KR20120007283A - Electrolyte comprising amide compound and electrochemical device containing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아미드 화합물 및 할로겐화 환형 카보네이트 화합물을 포함하는 전해질 및 이를 구비한 전기화학소자에 관한 것이다. The present invention relates to an electrolyte comprising an amide compound and a halogenated cyclic carbonate compound, and an electrochemical device having the same.
근래 많이 사용되고 있는 전기화학소자, 예컨대 리튬 이차전지, 전해 컨텐서(condenser), 전기 이중층 커패시터(capacitor), 전기변색(electrochromic) 표시소자, 장래 실용화를 위해 다양한 연구가 진행되고 있는 색소증감형 태양전지 등에는 다양한 종류의 전해질이 사용되고 있으며, 이들의 중요성이 날로 높아져 가고 있다.Electrochemical devices, such as lithium secondary batteries, electrolytic condensers, electric double layer capacitors, electrochromic display devices, and dye-sensitized solar cells, which are being researched for practical use in the future, are widely used in recent years. Various kinds of electrolytes are used in the back, and the importance thereof is increasing day by day.
특히, 리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고 수명이 긴 전지로 가장 주목을 받고 있다. 통상적으로 리튬 이차전지는 탄소 재료나 리튬 금속 합금으로 된 음극, 리튬 금속 산화물로 된 양극 및 유기용매에 리튬염을 용해시킨 전해질을 구비한다. In particular, lithium secondary batteries have received the most attention as batteries having high energy density and long lifespan. Typically, a lithium secondary battery includes an anode made of a carbon material or a lithium metal alloy, a cathode made of a lithium metal oxide, and an electrolyte in which lithium salt is dissolved in an organic solvent.
상기 전해질은 전극 사이에서 이온을 전달하는 매질로서, 충분한 이온 전도도 및 낮은 점도를 가져야 하며, 전지의 작동 온도 및 압력 범위에서 전기화학적으로 안정한 물질이어야 한다. 현재 리튬 이차전지의 전해질에 널리 사용되는 유기용매로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 디메톡시 에탄(dimethoxy ethane), g-부티로락톤(GBL), N,N-디메틸 포름아미드(dimethyl formamide), 테트라하이드로푸란(tetrahydrofurane) 또는 아세토니트릴(acetonitrile) 등이 있다. 그러나 상기 유기용매들은 일반적으로 휘발성과 인화성이 높으므로, 이를 채용한 리튬 이차전지는 과충전, 과방전, 단락 및 고온 안전성에 문제가 있다.The electrolyte is a medium for transferring ions between electrodes, must have sufficient ionic conductivity and low viscosity, and be a material that is electrochemically stable over the operating temperature and pressure range of the cell. Organic solvents widely used in electrolytes of lithium secondary batteries are ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethoxy ethane, g-butyrolactone (GBL), and N, N-dimethyl. Dimethyl formamide, tetrahydrofurane or acetonitrile. However, since the organic solvents generally have high volatility and flammability, lithium secondary batteries employing the organic solvents have problems with overcharge, overdischarge, short circuit, and high temperature safety.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 이미다졸륨 계열과 암모늄 계열의 이온성 액체를 리튬 이차전지의 전해질로 사용하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이러한 이온성 액체는 음극에서 리튬 이온보다 높은 전압에서 환원되거나, 리튬 이온과 함께 이미다졸륨, 암모늄 양이온이 함께 음극에 삽입되어, 오히려 전지 성능이 열화되는 문제가 있다. In order to solve this problem, a method of using an imidazolium-based and ammonium-based ionic liquid as an electrolyte of a lithium secondary battery has been proposed. However, such an ionic liquid is reduced at a higher voltage than lithium ions at the negative electrode, or imidazolium and ammonium cations are inserted together at the negative electrode together with lithium ions, thereby degrading battery performance.
일본 특허공개공보 1997-259925로에는 비점이 25℃이하의 불연성 기체를 전해질 조립 시 첨가하는 방법이 개시되어 있다. 일본 특허공개공보2006-179458과 일본 특허공개공보2005-190873 등에서는 카보네이트계 전해질에 인산 에스테르를 첨가하여 전해질의 불연성을 확보하거나 미국 특허등록공보 6797437에는 퍼플루오로알킬 또는 퍼플루오로에스테르의 불연성 용매를 30% 이상 첨가하는 방법이 예시되어 있다.Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1997-259925 discloses a method of adding a non-combustible gas having a boiling point of 25 ° C. or lower when assembling an electrolyte. In Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2006-179458 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2005-190873, the addition of a phosphate ester to a carbonate electrolyte ensures nonflammability of the electrolyte, or US Patent Publication No. 6797437, a nonflammable solvent of perfluoroalkyl or perfluoroester. A method of adding at least 30% is illustrated.
그러나 불연성 가스의 주입은 전지의 부피 팽창과 복잡한 전지 조립 과정을 포함하며 인산 에스테르 첨가제는 높은 환원 전위로 인해 전지 성능 열화 문제를 발생시킨다. 더욱이 예시된 퍼플루오로알킬의 첨가는 유기용매 전해질과 혼합 시 상분리되어 리튬염을 석출시킨다.However, the injection of non-combustible gases involves cell volume expansion and complex cell assembly processes, and phosphate ester additives cause cell performance degradation problems due to high reduction potentials. Furthermore, the exemplified addition of perfluoroalkyl phase separates upon mixing with the organic solvent electrolyte to precipitate lithium salts.
한편, 한국 특허등록공보10-751203호, 한국 특허공개공보10-2007-85575호 등에는 전해질로서, 아세트아미드, 우레아, 메틸우레아, 카프로락탐, 발레르락탐, 트리플루오로아세트아미드, 카바메이트, 포름아미드 등, 소정 화학식으로 표시되는 아미드 화합물과 리튬염의 공융혼합물이 개시되어 있다. 이러한 공융혼합물은 비교적 넓은 전기화학적 창(electrochemical window) 외에 높은 열적 및 화학적 안정성을 나타내므로, 종래의 유기용매 사용에 따른 전해액의 증발, 인화 등의 문제점이 해결된다. On the other hand, Korean Patent Registration Publication No. 10-751203, Korean Patent Publication No. 10-2007-85575, and the like, include acetamide, urea, methylurea, caprolactam, valerictam, trifluoroacetamide, carbamate, and form. A eutectic mixture of an amide compound represented by a predetermined formula such as an amide and a lithium salt is disclosed. Since the eutectic mixture exhibits high thermal and chemical stability in addition to a relatively wide electrochemical window, problems such as evaporation and ignition of the electrolyte according to conventional organic solvents are solved.
이에 따라, 전해질로서 유용한 다양한 아미드 화합물을 포함하는 전해질에 관한 연구가 여러 방면으로 진행되고 있다.Accordingly, research on electrolytes containing various amide compounds useful as electrolytes has been conducted in various aspects.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 열적 및 화학적 안정성을 나타내는 전해질 및 이를 구비한 전기화학소자를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrolyte and an electrochemical device having the same showing high thermal and chemical stability.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전술한 목적 외에, 우수한 충방전 성능을 갖는 전해질 및 이를 구비한 전기화학소자를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an electrolyte and an electrochemical device having the same having excellent charge and discharge performance, in addition to the above object.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 전해질은, 이온화 가능한 리튬염, 하기 화학식 1로 표시되는 아미드 화합물, 및 (a) 비할로겐화 카보네이트 및 (b) 할로겐화 환형 카보네이트를 포함한다:In order to achieve the above object, the electrolyte of the present invention comprises an ionizable lithium salt, an amide compound represented by the following formula (1), and (a) a non-halogenated carbonate and (b) a halogenated cyclic carbonate:
상기 화학식 1에 있어서, In Formula 1,
R1, R2, R3, R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환되거나 비치환되며 탄소수가 1 내지 20인 알킬기, 알킬아민기, 알콕시기, 알콕시알킬기, 알케닐기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고,R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently substituted or unsubstituted with hydrogen, halogen, halogen, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkylamine group, alkoxy group, alkoxyalkyl group, alkenyl group and Any one selected from the group consisting of aryl groups,
X는 수소, 산소, 황, 질소, 인, 탄소 및 규소로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로서, i) X가 수소이면 R3, R4 및 R5는 존재하지 않고, ii) X가 산소 또는 황이면 R4 및 R5는 존재하지 않고, iii) X가 질소 또는 인이면 R5는 존재하지 않는다. X is any one selected from the group consisting of hydrogen, oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus, carbon and silicon, i) if X is hydrogen, R 3 , R 4 and R 5 are absent, and ii) X is oxygen or sulfur Then R 4 and R 5 are absent and iii) R 5 is absent when X is nitrogen or phosphorus.
본 발명의 전해질에 있어서, 상기 아미드 화합물로는 N-메톡시 메틸카바메이트, N-메톡시 에틸카바메이트, N-메톡시-N-메틸 메틸카바메이트, N-메톡시-N-메틸 에틸카바메이트, N-메톡시-N-메틸 프로필카바메이트, N-메톡시-N-메틸 부틸카바메이트, N-메톡시 N-메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시 N-메틸 2-플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시 N-메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시-N-메틸 2-(퍼플루오로헥실)에틸 카바메이트, N-메톡시-N-메틸 6-(퍼플루오로부틸)헥실 카바메이트, N-메톡시에틸 메틸카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 메틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 메틸카바메이트, N-메틸-N-메톡시에틸 메톡시에틸 카바메이트, N-메틸-N-메톡시에틸 메톡시메틸 카바메이트, N-메톡시에틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시에틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시메틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. In the electrolyte of the present invention, the amide compound is N-methoxy methyl carbamate, N-methoxy ethyl carbamate, N-methoxy-N-methyl methyl carbamate, N-methoxy-N-methyl ethyl carba Mate, N-methoxy-N-methyl propylcarbamate, N-methoxy-N-methyl butylcarbamate, N-methoxy N-methyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxy N-methyl 2-fluoro Roethyl carbamate, N-methoxy N-methyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxy-N-methyl 2- (perfluorohexyl) ethyl carbamate, N-methoxy-N-methyl 6- ( Perfluorobutyl) hexyl carbamate, N-methoxyethyl methyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl methyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl methyl carbamate, N-methyl-N- Methoxyethyl methoxyethyl carbamate, N-methyl-N-methoxyethyl methoxymethyl carbamate, N-methoxyethyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl Refluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl trifluoroethyl carbamate , N-methoxyethyl-N-ethyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl fluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N -Methyl fluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N-ethyl fluoroethyl carbamate, N -Methoxyethyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxymethyl pentafluoro Ropropyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl pentafluoropropyl carbame , N-methoxyethyl-N-ethyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxyethyl hexafluoro-2-propyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl hexafluoro-2-propyl carbamate Mate, N-methoxymethyl-N-methyl hexafluoro-2-propyl carbamate, N-methoxymethyl hexafluoro-2-propyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl hexafluoro-2 -Propyl carbamate, N-methoxyethyl-N-ethyl hexafluoro-2-propyl carbamate, etc. can be used individually or in mixture of 2 or more types, respectively.
또한, 본 발명의 전해질에 있어서, 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN-, (CF3CF2SO2)2N- 등을 예시할 수 있다.Further, in the electrolyte of the present invention, as the lithium salt, the anion is F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 - , (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, ( CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5 ) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -, SCN - and the like can be given -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N.
본 발명의 전해질에 있어서, 상기 할로겐화 환형 카보네이트는 상기 아미드 화합물보다 높은 전위(Li/Li+)에서 환원되어 SEI막을 형성하는 것이 바람직하며, 그러한 할로겐화 환형 카보네이트로는 예를 들어 하기 화학식 2로 표시되는 할로겐화 에틸렌 카보네이트를 사용할 수 있다.In the electrolyte of the present invention, the halogenated cyclic carbonate is preferably reduced at a higher potential (Li / Li +) than the amide compound to form an SEI film. Such halogenated cyclic carbonate may be, for example, a halogenated cyclic carbonate. Ethylene carbonate can be used.
상기 화학식 2에서,In Chemical Formula 2,
X, Y는 각각 독립적으로 수소, 염소, 또는 불소이고, X와 Y는 동시에 수소는 아니다.X and Y are each independently hydrogen, chlorine, or fluorine, and X and Y are not simultaneously hydrogen.
본 발명의 전해질에 있어서, 상기 비할로겐화 카보네이트는 전해질의 유기용매로 사용되는 비할로겐화 카보네이트라면 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 부티렌 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트 및 에틸메틸카보네이트(EMC) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the electrolyte of the present invention, the non-halogenated carbonate can be used without limitation as long as it is a non-halogenated carbonate used as an organic solvent of the electrolyte. For example, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) , Dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), butylene carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate and ethyl methyl carbonate (EMC) and the like can be used, but is not limited thereto.
선택적으로, 본 발명의 전해질은 비닐렌 카보네이트를 첨가제로서 더 포함할 수 있다.Optionally, the electrolyte of the present invention may further comprise vinylene carbonate as an additive.
또한, 본 발명의 전해질은 액체 전해질일 수 있고, 폴리머 자체로 된 고체상 또는 겔상과 같은 폴리머 전해질일 수 있고, 폴리머 전해질은 상기전해질 및 중합반응에 의해폴리머를 형성할 수 있는단량체(monomer)를 함유하는 전구체 용액의 중합에 의해 형성된 겔상의 폴리머 전해질이거나, 상기 전해질이 폴리머에 함침된 형태의 폴리머 전해질 일 수 있다.In addition, the electrolyte of the present invention may be a liquid electrolyte, may be a polymer electrolyte such as a solid phase or a gel phase of the polymer itself, and the polymer electrolyte contains a monomer capable of forming a polymer by the electrolyte and a polymerization reaction. The polymer electrolyte may be a gel-like polymer electrolyte formed by polymerization of a precursor solution, or the electrolyte may be a polymer electrolyte in a form impregnated with a polymer.
전술한 본 발명의 전해질은 리튬 이차전지와 같은 전기화학소자에 유용하게 적용될 수 있다. The electrolyte of the present invention described above may be usefully applied to an electrochemical device such as a lithium secondary battery.
본 발명에 따른 전해질은 다음과 같은 효과를 나타낸다.The electrolyte according to the present invention has the following effects.
첫째, 본 발명의 전해질은 우수한 열적 안정성과 화학적 안정성 등의 특성을 나타내므로, 종래의 유기용매 사용에 따른 전해액의 증발, 인화, 부반응 등의 문제점이 크게 개선되며, 우수한 상온 성능 및 저온 성능을 갖는다. First, since the electrolyte of the present invention exhibits excellent thermal stability and chemical stability, problems such as evaporation, ignition, side reaction of the electrolyte according to the conventional organic solvents are greatly improved, and have excellent room temperature performance and low temperature performance. .
둘째, 본 발명의 전해질은 할로겐화 환형 카보네이트를 포함함으로써 전지의 계면저항을 감소시킬 수 있고, 충방전 성능을 향상시킬 수 있다.Second, the electrolyte of the present invention can reduce the interface resistance of the battery by including a halogenated cyclic carbonate, it is possible to improve the charge and discharge performance.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 실시예 1, 실시예2 및 비교예 1에 따라 제조된 이차전지의 임피던스를 측정한 그래프이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 전지의 사이클에 대한 방전용량을 측정한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a graph measuring the impedance of a secondary battery manufactured according to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1.
Figure 2 is a graph measuring the discharge capacity of the cycle of the battery prepared according to Example 1 and Comparative Example 1.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
본 발명의 전해질은, 이온화 가능한 리튬염, 하기 화학식 1로 표시되는 아미드 화합물, 및 (a) 비할로겐화 카보네이트 및 (b) 할로겐화 환형 카보네이트를 포함한다:The electrolyte of the present invention comprises an ionizable lithium salt, an amide compound represented by the following formula (1), and (a) a non-halogenated carbonate and (b) a halogenated cyclic carbonate:
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에 있어서, In Formula 1,
R1, R2, R3, R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환되거나 비치환되며 탄소수가 1 내지 20인 알킬기, 알킬아민기, 알콕시기, 알콕시알킬기, 알케닐기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고,R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently substituted or unsubstituted with hydrogen, halogen, halogen, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkylamine group, alkoxy group, alkoxyalkyl group, alkenyl group and Any one selected from the group consisting of aryl groups,
X는 수소, 산소, 황, 질소, 인, 탄소 및 규소로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로서, i) X가 수소이면 R3, R4 및 R5는 존재하지 않고, ii) X가 산소 또는 황이면 R4 및 R5는 존재하지 않고, iii) X가 질소 또는 인이면 R5는 존재하지 않는다.X is any one selected from the group consisting of hydrogen, oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus, carbon and silicon, i) if X is hydrogen, R 3 , R 4 and R 5 are absent, and ii) X is oxygen or sulfur Then R 4 and R 5 are absent and iii) R 5 is absent when X is nitrogen or phosphorus.
본 발명의 전해질은 상기 화학식 1로 표시되는 아미드 화합물을 포함하여, 높은 열적 및 화학적 안정성을 나타낼 수 있다. 구체적으로는, 종래의 유기용매에 비해 증기압이 높아 사용에 따른 전해액의 증발, 인화 등의 문제점을 해결하여 전지의 충방전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 전해질은 넓은 전기화학적 창, 넓은 온도 범위의 액상 영역, 높은 용매화 능력, 비배위 결합성 등의 특성을 가져 전지의 성능 및 안전성, 특히 우수한 고온 안정성을 나타낸다. 특히 상기 아미드 화합물과 리튬염은 공융 혼합물을 형성하는 경우에는 이러한 특성이 더욱 향상될 수 있다.The electrolyte of the present invention may include a amide compound represented by Formula 1, and may exhibit high thermal and chemical stability. Specifically, since the vapor pressure is higher than that of the conventional organic solvent, problems such as evaporation and ignition of the electrolyte according to use can be solved, thereby improving charge / discharge performance of the battery. In addition, the electrolyte of the present invention has characteristics such as a wide electrochemical window, a wide temperature range liquid phase, a high solvation ability, a non-coordinated binding property, etc., and thus exhibits performance and safety of the cell, particularly good high temperature stability. In particular, when the amide compound and the lithium salt form a eutectic mixture, these properties may be further improved.
더욱이, 본 발명에 따른 상기 아미드 화합물 내의 카르보닐기(C=O)와 아민기(-NR2)가 이온화가능한 리튬염의 양이온과 음이온 사이의 결합을 약화시키거나, 다른 아미드 화합물 내의 결합을 약화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 전해질은 상온, 바람직하게는 -20℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -40℃ 이하에서도 높은 이온 전도도의 유지가 가능하여, 전지의 상온 성능 및 저온 성능을 향상시킬 수 있다.Moreover, the carbonyl group (C = O) and amine group (-NR 2 ) in the amide compound according to the present invention can weaken the bond between the cation and anion of the ionizable lithium salt, or weaken the bond in another amide compound. . Therefore, the electrolyte of the present invention can maintain high ionic conductivity even at room temperature, preferably -20 ° C or lower, more preferably -40 ° C or lower, thereby improving the room temperature performance and the low temperature performance of the battery.
본 발명의 전해질에 있어서, 전술한 아미드 화합물의 구체적인 예시로는 N-메톡시 메틸카바메이트, N-메톡시 에틸카바메이트, N-메톡시-N-메틸 메틸카바메이트, N-메톡시-N-메틸 에틸카바메이트, N-메톡시-N-메틸 프로필카바메이트, N-메톡시-N-메틸 부틸카바메이트, N-메톡시 N-메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시 N-메틸 2-플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시 N-메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시-N-메틸 2-(퍼플루오로헥실)에틸 카바메이트, N-메톡시-N-메틸 6-(퍼플루오로부틸)헥실 카바메이트, N-메톡시에틸 메틸카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 메틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 메틸카바메이트, N-메틸-N-메톡시에틸 메톡시에틸 카바메이트, N-메틸-N-메톡시에틸 메톡시메틸 카바메이트, N-메톡시에틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시에틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시메틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, 및 이들의 2종 이상의 혼합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the electrolyte of the present invention, specific examples of the aforementioned amide compound include N-methoxy methyl carbamate, N-methoxy ethyl carbamate, N-methoxy-N-methyl methyl carbamate, and N-methoxy-N -Methyl ethyl carbamate, N-methoxy-N-methyl propyl carbamate, N-methoxy-N-methyl butyl carbamate, N-methoxy N-methyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxy N- Methyl 2-fluoroethyl carbamate, N-methoxy N-methyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxy-N-methyl 2- (perfluorohexyl) ethyl carbamate, N-methoxy-N- Methyl 6- (perfluorobutyl) hexyl carbamate, N-methoxyethyl methyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl methyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl methyl carbamate, N- Methyl-N-methoxyethyl methoxyethyl carbamate, N-methyl-N-methoxyethyl methoxymethyl carbamate, N-methoxyethyl trifluoroethyl carbamate, N- Methoxyethyl-N-methyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl Trifluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N-ethyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl fluoroethyl carbamate, N -Methoxymethyl-N-methyl fluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N-ethyl fluoro Roethyl carbamate, N-methoxyethyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl pentafluoropropyl carbamate, N -Methoxymethyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl pentaple Oropropyl carbamate, N-methoxyethyl-N-ethyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxyethyl hexafluoro-2-propyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl hexafluoro-2 -Propyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl hexafluoro-2-propyl carbamate, N-methoxymethyl hexafluoro-2-propyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl hexafluoro Ro-2-propyl carbamate, N-methoxyethyl-N-ethyl hexafluoro-2-propyl carbamate, and mixtures of two or more thereof, and the like.
또한, 본 발명의 전해질에 있어서, 전술한 리튬염은 이온화 가능한 리튬염으로서 Li+X-로 표현할 수 있다. 이러한 리튬염의 음이온으로는 특별히 제한되지 않으나, F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N- 등을예시할 수 있다.In the electrolyte of the present invention, the lithium salt described above can be represented by Li + X - as an ionizable lithium salt. In this lithium salt anion is not particularly limited, F -, Cl -, Br -, I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3 ) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3
한편, 본 발명의 전해질은 비할로겐화 카보네이트를 포함한다.On the other hand, the electrolyte of the present invention contains a non-halogenated carbonate.
구체적으로, 이온 전도도는 일반적으로 전해질 용액 안에서 움직이는 이온들의 이동도에 따라 결정되므로, 이온 전도도에 영향을 주는 인자는 전해질 용액의 점도와 용액 내의 이온 농도이다. 용액의 점도가 낮을수록 용액내에서의 이온의 이동이 자유롭고 이온 전도도는 증가하며, 용액 내에서의 이온의 농도가 높을수록 전하 수송체인 이온의 양이 증가하여 이온 전도도가 증가하게 된다. 아미드 화합물은 상대적으로 높은 점도를 갖지만, 본 발명의 전해질은 비할로겐화 카보네이트를 병용함으로써 점도를 낮추고 이온 전도도를 증가시켜 충방전 성능을 향상시킨다.Specifically, since the ionic conductivity is generally determined by the mobility of ions moving in the electrolyte solution, the factors affecting the ionic conductivity are the viscosity of the electrolyte solution and the ion concentration in the solution. The lower the viscosity of the solution, the more free movement of ions in the solution and the higher the ionic conductivity. The higher the concentration of ions in the solution, the higher the amount of ions, the charge transporter, and the higher the ionic conductivity. The amide compound has a relatively high viscosity, but the electrolyte of the present invention uses a non-halogenated carbonate in combination to lower the viscosity and increase the ion conductivity to improve charge and discharge performance.
본 발명의 전해질에 포함된 비할로겐화 카보네이트는 리튬 이차전지의 비수 전해액에 통상적으로 사용되는 비할로겐화 카보네이트 화합물이라면 사용이 가능한데, 이러한 카보네이트계 화합물의 비제한적인 예로는 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 부티렌 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 에틸메틸카보네이트(EMC) 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. The non-halogenated carbonate included in the electrolyte of the present invention may be used as long as it is a non-halogenated carbonate compound that is commonly used in nonaqueous electrolytes of lithium secondary batteries. Non-limiting examples of such carbonate compounds include propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate ( EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), butylene carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), etc., alone or two or more, respectively. It can be mixed and used.
본 발명에 따른 카보네이트계 유기 용매는 상기 아미드 화합물 100 중량부 대비5 내지 200 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량부 미만이면 전해질의 점도가 높아 우수한 이온전도도를 유지할 수 없고, 200 중량부 초과이면 분해반응으로 인해전지 안전성이 저하될 수 있다.Carbonate-based organic solvent according to the invention is preferably included in 5 to 200 parts by weight relative to 100 parts by weight of the amide compound. If the content is less than 5 parts by weight, the viscosity of the electrolyte is not high to maintain excellent ion conductivity, if more than 200 parts by weight may degrade the battery safety due to decomposition reactions.
또한, 본 발명의 전해질은 첨가제로 할로겐화 환형 카보네이트를 포함한다.In addition, the electrolyte of the present invention includes a halogenated cyclic carbonate as an additive.
본 발명에서 사용되는 카보네이트계 유기용매는 충방전 과정 중 전극 표면에서 분해되어 전지 내부 반응 및 리튬 이온과의 코인터컬레이션에 의한 음극 구조 붕괴를 야기할 수 있다. 이러한 문제점은 유기 용매의 전기적 환원에 의해 음극 표면에 고체 전해질 계면(SEI, solid electrolyte interface)막을 형성하여 해결할 수 있다. 그런데, SEI막은 이온 및 전하 이동에 영향을 미쳐 전지의 성능 변화를 초래하는 주요 인자 중 하나이며, SEI막의 성질은 전해액으로 사용되는 용매의 종류나 첨가제의 특성 등에 따라 크게 달라지는 것으로 알려져 있다.The carbonate-based organic solvent used in the present invention may decompose at the surface of the electrode during the charge and discharge process, causing a negative electrode structure collapse due to internal reaction of the battery and co-interlation with lithium ions. This problem can be solved by forming a solid electrolyte interface (SEI) film on the surface of the anode by electrical reduction of the organic solvent. However, the SEI film is one of the main factors that affect the performance of the battery by affecting the ion and charge transfer, the properties of the SEI film is known to vary greatly depending on the type of the solvent used as the electrolyte, the characteristics of the additives and the like.
특히, 본 발명에서 사용되는 아미드 화합물의 경우 상대적으로 높은 점도를 가지며 리튬 이온과의 높은 결합력을 가지므로, SEI막의 성질에 따라 전극 계면에서 리튬의 이동이 더욱 제한 받을 수 있으므로, 계면 저항 및 초기 용량을 개선하기 위해 SEI막 형성용 첨가제의 선택이 매우 중요하다.In particular, since the amide compound used in the present invention has a relatively high viscosity and a high bonding strength with lithium ions, the movement of lithium at the electrode interface may be further limited according to the properties of the SEI film, thereby providing an interface resistance and initial capacity. In order to improve the selection of the additive for forming the SEI film is very important.
본 발명의 발명자들은 할로겐으로 치환된 환형 카보네이트를 본 발명에 따른 아미드 화합물과 병용하여 상기 문제점을 해결한다. 본 발명에 따른 아미드 화합물과 병용되는 할로겐으로 치환된 환형 카보네이트는 음극에서 환원 분해되어 형성하는 SEI막이비교적 얇고 조밀하여 전지의 성능을 향상시킬 수 있으며, 특히 전지의 상온 충방전 성능을 개선한다. 이러한 효과의 근거로는 할로겐화 환형 카보네이트가 전지 초기 충전 시에 환원되고 반복/교차 중합을 통해 SEI막을 단일층 또는 중첩적으로 형성함으로써 보다 견고하고 조밀한 SEI막을형성하는 것으로 판단되나, 이에 제한되는 것은 아니다.The inventors of the present invention solve the above problem by using a cyclic carbonate substituted with halogen in combination with the amide compound according to the present invention. Halogen-substituted cyclic carbonate used in combination with the amide compound according to the present invention is a relatively thin and dense SEI film formed by reduction decomposition at the negative electrode can improve the performance of the battery, in particular improve the room temperature charge and discharge performance. The reason for this effect is that the halogenated cyclic carbonate is reduced during the initial charging of the battery, and it is judged to form a more robust and dense SEI film by forming a single layer or overlapping SEI film through repetitive / cross polymerization. no.
본 발명에 적용가능한 할로겐화 환형 카보네이트로는 전해질로 사용될 수 있는 할로겐화 환형 카보네이트라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 할로겐화 에틸렌 카보네이트, 할로겐화 프로필렌 카보네이트 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 하기 화학식 2으로 표시되는 할로겐화 에틸렌 카보네이트를 사용할 수 있다.The halogenated cyclic carbonate applicable to the present invention is not particularly limited as long as the halogenated cyclic carbonate can be used as an electrolyte. For example, halogenated ethylene carbonate, halogenated propylene carbonate, etc. may be mentioned, but it is not limited to this. Preferably, halogenated ethylene carbonate represented by the following formula (2) may be used.
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서,In
X, Y는 각각 독립적으로 수소, 염소, 또는 불소이고, X와 Y는 동시에 수소는 아니다.X and Y are each independently hydrogen, chlorine, or fluorine, and X and Y are not simultaneously hydrogen.
본 발명에 따른 할로겐화 환형 카보네이트는 전체 전해질 100 중량부 대비 2 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 2 중량부 미만이면 충방전 성능의 개선효과가 미미하고, 10 중량부 초과이면 첨가량에 비례하는 더 이상의 효과 증대를 기대할 수 없다.Halogenated cyclic carbonate according to the present invention is preferably included 2 to 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of the total electrolyte. If the content is less than 2 parts by weight, the effect of improving the charging and discharging performance is insignificant. If the content is more than 10 parts by weight, no further increase in effect in proportion to the addition amount can be expected.
또한, 본 발명의 전해질에 있어서, 비할로겐화 카보네이트와 할로겐화 환형 카보네이트의 중량비는 1: 0.04 ~ 0.2 인 것이 바람직하다. 비할로겐화 카보네이트 1 중량부 대비 할로겐화 환형 카보네이트의 중량비가 0.04 미만이면 비할로겐화 카보네이트의 분해반응에 대응하는 할로겐화 환형 카보네이트에 의한 SEI막이 조밀하지 못하여 충방전 성능이 충분히 개선되지 못하며, 0.2를 초과하면 첨가량에 비례하는 더 이상의 효과 증대를 기대할 수 없다.In the electrolyte of the present invention, the weight ratio of the non-halogenated carbonate and the halogenated cyclic carbonate is preferably 1: 0.04 to 0.2. If the weight ratio of the halogenated cyclic carbonate to less than 0.04 part by weight of the non-halogenated carbonate is less than 0.04, the SEI film by the halogenated cyclic carbonate corresponding to the decomposition reaction of the non-halogenated carbonate is not dense, and the charge and discharge performance is not sufficiently improved. No further increase in proportion can be expected.
선택적으로, 본 발명의 전해질은 비닐렌 카보네이트를 첨가제로 더 포함할 수 있다. Optionally, the electrolyte of the present invention may further comprise vinylene carbonate as an additive.
비닐렌 카보네이트는 충전 시에 음극 표면에 SEI막을 형성하여 전극과 전해액 사이의 부반응을 억제할 수 있다. 다만, 비닐렌 카보네이트가 단독으로 사용되는 경우에는 이들이 음극 상에환원되면서 형성되는 고분자 또는올리고머 형태의 유기막이 리튬과 전해질 결합체의 이동과 해리를 저해하는 저항 성분으로 작용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 할로겐화 환형 카보네이트 첨가제와 병용하는 것이 바람직하다.Vinylene carbonate can suppress the side reaction between the electrode and the electrolyte by forming an SEI film on the surface of the cathode during charging. However, when vinylene carbonate is used alone, an organic film of a polymer or oligomer form formed while they are reduced on the negative electrode may act as a resistance component that inhibits movement and dissociation of lithium and electrolyte conjugates. Therefore, it is preferable to use together with the halogenated cyclic carbonate additive of this invention.
본 발명에 따른 비닐렌 카보네이트는 전체 전해질 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 전지 내의 기체발생을 억제하는 측면에서 바람직하다.The vinylene carbonate according to the present invention is preferably included in an amount of 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total electrolyte in terms of suppressing gas generation in the battery.
또한, 본 발명의 전해질은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한도 내에서 다양한 종류의 첨가제나 유기용매를 더 포함할 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 것이다.In addition, it will be apparent to those skilled in the art that the electrolyte of the present invention may further include various kinds of additives or organic solvents without departing from the object of the present invention.
본 발명의 전해질은 전해질 형태에 관계없이 모두 적용이 가능한데, 예를 들어 액체 전해질이나, 폴리머 자체로 된 고체상 또는 겔상과 같은 폴리머 전해질로 이용될 수 있다. Regardless of the type of electrolyte, all of the electrolytes of the present invention may be applied. For example, the electrolyte may be used as a liquid electrolyte or a polymer electrolyte such as a solid or gel phase of the polymer itself.
본 발명의 전해질이 폴리머 전해질인 경우, 전술한 전해질 및 중합반응에 의해 폴리머를 형성할 수 있는단량체(monomer)를 함유하는 전구체 용액의 중합에 의해 형성되는 겔상의 폴리머 전해질로, 또는 상기 전해질이 고체상 또는 겔상과 같은 폴리머에 함침된 형태의 폴리머 전해질로 제조될 수 있다.When the electrolyte of the present invention is a polymer electrolyte, it is a gel polymer electrolyte formed by polymerization of a precursor solution containing a monomer capable of forming a polymer by the above-described electrolyte and a polymerization reaction, or the electrolyte is in a solid phase. Or a polymer electrolyte in a form impregnated with a polymer such as gel.
우선, 전구체 용액의 중합 반응에 의해 제조된 겔상의 폴리머 전해질에 대해 설명한다.First, the gel-like polymer electrolyte produced by the polymerization reaction of the precursor solution will be described.
본 발명의 일측면에 따른 겔상의 폴리머 전해질은 (i) 전술한 아미드 화합물, 리튬염, 비할로겐화 카보네이트 및 할로겐화 환형 카보네이트를 포함하는 전해질 및 (ii) 중합 반응에 의해 폴리머를 형성할 수 있는 단량체(monomer)를 함유하는 전구체 용액을 중합시켜 형성될 수 있다.The gel polymer electrolyte according to one aspect of the present invention comprises (i) an electrolyte comprising the amide compound, the lithium salt, the non-halogenated carbonate and the halogenated cyclic carbonate as described above, and (ii) a monomer capable of forming a polymer by a polymerization reaction ( It can be formed by polymerizing a precursor solution containing a monomer).
단량체(monomer)는 중합반응이 진행됨에 따라 상기 전해질과 함께 겔 폴리머를 형성할 수 있는모든 종류의 단량체가 적용가능하며, 이의 비제한적인 예로는 비닐 모노머 등이 있다. 비닐 모노머는 상기 전해질과 혼합되어 겔 폴리머를 형성하는 경우 중합이 매우 간단하다는 장점이 있다.Monomers are applicable to all kinds of monomers capable of forming a gel polymer with the electrolyte as the polymerization proceeds, and non-limiting examples thereof include vinyl monomers. Vinyl monomers have the advantage that the polymerization is very simple when mixed with the electrolyte to form a gel polymer.
사용 가능한 비닐 모노머의 비제한적인 예로는 아크릴로니트릴, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 메타크릴로니트닐, 메틸스티렌, 비닐에스테르류, 염화비닐, 염화비닐리덴, 아크릴아미드, 테트라플루오로에틸렌, 비닐아세테이트, 비닐클로라이드, 메틸비닐케톤, 에틸렌, 스티렌, 파라메톡시스티렌, 파라시아노스티렌 등이 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는이들을 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. Non-limiting examples of vinyl monomers that can be used include acrylonitrile, methyl methacrylate, methyl acrylate, methacrylonitrile, methyl styrene, vinyl esters, vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylamide, tetrafluoroethylene , Vinyl acetate, vinyl chloride, methyl vinyl ketone, ethylene, styrene, paramethoxy styrene, paracyano styrene, and the like, each of which may be used alone or in combination of two or more thereof.
전구체 용액은 통상적인 중합개시제 또는 광개시제를 추가적으로 포함할 수 있는데, 개시제(initiator)는 열이나 자외선에 의해분해되어 라디칼(radical)을 형성하고, 자유라디칼 중합에 의해 모노머와 반응하여 겔 폴리머 전해질을 형성한다. 또한, 개시제를 사용하지 않고 모노머의 중합을 진행할 수도 있다. 일반적으로 자유라디칼 중합은 반응성이 강한 일시적인 분자들 또는 활성점이 형성되는 개시반응, 활성연쇄말단에 단량체가 부가되어 다시 사슬끝에 활성점이 형성되는 성장반응, 활성점을 다른 분자들에게 이동시키는 연쇄이동반응, 활성연쇄 중심이 파괴되는 정지반응의 과정을 거치게 된다.The precursor solution may additionally include conventional polymerization initiators or photoinitiators, where the initiator is decomposed by heat or ultraviolet light to form radicals and reacts with the monomers by free radical polymerization to form a gel polymer electrolyte. do. Moreover, superposition | polymerization of a monomer can also be advanced, without using an initiator. In general, free radical polymerization is an initiation reaction in which reactive molecules or active points are formed, a growth reaction in which a monomer is added at the end of an active chain to form an active point at the end of a chain, and a chain transfer reaction that moves an active point to other molecules. In addition, the reaction chain undergoes a stop reaction in which the active chain center is destroyed.
사용 가능한 열중합 개시제로의 비제한적인 예로는Benzoyl peroxide, Acetyl peroxide, Dilauryl peroxide, Di-tert-butyl peroxide, Cumyl hydroperoxide, Hydrogen peroxide 등의 유기과산화물류나 히드로과산화물류, 2,2-Azobis(2-cyanobutane), 2,2-Azobis(Methylbutyronitrile), AIBN(Azobis(iso-butyronitrile), AMVN(Azobisdimethyl-Valeronitrile) 등의 아조화합물류, 알킬화은류와 같은 유기금속 등이 있다. 또한, 자외선과 같은 빛에 의해 라디칼이 형성되는 광 개시제의 비제한적인 예로는Chloroacetophenone, Diethoxy Acetophenone(DEAP), 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl propaneone(HMPP), 1-Hydroxy cyclrohexyl phenyl ketone, α-Amino Acetophenone, Benzoin Ether, Benzyl Dimethyl ketal, Benzophenone, Thioxanthone, 2-ethylAnthraquinone(2-ETAQ) 등이 있다.Non-limiting examples of thermal initiators that can be used include organic peroxides such as benzoyl peroxide, Acetyl peroxide, Dilauryl peroxide, Di-tert-butyl peroxide, Cumyl hydroperoxide, Hydrogen peroxide, and hydroperoxides, 2,2-Azobis (2). azo compounds such as -cyanobutane), 2,2-Azobis (Methylbutyronitrile), AIBN (Azobis (iso-butyronitrile), AMVN (Azobisdimethyl-Valeronitrile), and organic metals such as alkylated silvers. Non-limiting examples of photoinitiators formed by radicals include Chloroacetophenone, Diethoxy Acetophenone (DEAP), 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl propaneone (HMPP), 1-Hydroxy cyclrohexyl phenyl ketone, α-Amino Acetophenone, Benzoin Ether, Benzyl Dimethyl ketal, Benzophenone, Thioxanthone and 2-ethylAnthraquinone (2-ETAQ).
상기 기재된 성분들 이외에, 본 발명에 따른 겔 폴리머 전해질의 전구체 용액은 당업계에 알려진 기타 첨가제 등을 선택적으로 함유할 수 있다.In addition to the components described above, the precursor solution of the gel polymer electrolyte according to the present invention may optionally contain other additives and the like known in the art.
전술한 전구체 용액을 이용하여 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 겔 폴리머 전해질을 형성하게 되는데, 전기 화학 소자 내부에서 In-Situ 중합 반응에 의하여 겔 폴리머 전해질을 제조하는 것이 바람직하다. In-Situ 중합 반응은 열 또는 자외선 조사를 통해 가능하다. 전구체 용액 내의 전해질 및 모노머의 중량비는 0.5~0.95 : 0.05~0.5로 조절하는 것이 겔 폴리머 전해질로 사용하기에 적합한 점도를 갖는 점에서 바람직하다. 겔 폴리머의 중합 정도는 반응 인자인 중합 시간, 중합 온도 또는 광조사량 정도에 따라 조절할 수 있으므로, 전해질이 누출되지 않으면서도 폴리머가 과중합되어 부피가 수축되지 않을 정도로 조절한다.Using the precursor solution described above to form a gel polymer electrolyte according to a conventional method known in the art, it is preferable to prepare a gel polymer electrolyte by the In-Situ polymerization reaction inside the electrochemical device. In-Situ polymerization reaction is possible by heat or ultraviolet irradiation. The weight ratio of the electrolyte and the monomer in the precursor solution is preferably 0.5 to 0.95: 0.05 to 0.5 in terms of having a viscosity suitable for use as a gel polymer electrolyte. Since the degree of polymerization of the gel polymer can be adjusted according to the polymerization time, polymerization temperature or light irradiation degree, which are reaction factors, the polymer is controlled so that the polymer is not polymerized and the volume is not shrunk without leaking the electrolyte.
본 발명에 따른 폴리머 전해질의 다른 제조방법으로서, 상기 전해질을 이미 형성된 고체상 폴리머 또는 겔상 폴리머에 주입하여, 전해질이 폴리머에 함침된 형태로 제조할 수 있다.As another method for producing a polymer electrolyte according to the present invention, the electrolyte may be injected into a solid polymer or gel polymer already formed, so that the electrolyte may be prepared in a form in which the electrolyte is impregnated with the polymer.
사용 가능한 폴리머의 비제한적인 예로는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트 등을 각각 단독으로 또는 이들을 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이 방법은 전술한 In-Situ 방법에 비해 제조 공정이 단순화될 수 있다.Non-limiting examples of the polymers that can be used include polymethyl methacrylate, polyvinylidene difluoride, polyvinyl chloride, polyethylene oxide, polyhydroxyethyl methacrylate, etc., alone or in combination of two or more thereof. have. This method can simplify the manufacturing process compared to the In-Situ method described above.
본 발명에 따른 폴리머 전해질의 또 다른 제조방법으로서, 상기 전해질과 폴리머를 용매에 용해시킨 후 용매를 제거함으로써 폴리머 전해질을 형성하는 방법이 이용될 수 있다. 이때, 전해질은 폴리머 매트릭스 내부에 함유된 형태가 된다.As another method of preparing a polymer electrolyte according to the present invention, a method of forming a polymer electrolyte by dissolving the electrolyte and the polymer in a solvent and then removing the solvent may be used. At this time, the electrolyte is in the form contained in the polymer matrix.
사용 가능한 용매로는 특별한 제한은 없으며, 이의 비제한적인 예로는 톨루엔, 아세톤, 아세토니트릴, THF 등이 있다. 또한 용매 제거 방법도 특별한 제한은 없으며, 열을 가하는 등의 통상적인 방법이 이용될 수 있다. The solvent that can be used is not particularly limited, and non-limiting examples thereof include toluene, acetone, acetonitrile, THF, and the like. In addition, the solvent removal method is not particularly limited, and conventional methods such as applying heat may be used.
본 발명에 따른 전해질은 사용 목적에 따라 다양한 전기화학적 특성이 요구되는 당 업계에 알려진 통상적인 전기화학소자(electrochemical device)에 적용 가능하다.The electrolyte according to the present invention is applicable to conventional electrochemical devices known in the art, which require various electrochemical properties depending on the purpose of use.
상기 전기화학소자의 비제한적인 예로는 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지, 전기 변색 소자, 전해 컨텐서(condenser) 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있으며, 이의 구체예로는 리튬 이차전지, 전기 이중층 캐패시터, 색소증감형 태양전지, 전기변색소자 등이 있다.Non-limiting examples of the electrochemical device include all kinds of primary, secondary cells, fuel cells, solar cells, electrochromic devices, electrolytic condenser or capacitor (capacitor), specific examples thereof Lithium secondary batteries, electric double layer capacitors, dye-sensitized solar cells, electrochromic devices and the like.
리튬 이차전지를 예로 들면, 전술한 본 발명의 전해질은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어진 전극 구조체에 주입하여 리튬 이차전지로 제조될 수 있다. 전극 구조체를 이루는 양극, 음극 및 세퍼레이터는 리튬 이차전지 제조에 통상적으로 사용되던 것들이 모두 사용될 수 있다.Taking the lithium secondary battery as an example, the electrolyte of the present invention described above may be manufactured as a lithium secondary battery by injecting an electrode structure composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. As the positive electrode, the negative electrode, and the separator constituting the electrode structure, all those conventionally used for manufacturing a lithium secondary battery may be used.
구체적인 예로, 양극 활물질로는 리튬함유 전이금속 산화물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 예를 들면 LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1-yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1-yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1-yMnyO2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2-zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2-zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 이러한 산화물(oxide) 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등도 사용될 수 있다.As a specific example, a lithium-containing transition metal oxide may be preferably used as the cathode active material. For example, Li x CoO 2 (0.5 <x <1.3), Li x NiO 2 (0.5 <x <1.3), and Li x MnO 2 (0.5 <x <1.3), Li x Mn 2 O 4 (0.5 <x <1.3), Li x (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0.5 <x <1.3, 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), Li x Ni 1-y Co y O 2 (0.5 <x <1.3, 0 <y <1), Li x Co 1-y Mn y O 2 (0.5 <x <1.3, 0≤y <1), Li x Ni 1-y Mn y O 2 (0.5 <x <1.3, O≤y <1), Li x (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), Li x Mn 2-z Ni z O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <z <2), Li x Mn 2-z Co z O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <z <2), Li x CoPO 4 (0.5 <x <1.3) and Li x FePO 4 Any one selected from the group consisting of (0.5 <x <1.3) or a mixture of two or more thereof may be used. In addition to these oxides, sulfides, selenides, and halides may also be used.
음극 활물질로는 통상적으로 리튬이온이 흡장 및 방출될 수 있는 탄소재, 리튬금속, 규소 또는 주석 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 탄소재를 사용할 수 있는데, 탄소재로는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소(hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연(Kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정피치(Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다. 이때 음극은 결착제를 포함할 수 있으며, 결착제로는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 등, 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다. As the negative electrode active material, a carbon material, lithium metal, silicon, tin, or the like, into which lithium ions may be occluded and released, may be used. Preferably, a carbon material may be used, and as the carbon material, both low crystalline carbon and high crystalline carbon may be used. Soft crystalline carbon and hard carbon are typical low crystalline carbon, and high crystalline carbon is natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch carbon fiber. High temperature calcined carbon such as (mesophase pitch based carbon fiber), meso-carbon microbeads, Mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes. In this case, the negative electrode may include a binder, and the binder may include vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, Various kinds of binder polymers, such as polymethylmethacrylate, may be used.
또한, 세퍼레이터로는 종래에 세퍼레이터로 사용된 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, as the separator, conventional porous polymer films conventionally used as separators, for example, polyolefins such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene / butene copolymer, ethylene / hexene copolymer and ethylene / methacrylate copolymer, etc. The porous polymer film made of the polymer may be used alone or by laminating them, or a conventional porous nonwoven fabric, for example, a non-woven fabric made of high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like may be used. It is not.
본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.The external shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but may be cylindrical, square, pouch type, or coin type using a can.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 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, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
1. 전해질의 제조1. Preparation of Electrolyte
실시예 1Example 1
N-메톡시-N-메틸 2,2,2-트리플루오르에틸 카바메이트(MMTFEC):에틸렌 카보네이트(EC):에틸메틸 카보네이트(EMC)=55:30:15 조성을 갖는 1.2M LiPF6 전해액을 제조한 후, 상기 전해액에 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC) 3중량%, 비닐렌 카보네이트(VC) 2중량%를 첨가하여 전해액을 제조하였다.N-methoxy-N-
이후, 양극 활물질로 LiCoO2, 음극 활물질로 인조흑연을 사용하고, 알루미늄 라미네이트 포장재를 사용하여 통상적인 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.Thereafter, LiCoO 2 was used as the cathode active material, artificial graphite was used as the anode active material, and a lithium secondary battery was manufactured by a conventional method using an aluminum laminate packaging material.
실시예 2Example 2
전해액에 VC를 첨가하지 않고 FEC를 5중량% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전해액 및 리튬 이차전지를 제조하였다.
An electrolyte and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that 5 wt% of FEC was added without adding VC to the electrolyte.
비교예 1Comparative Example 1
전해액에 FEC를 첨가하지 않고 VC를 5중량% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전해액 및 리튬 이차전지를 제조하였다.
An electrolyte and a lithium secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that 5 wt% of VC was added without adding FEC to the electrolyte.
실험예 1: 이차전지의 임피던스 측정Experimental Example 1: Impedance Measurement of Secondary Battery
실시예 1~2와 비교예 1의 전지에 대해 Potentiostat을 이용하여 임피던스를 측정하고, 그 결과를 도 1에 도시하였다. 임피던스 측정은 전지를 4.2V까지 충전한 이후 주파수 3kHz에서 100mHz까지 작은 전압(10mV)을 인가하고 결과적인 전류 응답을 측정함으로써 행해졌다.Impedance was measured using Potentiostat for the batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, and the results are shown in FIG. 1. Impedance measurements were made by charging the cell to 4.2V and then applying a small voltage (10mV) at a frequency of 3kHz to 100mHz and measuring the resulting current response.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1~2의 전지는 비교예 1의 전지보다 임피던스가 크게 감소했음을 확인할 수 있다. 이로부터 SEI막을 형성할 수 있는 VC, FEC 중에서 FEC가 본 발명의 전해질에 사용되는 경우에 임피던스를 감소시킴을 확인할 수 있다.
As shown in Figure 1, the battery of Examples 1 to 2 it can be seen that the impedance is significantly reduced than the battery of Comparative Example 1. From this, it can be seen that among the VC and FEC capable of forming the SEI film, FEC reduces the impedance when used in the electrolyte of the present invention.
실험예 2: 이차 전지의 충방전 성능 평가 Experimental Example 2: Evaluation of Charge / Discharge Performance of Secondary Battery
<초기 용량 측정><Initial capacity measurement>
상기 방법에 따라 제조한 실시예 1~2 및 비교예 1의 이차 전지를 25℃에서 0.5C(400mA)의 정전류에서 충전하고, 전지의 전압이 4.2V가 된 후에는 4.2V의 정전압에서 충전 전류값이 50mA가 될 때까지 초기 충전하였다. 상기 초기 충전한 전지에 대해 0.2C의 정전류에서 전지 전압이 3V에 이를 때까지 방전을 행하고, 이 때의 방전 용량을 초기 용량으로 하여 그 값을 하기 표 1에 기재하였다.The secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 prepared according to the above method were charged at a constant current of 0.5 C (400 mA) at 25 ° C., and after the voltage of the battery became 4.2 V, the charging current was at a constant voltage of 4.2 V. Initial charging was carried out until the value became 50 mA. The battery initially charged was discharged at a constant current of 0.2 C until the battery voltage reached 3 V, and the discharge capacity at this time was regarded as the initial capacity, and the values thereof are shown in Table 1 below.
<초기 용량 측정><Initial capacity measurement>
상기 실시예 1과 비교예 1의 전지를 23℃에서 1C=980mA의 정전류에서 충전하고, 전지의 전압이 4.2V가 된 후에는 4.2V의 정전압에서 충전 전류값이 50mA가 될 때까지 1회째 충전을 행하였다. 상기 1회 충전을 행한 전지에 대해 1C의 정전류에서 전지 전압이 3V에 이를 때가지 방전을 행하여 1사이클째 방전 용량을 구하였다. 이후 계속해서 상기와 같은 충방전을 100사이클 반복 실시하여 측정된 결과를 도 2에 도시하였다.The batteries of Example 1 and Comparative Example 1 were charged at a constant current of 1C = 980 mA at 23 ° C., and after the voltage of the battery became 4.2 V, the first charge was performed at a constant voltage of 4.2 V until the charging current value became 50 mA. Was performed. The discharged battery was discharged until the battery voltage reached 3V at a constant current of 1C for the battery that was charged once. Subsequently, the results obtained by repeatedly performing the above charge and discharge cycles for 100 cycles are illustrated in FIG. 2.
상기 표 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, FEC를 사용한 본 발명의 전지는 초기 용량이 향상되었음을 확인할 수 있다. 이러한 초기 용량 차이는 충방전 사이클 특성으로 이어져 도 2에 나타난 바와 같이, 100 사이클 기준으로 FEC를 사용한 본 발명의 전지의 방전 용량이 약 10% 증가된 값을 나타내었다.As shown in Table 1 and Figure 2, the battery of the present invention using the FEC can be confirmed that the initial capacity is improved. This initial capacity difference leads to charge / discharge cycle characteristics, and as shown in FIG. 2, the discharge capacity of the battery of the present invention using FEC on a 100 cycle basis is about 10% increased.
이로부터 본 발명의 할로겐화 환형 카보네이트를 함유하는 전해질은 개선된 SEI막 특성을 통해 전지 임피던스를 감소시키고, 충방전 성능을 개선시킴을 확인할 수 있다.From this, it can be seen that the electrolyte containing the halogenated cyclic carbonate of the present invention reduces the battery impedance and improves charge and discharge performance through improved SEI film properties.
Claims (12)
하기 화학식 1로 표시되는 아미드 화합물; 및
(a) 비할로겐화 카보네이트 및 (b) 할로겐화 환형 카보네이트;
를 포함하는 전해질:
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
R1, R2, R3, R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소, 할로겐, 할로겐으로 치환되거나 비치환되며 탄소수가 1 내지 20인 알킬기, 알킬아민기, 알콕시기, 알콕시알킬기, 알케닐기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고,
X는 수소, 산소, 황, 질소, 인, 탄소 및 규소로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로서, i) X가 수소이면 R3, R4 및 R5는 존재하지 않고, ii) X가 산소 또는 황이면 R4 및 R5는 존재하지 않고, iii) X가 질소 또는 인이면 R5는 존재하지 않음.Ionizable lithium salts;
An amide compound represented by Formula 1 below; And
(a) non-halogenated carbonates and (b) halogenated cyclic carbonates;
Electrolyte Containing:
[Formula 1]
In Chemical Formula 1,
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each independently substituted or unsubstituted with hydrogen, halogen, halogen, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkylamine group, alkoxy group, alkoxyalkyl group, alkenyl group and Any one selected from the group consisting of aryl groups,
X is any one selected from the group consisting of hydrogen, oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus, carbon and silicon, i) if X is hydrogen, R 3 , R 4 and R 5 are absent, and ii) X is oxygen or sulfur R 4 and R 5 are absent if iii) R 5 is absent if X is nitrogen or phosphorus.
상기 아미드 화합물은 N-메톡시 메틸카바메이트, N-메톡시 에틸카바메이트, N-메톡시-N-메틸 메틸카바메이트, N-메톡시-N-메틸 에틸카바메이트, N-메톡시-N-메틸 프로필카바메이트, N-메톡시-N-메틸 부틸카바메이트, N-메톡시 N-메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시 N-메틸 2-플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시 N-메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시-N-메틸 2-(퍼플루오로헥실)에틸 카바메이트, N-메톡시-N-메틸 6-(퍼플루오로부틸)헥실 카바메이트, N-메톡시에틸 메틸카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 메틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 메틸카바메이트, N-메틸-N-메톡시에틸 메톡시에틸 카바메이트, N-메틸-N-메톡시에틸 메톡시메틸 카바메이트, N-메톡시에틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 트리플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 플루오로에틸 카바메이트, N-메톡시에틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시메틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-에틸 펜타플루오로프로필 카바메이트, N-메톡시에틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시에틸-N-메틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-메틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시메틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트, N-메톡시메틸-N-에틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트 및 N-메톡시에틸-N-에틸 헥사플루오로-2-프로필 카바메이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전해질. The method of claim 1,
The amide compound is N-methoxy methyl carbamate, N-methoxy ethyl carbamate, N-methoxy-N-methyl methyl carbamate, N-methoxy-N-methyl ethyl carbamate, N-methoxy-N -Methyl propyl carbamate, N-methoxy-N-methyl butyl carbamate, N-methoxy N-methyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxy N-methyl 2-fluoroethyl carbamate, N-meth Methoxy N-methyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxy-N-methyl 2- (perfluorohexyl) ethyl carbamate, N-methoxy-N-methyl 6- (perfluorobutyl) hexyl carbamate , N-methoxyethyl methyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl methyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl methyl carbamate, N-methyl-N-methoxyethyl methoxyethyl carbamate , N-methyl-N-methoxyethyl methoxymethyl carbamate, N-methoxyethyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl trifluoroethyl carbamate, N- Methoxymethyl-N-methyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N- Ethyl trifluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl fluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl fluoroethyl carbamate, N -Methoxymethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl-N-ethyl fluoroethyl carbamate, N-methoxyethyl pentafluoropropyl carba Mate, N-methoxyethyl-N-methyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxymethyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxy Methyl-N-ethyl pentafluoropropyl carbamate, N-methoxyethyl-N-ethyl penta Fluoropropyl carbamate, N-methoxyethyl hexafluoro-2-propyl carbamate, N-methoxyethyl-N-methyl hexafluoro-2-propyl carbamate, N-methoxymethyl-N-methyl hexa Fluoro-2-propyl carbamate, N-methoxymethyl hexafluoro-2-propyl carbamate, N-methoxymethyl-N-ethyl hexafluoro-2-propyl carbamate and N-methoxyethyl-N -An electrolyte characterized in that any one selected from the group consisting of ethyl hexafluoro-2-propyl carbamate or a mixture of two or more thereof.
상기 리튬염의 음이온은 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전해질.The method of claim 1,
The lithium salt of the anion is F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, ( CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, ( FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2 ) 3 C -, CF 3 ( CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 CO 2 -, CH 3 CO 2 -, SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N - electrolyte, characterized in that at least one selected from the group consisting of.
상기 할로겐화 환형 카보네이트는 상기 아미드 화합물보다 높은 전위(Li/Li+)에서 환원되어 SEI막을 형성하는 것을 특징으로 하는 전해질.The method of claim 1,
The halogenated cyclic carbonate is reduced at a higher potential (Li / Li +) than the amide compound to form an SEI film.
상기 할로겐화 환형 카보네이트는 하기 화학식 2로 표시되는 할로겐화 에틸렌 카보네이트인 것을 특징으로 하는 전해질:
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
X, Y는 각각 독립적으로 수소, 염소, 또는 불소이고, X와 Y는 동시에 수소는 아니다.The method of claim 1,
The halogenated cyclic carbonate is an electrolyte characterized in that the halogenated ethylene carbonate represented by the formula (2):
(2)
In Chemical Formula 2,
X and Y are each independently hydrogen, chlorine, or fluorine, and X and Y are not simultaneously hydrogen.
상기 할로겐화 환형 카보네이트는 전체 전해질 100 중량부 대비 2 내지 10 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 전해질.The method of claim 1,
The halogenated cyclic carbonate is an electrolyte comprising 2 to 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of the total electrolyte.
상기 비할로겐화 카보네이트는 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 부티렌 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트 및 에틸메틸카보네이트(EMC)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전해질.The method of claim 1,
The non-halogenated carbonates are propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), butylene carbonate, methylpropyl carbonate, ethylpropyl carbonate and ethyl Electrolyte, characterized in that any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of methyl carbonate (EMC).
상기 (a) 비할로겐화 카보네이트와 (b) 할로겐화 환형 카보네이트의 혼합중량비는 a:b=1:0.04~0.2인 것을 특징으로 하는 전해질.The method of claim 1,
The mixed weight ratio of (a) non-halogenated carbonate and (b) halogenated cyclic carbonate is a: b = 1: 0.04-0.2.
상기 전해질은 비닐렌 카보네이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질.The method of claim 1,
The electrolyte is characterized in that it further comprises vinylene carbonate.
상기 전해질은 폴리머 전해질인 것을 특징으로 하는 전해질.The method of claim 1,
The electrolyte is a polymer electrolyte.
상기 전해질은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 전해질인 것을 특징으로 하는 전기화학소자. In the electrochemical device comprising a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte,
The electrolyte is an electrochemical device, characterized in that the electrolyte of any one of claims 1 to 10.
상기 전기화학소자는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method of claim 11,
The electrochemical device is an electrochemical device, characterized in that the lithium secondary battery.
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GB2533825A (en) * | 2014-12-31 | 2016-07-06 | Li Chung Plastics Ind Co Ltd | Easy-assembly jump rope handle structure |
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