KR20130134744A - Nonaqueous electrolyte and lithium secondary battery using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비수 전해액 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전지의 수명성능을 향상시키는 비수 전해액 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a nonaqueous electrolyte and a lithium secondary battery using the same, and more particularly, to a nonaqueous electrolyte and a lithium secondary battery using the same to improve the life performance of the battery.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이고, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, notebook PCs and even electric vehicles are expanding, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified. The electrochemical device is the most attention in this regard, the development of a secondary battery capable of charging and discharging has been the focus of attention, and recently in the development of such a battery in order to improve the capacity density and specific energy R & D on the design of electrodes and batteries is underway.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. 그러나 이러한 리튬 이온 전지는 유기 전해액을 사용하는 데 따르는 발화 및 폭발 등의 안전 문제가 존재하고, 제조가 까다로운 단점이 있다. 최근의 리튬 이온 고분자 전지는 이러한 리튬 이온 전지의 약점을 개선하여 차세대 전지의 하나로 꼽히고 있으나 아직까지 전지의 용량이 리튬 이온 전지와 비교하여 상대적으로 낮은 문제점이 있다.Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary battery developed in the early 1990s has advantages such as higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd and sulfuric acid-lead batteries using an aqueous electrolyte solution . However, such a lithium ion battery has safety problems such as ignition and explosion when using an organic electrolytic solution, and it is disadvantageous in that it is difficult to manufacture. The recent lithium ion polymer battery is considered to be one of the next generation batteries by improving the weak point of the lithium ion battery, but the capacity of the battery is still relatively low as compared with the lithium ion battery.
한편, 리튬 이차전지의 초기 충전시 리튬 금속 산화물 등의 캐소드 활물질로부터 나온 리튬 이온은 그래파이트 등의 애노드 활물질로 이동하여, 애노드 활물질의 층간에 삽입된다. 이때, 리튬은 반응성이 강하므로 그래파이트 등의 애노드 활물질 표면에서 전해액과 애노드 활물질을 구성하는 탄소가 반응하여 Li2CO3, Li2O, LiOH 등의 화합물을 생성한다. 이들 화합물은 그래파이트 등의 애노드 활물질의 표면에 일종의 SEI(Solid Electrolyte Interface)층을 형성하게 된다.On the other hand, during the initial charging of the lithium secondary battery, lithium ions derived from cathode active materials such as lithium metal oxides are transferred to anode active materials such as graphite and intercalated between the layers of the anode active materials. At this time, since lithium has a high reactivity, the electrolyte and the carbon constituting the anode active material react on the surface of the anode active material such as graphite to generate compounds such as Li 2 CO 3 , Li 2 O, and LiOH. These compounds form a kind of SEI (Solid Electrolyte Interface) layer on the surface of an anode active material such as graphite.
SEI층은 이온 터널의 역할을 수행하여 리튬 이온만을 통과시킨다. SEI층은 이러한 이온 터널의 효과로서, 전해액 중에서 리튬 이온과 함께 이동하는 분자량이 큰 유기 용매 분자가 애노드 활물질의 층간에 삽입되어 애노드 구조가 파괴되는 것을 막아준다. 따라서, 전해액과 애노드 활물질의 접촉을 방지함으로써 전해액의 분해가 발생하지 않고, 전해액 중의 리튬 이온의 양이 가역적으로 유지되어 안정적인 충방전이 유지된다.The SEI layer acts as an ion tunnel to pass only lithium ions. The SEI layer is an effect of such an ion tunnel, and prevents the structure of the anode from being destroyed by inserting an organic solvent molecule having a large molecular weight moving with lithium ions in the electrolyte between the layers of the anode active material. Therefore, by preventing contact between the electrolyte solution and the anode active material, decomposition of the electrolyte solution does not occur, and the amount of lithium ions in the electrolyte solution is reversibly maintained to maintain stable charge and discharge.
다만, 리튬 이차전지는 계속적인 충방전이 진행됨에 따라 탄소 격자상수의 변화, 용매의 분해로 인한 가스발생 등에 의해 탄소 물질이 전자이동통로에서 탈리되어 그 용량이 감소하게 된다. 따라서 이러한 문제를 해소하기 위해, 전지의 수명을 개선하기 위한 방법의 개발이 계속 요구되고 있는 실정이다.However, as lithium secondary batteries are continuously charged and discharged, the carbon material is detached from the electron transfer passage due to the change in the carbon lattice constant and the gas generation due to the decomposition of the solvent, thereby decreasing its capacity. Therefore, in order to solve such a problem, development of a method for improving the life of a battery is continuously required.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지를 구성하는 전극에 안정적인 피막을 형성시킴으로써 전지의 수명성능을 향상시키는 리튬 이차전지용 비수 전해액 및 이를 이용한 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte lithium secondary battery and a lithium secondary battery using the same to improve the life performance of the battery by forming a stable film on the electrode constituting the battery.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 아크릴레이트계 화합물; 아디포니트릴(adiponitrile; ADN); 에스테르 화합물; 유기용매; 및 전해질 염을 포함하는 비수 전해액이 제공된다.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, an acrylate compound represented by the following formula (1); Adiponitrile (ADN); Ester compounds; Organic solvent; And a nonaqueous electrolyte comprising an electrolyte salt.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, A는 C1~C12의 알킬렌 또는 C1~C12의 할로알킬렌이며; a는 0~30 사이의 정수이며; B는 H 또는 메틸기이며; b는 2~6 사이의 정수이며; X는 , , , , , , , , , , 또는 이고, 여기에서 E1 내지 E4는 각각 독립적으로 수소, C1~C12의 알킬기, C1~C12의 할로알킬기 또는 C1~C12의 히드록시알킬기이고, m은 0~30 사이의 정수이다.In Formula 1, A is C 1 ~ C 12 alkylene or C 1 ~ C 12 haloalkylene; a is an integer between 0 and 30; B is H or a methyl group; b is an integer between 2 and 6; X is , , , , , , , , , , or And, where E 1 to E 4 is a hydroxyalkyl group each independently hydrogen, C 1 ~ C 12 alkyl group, C 1 ~ C 12 haloalkyl group or a C 1 ~ C 12 of a, m is from 0 to 30 Is an integer.
여기서, 유기용매는, 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르, 에틸프로필 에테르 및 설포레인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.Here, the organic solvent may be ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2, 3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate (EMC), methyl May be any one selected from the group consisting of propyl carbonate, ethylpropyl carbonate, dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methylethyl ether, methylpropyl ether, ethylpropyl ether and sulfolane or mixtures of two or more thereof have.
그리고, 상기 아크릴레이트계 화합물은, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(tetraethylene glycol diacrylate), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 비스페놀 A 에톡시레이티드 디아크릴레이트(bisphenol A ethoxylated diacrylate), 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(1,4-butanediol diacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 트리메틸올 프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트(trimethylol propane ethoxylate triacrylate), 트리메틸올 프로판 프로폭시레이트 트리아크릴레이트(trimethylol propane propoxylate triacrylate), 펜타에리트리톨 에톡시레이트 테트라아크릴레이트(pentaerythritol ethoxylate tetraacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate;TMPTA), 트리스[2-(아크릴로일옥시)에틸] 이소시아누레이트(tris [2-(acryloyloxy)ethyl] isocyanurate), 디(트리메틸올프로판) 테트라아크릴레이트(di(trimethylolpropane) tetraacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(dipentaerythritol pentaacrylate) 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.In addition, the acrylate compound, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, bisphenol A ethoxylated diacrylate, 1, 4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, trimethylol propane ethoxylate triacrylate, trimethyl Trimethylol propane propoxylate triacrylate, pentaerythritol ethoxylate tetraacrylate, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), tris [2- (acrylo) Yloxy) ethyl] isocyanurate (tris [2- (acryloyloxy) ethyl] isocyanurate), di ( Trimethylolpropane) tetraacrylate (di (trimethylolpropane) tetraacrylate), pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate (dipentaerythritol hexaacrylate) It may be any one selected from the group consisting of or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 에스테르 화합물은, 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.In addition, the ester compound may be represented by the following Chemical Formula 2.
[화학식 2](2)
상기 화학식 2에서, R1이 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, R2가 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.In Formula 2, R 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
그리고, 상기 에스테르 화합물은, 메틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.And, the ester compound is methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-capro Lactone, s-valerolactone and ε-caprolactone, or any one selected from the group consisting of two or more thereof.
그리고, 상기 전해질 염의 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 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상일 수 있다.In addition, the electrolyte salt anion, 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 -It may be any one selected from the group consisting of or two or more thereof.
그리고, 상기 아크릴레이트계 화합물 및 상기 아디포니트릴은 상기 비수 전해액 중에 서로 독립적으로 각각 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 상기 에스테르 화합물은 상기 비수 전해액 중에 30 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.In addition, the acrylate compound and the adiponitrile may be included in the non-aqueous electrolyte solution independently of each other in 0.5 to 10% by weight, and the ester compound may be included in the non-aqueous electrolyte solution in 30 to 90% by weight.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 애노드, 캐소드 및 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차전지로서, 상기 비수 전해액은, 본 발명에 따른 비수 전해액인 리튬 이차전지가 제공된다.Meanwhile, according to another aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including an anode, a cathode, and a nonaqueous electrolyte, wherein the nonaqueous electrolyte is a nonaqueous electrolyte according to the present invention.
이때, 상기 애노드는, 리튬 금속, 탄소재, 금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 애노드 활물질층을 구비할 수 있다.In this case, the anode may be provided with an anode active material layer containing a lithium metal, a carbon material, a metal compound or a mixture thereof.
여기서, 상기 금속 화합물은, Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Mg, Sr, 및 Ba으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 금속 원소를 함유하는 화합물 또는 이들의 혼합물일 수 있다.Here, the metal compound is Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Mg, Sr, and Ba It may be any one selected from the group consisting of, or a compound containing two or more metal elements thereof, or a mixture thereof.
그리고, 상기 캐소드는, 리튬 함유 산화물을 포함하는 캐소드 활물질층을 구비할 수 있다.The cathode may include a cathode active material layer containing a lithium-containing oxide.
여기서, 상기 리튬 함유 산화물은, 리튬 함유 전이금속 산화물일 수 있고, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1 - yCoyO2, LiCo1 - yMnyO2, LiNi1 -yMnyO2(O≤y<1), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LiMn2 - zNizO4, LiMn2 -zCozO4(0<z<2), LiCoPO4 및 LiFePO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The lithium-containing oxide may be a lithium-containing transition metal oxide, and the lithium-containing transition metal oxide may be LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , or Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi 1 - y Co y O 2 , LiCo 1 - y Mn y O 2 , LiNi 1 -y Mn y O 2 (O≤y <1), Li (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2) , LiMn 2 - may be the z Ni z O 4, LiMn 2 -z Co z O 4 (0 <z <2), LiCoPO 4 , and any one or a mixture of two or more of those selected from the group consisting of LiFePO 4.
본 발명에 따른 비수 전해액을 리튬 이차전지에 적용시키면 전지의 충방전시 안정적인 피막을 전극에 형성시킴으로써 전지의 수명성능을 향상시키는 효과를 나타낸다.Application of the nonaqueous electrolyte according to the present invention to a lithium secondary battery has an effect of improving the life performance of the battery by forming a stable film on the electrode during charging and discharging of the battery.
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 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 리튬 이차전지의 충방전에 따른 용량변화를 비교하여 도시한 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 showing a comparison of capacity changes according to charge and discharge of a lithium secondary battery manufactured according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 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.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.In addition, since the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
본 발명의 일 실시예에 따른 비수 전해액은, 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트계 화합물; 아디포니트릴(ADN); 에스테르 화합물; 유기용매; 및 전해질 염을 포함한다.Non-aqueous electrolyte according to an embodiment of the present invention, the acrylate compound represented by the formula (1); Adiponitrile (ADN); Ester compounds; Organic solvent; And electrolyte salts.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, A는 C1~C12의 알킬렌 또는 C1~C12의 할로알킬렌이며; a는 0~30 사이의 정수이며; B는 H 또는 메틸기이며; b는 2~6 사이의 정수이며; X는 , , , , , , , , , , 또는 이고, 여기에서 E1 내지 E4는 각각 독립적으로 수소, C1~C12의 알킬기, C1~C12의 할로알킬기 또는 C1~C12의 히드록시알킬기이고, m은 0~30 사이의 정수이다.In Formula 1, A is C 1 ~ C 12 alkylene or C 1 ~ C 12 haloalkylene; a is an integer between 0 and 30; B is H or a methyl group; b is an integer between 2 and 6; X is , , , , , , , , , , or And, where E 1 to E 4 is a hydroxyalkyl group each independently hydrogen, C 1 ~ C 12 alkyl group, C 1 ~ C 12 haloalkyl group or a C 1 ~ C 12 of a, m is from 0 to 30 Is an integer.
상기 비수 전해액을 리튬 이차전지에 적용시키면 전지의 충방전시 안정적인 피막을 전극에 형성시킴으로써 전지의 수명성능을 향상시키게 된다.When the nonaqueous electrolyte is applied to a lithium secondary battery, a stable film is formed on the electrode during charging and discharging of the battery, thereby improving battery life performance.
이때, 상기 아크릴레이트계 화합물은, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(tetraethylene glycol diacrylate), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 비스페놀 A 에톡시레이티드 디아크릴레이트(bisphenol A ethoxylated diacrylate), 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(1,4-butanediol diacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 트리메틸올 프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트(trimethylol propane ethoxylate triacrylate), 트리메틸올 프로판 프로폭시레이트 트리아크릴레이트(trimethylol propane propoxylate triacrylate), 펜타에리트리톨 에톡시레이트 테트라아크릴레이트(pentaerythritol ethoxylate tetraacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate;TMPTA), 트리스[2-(아크릴로일옥시)에틸] 이소시아누레이트(tris [2-(acryloyloxy)ethyl] isocyanurate), 디(트리메틸올프로판) 테트라아크릴레이트(di(trimethylolpropane) tetraacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(dipentaerythritol pentaacrylate) 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나 이에만 한정하는 것은 아니다.At this time, the acrylate-based compound, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, bisphenol A ethoxylated diacrylate, 1, 4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, trimethylol propane ethoxylate triacrylate, trimethyl Trimethylol propane propoxylate triacrylate, pentaerythritol ethoxylate tetraacrylate, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), tris [2- (acrylo) Yloxy) ethyl] isocyanurate (tris [2- (acryloyloxy) ethyl] isocyanurate), Dimethylolpropane) tetraacrylate (di (trimethylolpropane) tetraacrylate), pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate (dipentaerythritol hexaacrylate) It may be any one selected from the group consisting of or a mixture of two or more thereof, but is not limited thereto.
그리고, 상기 에스테르 화합물은, 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.In addition, the ester compound may be represented by the following Chemical Formula 2.
[화학식 2](2)
상기 화학식 2에서, R1이 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, R2가 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.In Formula 2, R 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
그리고, 상기 에스테르 화합물은, 메틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.And, the ester compound is methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-capro Lactone, s-valerolactone and ε-caprolactone, or any one selected from the group consisting of two or more thereof.
그리고, 상기 전해질 염의 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 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상일 수 있다.In addition, the electrolyte salt anion, 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 -It may be any one selected from the group consisting of or two or more thereof.
여기서, 상기 전해질 염의 비제한적인 예로는, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로보란리튬, 저급지방족 카르본산리튬 및 테트라페닐붕산리튬 등을 사용할 수 있으나 이에만 한정하는 것은 아니다.Here, non-limiting examples of the electrolyte salt, 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 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic lithium carbonate and lithium tetraphenyl borate may be used, but is not limited thereto.
그리고, 상기 전해질 염은, 상기 비수 전해액 중에 10 내지 25 중량%로 포함될 수 있다.In addition, the electrolyte salt may be included in 10 to 25% by weight in the non-aqueous electrolyte.
한편, 상기 유기용매는 에스테르 화합물을 제외한, 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 에테르, 아미드, 선형 카보네이트, 환형 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.On the other hand, the organic solvent can be used without limitation, those conventionally used in the electrolyte for lithium secondary batteries, except for the ester compound, for example, ether, amide, linear carbonate, cyclic carbonate, etc. alone or in combination of two or more Can be used.
그 중에서 대표적으로는 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 또는 이들의 혼합물인 카보네이트 화합물을 포함할 수 있다.Among them, a carbonate compound which is typically a cyclic carbonate, a linear carbonate, or a mixture thereof may be included.
상기 환형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 있다. 이들의 할로겐화물로는 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, Propylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, and halides thereof, or a mixture of two or more thereof. Examples of such halides include, but are not limited to, fluoroethylene carbonate (FEC) and the like.
또한 상기 선형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the linear carbonate compound include any one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate and ethyl propyl carbonate And mixtures of two or more of them may be used as typical examples, but the present invention is not limited thereto.
특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 환형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 보다 더 잘 해리시킬 수 있으며, 이러한 환형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 보다 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있다.In particular, ethylene carbonate and propylene carbonate, which are cyclic carbonates in the carbonate-based organic solvent, are high-viscosity organic solvents having a high dielectric constant and can dissociate the lithium salt in the electrolyte more easily. In addition, such cyclic carbonates can be used as dimethyl carbonate and diethyl carbonate When a low viscosity, low dielectric constant linear carbonate is mixed in an appropriate ratio, an electrolyte having a higher electric conductivity can be produced.
또한, 상기 유기 용매 중 에테르로는 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르 및 에틸프로필 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the ether in the organic solvent, any one selected from the group consisting of dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether and ethyl propyl ether or a mixture of two or more thereof may be used , But is not limited thereto.
그리고, 상기 아크릴레이트계 화합물은, 상기 비수 전해액 중에 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 상기 아디포니트릴은, 상기 비수 전해액 중에 0.5 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 상기 에스테르 화합물은, 상기 비수 전해액 중에 30 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.The acrylate compound may be included in the nonaqueous electrolyte at 0.5 to 10% by weight, the adiponitrile may be included at 0.5 to 10% by weight in the nonaqueous electrolyte, and the ester compound may be included in the nonaqueous electrolyte. 30 to 90% by weight of the electrolyte may be included.
상기 아크릴레이트계 화합물, 상기 아디포니트릴 및 상기 에스테르 화합물이 상기 조건을 만족하는 경우, 전극에 안정적인 피막을 형성하여 전지의 수명특성이 향상되는 효과를 극대화할 수 있다.When the acrylate compound, the adiponitrile, and the ester compound satisfy the above conditions, a stable film may be formed on the electrode, thereby maximizing the effect of improving the life characteristics of the battery.
상기 피막, 예를 들면 SEI(Solid electrolyte interface; 부동태 피막)는, 전지의 초기 충전시 또는 이후 충방전시 형성될 수 있다The coating, for example, a solid electrolyte interface (SEI), may be formed during initial charging or subsequent charge / discharge of the battery.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지는, 애노드, 캐소드 및 본 발명의 일 실시예에 따른 비수 전해액을 포함한다.Meanwhile, a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an anode, a cathode, and a nonaqueous electrolyte according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지는, 당해 기술분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면, 캐소드와 애노드 사이에 다공성의 세퍼레이터를 넣고 본 발명에 따른 비수 전해액을 투입하여 제조할 수 있다.The lithium secondary battery according to one embodiment of the present invention may be manufactured according to conventional methods known in the art. For example, a porous separator may be inserted between the cathode and the anode, and the nonaqueous electrolyte solution according to the present invention may be added to the separator.
이때, 본 발명의 세퍼레이터에 있어서, 다공성 코팅층이 형성되는 다공성 기재로는 통상적으로 전기화학소자에 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막(membrane) 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.In this case, in the separator of the present invention, any porous substrate used for an electrochemical device may be used as the porous substrate on which the porous coating layer is formed. For example, a polyolefin-based porous membrane or a nonwoven fabric may be used. However, the present invention is not particularly limited thereto.
상기 폴리올레핀계 다공성 막의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 막(membrane)을 들 수 있다.Examples of the polyolefin-based porous film include polyolefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polypentene, such as high density polyethylene, linear low density polyethylene, low density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene, One membrane can be mentioned.
상기 부직포로는 폴리올레핀계 부직포 외에 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 부직포를 들 수 있다. 부직포의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다.The nonwoven fabric may be, for example, polyethylene terephthalate, polybutyleneterephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, or polycarbonate. ), Polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylenesulfide, polyethylenenaphthalene, etc., alone or separately The nonwoven fabric formed from the polymer which mixed these is mentioned. The structure of the nonwoven fabric may be a spun bond nonwoven fabric or a meltblown nonwoven fabric composed of long fibers.
상기 애노드는, 애노드 활물질 및 바인더를 포함하는 애노드 활물질층이 집전체의 일면 또는 양면에 담지된 구조를 갖는다.The anode has a structure in which an anode active material layer including an anode active material and a binder is supported on one or both surfaces of a current collector.
상기 애노드 활물질로는 통상적으로 리튬 이온이 흡장 및 방출될 수 있는 탄소재, 리튬 금속, 금속 화합물, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.As the anode active material, a carbon material, a lithium metal, a metal compound, or a mixture thereof, which can normally occlude and release lithium ions, may be used.
구체적으로는 상기 탄소재로는 저결정성 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), 액정 피치계 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.Concretely, as the carbon material, low-crystallinity carbon and high-crystallinity carbon may be used. Examples of the low crystalline carbon include soft carbon and hard carbon. Examples of highly crystalline carbon include natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch carbon fiber high temperature sintered carbon such as mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes.
여기서 상기 금속 화합물로는 Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Mg, Sr, 및 Ba 등의 금속 원소를 1종 이상 함유하는 화합물을 들 수 있다. 이들 금속 화합물은 단체, 합금, 산화물(TiO2, SnO2 등), 질화물, 황화물, 붕화물, 리튬과의 합금 등, 어떤 형태로도 사용할 수 있지만, 단체, 합금, 산화물, 리튬과의 합금은 고용량화될 수 있다. 그 중에서도, Si, Ge 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유할 수 있고, Si 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 것이 전지를 더 고용량화할 수 있다.The metal compound may be at least one selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, And compounds containing at least one metal element. These metal compounds may be a single substance, an alloy, an oxide (TiO 2 , SnO 2 Or the like), a nitride, a sulfide, a boride, an alloy with lithium, or the like, but an alloy with a single substance, an alloy, an oxide, and lithium can be increased in capacity. Among them, it may contain at least one element selected from Si, Ge and Sn, and it may further increase the capacity of the battery including at least one element selected from Si and Sn.
상기 캐소드는, 캐소드 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 캐소드 활물질층이 집전체의 일면 또는 양면에 담지된 구조를 갖는다.The cathode has a structure in which a cathode active material layer including a cathode active material, a conductive material, and a binder is supported on one or both surfaces of a current collector.
상기 캐소드 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. 그리고 상기 리튬함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속산화물로 코팅될 수도 있다. 또한, 상기 리튬함유 전이금속 산화물(oxide) 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등도 사용될 수 있다.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), 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 (0.5 <x <1.3), any one selected from the group consisting of, or a mixture of two or more thereof may be used. The lithium-containing transition metal oxide may be coated with a metal or metal oxide such as aluminum (Al). In addition to the lithium-containing transition metal oxide, sulfide, selenide and halide may also be used.
상기 도전재로서는 전기화학소자에서 화학변화를 일으키지 않는 전자 전도성 물질이면 특별한 제한이 없다. 일반적으로 카본블랙(carbon black), 흑연, 탄소섬유, 카본 나노튜브, 금속분말, 도전성 금속산화물, 유기 도전재 등을 사용할 수 있고, 현재 도전재로 시판되고 있는 상품으로는 아세틸렌 블랙계열 (쉐브론 케미컬 컴퍼니(Chevron Chemical Company) 또는 걸프 오일 컴퍼니 (Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠 블랙 (Ketjen Black) EC 계열(아르막 컴퍼니 (Armak Company) 제품), 불칸 (Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼 P (엠엠엠(MMM)사 제품)등이 있다. 예를 들면 아세틸렌블랙, 카본블랙, 흑연 등을 들 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change in an electrochemical device. In general, carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotube, metal powder, conductive metal oxide, organic conductive material and the like can be used. Commercially available products as the conductive material include acetylene black series (manufactured by Chevron Chemical Co., (Chevron Chemical Company or Gulf Oil Company products), Ketjen Black EC series (Armak Company), Vulcan XC-72 (Cabot Company) and Super P (MM (MMM)). For example, acetylene black, carbon black and graphite.
상기 캐소드 및 애노드에 사용되는 바인더는 캐소드 활물질 및 애노드 활물질을 집전체에 유지시키고, 또 활물질들 사이를 이어주는 기능을 갖는 것으로서, 통상적으로 사용되는 바인더가 제한 없이 사용될 수 있다.The binder used for the cathode and the anode has a function of holding the cathode active material and the anode active material in the current collector and also connecting the active materials, and a commonly used binder may be used without limitation.
예를 들면, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 스티렌-부타디엔 고무 (SBR, styrene butadiene rubber), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC, carboxymethyl cellulose) 등의 다양한 종류의 바인더 고분자가 사용될 수 있다.For example, it is possible to use vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, styrene Various types of binder polymers such as styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), and the like can be used.
상기 캐소드 및 상기 애노드에 사용되는 집전체는 전도성이 높은 금속으로, 상기 활물질의 슬러리가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 구체적으로 캐소드용 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 애노드용 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다. 또한, 상기 집전체는 상기 물질들로 이루어진 기재들을 적층하여 사용할 수도 있다.The current collector used for the cathode and the anode may be any metal having a high conductivity and a metal which can easily adhere to the slurry of the active material and is not reactive in the voltage range of the battery. Specifically, examples of the current collector for a cathode include aluminum, nickel, or a combination thereof. Examples of the current collector for an anode include copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof And the like. In addition, the current collector may be used by laminating the substrates made of the above materials.
상기 캐소드 및 상기 애노드는, 각각의 활물질, 도전재, 바인더, 고비점 용제를 이용해 혼련하여 전극 합제로 한 후, 이 합제를 집전체의 동박 등에 도포하여, 건조, 가압 성형한 후, 50℃ 내지 250℃ 정도의 온도로 2시간 정도 진공 하에서 가열 처리함으로써 각각 제조될 수 있다.The cathode and the anode are kneaded using respective active materials, conductive materials, binders, and high boiling point solvents to form an electrode mixture, and then the mixture is applied to a copper foil of a current collector, dried, and press-molded. It can be manufactured by heat-processing under vacuum at about 250 degreeC for 2 hours, respectively.
또한, 상기 캐소드의 활물질층의 두께(집전체 한 면당)는 30 내지 120㎛, 또는 50 내지 100㎛일 수 있고, 상기 애노드의 활물질층의 두께는 1 내지 100㎛, 또는 3 내지 70㎛일 수 있다. 상기 캐소드 및 상기 애노드가 이러한 두께 범위를 만족하는 경우, 각 전극 활물질층에서의 활물질량이 충분히 확보되어, 전지 용량이 작아지는 것을 방지할 수 있고, 사이클 특성이나 레이트 특성이 개선될 수 있다.In addition, the thickness of the active material layer of the cathode (per side of the current collector) may be 30 to 120㎛, or 50 to 100㎛, the thickness of the active material layer of the anode may be 1 to 100㎛, or 3 to 70㎛ have. When the cathode and the anode satisfy this thickness range, the amount of active material in each electrode active material layer is sufficiently secured, and the battery capacity can be prevented from being reduced, and the cycle characteristics and the rate characteristics can be improved.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
실시예Example 1 One
(1) 비수 전해액의 제조 (1) Preparation of non-aqueous electrolyte
에틸렌 카보네이트(EC) : 프로필 프로피오네이트(PP) = 3 : 7의 중량비로 혼합된 용매를 제조한 후, 리튬염으로서 LiPF6를, 1M가 되도록 상기 용매에 첨가하여 용액을 제조하였다. 그 후, 비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate, VC), 아디포니트릴(ADN) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate)를 상기 용액에 첨가하여 비수 전해액을 제조하였다. 여기서 상기 비닐렌 카보네이트, 아디포니트릴 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트는 상기 용액 100 중량부를 기준으로 각각 2 중량부, 3 중량부 및 0.5 중량부의 함량으로 포함되도록 하였다.
After preparing a mixed solvent in a weight ratio of ethylene carbonate (EC): propyl propionate (PP) = 3: 7, LiPF 6 as a lithium salt was added to the solvent to 1M to prepare a solution. Then, vinylene carbonate (VC), adiponitrile (ADN), and trimethylolpropane triacrylate were added to the solution to prepare a nonaqueous electrolyte solution. The vinylene carbonate, adiponitrile and trimethylolpropane triacrylate were included in amounts of 2 parts by weight, 3 parts by weight and 0.5 parts by weight, respectively, based on 100 parts by weight of the solution.
(2) 캐소드의 제조 (2) Manufacture of cathode
LiCoO2 : LiNi0 .56Co0 .2Mn0 .27O2 = 2 : 1의 중량비로 혼합하여 캐소드 활물질을 제조하였다. 그 후, 캐소드 활물질 : 도전재 : 바인더를 96 : 2 : 2의 중량비로 혼합하여 슬러리를 만든 후, 통상적인 방법으로 알루미늄(Al) 호일 집전체에 코팅하고, 건조하여 캐소드를 제조하였다.
LiCoO 2: A cathode active material was prepared by mixing in a weight ratio of 1: LiNi 0 .56 Co 0 .2
(3) 애노드의 제조 (3) Manufacture of anode
인조 흑연 : SBR계 바인더 : 증점제를 98 : 1 : 1의 중량비로 혼합하여 애노드 활물질 슬러리를 제조한 후, 통상적인 방법으로 구리(Cu) 호일 집전체에 코팅하여, 애노드를 제조하였다.
An artificial active material slurry was prepared by mixing artificial graphite: SBR binder: thickener in a weight ratio of 98: 1: 1, and then coated on a copper (Cu) foil current collector by a conventional method to prepare an anode.
(4) 리튬 이차전지의 제조 (4) Production of lithium secondary battery
상기 제조된 캐소드 및 애노드의 사이에 폴리에틸렌 다공성 막을 개재시켜 제조한 전극 조립체 및 상기 제조된 비수 전해액을 이용하여 통상적인 방법으로 코인셀을 제조하였다.
Coin cells were prepared in a conventional manner using an electrode assembly prepared by interposing a polyethylene porous membrane between the prepared cathode and anode and the prepared nonaqueous electrolyte.
비교예Comparative Example 1 One
실시예 1의 (1) 비수 전해액의 제조에서, 아디포니트릴(ADN) 대신 숙시노니트릴(succinonitrile, SN)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
Example 1 (1) In the preparation of the non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that succinonitrile (SN) was used instead of adiponnitrile (ADN).
비교예Comparative Example 2 2
실시예 1의 (1) 비수 전해액의 제조에서, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트가 포함되지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
In the preparation of the non-aqueous electrolyte of Example 1 (1), a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that trimethylolpropane triacrylate was not included.
비교예Comparative Example 3 3
실시예 1의 (1) 비수 전해액의 제조에서, 아디포니트릴이 포함되지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
In the preparation of the non-aqueous electrolyte of Example 1 (1), a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that adiponitrile was not included.
비교예Comparative Example 4 4
실시예 1의 (1) 비수 전해액의 제조에서, 프로필 프로피오네이트 대신 디에틸 카보네이트(DEC)를 사용하고, 아디포니트릴 대신 숙시노니트릴을 사용하였고, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트가 포함되지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
In preparing (1) the nonaqueous electrolyte of Example 1, diethyl carbonate (DEC) was used instead of propyl propionate, succinonitrile was used instead of adiponitrile, and trimethylolpropane triacrylate was not included. Except for the lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1.
비교예Comparative Example 5 5
실시예 1의 (1) 비수 전해액의 제조에서, 프로필 프로피오네이트 대신 디에틸 카보네이트(DEC)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
Example 1 (1) In the preparation of the non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except for using diethyl carbonate (DEC) instead of propyl propionate.
리튬 이차전지의 수명성능 평가Life performance evaluation of lithium secondary battery
상기 제조된 실시예 1 및 비교예 1 내지 5의 리튬 이차전지를 정전류 1C rate로 충방전을 실시하였다. 상기 충방전을 100회 반복하면서, 각 사이클마다 전지 용량을 측정하여, 도 1에 나타내었다.The lithium secondary batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 prepared above were charged and discharged at a constant current 1C rate. While repeating the above charge and discharge 100 times, the battery capacity was measured for each cycle, and is shown in FIG. 1.
그리고 상기 제조된 실시예 1 및 비교예 1 내지 5의 리튬 이차전지에 대해서 상기 100회의 충방전이 완료된 후, 각 리튬 이차전지의 용량 유지율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.And after the charge and discharge of the 100 times for the lithium secondary batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared, the capacity retention rate of each lithium secondary battery was measured and shown in Table 1 below.
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 에스테르 화합물인 프로필 프로피오네이트를 포함하고 있는 전해액을 사용한 리튬 이차전지의 경우(실시예 1 및 비교예 1 내지 3)가, 디에틸 카보네이트를 사용한 전해액을 포함하는 리튬 이차전지(비교예 4 및 5)의 경우보다 용량 유지율이 높은 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, in the case of a lithium secondary battery using an electrolyte solution containing propyl propionate as an ester compound (Example 1 and Comparative Examples 1 to 3), lithium containing an electrolyte solution using diethyl carbonate was used. It can be seen that the capacity retention ratio is higher than that of the secondary batteries (Comparative Examples 4 and 5).
그리고 에스테르 화합물인 프로필 프로피오네이트, 아디포니트릴(ADN) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트를 모두 포함하고 있는 전해액을 사용한 리튬 이차전지(실시예 1)의 용량 유지율이 77.3%로 가장 높아, 다른 전지에 비해 수명성능이 높게 측정되었음을 알 수 있었다.And the capacity retention rate of the lithium secondary battery (Example 1) using the electrolyte containing all of the ester compound propyl propionate, adiponitrile (ADN) and trimethylolpropane triacrylate is the highest (77.3%), the other battery It can be seen that the life performance is higher than that measured.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
Claims (15)
아디포니트릴(adiponitrile; ADN);
에스테르 화합물;
유기용매; 및
전해질 염을 포함하는 비수 전해액:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, A는 C1~C12의 알킬렌 또는 C1~C12의 할로알킬렌이며; a는 0~30 사이의 정수이며; B는 H 또는 메틸기이며; b는 2~6 사이의 정수이며;
X는 , , , , , , , , , , 또는 이고, 여기에서 E1 내지 E4는 각각 독립적으로 수소, C1~C12의 알킬기, C1~C12의 할로알킬기 또는 C1~C12의 히드록시알킬기이고, m은 0~30 사이의 정수이다.An acrylate compound represented by Formula 1 below;
Adiponitrile (ADN);
Ester compounds;
Organic solvent; And
Non-aqueous electrolyte containing electrolyte salts:
[Chemical Formula 1]
In Formula 1, A is C 1 ~ C 12 alkylene or C 1 ~ C 12 haloalkylene; a is an integer between 0 and 30; B is H or a methyl group; b is an integer between 2 and 6;
X is , , , , , , , , , , or And, where E 1 to E 4 is a hydroxyalkyl group each independently hydrogen, C 1 ~ C 12 alkyl group, C 1 ~ C 12 haloalkyl group or a C 1 ~ C 12 of a, m is from 0 to 30 Is an integer.
상기 유기용매는, 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트, 에틸프로필 카보네이트, 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르, 에틸프로필 에테르 및 설포레인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 비수 전해액.The method of claim 1,
The organic solvent is ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3 Pentylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl Carbonate, ethylpropyl carbonate, dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methylethyl ether, methylpropyl ether, ethylpropyl ether and sulfolane, or any one or a mixture of two or more thereof Nonaqueous electrolyte solution to be used.
상기 아크릴레이트계 화합물은, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(tetraethylene glycol diacrylate), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 비스페놀 A 에톡시레이티드 디아크릴레이트(bisphenol A ethoxylated diacrylate), 1,4-부탄디올 디아크릴레이트(1,4-butanediol diacrylate), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 트리메틸올 프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트(trimethylol propane ethoxylate triacrylate), 트리메틸올 프로판 프로폭시레이트 트리아크릴레이트(trimethylol propane propoxylate triacrylate), 펜타에리트리톨 에톡시레이트 테트라아크릴레이트(pentaerythritol ethoxylate tetraacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate;TMPTA), 트리스[2-(아크릴로일옥시)에틸] 이소시아누레이트(tris [2-(acryloyloxy)ethyl] isocyanurate), 디(트리메틸올프로판) 테트라아크릴레이트(di(trimethylolpropane) tetraacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(dipentaerythritol pentaacrylate) 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 비수 전해액.The method of claim 1,
The acrylate compound is tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, bisphenol A ethoxylated diacrylate, 1,4- 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, trimethylol propane ethoxylate triacrylate, trimethylol propane Propoxylate triacrylate, pentaerythritol ethoxylate tetraacrylate, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), tris [2- (acryloyloxy ) Ethyl] isocyanurate (tris [2- (acryloyloxy) ethyl] isocyanurate), di (trime Olpropane) tetraacrylate (di (trimethylolpropane) tetraacrylate), pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate Non-aqueous electrolyte, characterized in that any one selected from the group or a mixture of two or more thereof.
상기 에스테르 화합물은, 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 비수 전해액:
[화학식 2]
상기 화학식 2에서, R1이 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, R2가 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.The method of claim 1,
The ester compound is a non-aqueous electrolyte, characterized in that represented by the formula (2):
(2)
In Formula 2, R 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
상기 에스테르 화합물은, 메틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 비수 전해액.The method of claim 1,
The ester compound is methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, Non-aqueous electrolyte, characterized in that any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of σ-valerolactone and ε-caprolactone.
상기 전해질 염의 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 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상인 것을 특징으로 하는 비수 전해액.The method of claim 1,
The electrolyte salt anion, 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 - non-aqueous electrolyte, characterized in that any one or more than two of those selected from the group consisting of.
상기 아크릴레이트계 화합물은, 상기 비수 전해액 중에 0.5 내지 10 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 비수 전해액.The method of claim 1,
The acrylate compound is a non-aqueous electrolyte, characterized in that contained in 0.5 to 10% by weight in the non-aqueous electrolyte.
상기 아디포니트릴(adiponitrile; ADN)은, 상기 비수 전해액 중에 0.5 내지 10 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 비수 전해액.The method of claim 1,
The adiponitrile (adiponitrile; ADN) is a non-aqueous electrolyte, characterized in that contained in 0.5 to 10% by weight in the non-aqueous electrolyte.
상기 에스테르 화합물은, 상기 비수 전해액 중에 30 내지 90 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 비수 전해액.The method of claim 1,
The ester compound is a non-aqueous electrolyte, characterized in that contained in 30 to 90% by weight in the non-aqueous electrolyte.
상기 비수 전해액은, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 비수 전해액인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery comprising an anode, a cathode and a nonaqueous electrolyte,
The nonaqueous electrolyte is a nonaqueous electrolyte of any one of claims 1 to 9, characterized in that the lithium secondary battery.
상기 애노드는, 리튬 금속, 탄소재, 금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 애노드 활물질층을 구비한 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The method of claim 10,
Wherein the anode comprises an anode active material layer comprising a lithium metal, a carbon material, a metal compound, or a mixture thereof.
상기 금속 화합물은, Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Mg, Sr, 및 Ba으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 금속 원소를 함유하는 화합물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.12. The method of claim 11,
The metal compound may be at least one selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Or a compound containing two or more of these metal elements, or a mixture thereof.
상기 캐소드는, 리튬 함유 산화물을 포함하는 캐소드 활물질층을 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The method of claim 10,
Wherein the cathode comprises a cathode active material layer containing a lithium-containing oxide.
상기 리튬 함유 산화물은, 리튬 함유 전이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The method of claim 13,
Wherein the lithium-containing oxide is a lithium-containing transition metal oxide.
상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, 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 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.15. The method of claim 14,
The lithium-containing transition metal oxide is Li x CoO 2 (0.5 <x <1.3), Li x NiO 2 (0.5 <x <1.3), 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 (0.5 <x <1.3) Lithium secondary battery, characterized in that one or a mixture of two or more thereof.
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