널리 적용됨에 따라, 전지의 에너지 밀도와 사용 환경에 대한 소비자의 요구는 끊임없이 높아지고 있으며, 이를 만족시키기 위해 전지는 고전압에서 우수한 고온 안전 성능을 가져야 한다.
현재, 전지는 사용 과정에서 안전 위험이 있다. 예를 들어 전지가 지속적으로 고온에 있는 등 일부 극단적인 사용 상황에서 심각한 안전 사고가 발생하기 쉽고, 셀이 변형되어 발화하거나 심지어 폭발할 수 있다. 따라서 전지의 고온 안전 성능을 향상시키는 것은 매우 중요하다.
본 공개의 목적은 전지의 고온 안전 성능을 향상시키기 위해 신형의 전지를 제공하는 것이다. 당해 전지는 우수한 고온 안전 성능을 구비하며, 고전압에서도 우수한 고온 안전 성능을 유지할 수 있다.
상술한 목적을 구현하기 위하여, 본 공개는 전지를 제공한다. 상기 전지는 정극판, 부극판, 비수 전해액 및 분리막을 포함하며; 상기 비수 전해액은 비수 유기 용매, 리튬염 및 선택적으로 전해액 첨가제를 포함하고; 상기 정극판의 페이스트 말단부에는 정극판 마감 테이프가 설치되며; 상기 정극판 마감 테이프의 면적은 A cm2이고, 상기 정극판의 폭은 C cm이며, A와 C의 비율값은 1~3의 범위 내이다.
일 실시예에서, 상기 마감 테이프는 기재 및 당해 기재 표면에 코팅된 마감 접착제층을 포함하며, 상기 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층 또는 (메타)아크릴산 마감 접착제층이다.
일 실시예에서, 상기 마감 접착제층에는 비닐렌 카보네이트가 포함된다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬염의 함량은 B1 mol/L이고, A와 B1의 비율값은 2~20의 범위 내이다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함하고, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량은 B2 wt%이며, A와 B2의 비율값은 0.5~5의 범위 내이다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트의 함량은 B3 wt%이고, A와 B3의 비율값은 5~200의 범위 내이다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로포스페이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로포스페이트의 함량은 B4 wt%이고, A와 B4의 비율값은 5~200의 범위 내이다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 1,2-비스(시아노에톡시)에탄과/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함하고, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량은 B56 wt%이고, A와 B56의 비율값은 2~40의 범위 내이다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 리튬 디플루오로포스페이트, 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판에서 선택된 하나 또는 2종 이상의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 적어도 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상술한 전해액 첨가제는 적어도 리튬 디플루오로포스페이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 적어도 리튬 디플루오로포스페이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 적어도 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 적어도 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전지는 아래의 조합 (1)~(8) 중의 적어도 하나를 포함한다.
(1) 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬염의 함량은 B1 mol/L이고, A와 B1의 비율값은 2~20의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층임;
(2) 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬염의 함량은 B1 mol/L이고, A와 B1의 비율값은 2~20의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 (메타)아크릴산 마감 접착제층임;
(3) 상기 전해액 첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량은 B2 wt%이고, A와 B2의 비율값은 0.5~5의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 (메타)아크릴산 마감 접착제층임;
(4) 상기 전해액 첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량은 B2 wt%이고, A와 B2의 비율값은 0.5~5의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층임;
(5) 상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트의 함량은 B3 wt%이고, A와 B3의 비율값은 5~200의 범위 내이고, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층임;
(6) 상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로포스페이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로포스페이트의 함량은 B4 wt%이고, A와 B4의 비율값은 5~200의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 (메타)아크릴산 마감 접착제층임;
(7) 상기 전해액 첨가제는 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함하고, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량은 B56 wt%이고, A와 B56의 비율값은 2~40의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 (메타)아크릴산 마감 접착제층임;
(8) 상기 전해액 첨가제는 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량은 B56 wt%이고, A와 B56의 비율값은 2~40의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층임.
본 공개의 전지는 고전압형 전지이고 우수한 고온 성능을 구비한다. 정극판 마감 테이프의 사이즈를 제어하고, 바람직한 형태에서는 접착제층의 재료를 추가로 제어하고, 정극판 마감 테이프와 비수 전해액의 관계를 최적화하고 비수 전해액 중의 특정 성분의 선택과 함량을 제어함으로써, 정극판 마감 테이프 중의 접착제층이 비수 전해액에 쉽게 용해되는 문제와, 비수 전해액이 정극과 부극의 계면에서 쉽게 산화 환원 분해되는 문제 등을 효과적으로 해결하여, 전지를 고온 환경에서 사용할 때 정극판 마감 테이프의 들뜸 변형으로 인한 셀의 고온 저장 두께 불량과 고온 순환 시의 리튬 석출을 방지할 수 있다. 따라서, 제조된 전지의 셀의 고온 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 동시에 셀 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제도 해결할 수 있다.
본 명세서에 개시된 범위의 끝점과 임의의 값은 모두 당해 정확한 범위나 값에 제한되지 않으며, 이들 범위나 값은 이들 범위나 값에 근접하는 값을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 수치 범위에 대하여, 각 범위의 끝점값 사이, 각 범위의 끝점값과 개별적인 값들 사이, 및 개별적인 값들 사이는 서로 조합되어 하나 또는 다수의 새로운 수치 범위를 구성할 수 있으며, 이러한 수치 범위는 본 명세서에 구체적으로 개시된 것으로 간주되어야 한다.
도 1은 본 공개의 일 실시예에서의 정극판의 구조 개략도이다.
도 2는 본 공개의 다른 실시예에서의 정극판의 구조 개략도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 정극판의 측면도이다.
이하, 구체적인 실시예를 참조하여 본 공개를 더 상세하게 설명하고자 한다. 이해할 수 있듯이, 하기 실시예는 본 공개를 예시적으로 설명하고 해석하기 위한 것일 뿐, 본 공개의 보호 범위에 대한 한정으로 해석되어서는 안된다. 본 공개의 상술한 내용을 토대로 구현되는 기술은 모두 본 공개에서 의도하는 보호 범위 내에 포함된다.
본 공개의 제1 측면은 전지를 제공한다. 상기 전지는 정극판, 부극판, 비수 전해액 및 분리막을 포함한다. 상기 비수 전해액은 비수 유기 용매, 리튬염 및 선택적으로 전해액 첨가제를 포함한다. 상기 정극판의 페이스트 말단부에는 정극판 마감 테이프가 설치된다. 상기 정극판 마감 테이프의 면적은 A cm2이고, 상기 정극판의 폭은 C cm이며, A와 C의 비율값은 1~3의 범위 내이다.
<정극판 마감 테이프>
상기 정극판의 페이스트 말단부에 정극판 마감 테이프를 설치함으로써, 셀의 말단부를 고정함과 동시에 정극판의 절단 가장자리의 버를 덮음으로써, 전지의 단락을 방지하고 절연 보호 작용을 할 수 있다. 그러나 출원인은, 고온 고압에서 마감 테이프는 부분적인 변형 들뜸 현상이 쉽게 발생하고, 변형 들뜸이 일정 정도에 달하면 단락 위험이 발생하게 된다는 것을 발견했다. 이에, 출원인은 마감 테이프의 사이즈에 대해 심도 깊게 연구하였으며, 마감 테이프의 면적과 정극판의 폭의 비율값이 1~3의 범위 내에 있는 경우, 페이스트와 무지부 표면을 더 합리하게 덮고, 변형 들뜸으로 인한 단락 위험을 낮은 정도로 제어할 수 있음을 발견했다.
본 공개에서, 용어 “정극판 마감 테이프”는 정극판의 정극 집전체 표면의 페이스트(예를 들어, 정극 활물질층)의 말단부에 설치된 테이프를 가리킨다. 도시된 바와 같이, 도 1 및 도 2는 2가지 실시예에 따른 정극판의 구조도(탭의 위치가 서로 다르다)를 각각 예시적으로 표시하였으며, 그 중 1은 정극판 시단부를 표시하고; 2는 정극판 말단부를 표시하며; 3은 무지부 영역을 나타낸다. 전지에서, 정극판 마감 테이프의 수는 2개이며, 다시 말해 정극판 중 정극 집전체의 양측 표면 각각에는 하나의 정극판 마감 테이프가 설치된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 5는 일면의 정극 페이스트 말단부를 표시하고; 6은 일면의 정극판 마감 테이프를 표시하며; 7은 타면의 정극 페이스트 말단부를 표시하고; 8은 타면의 정극판 마감 테이프를 나타낸다. 도 3으로부터 알 수 있듯이, 상기 정극판 마감 테이프(6, 8)의 일부는 정극 집전체 표면의 페이스트(5, 7)를 덮고, 다른 일부는 정극 집전체 표면(즉, 정극 집전체 표면의 무지부(3))을 덮는다. 여기서, 정극판 마감 테이프(4, 6 또는 8)는 페이스트의 일부와 무지부의 일부를 동시에 덮는다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 정극판 마감 테이프(4)의 중간은 세로선으로 분리되며(당해 세로선은 페이스트와 무지부의 경계로 인해 정극판 마감 테이프에 발생하는 접힌 자국임), 당해 세로선의 왼쪽은 페이스트를 덮는 영역이고(정극판 말단부(2)의 일부를 덮는다), 당해 세로선의 오른쪽은 무지부를 덮는 영역이다.
상기 정극판 마감 테이프의 면적 A는, 정극판 중 정극 집전체의 일측 표면에 설치된 정극판 마감 테이프의 면적을 가리킨다. 일 실시예에서, 정극판 중 정극 집전체의 양측 표면에 설치된 정극판 마감 테이프의 면적은 동일하다.
예시적으로, 상기 A와 C의 비율값은 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
일 실시예에서, A와 C의 비율값은 1.6~2.2의 범위 내이다.
상기 정극판 마감 테이프의 면적 A는 정극판의 크기, 실제 수요 및 A와 C의 비율값을 토대로 조정될 수 있으며, 예를 들어 3cm2~120cm2의 범위 사이에서 조정될 수 있다. 예시적으로, 상기 정극판 마감 테이프의 면적 A는 3cm2, 5cm2, 10cm2, 20cm2, 30cm2, 40cm2, 50cm2, 60cm2, 70cm2, 80cm2, 90cm2, 100cm2, 120cm2 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개으로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
상기 정극판의 폭 C는 전지의 크기, 실제 수요 및 A와 C의 비율값을 토대로 조정될 수 있으며, 예를 들어 1cm~120츠의 범위 사이에서 조정될 수 있다. 예시적으로, 상기 정극판의 폭 C는 1cm, 3cm, 5cm, 6cm, 8cm, 10cm, 16cm, 20cm, 30cm, 40cm, 50cm, 60cm, 70cm, 80cm, 90cm, 100cm, 110cm, 120cm 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
출원인은, 마감 테이프에 부분적인 변형 들뜸 현상이 발생하는 하나의 중요한 원인은 접착제층이 고온 고압에서 전해액에 쉽게 용해되기 때문이라는 것을 발견했다. 따라서, 마감 테이프가 전해액의 영향을 받는 것을 감소시켜 마감 테이프의 변형 들뜸으로 인한 단락 위험을 추가로 줄이기 위하여, 출원인은 마감 테이프의 접착제층의 재료에 대해 심도 깊게 연구했다.
일 실시예에서, 상기 마감 테이프는 기재 및 당해 기재의 표면에 코팅된 마감 접착제층을 포함한다.
상기 기재는 본 분야에서 통상적으로 마감 테이프로서 사용되는 기재일 수 있으며, 예를 들어 PET(Polyethylene terephthalate)이다.
일 실시예에서, 상기 마감 접착제층은 본 분야의 통상적인 재료를 사용한다.
바람직한 실시예에서, 상기 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층과/또는 (메타)아크릴산 마감 접착제층이다.
제X1 실시형태에서, 상기 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층이다.
상기 제X1 실시형태에서, 상기 고무 마감 접착제층에는 가교 변성 고무가 포함된다.
상기 가교 변성 고무는 제1 가교제의 작용하에서 제1 기질을 가교 변성시켜 얻은 것이며, 상기 제1 기질은 고무 기질이며, 예를 들어 천연 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리이소부틸렌 고무, 부틸 고무 및 부티로니트릴 고무 등으로부터 선택되는 적어도 하나이다.
일 실시예에서, 상기 제1 가교제는 비닐렌 카보네이트를 포함한다. 비닐렌 카보네이트는 고무의 가교 중합에 참여하여 균열 방지 작용을 할 수 있으며, 고무 마감 접착제층으로 하여금 고온 고압에 더 견디도록 하며, 접착제층의 구조를 안정시키고, 셀의 고온 성능을 더 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가교 변성 고무의 총 중량을 기준으로, 상기 비닐렌 카보네이트의 함량은 0.5~5wt％이며, 예를 들어 0.5wt％, 0.6wt％, 0.7wt％, 0.8wt％, 0.9wt％, 1wt％, 1.2wt％, 1.5wt％, 1.8wt％, 2wt％, 2.5wt％, 3wt％, 3.5wt％, 3.8wt％, 4wt％, 4.5wt％ 또는 5wt％이다.
제X2 실시형태에서, 상기 마감 접착제층은 (메타)아크릴산 마감 접착제층이다.
상기 제X2 실시형태에서, 상기 (메타)아크릴산 마감 접착제층은 가교 변성된 (메타)아크릴산 및/또는 가교 변성된 (메타)아크릴레이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 (메타)아크릴레이트는 C1~C10 알킬 (메타)아크릴레이트로부터 선택되며, 예시적으로 이소옥틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트 등으로부터 선택되는 적어도 하나이다.
본 공개에서, “(메타)아크릴산”과 “(메타)아크릴레이트” 중의 “(메타)”는 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있음을 나타낸다. 즉 상기 (메타)아크릴산 마감 접착제층은 가교 변성된 메타크릴산, 가교 변성된 아크릴산, 가교 변성된 메타크릴레이트 및 가교 변성된 아크릴레이트 중의 적어도 하나를 포함한다.
상기 (메타)아크릴산 마감 접착제층은 제2 가교제의 작용하에서 제2 기질을 가교 변성시켜 얻은 것이며, 상기 제2 기질은 메타크릴산, 아크릴산, 메타크릴레이트 및 아크릴레이트로부터 선택되는 적어도 하나이다.
일 실시예에서, 상기 제2 가교제는 비닐렌 카보네이트를 포함한다. 비닐렌 카보네이트는 아크릴산의 가교 중합에 참여하여 아크릴산 마감 접착제층에 에틸 카보네이트 구조의 분지쇄가 함유되도록 하여, 고온 고압에 더 견디도록 하고, 접착제층의 구조를 안정시키며, 셀의 고온 성능을 더 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가교 변성된 (메타)아크릴산과/또는 가교 변성된 (메타)아크릴레이트의 총 중량을 기준으로, 상기 비닐렌 카보네이트의 함량은 0.5~5wt％이며, 예를 들어 0.5wt％, 0.6wt％, 0.7wt％, 0.8wt％, 0.9wt％, 1wt％, 1.2wt％, 1.5wt％, 1.8wt％, 2wt％, 2.5wt％, 3wt％, 3.5wt％, 3.8wt％, 4wt％, 4.5wt％ 또는 5wt％이다.
상기 제X1, 제X2 실시형태에서, 상기 마감 접착제층에는 보조제 등의 다른 통상적인 성분도 함유될 수 있다. 상기 보조제는 예를 들어 항산화제, 무기 충전재 등으로부터 선택되는 적어도 하나이다.
상기 항산화제는 통상적으로 사용되는, 주성분(예를 들어, 가교 변성 고무 또는 가교 변성된 (메타)아크릴산 및/또는 가교 변성된 (메타)아크릴레이트)에 적합한 항산화제일 수 있다.
상기 무기 충전재는 통상적으로 사용되는, 주성분에 적합한 무기 충전재일 수 있다.
제X0 실시형태에서, 상기 마감 접착제층은, 가교 변성 고무도 함유하지 않고 가교 변성된 (메타)아크릴산 및/또는 가교 변성된 (메타)아크릴레이트도 함유하지 않으며, 그밖의 다른 본 분야의 통상적인 마감 접착제층 재료이다.
일 실시예에서, 상기 정극판 마감 테이프의 두께는 8μm~20μm이며, 예시적으로 8μm, 9μm, 10μm, 11μm, 12μm, 13μm, 14μm, 15μm, 16μm, 17μm, 18μm, 19μm, 20μm이다.
<전해액 중의 리튬염>
출원인은 또한, 전해액도 전지의 고온 고압에서의 안전 성능에 영향을 미치는 중요한 요소이며, 가능한 원인은 종래 기술의 전해액은 고온 고압에서 쉽게 분해되어 정극과 부극 표면에서 산화 환원 분해를 일으켜 SEI 막이 파괴됨으로 인해 셀의 저항이 끊임없이 증가하고 셀의 성능이 열화되기 때문임을 발견했다. 이에, 출원인은 전해액의 성분에 대해 심도 깊게 연구했다.
상기 비수 전해액은 비수 유기 용매, 리튬염 및 선택적으로 전해액 첨가제를 포함한다. 출원인은, 리튬염의 함량을 제어하고, 또한/또는 특정 함량 및 성분의 전해액 첨가제를 사용하면 고온 고압에서의 비수 전해액의 성능이 더 안정해짐을 발견했다.
제Y1 실시형태에서는 리튬염의 농도에 대해 특별히 제어한다. 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬염의 함량을 B1 mol/L로 기록한다.
일 실시예에서, A와 B1의 비율값은 2~20의 범위 내이다. 예시적으로, 상기 A와 B1의 비율값은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
본 공개에서, “a~b의 범위 내”는 두 끝점값 a와 b, 그리고 a와 b 사이의 임의의 수치를 포함함을 나타낸다.
일 실시예에서, 상기 리튬염의 함량 B1은 1mol/L~6mol/L이며, 예를 들어 1mol/L, 1.5mol/L, 2mol/L, 2.5mol/L, 3mol/L, 3.5mol/L, 4mol/L, 5mol/L 또는 6mol/L이다.
일 실시예에서, 상기 리튬염의 농도 B1은 1.5mol/L~3mol/L이다. 본 공개의 리튬염의 농도는 종래 기술에서 일반적으로 사용되는 리튬염의 농도(통상적으로 1.2mol/L 이하이다)와 비교하여 높은 편이다.
바람직하게, 상기 리튬염은 리튬 비스트리플루오로메틸설포닐이미드, 리튬 비스플루오로설포닐이미드 및 리튬 헥사플루오로포스페이트로부터 선택되는 적어도 하나이다.
본 공개에서, “선택적으로”는 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있음을 나타낸다. 예를 들어, “선택적으로 전해액 첨가제”는 비수 전해액에 전해액 첨가제가 함유될 수도 있고, 전해액 첨가제가 함유되지 않을 수도 있음을 나타낸다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 상기 전해액 첨가제를 함유하지 않는다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 상기 전해액 첨가제를 함유한다.
<전해액 중의 전해액 첨가제>
제Y2 실시형태에서, 상기 전해액 첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함한다. 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량을 B2 wt%로 기록한다.
일 실시예에서, A와 B2의 비율값은 0.5~5의 범위 내이다. 예시적으로, 상기 A와 B2의 비율값은 0.5, 0.8, 1, 1.2, 1.4, 1.5, 1.8, 2, 2.2, 2.5, 2.8, 3, 3.2, 3.5, 3.8, 4, 4.5, 5 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
일 실시예에서, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량 B2는 5~30wt％이며, 예를 들어 5wt％, 6wt％, 7wt％, 8wt％, 9wt％, 10wt％, 12wt％, 15wt％, 18wt％, 20wt％, 22wt％, 25wt％, 28wt％ 또는 30wt％이다.
일 실시예에서, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량은 5~10wt％이다.
제Y3 실시형태에서, 상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 포함한다. 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트의 함량을 B3 wt%로 기록한다.
일 실시예에서, A와 B3의 비율값은 5~200의 범위 내이다. 예시적으로, 상기 A와 B3의 비율값은 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150, 180, 200 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
일 실시예에서, 상기 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트의 함량 B3은 0.1~3wt％이며, 예를 들어 0.1wt％, 0.2wt％, 0.3wt％, 0.4wt％, 0.5wt％, 0.6wt％, 0.7wt％, 0.8wt％, 0.9wt％, 1wt％, 1.2wt％, 1.5wt％, 1.8wt％, 2wt％, 2.2wt％, 2.5wt％, 2.8wt％ 또는 3wt％이다.
일 실시예에서, 상기 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트의 함량 B3은 0.2~1wt％이다.
제Y4 실시형태에서, 상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로포스페이트를 포함한다. 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로포스페이트의 함량을 B4 wt%로 기록한다.
일 실시예에서, A와 B4의 비율값은 5~200의 범위 내이다. 예시적으로, 상기 A와 B4의 비율값은 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150, 180, 200 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
일 실시예에서, 상기 리튬 디플루오로포스페이트의 함량 B4는 0.1~3wt％이며, 예를 들어 0.1wt％, 0.2wt％, 0.3wt％, 0.4wt％, 0.5wt％, 0.6wt％, 0.7wt％, 0.8wt％, 0.9wt％, 1wt％, 1.2wt％, 1.5wt％, 1.8wt％, 2wt％, 2.2wt％, 2.5wt％, 2.8wt％ 또는 3wt％이다.
일 실시예에서, 상기 리튬 디플루오로포스페이트의 함량 B4는 0.2~1wt％이다.
제Y5 실시형태에서, 상기 전해액 첨가제는 1,2-비스(시아노에톡시)에탄을 포함한다. 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄의 함량을 B5 wt%로 기록한다.
일 실시예에서, A와 B5의 비율값은 2~40의 범위 내이다. 예시적으로, 상기 A와 B5의 비율값은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
일 실시예에서, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄의 함량 B5는 0.5~3wt％이며, 예를 들어 0.5wt％, 0.6wt％, 0.7wt％, 0.8wt％, 0.9wt％, 1wt％, 1.2wt％, 1.5wt％, 1.8wt％, 2wt％, 2.2wt％, 2.5wt％, 2.8wt％ 또는 3wt％이다.
일 실시예에서, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄의 함량 B5는 1~2wt％이다.
제Y6 실시형태에서, 상기 전해액 첨가제는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함한다. 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량을 B6 wt%로 기록한다.
일 실시예에서, A와 B6의 비율값은 2~40의 범위 내이다. 예시적으로, 상기 A와 B6의 비율값은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
일 실시예에서, 상기 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량 B6은 0.5~3wt％이며, 예를 들어 0.5wt％, 0.6wt％, 0.7wt％, 0.8wt％, 0.9wt％, 1wt％, 1.2wt％, 1.5wt％, 1.8wt％, 2wt％, 2.2wt％, 2.5wt％, 2.8wt％ 또는 3wt％이다.
일 실시예에서, 상기 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량 B6은 1~2wt％이다.
상기 전해액 첨가제는 상술한 Y2~Y6의 구체적인 실시형태에서 한정된 주요 성분 외에도 다른 성분도 함유할 수 있으며, 당해 다른 성분은 예시적으로 1,3-프로판 설톤, 1,3-프로펜 설톤, 에틸렌 설파이트, 에틸렌 설페이트, 리튬 비스(옥살라토)보레이트, 리튬 디플루오로(옥살라토)포스페이트 및 비닐에틸렌카보네이트로부터 선택되는 적어도 하나이다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 전해액 첨가제의 총 함량은 0~10wt％이며, 예를 들어 1wt％, 2wt％, 3wt％, 4wt％, 5wt％, 6wt％, 7wt％, 8wt％, 9wt％, 10wt％이다. 함량이 0wt%인 경우는 즉 상기 비수 전해액에 상기 전해액 첨가제가 함유되지 않음을 나타낸다.
<전해액 중 성분들 사이의 조합 방식>
본 공개에 따르면, 상기 비수 전해액 중의 상기 리튬염과 상기 전해액 첨가제의 각종 실시형태는 임의의 방식으로 조합할 수 있다. 본 공개에서는 상기에서 예시된 제Y1 실시형태(리튬염에 대한 한정)와 제Y2~Y6 실시형태(전해액 첨가제에 대한 한정) 이들 6가지 실시형태를 임의의 방식으로 서로 조합할 수 있으며, 그밖의 다른 전해액 첨가제가 선택적으로 첨가되거나 첨가되지 않을 수 있다.
상기 전해액 첨가제의 성분들은 다양하게 서로 조합될 수 있다. 상술한 전해액 첨가제의 총 중량이 상기 비수 전해액에서 차지하는 함량 범위 조건 만을 만족시키면, 각종 조합 방식은 모두 양호한 효과를 구현할 수 있다.
구체적인 일 실시형태에 따르면, Y5와 Y6을 하나의 새로운 조합으로 하여 Y56으로 기록한다.
제Y56 실시형태에서, 상기 전해액 첨가제는 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함한다. 즉, 당해 제Y56 실시형태는 상기 제Y5 실시형태 및 제Y6 실시형태를 포함하고, 또한 Y5와 Y6이 조합되는 실시형태를 포함한다.
제Y56 실시형태에서, 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판이 단독으로 존재하는 경우는 바로 제Y5 또는 제Y6 실시형태이며, 여기서 더 이상 설명하지 않는다.
제Y56 실시형태에서, 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판이 동시에 존재할 경우, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량을 B56 wt%로 기록한다.
일 실시예에서, A와 B56의 비율값은 2~40의 범위 내이다. 예시적으로, 상기 A와 B56의 비율값은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 또는 상술한 끝점들 중 임의의 2개로 구성된 범위 내의 임의의 값이다.
일 실시예에서, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 총 함량 B56은 0.5~3wt％이며, 예를 들어 0.5wt％, 0.6wt％, 0.7wt％, 0.8wt％, 0.9wt％, 1wt％, 1.2wt％, 1.5wt％, 1.8wt％, 2wt％, 2.2wt％, 2.5wt％, 2.8wt％ 또는 3wt％이다.
일 실시예에서, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 총 함량 B56은 1~2wt％이다.
본 공개에서, “비율값”은 통상적으로 두 파라미터의 숫자 부분에 대해 계산한 비율을 가리킨다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 적어도 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 적어도 리튬 디플루오로포스페이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 적어도 리튬 디플루오로포스페이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 적어도 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 적어도 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y2와 Y3의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y2와 Y4의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y2와 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y3과 Y4의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y3과 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y4와 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y2, Y3과 Y4의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y2, Y3과 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y2, Y4와 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y3, Y4와 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전해액 첨가제는 Y2, Y3, Y4와 Y56의 조합을 포함한다.
상기 비수 전해액에는 상기 리튬염이 반드시 함유되며, 상기 전해액 첨가제는 선택적으로 함유된다.
일 실시형태에 따르면, 상기 비수 전해액은 상기 Y1만을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 비수 전해액은 상기 Y2~Y6 및 이들 간의 조합만을 포함할 수 있다(즉, 리튬염의 함량은 Y1에 따른 한정에 부합하지 않을 수 있다).
또 다른 실시형태에 따르면, 상기 비수 전해액은 Y1과, Y2~Y6 및 이들 내부의 조합을 동시에 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1과 Y2의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1과 Y3의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1과 Y4의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1과 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y2와 Y3의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y2와 Y4의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y2와 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y3과 Y4의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y3과 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y4와 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y2, Y3과 Y4의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y2, Y3과 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y2, Y4와 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y3, Y4와 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비수 전해액은 Y1, 및 Y2, Y3, Y4와 Y56의 조합을 포함한다.
상술한 조합 방식은 다른 전해액 첨가제의 존재를 제한하지 않는다.
상기 비수 전해액에는 비수 유기 용매가 더 함유되며, 상기 비수 유기 용매는 본 분야의 통상적인 유기 용매일 수 있으며, 예를 들어 카보네이트, 카르복실레이트 및 플루오로 에테르로부터 선택되는 적어도 하나이다. 여기서, 상기 카보네이트는 예를 들어, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트로부터 선택되는 하나 또는 다수 종의 조합이다. 상기 카르복실레이트는 예를 들어, 에틸 프로피오네이트 및 프로필 프로피오네이트로부터 선택되는 하나 또는 다수 종의 조합이다. 상기 플루오로 에테르는 예를 들어 1,1,2,3-테트라플루오로에틸-2,2,3,3-테트라플루오로프로필에테르로부터 선택된다.
일 실시예에서, 상기 비수 유기 용매는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 프로필 프로피오네이트(PP) 및 1,1,2,3-테트라플루오로에틸-2,2,3,3-테트라플루오로프로필에테르(중량비 (1-3):(0.5-2):(2-4):(1-3))의 조합을 포함한다.
<전해액과 정극 마감 테이프 간의 조합 방식>
본 공개에 따르면, 정극 마감 테이프의 사이즈를 특별히 한정함으로써, 마감 테이프의 변형 들뜸으로 인한 단락 위험을 줄일 수 있다. 바람직한 형태에서는 추가로, 정극판 마감 테이프 상의 마감 접착제층의 재료를 한정함으로써, 접착제층이 고온 고압에서 전해액에 쉽게 용해되는 현상을 추가로 줄일 수 있으며, 따라서 마감 테이프의 변형 들뜸으로 인한 단락 위험을 추가로 줄일 수 있다.
정극 마감 테이프에 대한 한정을 만족시키는 경우, 상술한 Y1~Y6을 추가로 만족시키지 않아도 양호한 효과를 구현할 수 있다.
바람직한 형태에서, 전해액에 대한 Y1~Y6에 따른 한정은, 상술한 정극판 마감 테이프에 대한 한정(특히는 마감 접착제층 재료에 대한 한정)과 함께 협동 작용을 할 수 있으며, 따라서 제조된 전지의 셀의 고온 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 이와 동시에 셀의 순환 후 극판 가장자리에서 리튬이 석출되는 문제도 해결할 수 있으며, 전지를 고온 환경에서 사용할 때 정극판 마감 테이프의 들뜸 변형으로 인한 셀의 고온 저장 두께 불량 및 고온 순환 시의 리튬 석출, 정극판 마감 테이프 중의 접착제층이 비수 전해액에 쉽게 용해되는 문제, 및 비수 전해액이 정극과 부극의 계면에서 산화 환원 분해되는 문제 등을 피할 수 있다.
따라서, 바람직한 형태에서, Y1~Y6 중의 하나 또는 다수 종의 조합을, X1 및/또는 X2와 추가로 조합한다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X1과 Y1의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X2와 Y1의 조합을 포함한다.
비수 전해액에 고농도의 용질 리튬염이 함유될 경우, 고농도의 용질 리튬염은 용액 중의 용질과 용매 간의 작용력의 증강에 더 유리하고, 자유 상태의 용매 분자가 소실되어 새로운 비수 전해액, 즉 고농도 비수 전해액이 형성되며, 현재 비율에서 비수 전해액이 특정된 3차원 네트워크 구조를 형성하는 데 더 유리하다. 이온(예를 들어, 리튬 이온)은 제한된 자유 상태의 용매 분자 및 음이온과 배위를 형성하여, 자유 상태의 용매 분자를 주체로 하는 통상적인 저농도 전해액과 현저히 구별되고, 정극판 마감 테이프가 비수 전해액에 침지된 후 정극판 마감 테이프 중의 접착제층이 노화되는 것을 더 바람직하게 완화시켜, 정극판 마감 테이프가 양호한 내구 굴곡성과 접착력을 유지하도록 하고, 비수 전해액에 침지된 상황에서 인장 강도를 유지하도록 보장하고, 정극판 마감 테이프의 노화와 무효화를 지연시키며, 접착제층이 정극판 마감 테이프로부터 넘쳐나 정극 활물질 표면을 덮음으로 인한 공극 막힘을 피한다. 이로써, 정극판 마감 테이프의 들뜸으로 인한 셀의 변형을 개선하는 동시에 셀의 순환 과정에서 공극 막힘으로 인한 가장자리에서의 리튬 석출 등의 문제를 개선한다. 나아가 리튬염의 농도가 증가함에 따라, 비수 전해액의 작동 전압 범위가 넓어져 고전압 정극 재료에 적합하여 안정적인 충방전을 구현하며, 가연성 용매 분자가 적으므로 전해액과 정극에서 발생하는 활성 산소의 반응을 완화시켜, 전지의 수명 및 안전성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X1과 Y2의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X2와 Y2의 조합을 포함한다.
비수 전해액에 플루오로에틸렌 카보네이트가 함유될 경우, 플루오로에틸렌 카보네이트는 정극판 마감 테이프와 양호한 협동 작용을 달성할 수 있다. 구체적으로, 플루오로에틸렌 카보네이트는 카보네이트계 화합물에 속하며, 점도가 높고, 분자간 쌍극자 거리가 크며, 극성이 강하고, 정극판 마감 테이프 중의 마감 접착제층과의 상용성이 약하다. A와 B2의 비율값이 0.5~5의 범위 내일 경우, 정극판 마감 테이프가 비수 전해액에 침지된 후 마감 접착제층의 분자간 작용력을 강화시킬 수 있으며, 마감 접착제층이 비수 전해액에 침지된 후에 유동 분산되는 것을 억제하고, 마감 접착제층이 양호한 점도를 유지시키고, 정극판 마감 테이프의 노화와 무효화를 지연시키며, 마감 접착제층이 정극판 마감 테이프로부터 넘쳐나 정극 활물질 표면을 덮음으로 인한 공극 막힘을 피할 수 있다. 이로써, 셀의 고온 저장 후 정극판 마감 테이프의 들뜸으로 인한 셀의 변형을 개선하는 동시에 셀의 순환 과정에서 공극 막힘으로 인한 가장자리에서의 리튬 석출 등의 문제를 개선할 수 있다. 또한, 플루오로에틸렌 카보네이트는 정극과 부극 표면에 견고한 SEI 막을 형성할 수 있으며, 고온 고압에서 정극과 부극 계면을 안정시키고, 부반응 및 불산의 생성을 줄이며, 마감 접착제층에 대한 불산의 부식 파괴를 피하여, 정극판 마감 테이프가 비수 전해액에 침지된 후의 마감 접착제층의 노화와 무효화를 추가로 지연시킨다. 이로써, 마감 접착제층이 정극판 마감 테이프로부터 넘쳐나 정극 활물질 표면을 덮음으로 인한 공극 막힘을 피하며, 셀을 고온 저장한 후 정극판 마감 테이프의 들뜸으로 인한 셀의 변형을 개선하는 동시에 셀의 순환 과정에서 공극 막힘으로 인한 가장자리에서의 리튬 석출 등의 문제를 개선할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X1과 Y3의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X2와 Y3의 조합을 포함한다.
비수 전해액에 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트가 함유될 경우, 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트는 비수 전해액 중의 소분자 물질(예를 들어, Cl, SO4 2-, HF 및 H2O 등)을 흡착 및 착화시킬 수 있으며, 비수 전해액에 침지된 정극판 마감 테이프 중의 접착제층의 노화를 지연시키고, 양호한 내구 굴곡성과 접착력을 유지하도록 하며, 비수 전해액에 침지된 상황에서도 인장 강도를 유지하도록 보장하며, 접착제층이 양호한 안정성을 유지시켜, 접착제층의 유동을 줄일 수 있다. 또한, 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트는 비수 전해액 중의 소분자 물질을 흡착 및 착화시키는 동시에 정극 활물질(예를 들어 코발트 등의 금속)의 용출에 대한 방지 작용도 증강시켜, 정극판 마감 테이프가 고온에서의 노화와 무효화를 지연시킨다. 이로써, 마감 접착제층이 정극판 마감 테이프로부터 넘쳐나 정극 활물질 표면을 덮음으로 인한 공극 막힘을 피하며, 셀을 고온 저장한 후 정극판 마감 테이프의 들뜸으로 인한 셀의 변형을 개선시키는 동시에 셀의 순환 과정에서 공극 막힘으로 인한 가장자리에서의 리튬 석출 등의 문제를 개선할 수 있다. 나아가 상기 비수 전해액 중의 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트는 정극과 부극 표면에 견고한 전극/전해액 계면막을 형성하여, 정극과 부극 표면에서의 이온의 삽입/탈리를 최적화하여, 전지의 순환 성능을 향상시킬 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X1과 Y4의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X2와 Y4의 조합을 포함한다.
비수 전해액에 리튬 디플루오로포스페이트가 함유될 경우, 리튬 디플루오로포스페이트는 정극판 마감 테이프와 더 바람직한 협동 작용을 달성할 수 있다. 구체적으로, 리튬 디플루오로포스페이트는 전해액 중의 소분자 물질(예를 들어, Cl, SO4 2-, HF 및 H2O 등)을 더 많이 흡착 및 착화시킬 수 있어, 비수 전해액에 침지된 후 정극판 마감 테이프 중의 아크릴산 마감 접착제층의 가수 분해를 억제하여, 아크릴산 마감 접착제층 중의 대분자 가교 구조의 안정성을 효과적으로 증가시키고, 아크릴산 마감 접착제층의 분자 구조를 강화시키며, 아크릴산 마감 접착제층이 양호한 점도를 유지하도록 하고, 액화와 유동을 줄이며, 정극판 마감 테이프가 고온에서 노화와 무효화되는 것을 지연시킨다. 이로써, 아크릴산 마감 접착제층이 정극판 마감 테이프로부터 넘쳐나 정극 활물질 표면을 덮음으로 인한 공극 막힘을 피하며, 셀을 고온 저장한 후 정극판 마감 테이프의 들뜸으로 인한 셀의 변형을 개선하고, 셀의 순환 과정에서 공극 막힘으로 인한 가장자리에서의 리튬 석출 등의 문제를 개선할 수 있다. 나아가, 상기 비수 전해액 중의 리튬 디플루오로포스페이트는 비수 전해액 중의 브뢴스테드산과 서로 결합함으로써, 브뢴스테드산에 의한 아크릴산 마감 접착제층의 부식 손상을 피할 뿐만 아니라, 전극 재료에 대한 브뢴스테드산의 영향도 피할 수 있으며, 또한 정극과 부극에 우수한 전극/전해액 계면막을 형성하여, 전극 표면에 대한 이온(예를 들어 리튬 이온)의 삽입/탈리를 최적화하고, 리튬 이차 전지의 순환 성능을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X1과 Y56의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 전지는 X2와 Y56의 조합을 포함한다.
비수 전해액에 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판이 함유될 경우, 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판은 고온에서 반응할 수 있으며, 에테르 결합이 파열되어 ·(CH2)2 CN 라디칼을 생성하고, 당해 라디칼은 시아노기의 영향을 받아 안정적이며, 라디칼의 연쇄 반응을 더 충분히 유발할 수 있고, 정극판 마감 테이프가 전해액에 침지된 후, 접착제층 중의 일부 대분자 모노머들 사이에 추가적인 가교 중합이 진행되도록 할 수 있다. 고온에서 마감 접착제층 중 가교물의 분자쇄의 파열을 억제하여, 접착제층의 대분자 가교 구조의 안정성을 효과적으로 증가시킬 수 있으며, 접착제층의 분자 구조를 강화시켜, 정극판 마감 테이프의 노화와 무효화를 지연시킨다. 이로써, 마감 접착제층이 정극판 마감 테이프로부터 넘쳐나 정극 활물질 표면을 덮음으로 인한 공극 막힘을 피하며, 정극판 마감 테이프의 들뜸으로 인한 셀의 변형을 개선시키는 동시에 셀의 순환 과정에서 공극 막힘으로 인한 가장자리에서의 리튬 석출 등의 문제를 개선할 수 있다. 나아가 상기 비수 전해액 중의 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판에서 N 함유기는 전해액 중의 브뢴스테드산과 서로 결합할 수 있으며, 브뢴스테드산에 의한 마감 접착제층의 부식 손상을 피할 뿐만 아니라, 전극 재료에 대한 브뢴스테드산의 영향도 피할 수 있다. 또한, 정극과 부극에서 우수한 전극/전해액 계면막을 형성하고, 전극 표면에 대한 이온(예를 들어 리튬 이온)의 삽입/탈리를 최적화하고, 전지의 순환 성능을 향상시킬 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 전지는 X1 및/또는 X2와, Y1~Y6 중 2가지 이상(상기에서 열거한 조합 실시예를 참고)과의 조합을 포함한다.
<전지의 다른 부품>
상기 전지의 다른 부품과 요소는 모두 본 분야의 통상적인 방식에 따라 설치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 정극판은 정극 집전체 및 정극 집전체의 일측 또는 양측 표면에 코팅된 정극 활물질층을 포함하며, 상기 정극 활물질층은 정극 활물질, 도전제 및 접착제를 포함한다.
상기 정극 활물질은 코발트산리튬, 또는 Al, Mg, Mn, Cr, Ti 및 Zr 중의 2종 이상의 원소에 의해 도핑 코팅 처리된 코발트산리튬으로부터 선택되며, 상기 Al, Mg, Mn, Cr, Ti, Zr 중의 2종 이상의 원소에 의해 도핑 코팅 처리된 코발트산리튬의 화학식은 LixCo1-y1-y2-y3-y4Ay1By2Cy3Dy4O2이고; 그 중 0.95≤x≤1.05, 0.01≤y1≤0.1, 0.01≤y2≤0.1, 0≤y3≤0.1, 0≤y4≤0.1이며, A, B, C 및 D는 Al, Mg, Mn, Cr, Ti 및 Zr 중의 2종 또는 다수 종의 원소로부터 선택된다.
일 실시예에서, 상기 부극판은 부극 집전체 및 부극 집전체의 일측 또는 양측 표면에 코팅된 부극 활물질층을 포함하며, 상기 부극 활물질층은 부극 활물질, 도전제 및 접착제를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 부극 활물질은 흑연, 또는 1~12wt％의 SiOx/C 또는 Si/C를 함유한 흑연 복합재료로부터 선택된다.
일 실시예에서, 상기 전지의 충전 차단 전압은 4.45V 이상이다.
일 실시예에서, 상기 전지는 리튬 이온 전지이다.
<실시예>
아래 실시예에서 사용되는 실험 방법은 특별한 설명이 없는 한 모두 통상적인 방법이다. 아래 실시예에서 사용되는 시약, 재료 등은 특별한 설명이 없는 한 모두 상업 경로로부터 얻을 수 있는 것이다.
아래 실시예와 비교예에서, 특별한 설명이 없는 한 아래와 같은 제조예에서의 방식에 따라 리튬 이온 전지의 각 부품을 준비하고 조립한다.
제조예
(1) 정극판의 제조
정극 활물질인 LiCoO2, 접착제인 폴리비닐리덴 플루오로라이드(PVDF) 및 도전제인 아세틸렌블랙을 중량비 97.2:1.3:1.5로 혼합하고, N-메틸피롤리돈(NMP)을 넣은 후, 진공 교반기의 작용하에서 혼합계가 균일한 유동성을 가진 정극 슬러리가 되도록 교반한다. 정극 슬러리를 9~12μm 두께의 알루미늄박에 균일하게 코팅한다. 코팅된 알루미늄박을 5단의 서로 다른 온도 구배를 갖는 오븐에서 구운 후, 120℃의 오븐에서 8h 건조시키고, 이어서 롤 프레스 및 슬리팅을 거쳐 정극판을 수요에 따른 사이즈로 얻었으며, 구체적인 극판의 폭은 각 그룹 실시예를 참고하기를 바란다.
(2) 정극판 마감 테이프의 제조
각 그룹 실시예를 참고하기를 바란다.
(3) 부극판의 제조
부극 재료인 96.5 중량％의 인조 흑연, 도전제인 0.1 중량％의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT), 도전제인 1 중량％의 전도성 카본블랙(SP), 접착제인 1 중량％의 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CMC) 및 접착제인 1.4 중량％의 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 습식 공정으로 슬러리를 제조하여 부극 집전체 동박의 표면에 코팅하고, 건조(온도: 85℃, 시간: 5h), 롤 프레스 및 다이 커팅을 거쳐 다양한 사이즈의 부극판을 얻었다.
(4) 비수 전해액의 제조
각 그룹 실시예를 참고하기를 바란다.
(5) 분리막의 제조
두께가 7~9μm인 폴리에틸렌 분리막을 사용한다.
(6) 리튬 이온 전지의 제조
상기에서 제조한 정극판, 분리막 및 부극판을 권취하고, 정극판의 마감 부분에 정극판 마감 테이프(정극 집전체 양측의 정극판 마감 테이프는 면적이 동일하다)를 부착하여 액체 주입전의 베어 셀을 얻는다. 베어 셀을 외포장박에 넣고, 상기에서 제조된 전해액을 건조된 베어 셀에 주입하고, 진공 포장, 방치, 화성, 성형 및 선별 등의 공정을 거쳐 필요한 리튬 이온 전지를 얻었다.
각 그룹의 실시예와 비교예에서 얻은 전지를 각각 아래와 같은 시험예에서 제시한 방법으로 테스트한다.
시험예
(1) 45℃ 순환 실험
실시예 및 비교예에서 얻은 전지를 (45±2)℃의 환경에 놓고 2-3시간 방치하며, 전지 본체가 (45±2)℃로 된 후, 전지를 1C의 정전류로 차단 전류 0.05C 까지 충전한다. 전지가 완전히 충전된 후 5min 방치하고, 다시 0.7C의 정전류로 차단 전압 3.0V 까지 방전한다. 최초 3회의 순환의 최고 방전 용량을 초기 용량 Q로 기록하고, 순환이 400회 도달한 후, 전지의 마지막 회의 방전 용량 Q1을 기록하고, 400T 순환한 전지를 분해하고 전지의 가장자리에서의 리튬 석출 여부를 기록하고, 그 결과를 각 그룹의 표에 기록한다.
여기서 사용되는 계산 공식은, 용량 유지율(％)＝Q1/Q×100％이다.
(2) 고온 저장 테스트
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 실온에 놓고 0.5C의 충방전 배율로 충방전 순환 테스트를 3회 진행한 후, 0.5C의 배율로 만충전 상태로 충전한다. 최초 3회의 0.5C 순환의 최고 방전 용량 Q2와 전지 두께 T1을 각각 기록한다. 만충전 상태의 전지를 설정 온도(70℃ 또는 85℃, 구체적으로 각 그룹 실시예를 참고)에서 소정 시간(구체적으로 각 그룹 실시예를 참고) 동안 저장하고, 종료 후의 전지의 두께 T2와 0.5C 방전 용량 Q3을 기록하고, 전지의 고온 저장 시의 두께 변화율과 용량 유지율 등의 실험 데이터를 산출하며, 그 결과를 각 그룹의 표에 기록한다.
여기서 사용되는 계산 공식은, 용량 유지율(％)＝Q3/Q2×100％; 두께 변화율(％)＝(T2-T1)/T1×100％이다.
(3) 130℃ 열충격 실험
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 대류 방식 또는 열 순환의 공기 탱크를 이용하여 초기 온도 25±3℃로 가열하되, 온도 변화율을 5±2℃/min로 하고, 130±2℃가 되도록 승온시키고, 60min 유지한 후 시험을 종료하고, 전지의 상태 결과를 각 그룹의 표에 기록한다.
이하의 각 그룹 실시예에서는 정극 마감 테이프 및/또는 비수 전해액을 각각 조정하고 있다. 이들 실시예는 본 공개의 조합 방식을 예시적으로 설명하기 위한 것일 뿐, 바람직한 조합 방식을 한정하기 위한 것은 아니다. 본 분야의 통상의 기술자라면 이들 조합 방식을 토대로 그밖의 다른 각종 조합 방식의 양호한 효과를 추측할 수 있을 것이다.
제I 그룹 실시예
당해 그룹의 실시예는 [X1+Y1]의 조합에 적용된다.
(1) 정극판 마감 테이프의 제조
천연 고무 82중량부, 스티렌-부타디엔 고무 24중량부, 부틸 고무 20중량부, 부티로니트릴 고무 10중량부, 테르펜수지 28중량부, 노화 방지제 16중량부를 1500중량부의 혼합 용매(중량비가 1:1:1인 에틸에스테르, 톨루엔, 크실렌)에 차례로 넣고, 85℃의 온도에서 고르게 교반하여 혼합액을 얻는다. 폴리이소부틸렌 고무 105중량부 및 무기 안료 38중량부를 혼합액에 차례로 넣고, 80℃의 온도에서 고르게 교반하여 추가로 혼합액을 얻은 후, 일정한 중량부의 가교제인 비닐렌 카보네이트를 혼합액에 넣고, 상온에서 교반하며, 고르게 혼합된 후 PET 기재의 표면에 코팅하여 정극판 마감 테이프를 얻는다.
(2) 비수 전해액의 제조
아르곤 기체로 가득찬 글러브 박스(수분<10ppm, 산소 성분<1ppm)에서, 용매(에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 프로필 프로피오네이트(PP) 및 1,1,2,3-테트라플루오로에틸-2,2,3,3-테트라플루오로프로필에테르를　중량비　2:1:3:2로) 고르게 혼합하고, 혼합 용액에 리튬염(리튬염의 구체적인 용량과 선택은 표 I1을 참고)을 천천히 넣은 후 고르게 교반하여 비수 전해액을 얻는다.
(3) 정극판, 부극판, 분리막의 성분과 제조, 및 리튬 이온 전지의 조립은 제조예에서와 같이 진행한다.
당해 그룹의 각 실시예와 비교예의 번호 및 기술적 구성은 표 I1과 같다.
표 I1
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 각각 시험예 중의 방법으로 테스트하고, 얻은 결과를 표 I2에 기록한다.
표 I2
표 I2의 결과로부터 아래 사항을 알 수 있다. 비교예와 실시예를 통해 알 수 있듯이, 전해액에서 리튬염 농도를 높이고 정극판 마감 테이프를 함께 사용하여 제조된 전지는, 전지의 고온 성능을 효과적으로 향상시키는 동시에 전지의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제를 해결할 수 있다.
제II 그룹 실시예
당해 그룹의 실시예는 [X2+Y1]의 조합에 적용된다.
(1) 정극판 마감 테이프의 제조
이소옥틸 아크릴레이트 40중량부, 부틸 아크릴레이트 3중량부, 비닐 아세테이트 3중량부, 아크릴산 3중량부, 이소프렌 고무 5중량부, 펜타에리톨트리메틸 아크릴레이트 1중량부, 아조비스이소부티로니트릴 1중량부 및 에틸에스테르 40중량부를 80℃의 온도에서 고르게 교반하여 혼합액을 얻은 후, 일정한 중량부의 가교제인 비닐렌 카보네이트를 혼합액에 넣고, 상온에서 교반하며, 고르게 혼합된 후 PET 기재의 표면에 코팅하여 정극판 마감 테이프를 얻는다.
(2) 비수 전해액의 제조
아르곤 기체로 가득찬 글러브 박스(수분<10ppm, 산소 성분<1ppm)에서, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 프로필 프로피오네이트(PP) 및 1,1,2,3-테트라플루오로에틸-2,2,3,3-테트라플루오로프로필에테르를 1:1:3:2의 중량비로 고르게 혼합하고, 혼합 용액에 리튬염을 천천히 넣은 후, 고르게 교반하여 비수 전해액을 얻는다.
(3) 정극판, 부극판, 분리막의 성분과 제조, 및 리튬 이온 전지의 조립은 제조예에서와 같이 진행한다.
당해 그룹의 각 실시예와 비교예의 번호 및 기술적 구성은 표 II1과 같다.
표 II1
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 각각 시험예 중의 방법으로 테스트하고, 얻은 결과를 표 II2에 기록한다.
표 II2
표 II2의 결과로부터 아래 사항을 알 수 있다. 비교예와 실시예를 통해 알 수 있듯이, 전해액 중의 리튬염 농도과 정극판 마감 테이프를 함께 사용하여 제조한 전지는, 전지의 고온 성능을 효과적으로 향상시키는 동시에 전지의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제를 해결할 수 있다.
제III 그룹 실시예
당해 그룹의 실시예는 [X1+Y1+Y2]의 조합에 적용된다.
(1) 정극판 마감 테이프의 제조
천연 고무 82중량부, 스티렌-부타디엔 고무 24중량부, 부틸 고무 20중량부, 부티로니트릴 고무 10중량부, 테르펜수지 28중량부 및 노화 방지제 16중량부를 1500중량부의 혼합 용매(중량비가 1:1:1인 에틸에스테르, 톨루엔, 크실렌)에 차례로 넣고, 85℃의 온도에서 고르게 교반하여 혼합액을 얻는다. 폴리이소부틸렌 고무 105중량부 및 무기 안료 38중량부를 혼합액에 차례로 넣고, 80℃의 온도에서 고르게 교반하여 추가로 혼합액을 얻은 후, 일정한 중량부의 가교제인 비닐렌 카보네이트를 혼합액에 넣고, 상온에서 고르게 교반하며, 고르게 혼합된 후 PET 기재의 표면에 코팅하여 정극판 마감 테이프를 얻는다.
(2) 비수 전해액의 제조
아르곤 기체로 가득찬 글러브 박스(수분<10ppm, 산소 성분<1ppm)에서, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 프로필 프로피오네이트(PP) 및 에틸 프로피오네이트(EP)를 2:1:3:1의 중량비로 고르게 혼합하고, 혼합 용액에 비수 전해액의 총 질량에 대해 13wt％인 LiPF6과 첨가제를 천천히 넣고 고르게 교반하여 비수 전해액을 얻는다.
(3) 정극판, 부극판, 분리막의 성분과 제조, 및 리튬 이온 전지의 조립은 제조예에서와 같이 진행한다.
당해 그룹의 각 실시예와 비교예의 번호 및 기술적 구성은 표 III1과 같다.
표 III1
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 각각 시험예 중의 방법으로 테스트하고, 얻은 결과를 표 III2에 기록한다.
표 III2
표 III2의 결과로부터 아래 사항을 알 수 있다. 비교예와 실시예를 통해 알 수 있듯이, 전해액에 플루오로에틸렌 카보네이트를 넣고 정극판 마감 테이프와의 협동 관계를 만족시켜 제조한 전지는 셀의 고온 성능을 효과적으로 향상시키는 동시에 셀의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제를 해결할 수 있다.
제IV 그룹의 실시예
당해 그룹의 실시예는 [X2+Y1+Y2]의 조합에 적용된다.
(1) 정극판 마감 테이프의 제조
이소옥틸 아크릴레이트 38중량부, 부틸 아크릴레이트 3중량부, 비닐 아세테이트 3중량부, 아크릴산 3중량부, 이소프렌 고무 5중량부, 펜타에리톨트리메틸 아크릴레이트 1중량부, 아조비스이소부티로니트릴 1중량부 및 에틸에스테르 36중량부를 80℃의 온도에서 고르게 교반하여 혼합액을 얻은 후, 일정한 중량부의 가교제인 비닐렌 카보네이트를 혼합액에 넣고, 상온에서 고르게 교반하며, 고르게 혼합된 후 PET 기재의 표면에 코팅하여 정극판 마감 테이프를 얻는다.
(2) 비수 전해액의 제조
아르곤 기체로 가득찬 글러브 박스(수분<10ppm, 산소 성분<1ppm)에서, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 프로필 프로피오네이트(PP) 및 에틸 프로피오네이트(EP)를 1:1:3:2의 중량비로 고르게 혼합하고, 혼합 용액에 비수 전해액의 총 질량에 대해 13wt％인 LiPF6과 첨가제(첨가제의 구체적인 용량과 선택은 표 1과 같다)를 천천히 넣고, 고르게 교반하여 비수 전해액을 얻는다.
(3) 정극판, 부극판, 분리막의 성분과 제조, 및 리튬 이온 전지의 조립은 제조예에서와 같이 진행한다.
당해 그룹의 각 실시예와 비교예의 번호 및 특징은 표 IV1과 같다.
표 IV1
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 각각 시험예 중의 방법으로 테스트하고, 얻은 결과를 표 IV2에 기록한다.
표 IV2
표 IV2의 결과로부터 아래 사항을 알 수 있다. 비교예와 실시예를 통해 알 수 있듯이, 전해액에 플루오로에틸렌 카보네이트를 넣고 정극판 마감 테이프와의 협동 관계를 만족시켜 제조한 전지는, 셀의 고온 성능을 효과적으로 향상시키는 동시에 셀의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제를 해결할 수 있다.
제V 그룹의 실시예
당해 그룹의 실시예는 [X1+Y1+Y3]의 조합에 적용된다.
(1) 정극판 마감 테이프의 제조
천연 고무 82중량부, 스티렌-부타디엔 고무 24중량부, 부틸 고무 20중량부, 부티로니트릴 고무 10중량부, 테르펜수지 28중량부 및 노화 방지제 16중량부를 1500중량부의 혼합 용매(중량비가 1:1:1인 에틸에스테르, 톨루엔, 크실렌)에 차례로 넣고, 85℃의 온도에서 고르게 교반하여 혼합액을 얻는다. 폴리이소부틸렌 고무 105중량부 및 무기 안료 38중량부를 차례로 혼합액에 넣고, 80℃의 온도에서 고르게 교반하여 추가로 혼합액을 얻은 후, 일정한 중량부의 가교제인 비닐렌 카보네이트를 혼합액에 넣고, 상온에서 고르게 교반하며, 고르게 혼합된 후 PET 기재의 표면에 코팅하여 정극판 마감 테이프를 제조하여 얻는다.
(2) 비수 전해액의 제조
아르곤 기체로 가득찬 글러브 박스(수분<10ppm, 산소 성분<1ppm)에서, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 프로필 프로피오네이트(PP) 및 에틸 프로피오네이트(EP)를 1:1:3:2의 중량비로 고르게 혼합하고, 혼합 용액에 비수 전해액의 총 질량에 대해 13wt％인 LiPF6과 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 천천히 넣고, 고르게 교반하여 비수 전해액을 얻는다.
(3) 정극판, 부극판, 분리막의 성분과 제조, 및 리튬 이온 전지의 조립은 제조예에서와 같이 진행한다.
당해 그룹의 각 실시예와 비교예의 번호 및 구성은 표 V1과 같다.
표 V1
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 각각 시험예 중의 방법으로 테스트하고, 얻은 결과를 표 V2에 기록한다.
표 V2
표 V2의 결과로부터 아래 사항을 알 수 있다. 비교예와 실시예를 통해 알 수 있듯이, 전해액에 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 넣고 정극판 마감 테이프를 함께 사용하여 제조한 전지는, 셀의 고온 성능을 효과적으로 향상시키는 동시에 셀의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제를 해결할 수 있다.
제VI 그룹의 실시예
당해 그룹의 실시예는 [X2+Y1+Y4]의 조합에 적용된다.
(1) 정극판 마감 테이프의 제조
이소옥틸 아크릴레이트 38중량부, 부틸 아크릴레이트 3중량부, 비닐 아세테이트 3중량부, 아크릴산 3중량부, 이소프렌 고무 5중량부, 펜타에리톨트리메틸 아크릴레이트 1중량부, 아조비스이소부티로니트릴 1중량부 및 에틸에스테르 36중량부를 80℃의 온도에서 고르게 교반하여 혼합액을 얻은 후, 일정한 중량부의 가교제인 비닐렌 카보네이트를 혼합 용액에 넣고, 상온에서 고르게 교반하며, 고르게 혼합된 후 PET 기재의 표면에 코팅하여 정극판 마감 테이프를 얻는다.
(2) 비수 전해액의 제조
아르곤 기체로 가득찬 글러브 박스(수분<10ppm, 산소 성분<1ppm)에서, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 프로필 프로피오네이트(PP) 및 에틸 프로피오네이트(EP)를 1:1:3:2의 중량비로 고르게 혼합하고, 혼합 용액에 비수 전해액 총 질량에 대해 13wt％인 LiPF6과 리튬 디플루오로포스페이트를 천천히 넣고, 고르게 교반하여 비수 전해액을 얻는다.
(3) 정극판, 부극판, 분리막의 성분과 제조, 및 리튬 이온 전지의 조립은 제조예에서와 같이 진행한다.
당해 그룹의 각 실시예와 비교예의 번호 및 기술적 구성은 표 VI1과 같다.
표 VI1
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 각각 시험예 중의 방법으로 테스트하고, 얻은 결과를 표 VI2에 기록한다.
표 VI2
표 VI2의 결과로부터 아래 사항을 알 수 있다. 비교예와 실시예를 통해 알 수 있듯이, 전해액에 리튬 디플루오로포스페이트를 넣고 정극판 마감 테이프와의 협동 관계를 만족시켜 제조한 전지는, 셀의 고온 성능을 효과적으로 향상시키는 동시에 셀의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제를 해결할 수 있다.
제VII 그룹의 실시예
당해 그룹의 실시예는 [X1+Y1+Y56]의 조합에 적용된다.
(1) 정극판 마감 테이프의 제조
천연 고무 82중량부, 스티렌-부타디엔 고무 24중량부, 부틸 고무 20중량부, 부티로니트릴 고무 10중량부, 테르펜수지 28중량부 및 노화 방지제 16중량부를 1500중량부의 혼합 용매(중량비가 1:1:1인 에틸에스테르, 톨루엔, 크실렌)에 차례로 넣고, 85℃의 온도에서 고르게 교반하여 추가로 혼합액을 얻는다. 폴리이소부틸렌 고무 105중량부 및 무기 안료 38중량부를 혼합액에 차례로 넣고, 80℃의 온도에서 고르게 교반하여 추가로 혼합액을 얻은 후, 일정한 중량부의 가교제인 비닐렌 카보네이트를 혼합액에 넣고, 상온에서 고르게 교반하며, 고르게 혼합된 후 PET 기재의 표면에 코팅하여 정극판 마감 테이프를 제조하여 얻는다.
(2) 비수 전해액의 제조
아르곤 기체로 가득찬 글러브 박스(수분<10ppm, 산소 성분<1ppm)에서, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 프로필 프로피오네이트(PP) 및 에틸 프로피오네이트(EP)를 2:1:2:1의 중량비로 고르게 혼합하고, 혼합 용액에 비수 전해액의 총 질량에 대해 13wt％인 LiPF6과 첨가제를 천천히 넣고, 고르게 교반하여 비수 전해액을 얻는다.
당해 그룹의 각 실시예와 비교예의 번호 및 특징은 표 VII1과 같다.
표 VII1
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 각각 시험예 중의 방법으로 테스트하고, 얻은 결과를 표 VII2에 기록한다.
표 VII2
표 2의 결과로부터 아래 사항을 알 수 있다. 비교예와 실시예를 통해 알 수 있듯이, 전해액에 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 넣고 정극판 마감 테이프와의 협동 관계를 만족시켜 제조한 전지는, 전지의 고온 성능을 효과적으로 향상시키는 동시에 전지의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제를 해결할 수 있다.
제VIII 그룹의 실시예
당해 그룹의 실시예는 [X1+Y1+Y56]의 조합에 적용된다.
(1) 정극판 마감 테이프의 제조
이소옥틸 아크릴레이트 40중량부, 부틸 아크릴레이트 3중량부, 비닐 아세테이트 3중량부, 아크릴산 3중량부, 이소프렌 고무 5중량부, 펜타에리톨트리메틸 아크릴레이트 1중량부, 아조비스이소부티로니트릴 1중량부 및 에틸에스테르 40중량부를 80℃의 온도에서 고르게 교반하여 혼합액을 얻은 후, 일정한 중량부의 가교제인 비닐렌 카보네이트를 혼합액에 넣고, 상온에서 교반하며, 고르게 혼합된 후 PET 기재의 표면에 코팅하여 정극판 마감 테이프를 얻는다.
(2) 비수 전해액의 제조
아르곤 기체로 가득찬 글러브 박스(수분<10ppm, 산소 성분<1ppm)에서, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 프로필 프로피오네이트(PP) 및 에틸 프로피오네이트(EP)를 2:1:3:2의 중량비로 고르게 혼합하고, 혼합 용액에 비수 전해액의 총 질량에 대해 13wt％인 LiPF6과 첨가제를 천천히 넣고, 고르게 교반하여 비수 전해액을 얻는다.
(3) 정극판, 부극판, 분리막의 성분과 제조, 및 리튬 이온 전지의 조립은 제조예에서와 같이 진행한다.
당해 그룹의 각 실시예와 비교예의 번호 및 구성은 표 VIII1과 같다.
표 VIII1
실시예와 비교예에서 얻은 전지를 각각 시험예 중의 방법으로 테스트하고, 얻은 결과를 표 VIII2에 기록한다.
표 VIII2
표 2의 결과로부터 아래 사항을 알 수 있다. 비교예와 실시예를 통해 알 수 있듯이, 전해액에 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 넣고 정극판 마감 테이프와의 협동 관계에 의해, 제조한 전지는 전지의 고온 성능을 효과적으로 향상시키는 동시에 전지의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제를 해결할 수 있다.
본 공개의 전지는 고전압형 전지이고 우수한 고온 성능을 가진다. 정극판 마감 테이프의 사이즈를 제어하고, 바람직한 형태에서는 추가로 접착제층의 재료를 제어하며, 또한 정극판 마감 테이프와 비수 전해액의 협동 작용을 이용함으로써, 제조한 전지의 셀의 고온 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 동시에 셀의 순환 후 극판 가장자리의 리튬 석출 문제도 해결할 수 있으며, 전지를 고온 환경에서 사용할 때 정극판 마감 테이프의 들뜸 변형으로 인한 셀의 고온 저장 두께 불량과 고온 순환 시의 리튬 석출, 정극판 마감 테이프 중의 접착제층이 비수 전해액에 쉽게 용해되는 문제, 그리고 비수 전해액이 정극과 부극의 계면에서 산화 환원 분해되는 문제 등을 피할 수 있다.
이상, 본 출원의 실시형태에 대해 설명했으나, 본 출원은 상술한 실시형태에 한정되지 않는다. 본 출원의 사상과 원칙 내에서 진행되는 모든 수정, 균등 교체 및 개량 등은 모두 본 출원의 보호 범위 내에 포함되어야 한다.
1: 정극판 시단부
2: 정극판 말단부
3: 무지부 영역
4: 정극판 마감 테이프
5: 일면의 정극 페이스트 말단부
6: 일면의 정극판 마감 테이프
7: 타면의 정극 페이스트 말단부
8: 타면의 정극판 마감 테이프

Claims (15)

  1. 정극판, 부극판, 비수 전해액 및 분리막을 포함하며;
    상기 비수 전해액은 비수 유기 용매, 리튬염 및 선택적으로 전해액 첨가제를 포함하고; 상기 정극판의 페이스트 말단부에는 정극판 마감 테이프가 설치되며;
    상기 정극판 마감 테이프의 면적은 A cm2이고, 상기 정극판의 폭은 C cm이며, A와 C의 비율값은 1~3의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정극판 마감 테이프의 면적 A는 3cm2~120cm2의 범위 내이며;
    바람직하게, 상기 정극판의 폭 C는 1cm~120cm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마감 테이프는 기재 및 상기 기재의 표면에 코팅된 마감 접착제층을 포함하며,
    상기 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층 또는 (메타)아크릴산 마감 접착제층인 것을 특징으로 하는 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고무 마감 접착제층에는 가교 변성 고무가 포함되며;
    바람직하게, 상기 가교 변성 고무는 제1 가교제의 작용하에서 제1 기질을 가교 변성시켜 얻은 것이며, 상기 제1 기질은 천연 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리이소부틸렌 고무, 부틸 고무 및 부티로니트릴 고무 등으로부터 선택되는 적어도 하나이며;
    바람직하게, 상기 제1 가교제는 비닐렌 카보네이트를 포함하며; 상기 가교 변성 고무의 총 중량을 기준으로, 상기 비닐렌 카보네이트의 함량은 0.5~5wt％인 것을 특징으로 하는 전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 (메타)아크릴산 마감 접착제층은 가교 변성된 (메타)아크릴산 및/또는 가교 변성된 (메타)아크릴레이트를 포함하며;
    바람직하게, 상기 (메타)아크릴산 마감 접착제층은 제2 가교제의 작용하에서 제2 기질을 가교 변성시켜 얻은 것이며, 상기 제2 기질은 메타크릴산, 아크릴산, 메타크릴레이트 및 아크릴레이트로부터 선택되는 적어도 하나이며;
    바람직하게, 상기 제2 가교제는 비닐렌 카보네이트를 포함하며; 상기 가교 변성된 (메타)아크릴산　및/또는 가교 변성된 (메타)아크릴레이트의 총 중량을 기준으로, 상기 비닐렌 카보네이트의 함량은 0.5~5wt％인 것을 특징으로 하는 전지.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬염의 함량은 B1 mol/L이고, A와 B1의 비율값은 2~20의 범위 내이며;
    바람직하게, 상기 리튬염의 함량 B1은 1mol/L~6mol/L이고, 더 바람직하게는 1.5mol/L~3mol/L인 것을 특징으로 하는 전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 포함하며;
    바람직하게, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트의 함량은 B3 wt%이고, A와 B3의 비율값은 5~200의 범위 내이며;
    바람직하게, 상기 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트의 함량 B3은 0.1~3wt％이며, 더 바람직하게는 0.2~1wt％인 것을 특징으로 하는 전지.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해액 첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함하며;
    바람직하게, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량은 B2 wt%이고, A와 B2의 비율값은 0.5~5의 범위 내이며;
    바람직하게, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량 B2는 5~30wt％이며, 더 바람직하게는 5~10wt％인 것을 특징으로 하는 전지.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로포스페이트를 포함하며;
    바람직하게, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로포스페이트의 함량은 B4 wt%이고, A와 B4의 비율값은 5~200의 범위 내이며;
    바람직하게, 상기 리튬 디플루오로포스페이트의 함량 B4는 0.1~3wt％이며, 더 바람직하게는 0.2~1wt％인 것을 특징으로 하는 전지.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해액 첨가제는 1,2-비스(시아노에톡시)에탄　및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함하며;
    바람직하게, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄　및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량은 B56 wt%이고, A와 B56의 비율값은 2~40의 범위 내이며;
    바람직하게, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄　및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량 B56은 0.5~3wt％이며, 더 바람직하게는 1~2wt％인 것을 특징으로 하는 전지.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 리튬 디플루오로포스페이트, 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판 중의 하나 또는 2종 이상의 조합을 포함하며;
    바람직하게, 상기 전해액 첨가제는 적어도 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 포함하며;
    바람직하게, 상기 전해액 첨가제는 적어도 리튬 디플루오로포스페이트를 포함하며;
    바람직하게, 상기 전해액 첨가제는 적어도 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함하며;
    바람직하게, 상기 전해액 첨가제는 적어도 1,2-비스(시아노에톡시)에탄　및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해액 첨가제는 1,3-프로판 설톤, 1,3-프로펜 설톤, 에틸렌 설파이트, 에틸렌 설페이트, 리튬 비스(옥살라토)보레이트, 리튬 디플루오로(옥살라토)포스페이트 및 비닐에틸렌카보네이트 중의 적어도 하나를 더 포함하며;
    바람직하게, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 전해액 첨가제의 총 중량은 0~10wt％인 것을 특징으로 하는 전지.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 비수 유기 용매는 카보네이트, 카르복실레이트 및 플루오로 에테르로부터 선택되는 적어도 하나이며,
    상기 카보네이트는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트로부터 선택되는 하나 또는 다수 종의 조합을 포함하고; 상기 카르복실레이트는 에틸 프로피오네이트 및 프로필 프로피오네이트로부터 선택되는 하나 또는 다수 종의 조합을 포함하며; 상기 플루오로 에테르는 1,1,2,3-테트라플루오로에틸-2,2,3,3-테트라플루오로프로필에테르로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전지.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지는 아래의 조합 (1)~(8) 중의 적어도 하나를 포함하며,
    (1) 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬염의 함량은 B1 mol/L이고, A와 B1의 비율값은 2~20의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층임;
    (2) 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬염의 함량은 B1 mol/L이고, A와 B1의 비율값은 2~20의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 (메타)아크릴산 마감 접착제층임;
    (3) 상기 전해액 첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량은 B2 wt%이고, A와 B2의 비율값은 0.5~5의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 (메타)아크릴산 마감 접착제층임;
    (4) 상기 전해액 첨가제는 플루오로에틸렌 카보네이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 플루오로에틸렌 카보네이트의 함량은 B2 wt%이고, A와 B2의 비율값은 0.5~5의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층임;
    (5) 상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로(옥살라토)보레이트의 함량은 B3 wt%이고, A와 B3의 비율값은 5~200의 범위 내이고, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층임;
    (6) 상기 전해액 첨가제는 리튬 디플루오로포스페이트를 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 리튬 디플루오로포스페이트의 함량은 B4 wt%이고, A와 B4의 비율값은 5~200의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 (메타)아크릴산 마감 접착제층임;
    (7) 상기 전해액 첨가제는 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함하고, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량은 B56 wt%이고, A와 B56의 비율값은 2~40의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 (메타)아크릴산 마감 접착제층임;
    (8) 상기 전해액 첨가제는 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판을 포함하며, 상기 비수 전해액의 총 중량을 기준으로, 상기 1,2-비스(시아노에톡시)에탄 및/또는 1,2,3-트리(2-시아노에톡시)프로판의 함량은 B56 wt%이고, A와 B56의 비율값은 2~40의 범위 내이며, 상기 정극판 마감 테이프의 마감 접착제층은 고무 마감 접착제층인 것을 특징으로 하는 전지.
  15. 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지의 충전 차단 전압은 4.45V 이상인 것을 특징으로 하는 전지.
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CN110676458A (zh) * 2019-11-04 2020-01-10 惠州市惠德瑞锂电科技股份有限公司 一种放电效率高的锂一次电池
CN114094049B (zh) * 2021-11-23 2023-12-19 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电池
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CN114122518B (zh) * 2021-11-23 2023-06-09 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电池
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