WO2015053478A1 - 규소계 화합물을 포함하는 이차전지 - Google Patents

규소계 화합물을 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
WO2015053478A1
WO2015053478A1 PCT/KR2014/008056 KR2014008056W WO2015053478A1 WO 2015053478 A1 WO2015053478 A1 WO 2015053478A1 KR 2014008056 W KR2014008056 W KR 2014008056W WO 2015053478 A1 WO2015053478 A1 WO 2015053478A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
secondary battery
carbonate
electrolyte
silicon
weight
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/008056
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
윤여경
김주빈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to EP14851775.8A priority Critical patent/EP3041077B1/en
Priority to US15/026,445 priority patent/US10333142B2/en
Priority to JP2016520022A priority patent/JP2016532253A/ja
Priority to CN201480054576.4A priority patent/CN105637692B/zh
Publication of WO2015053478A1 publication Critical patent/WO2015053478A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • 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
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • 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
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • 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
    • H01M4/133—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
    • H01M4/134—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
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • 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
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery including a silicon-based compound with improved lifetime characteristics and safety.
  • lithium secondary batteries with high energy density and voltage, long cycle life, and low self discharge rate It is commercially used and widely used.
  • lithium secondary batteries use a layered structure of lithium cobalt composite oxide for the positive electrode and a graphite-based material for the negative electrode, but in the case of lithium cobalt composite oxide, cobalt, which is a main component, is very expensive and safe. It is disadvantageous in that it is not suitable for electric vehicles, and has a disadvantage in that it is difficult to exhibit high capacity due to an increase in energy density.
  • This as a positive electrode active material the use of lithium-containing manganese oxide such as LiMn 2 O 4 of the layered crystal structure of LiMnO 2, spinel crystal structure and lithium nickel oxide (LiNiO 2) has been considered.
  • a carbon-based material is mainly used as a negative electrode active material, and recently, due to an increasing demand for high capacity secondary batteries, mixed use with SiO having an effective capacity of 10 times or more than that of a carbon-based material has been considered.
  • lithium secondary batteries have various problems, some of which are related to the manufacturing and operating characteristics of the negative electrode.
  • the carbon-based negative electrode active material of the negative electrode active material has a solid electrolyte interface (SEI) layer formed on the surface of the negative electrode active material during an initial charge and discharge process (activation process), thereby causing an initial irreversibility.
  • SEI solid electrolyte interface
  • an additive may be used in the electrolyte, but the electrolyte additive, which has been conventionally used, has a main function of preventing side products generated during charging and discharging.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • the present invention provides a positive electrode mixture comprising a positive electrode mixture containing a positive electrode active material is applied to the current collector; A negative electrode on which a negative electrode mixture including a negative electrode active material is applied to a current collector, the negative electrode comprising a carbon-based material and a silicon-based compound; And an electrolyte comprising a lithium salt and a non-aqueous solvent, wherein the electrolyte includes an electrolyte including a cyclic carbonate and / or a linear solvent.
  • the secondary battery according to the present invention includes electrolytes containing predetermined carbonates, and solves the problems caused by the formation of the SEI layer that may appear when using a carbon-based material and a silicon-based compound as the negative electrode active material to secure safety.
  • the life characteristics and capacity characteristics of the battery of the secondary battery may be improved.
  • the carbon-based material is, for example, graphite such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, such as carbon black or carbon fiber And the like, and these may be used alone or in combination of two or more, and specifically, may be graphite.
  • graphite such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, such as carbon black or carbon fiber And the like, and these may be used alone or in combination of two or more, and specifically, may be graphite.
  • the silicon (Si) compound may be, for example, at least one selected from the group consisting of chlorosilanes, alkoxysilanes, aminosilanes, fluorine alkylsilanes, silicon, silicon chloride and silicon oxide (SiO), and specifically, oxidation Silicon (SiO).
  • Such silicon oxide (SiO) may be a material in which silicon dioxide (SiO 2 ) and amorphous silicon have a mixing ratio of 1: 1 based on the weight ratio.
  • the carbon-based material silicon (Si)
  • the compound may have a mixing ratio of 80:20 to 99: 1 based on the weight ratio, and in detail, may have a mixing ratio of 90:10 to 99: 1, and more specifically, 95: 5 to 97: 1. It may have a mixing ratio, and more specifically, may have a mixing ratio of 95: 5, or 97: 3.
  • the cyclic carbonate is not limited if known in the art, for example, may be one or more selected from the group consisting of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC).
  • EC ethylene carbonate
  • PC propylene carbonate
  • BC butylene carbonate
  • the linear solvent includes linear carbonates and linear esters, for example dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) methyl propionate (MP) and ethyl propionate (EP It may be one or more selected from the group consisting of.
  • DMC dimethyl carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • MP methyl propionate
  • EP ethyl propionate
  • the cyclic carbonate and the linear solvent may be used in a mixing ratio of 1: 0.5 to 1: 8 based on the volume ratio, and in detail, may be used in a mixing ratio of 1: 1 to 1: 3.
  • the electrolyte may further include vinylene carbonate (VC) and fluoroethylene carbonate (FEC) in order to improve life characteristics.
  • VC vinylene carbonate
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • the vinylene carbonate (VC) is more than 0.5% to 5% by weight based on the total weight of the electrolyte and fluoroethylene carbonate (FEC) is more than 1% to 10% by weight based on the total weight of the electrolyte
  • the vinylene carbonate (VC) may be present in an amount of 1.0 wt% or more and 4.0 wt% or less based on the total weight of the electrolyte, and fluoroethylene carbonate (FEC) may be 2 wt% or more based on the total weight of the electrolyte.
  • VC vinylene carbonate
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • the additive when the vinylene carbonate (VC) is 0.5 wt% or less based on the total weight of the electrolyte or the content of fluoroethylene carbonate (FEC) is 1 wt% or less based on the total weight of the electrolyte, a secondary electrode including silicon oxide is applied. It is undesirable because the degree of volume expansion of the negative electrode in the cell can be large, and if the vinylene carbonate (VC) exceeds 5% by weight or the fluoroethylene carbonate (FEC) exceeds 10% by weight, the life of the battery including the same The property may be degraded, which is not preferable.
  • the secondary battery may be a lithium secondary battery.
  • the lithium secondary battery includes a cathode prepared by applying the mixture of the cathode active material, the conductive material and the binder as described above on a cathode current collector, followed by drying and pressing, and a cathode manufactured using the same method, in which case, In some cases, a filler may be further added to the mixture.
  • the positive electrode current collector is generally made to a thickness of 3 to 500 ⁇ m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, and the like may be used.
  • the current collector may form fine irregularities on its surface to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.
  • the conductive material is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material.
  • a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
  • the binder is a component that assists in bonding the active material and the conductive material to the current collector, and is generally added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material.
  • binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
  • the filler is optionally used as a component for inhibiting expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery.
  • the filler include olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials, such as glass fiber and carbon fiber, are used.
  • the negative electrode current collector is generally made of a thickness of 3 ⁇ 500 ⁇ m.
  • a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery.
  • the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, and the like, aluminum-cadmium alloy, and the like can be used.
  • fine concavities and convexities may be formed on the surface to enhance the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.
  • the lithium secondary battery may have a structure in which a lithium salt-containing electrolyte is impregnated in an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode.
  • the separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.
  • the pore diameter of the separator is generally from 0.01 to 10 ⁇ m ⁇ m, thickness is generally 5 ⁇ 300 ⁇ m.
  • a separator for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheets or non-woven fabrics made of glass fibers or polyethylene are used.
  • a solid electrolyte such as a polymer
  • the solid electrolyte may also serve as a separator.
  • the lithium salt-containing electrolyte is composed of a non-aqueous solvent and a lithium salt
  • the lithium salt is a good material to dissolve in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, 4 Lithium phenyl borate, imide and the like can be used.
  • pyridine triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, nitro Benzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride and the like may be added. .
  • halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics, and PRS (Propene sultone) may be further included. And the like can be further included.
  • lithium salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2, and the like can be added to the highly dielectric solvent to prepare a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte.
  • the battery pack including one or more lithium secondary batteries may be used as a power source for devices requiring high temperature stability, long cycle characteristics, high rate characteristics, and the like.
  • the present invention may be a small device such as a mobile phone, a notebook computer, a netbook, a tablet PC, a PDA, a digital camera, a portable navigator, a portable game machine, but is not limited thereto.
  • a negative electrode mixture was prepared by mixing graphite, silicon oxide (SiO) (97: 3 by weight), conductive material (Denka black), and aqueous binder (SBR / CMC) in distilled water at a weight ratio of 97: 0.5: 2.5 as a negative electrode active material. Coated on a copper foil, followed by rolling and drying to prepare a negative electrode.
  • LiCoO 2 , a conductive material (Denka black) and a binder (PVdF) were added to NMP in a weight ratio of 96.5: 2.0: 1.5, respectively, as a cathode active material, mixed to prepare a cathode mixture, coated on aluminum foil, rolled and dried.
  • a positive electrode was prepared.
  • An electrolyte solution containing a polyethylene membrane as a separator between the negative electrode and the positive electrode thus prepared, 1 M LiPF 6 in a solvent having EC: EMC: DEC 3: 2: 5 based on the volume ratio, and an electrolyte additive based on the total weight of the electrolyte
  • a secondary battery was prepared using 1.5 wt% VC and 5 wt% FEC.
  • Secondary batteries were prepared in the same manner as in Example 1, except that VC 2 wt% and FEC 5 wt% were used as the electrolyte additive.
  • a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 0.5 wt% of VC and 5 wt% of FEC were used as the electrolyte additive.
  • Electrolyte solution containing 1M LiPF 6 in a solvent of EC: EP: DEC 4: 1: 5 based on the volume ratio, except that 2% by weight of VC and 5% by weight of FEC were used as an electrolyte additive based on the total weight of the electrolyte.
  • a secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that VC 2 wt% and FEC 1 wt% were used as the electrolyte additive.
  • the secondary batteries manufactured according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were charged and discharged at 1C / 1C in a region of 2.7 to 4.35 V to change the charge and discharge capacity according to cycles and to measure the thickness of the battery. 1 is shown.
  • the battery of Examples 1 and 2 has a smaller reduction rate in capacity as the charge and discharge proceeds.
  • the secondary batteries manufactured according to Example 3 and Comparative Example 2 were charged and discharged at 1C / 1C in the 2.7 to 4.35 V region, and the change in charge and discharge capacity according to cycles was measured and shown in FIG. 2.
  • Example 3 has a smaller reduction rate as compared with the battery of Comparative Example 2 as charging and discharging proceeds.
  • the secondary battery according to the present invention uses a carbon-based material and a predetermined silicon-based compound as a negative electrode active material to increase the capacity greatly to exhibit excellent life characteristics while using an electrolyte containing a predetermined carbonate.
  • the volume expansion of the cathode can be prevented.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은, 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 집전체에 도포되어 있는 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 집전체에 도포되어 있는 음극으로서, 탄소계 재료 및 규소계 화합물을 포함하는 음극; 및 리튬염 및 비수계 용매를 포함하는 전해액으로서, 상기 전해액은 환형 카보네이트 및/또는 선형 용매를 포함하는 전해질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공하여 우수한 수명 특성 및 안전성을 나타낸다.

Description

규소계 화합물을 포함하는 이차전지
본 발명은 규소계 화합물을 포함하여 수명 특성 및 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
종래의 리튬 이차전지는 양극에 층상 구조(layered structure)의 리튬 코발트 복합산화물을 사용하고 음극에 흑연계 재료를 사용하는 것이 일반적이지만, 리튬 코발트 복합산화물의 경우, 주 구성원소인 코발트가 매우 고가이고 안전성 측면에서 전기자동차용으로 적합하지 못하다는 단점이 있으며, 에너지 밀도 증가에 따른 고용량을 발휘하기 어렵다는 단점이 있다.
이에 양극 활물질로서, 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)의 사용이 고려되고 있다. 또한, 음극 활물질로서 탄소계 물질이 주로 사용되고 있고, 최근에는 고용량 이차전지의 수요 증가로 탄소계 물질보다 10배 이상의 유효 용량을 가지는 SiO과 혼합 사용이 고려되고 있다.
그러나, 리튬 이차전지는 다양한 문제점들을 내포하고 있는 바, 그 중의 일부는 음극의 제조 및 작동 특성과 관련한 문제점들이다.
예를 들어, 음극 활물질의 탄소계 음극 활물질은 초기 충방전 과정(활성화 과정)에서 음극 활물질의 표면에 고체 전해질 계면(solid electrolyte interface: SEI) 층(layer)이 형성되는 바, 그로 인해 초기 비가역이 유발됨은 물론, 계속적인 충방전 과정에서 SEI 층의 붕괴 및 재생 과정에서 전해액이 고갈되어 전지 용량이 감소하는 문제점을 가지고 있다.
더욱이, 탄소계 물질과 SiO과 혼합 사용하는 경우, SiO은 탄소계 물질 대비 큰 전극 팽창으로 인해 사이클이 진행됨에 따라, SEI 층의 형성에 따른 문제점이 더 심화될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 SEI 층을 더욱 강한 결합으로 형성하거나, 산화물 층 등을 음극 활물질의 표면에 형성하는 다양한 시도가 있어 왔으나, 상기 산화물 층에 의한 전기전도도의 저하, 추가 공정에 의한 생산성 저하 등 상용화에 적용할 정도의 특성을 발휘하지는 못하고 있다.
또한, 전해액에 첨가제를 사용할 수 있으나, 종래에 사용되어온 전해액 첨가제는 충전과 방전시 발생하는 부산물(side product)을 방지하는 것이 그 주된 기능이었다.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 규소계 화합물을 포함하는 음극 활물질 및 소정의 카보네이트들을 포함하는 전해액을 포함하는 이차전지를 제조하는 경우, 전지의 수명 특성 및 안전성이 향상되어 소망하는 효과를 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은, 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 집전체에 도포되어 있는 양극; 음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 집전체에 도포되어 있는 음극으로서, 탄소계 재료 및 규소계 화합물을 포함하는 음극; 및 리튬염 및 비수계 용매를 포함하는 전해액으로서, 상기 전해액은 환형 카보네이트 및/또는 선형 용매를 포함하는 전해질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
이차전지의 용량을 향상시키기 위해 탄소계 물질과 SiO를 혼합 사용하는 경우, 앞서 언급한 바와 같이, SiO의 탄소계 물질 대비 큰 전극 팽창으로 인해 사이클이 진행됨에 따라, SEI 층의 형성에 따른 문제점이 더 심화될 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 이차전지는 소정의 카보네이트들을 포함하는 전해질들을 포함하여, 음극 활물질로 탄소계 재료 및 규소계 화합물을 사용하는 경우 나타날 수 있는 SEI 층 형성에 따른 문제점을 해결하여 안전성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 이차전지의 전지의 수명 특성 및 용량 특성이 향상될 수 있다.
본 발명에서, 상기 탄소계 재료는 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본 블랙 또는 탄소 섬유 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있고, 상세하게는 흑연(graphite)일 수 있다.
상기 규소(Si)계 화합물은 예를 들어, 클로로실란, 알콕시실란, 아미노실란, 불소 알킬실란, 규소, 염화 규소 및 산화규소(SiO)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 상세하게는 산화규소(SiO)일 수 있다. 이러한 산화규소(SiO)는 이산화규소(SiO2)와 비정질 실리콘이 중량비를 기준으로 1 : 1의 혼합비로 이루어지는 물질일 수 있다.
상기 규소(Si)계 화합물이 지나치게 적을 경우, 에너지 밀도의 증가가 어려워 전지의 고용량화가 어렵고, 지나치게 많을 경우, 음극의 부피 팽창 정도가 커질 수 있어 바람직하지 않으므로, 상기 탄소계 재료 : 규소(Si)계 화합물은 중량비를 기준으로 80 : 20 내지 99 : 1의 혼합비를 가질 수 있고, 상세하게는 90 : 10 내지 99 : 1의 혼합비를 가질 수 있으며, 더욱 상세하게는 95 : 5 내지 97 : 3의 혼합비를 가질 수 있고, 좀 더 상세하게는 95 : 5, 또는 97 : 3의 혼합비를 가질 수 있다.
상기 환형 카보네이트는 당업계에 알려진 것이라면 제한이 없으나, 예를 들어, 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 선형 용매는 선형 카보네이트 및 선형 에스터를 포함하며, 예를 들어, 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC) 메틸 프로피오네이트(MP) 및 에틸 프로피오네이트(EP)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
이러한 환형 카보네이트와 선형 용매는 부피비를 기준으로 1 : 0.5 내지 1 : 8의 혼합비로 사용할 수 있고, 상세하게는 1 : 1 내지 1: 3의 혼합비로 사용할 수 있다.
상기 전해액은, 수명 특성을 향상시키기 위하여 추가로 비닐렌 카보네이트(VC) 및 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 비닐렌 카보네이트(VC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 0.5 중량% 초과 내지 5 중량% 이하이고 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 1 중량% 초과 내지 10 중량% 이하의 함량을 가질 수 있고, 상세하게는 상기 비닐렌 카보네이트(VC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 1.0 중량% 이상 내지 4.0 중량% 이하, 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 2 중량% 이상 내지 7 중량% 이하의 함량을 가질 수 있으며, 더욱 상세하게는 비닐렌 카보네이트(VC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 1.5 중량% 이상 내지 3 중량% 이하이고 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 2 중량 이상 내지 5 중량%이하의 함량을 가질 수 있다.
상기 첨가제로서 비닐렌 카보네이트(VC)이 전해질 전체 중량을 기준으로 0.5 중량%이하 이거나 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC)의 함량이 전해질 전체 중량을 기준으로 1 중랑% 이하일 경우 산화 규소를 적용한 음극을 포함하는 이차전지에서 음극의 부피 팽창 정도가 커질 수 있어 바람직하지 않으며, 비닐렌 카보네이트(VC)이 5 중량%을 초과하거나 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC)가 10 중량%을 초과할 경우, 오히려 이를 포함하는 전지의 수명 특성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
상기 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다.
이하, 이러한 리튬 이차전지의 구성을 설명한다.
리튬 이차전지는 양극 집전체 상에 상기와 같은 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되는 양극과, 동일한 방법을 사용하여 제조되는 음극을 포함하며, 이 경우, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가기도 한다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질로서 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4 (x = 0.01 ~ 0.6 임)등과 같은 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 포함할 수 있다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합제 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
이러한 리튬 이차전지는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 전해액은 비수계 용매 및 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
상기 리튬 이차전지를 하나 이상 포함한 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.
상기 디바이스의 예로는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차와 같은 대형 디바이스뿐만 아니라, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 넷북, 태블릿 PC, PDA, 디지털 카메라, 휴대용 네비게이터, 휴대용 게임기 등과 같은 소형 디바이스일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실험예 1에 따른 결과를 나타낸 도면이다; 및
도 2는 본 발명의 실험예 2에 따른 결과를 나타낸 도면이다.
<실시예 1>
음극 활물질로 흑연 및 산화규소(SiO) (중량비로 97:3), 도전재(Denka black), 수계 바인더(SBR/CMC)를 97: 0.5: 2.5 의 중량비로 증류수에 넣고믹싱하여 음극 합제를 제조하여 구리 호일에 코팅한 후 압연 및 건조하여 음극을 제조하였다.
또한, 양극 활물로 LiCoO2, 도전재(Denka black), 바인더(PVdF)를 각각 96.5: 2.0: 1.5 의 중량비로 NMP에 넣고 믹싱하여 양극 합제를 제조하여 알루미늄 호일에 코팅한 후, 압연 및 건조하여 양극을 제조하였다.
이렇게 제조된 음극과 양극 사이에 분리막으로서 폴리에틸렌 막을 개재하고, 부피비를 기준으로 EC : EMC : DEC = 3 : 2 : 5 인 용매에 1M의 LiPF6가 들어있는 전해액, 전해질 전체 중량을 기준으로 전해액 첨가제로 VC 1.5 중량% 및 FEC 5 중량%을 사용하여 이차전지를 제조하였다.
<실시예 2>
전해액 첨가제로 VC 2 중량% 및 FEC 5 중량%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.
<비교예 1>
전해액 첨가제로 VC 0.5 중량% 및 FEC 5 중량%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.
<실시예 3>
부피비를 기준으로 EC : EP : DEC = 4 : 1 : 5 인 용매에 1M의 LiPF6가 들어있는 전해액, 전해질 전체 중량을 기준으로 전해액 첨가제로 VC 2 중량% 및 FEC 5 중량%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.
<비교예 2>
전해액 첨가제로 VC 2 중량% 및 FEC 1 중량%을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따라 제조된 이차전지를 2.7 내지 4.35 V 영역에서 1C/1C로 충방전을 실시하여 사이클에 따른 충방전 용량의 변화와, 전지의 두께를 측정하여 하기 도 1에 나타내었다.
하기 도 1을 참조하면, 실시예 1 및 2의 전지는 충방전이 진행됨에 따라 용량의 감소율이 비교예 1의 전지와 비교하여 작은 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 및 2의 전지는 충방전이 진행됨에 따라 스웰링 현상에 따른 전지 두께의 증가율이 비교예 1의 전지와 비교하여 작은 것을 알 수 있다.
<실험예 2>
상기 실시예 3 및 비교예 2에 따라 제조된 이차전지를 2.7 내지 4.35 V 영역에서 1C/1C로 충방전을 실시 하여 사이클에 따른 충방전 용량의 변화를 측정하여 하기 도 2에 나타내었다.
하기 도 2을 참조하면, 실시예 3의 전지는 충방전이 진행됨에 따라 용량의 감소율이 비교예 2의 전지와 비교하여 작은 것을 알 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
상기에서 설명하는 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 음극 활물질로 탄소계 재료 및 소정의 규소계 화합물을 사용하여 용량이 크게 증가하여 우수한 수명 특성을 발휘하면서도 소정의 카보네이트를 포함하는 전해액을 사용하여 음극의 부피 팽창을 막을 수 있다.

Claims (13)

  1. 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 집전체에 도포되어 있는 양극;
    음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 집전체에 도포되어 있는 음극으로서, 탄소계 재료 및 규소계 화합물을 포함하는 음극; 및
    리튬염 및 비수계 용매를 포함하는 전해액으로서, 상기 전해액은 환형 카보네이트 및/또는 선형 용매를 포함하는 전해질;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소계 재료는 흑연(graphite)인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 규소계 화합물은 클로로실란, 알콕시실란, 아미노실란, 불소 알킬실란, 규소, 염화 규소 및 산화규소(SiO)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 규소계 화합물은 산화규소(SiO)인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 산화규소(SiO)는 이산화규소(SiO2)와 비정질 실리콘이 중량비를 기준으로 1 : 1의 혼합비로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소계 재료 : 규소계 화합물의 혼합 비율은 중량비로 80 : 20 내지 99 : 1의 범위인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소계 재료 : 규소계 화합물의 혼합 비율은 중량비로 90 : 10 내지 99 : 1의 범위인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 환형 카보네이트는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 및 부틸렌 카보네이트(BC)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고, 상기 선형 용매는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 메틸 프로피오네이트(MP) 및 에틸 프로피오네이트(EP)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전해액은, 추가로 비닐렌 카보네이트(VC) 및 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 비닐렌 카보네이트(VC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 0.5 중량% 초과 내지 5 중량% 이하이고, 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 1 중량% 초과 내지 10 중량%이하의 함량인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 비닐렌 카보네이트(VC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 1.0 중량% 이상 내지 4.0 중량% 이하, 및 플루오르에틸렌 카보네이트(FEC)는 전해질 전체 중량을 기준으로 2 중량% 이상 내지 7 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 1 항에 따른 이차전지를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
PCT/KR2014/008056 2013-10-07 2014-08-29 규소계 화합물을 포함하는 이차전지 WO2015053478A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14851775.8A EP3041077B1 (en) 2013-10-07 2014-08-29 Secondary battery comprising silicon-based compound
US15/026,445 US10333142B2 (en) 2013-10-07 2014-08-29 Secondary battery including silicon-based compound
JP2016520022A JP2016532253A (ja) 2013-10-07 2014-08-29 ケイ素系化合物を含む二次電池
CN201480054576.4A CN105637692B (zh) 2013-10-07 2014-08-29 包括硅基化合物的二次电池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0119049 2013-10-07
KR20130119049 2013-10-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015053478A1 true WO2015053478A1 (ko) 2015-04-16

Family

ID=52813268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/008056 WO2015053478A1 (ko) 2013-10-07 2014-08-29 규소계 화합물을 포함하는 이차전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10333142B2 (ko)
EP (1) EP3041077B1 (ko)
JP (2) JP2016532253A (ko)
KR (1) KR101569056B1 (ko)
CN (1) CN105637692B (ko)
WO (1) WO2015053478A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112151788A (zh) * 2019-06-26 2020-12-29 珍拉布斯能源有限公司 具有高性能电解质和氧化硅活性材料的锂离子电池

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207122A (zh) * 2016-08-12 2016-12-07 联想(北京)有限公司 聚合物锂离子电池负极材料以及聚合物锂离子电池和电子设备
WO2018105701A1 (ja) * 2016-12-08 2018-06-14 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質蓄電素子及びその製造方法
JP6922242B2 (ja) * 2017-02-10 2021-08-18 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質蓄電素子及び非水電解質蓄電素子の製造方法
JP6822181B2 (ja) * 2017-02-02 2021-01-27 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質蓄電素子及びその製造方法
JP6743755B2 (ja) 2017-05-01 2020-08-19 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池の製造方法
KR102441813B1 (ko) * 2017-09-18 2022-09-08 주식회사 엘지에너지솔루션 지그 그레이딩을 포함하는 파우치형 전지셀 제조방법
KR102250897B1 (ko) * 2018-01-30 2021-05-10 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 음극 활물질, 이를 포함하는 음극 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이온 이차 전지
JP7067128B2 (ja) * 2018-03-06 2022-05-16 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP7224787B2 (ja) * 2018-06-11 2023-02-20 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 特定添加剤を含んだ二次電池用非水系電解質及びこれを用いた二次電池
KR102439128B1 (ko) * 2018-07-06 2022-09-02 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 음극, 이의 전리튬화 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
EP3627597B1 (en) * 2018-09-18 2021-06-09 Hyundai Motor Company Lithium secondary battery
JP2020098739A (ja) * 2018-12-19 2020-06-25 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池
KR102398690B1 (ko) * 2019-01-24 2022-05-17 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차 전지
KR102501252B1 (ko) * 2019-04-30 2023-02-20 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차 전지용 비수 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008041465A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Sony Corp 非水電解質二次電池用負極、その製造方法及び非水電解質二次電池
KR20090011888A (ko) * 2007-07-27 2009-02-02 삼성에스디아이 주식회사 Ｓｉ／Ｃ 복합물, 이를 포함하는 음극활물질 및 리튬전지
KR20110115025A (ko) * 2010-04-14 2011-10-20 한국과학기술연구원 자기조립된 절연층이 코팅된 음극활물질 및 이를 구비하는 이차전지 및 그 제조 방법
KR20120046482A (ko) * 2010-11-02 2012-05-10 한국전자통신연구원 리튬 이차전지
KR20130014245A (ko) * 2011-07-29 2013-02-07 주식회사 엘지화학 수명 특성이 개선된 이차 전지

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4308446B2 (ja) 2001-03-02 2009-08-05 三星エスディアイ株式会社 炭素質材料及びリチウム二次電池
JP2004119176A (ja) * 2002-09-26 2004-04-15 Toshiba Corp 非水電解質二次電池用負極活物質及び非水電解質二次電池
KR100814827B1 (ko) * 2007-04-05 2008-03-20 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR100898290B1 (ko) * 2007-09-12 2009-05-18 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
JP2010092830A (ja) * 2008-09-11 2010-04-22 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
KR101293269B1 (ko) 2010-01-15 2013-08-09 주식회사 엘지화학 과충전에 대한 안전성이 우수한 리튬 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP5031065B2 (ja) 2010-04-27 2012-09-19 日立マクセルエナジー株式会社 リチウムイオン二次電池
JP5601058B2 (ja) 2010-07-07 2014-10-08 ソニー株式会社 非水電解質電池および非水電解質
CN103959547B (zh) 2011-09-29 2016-10-26 日立麦克赛尔株式会社 锂二次电池
JP5845096B2 (ja) 2012-01-17 2016-01-20 日立マクセル株式会社 リチウム二次電池
KR20130106687A (ko) 2012-03-20 2013-09-30 삼성에스디아이 주식회사 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 전지

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008041465A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Sony Corp 非水電解質二次電池用負極、その製造方法及び非水電解質二次電池
KR20090011888A (ko) * 2007-07-27 2009-02-02 삼성에스디아이 주식회사 Ｓｉ／Ｃ 복합물, 이를 포함하는 음극활물질 및 리튬전지
KR20110115025A (ko) * 2010-04-14 2011-10-20 한국과학기술연구원 자기조립된 절연층이 코팅된 음극활물질 및 이를 구비하는 이차전지 및 그 제조 방법
KR20120046482A (ko) * 2010-11-02 2012-05-10 한국전자통신연구원 리튬 이차전지
KR20130014245A (ko) * 2011-07-29 2013-02-07 주식회사 엘지화학 수명 특성이 개선된 이차 전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112151788A (zh) * 2019-06-26 2020-12-29 珍拉布斯能源有限公司 具有高性能电解质和氧化硅活性材料的锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018088419A (ja) 2018-06-07
CN105637692A (zh) 2016-06-01
EP3041077A1 (en) 2016-07-06
US10333142B2 (en) 2019-06-25
CN105637692B (zh) 2019-08-20
KR101569056B1 (ko) 2015-11-16
US20160293944A1 (en) 2016-10-06
JP6579530B2 (ja) 2019-09-25
EP3041077B1 (en) 2020-02-12
KR20150040736A (ko) 2015-04-15
JP2016532253A (ja) 2016-10-13
EP3041077A4 (en) 2016-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015053478A1 (ko) 규소계 화합물을 포함하는 이차전지
WO2016089099A1 (ko) 저온 성능이 향상된 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2016099229A1 (ko) 혼합 양극활물질, 이를 포함하는 양극 및 이차전지
WO2015016563A1 (ko) 전해액과 반응을 방지하기 위한 코팅층을 포함하는 전극
WO2017171425A1 (ko) 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어 및 붕소와 불소를 포함하는 코팅층을 포함하는 양극 활물질 입자 및 이의 제조 방법
WO2013157806A1 (ko) 리튬 이차전지용 전극의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
KR20160087121A (ko) 규소계 물질을 포함하는 다층 구조의 음극 및 이를 포함하는 이차전지
WO2013157883A1 (ko) 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2013157863A1 (ko) 전극 및 이를 포함하는 이차전지
WO2014204185A1 (ko) 수명 특성이 향상된 리튬 이차전지
WO2013157856A1 (ko) 다층구조 전극 및 그 제조방법
WO2013157867A1 (ko) 레이트 특성이 향상된 리튬 이차전지
WO2014196816A1 (ko) 신규한 이차전지
WO2013157832A1 (ko) 리튬 이차전지용 전극의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
WO2014081252A1 (ko) 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2015016506A1 (ko) 에너지 밀도가 향상된 전극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2013157811A1 (ko) 리튬 이차전지용 전극의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
WO2014081249A1 (ko) 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2015141997A1 (ko) 양극 활물질과 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2013157854A1 (ko) 성능이 우수한 리튬 이차전지
WO2015012640A1 (ko) 에너지 밀도가 향상된 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2014081254A1 (ko) 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2014073897A1 (ko) 이차전지 제조 방법
WO2015012625A1 (ko) 가교화 화합물 입자 및 이를 포함하는 이차전지
WO2013157862A1 (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14851775

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15026445

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014851775

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014851775

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016520022

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE