ES2986008T3 - Non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a una solución electrolítica no acuosa para una batería secundaria de litio y a una batería secundaria de litio, y en particular, a una solución electrolítica no acuosa para una batería secundaria de litio, que incluye un aditivo que tiene capacidad de adsorción de iones metálicos y es capaz de formar una película conductora de iones estable sobre la superficie de un electrodo, y a una batería secundaria de litio en la que se mejora un fenómeno de caída de tensión anormal mediante la inclusión del mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention relates to a non-aqueous electrolytic solution for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery, and in particular, to a non-aqueous electrolytic solution for a lithium secondary battery, which includes an additive having metal ion adsorption capacity and capable of forming a stable ion conductive film on the surface of an electrode, and to a lithium secondary battery in which an abnormal voltage drop phenomenon is improved by the inclusion thereof. (Automatic translation with Google Translate, no legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Disolución de electrolito no acuoso para batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que incluye la misma Non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
Campo técnicoTechnical field
La presente invención se refiere a una disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio y a una batería secundaria de litio que incluye la misma. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery and to a lithium secondary battery including the same.
Antecedentes de la técnicaBackground of the technique
En línea con las tendencias de miniaturización, peso ligero, perfil delgado y portátiles en dispositivos electrónicos según el desarrollo de la industria de la información y las telecomunicaciones, ha aumentado la necesidad de baterías de alta densidad de energía usadas como fuentes de energía de tales dispositivos electrónicos. In line with the trends of miniaturization, light weight, thin profile and portable in electronic devices as per the development of information and telecommunications industry, the need for high energy density batteries used as power sources of such electronic devices has increased.
Las baterías secundarias de litio, específicamente las baterías de iones de litio (LIB), como baterías que mejor pueden satisfacer la necesidad, se han adoptado como fuentes de energía de muchos dispositivos portátiles debido a la alta densidad de energía y la facilidad de diseño. Lithium secondary batteries, specifically lithium-ion batteries (LIBs), as batteries that can best meet the need, have been adopted as power sources for many portable devices due to their high energy density and ease of design.
Recientemente, se requiere una batería secundaria de litio, que pueda mantener un rendimiento excelente no sólo a temperatura ambiente sino también en un entorno exterior más severo, tal como un entorno de alta temperatura o baja temperatura, a medida que se ha ampliado el alcance de las baterías secundarias de litio usadas desde pequeños dispositivos electrónicos convencionales hasta grandes dispositivos electrónicos, coches o redes inteligentes. Recently, a lithium secondary battery, which can maintain excellent performance not only at room temperature but also in a harsher outdoor environment such as high temperature or low temperature environment, is required as the scope of lithium secondary batteries used has been expanded from conventional small electronic devices to large electronic devices, cars or smart grids.
Una batería secundaria de litio usada actualmente se compone de un electrodo negativo a base de carbono capaz de intercalar y desintercalar iones de litio, un electrodo positivo formado por un óxido que contiene litio, y una disolución de electrolito no acuoso en la que se disuelve una cantidad apropiada de una sal de litio en un disolvente orgánico mixto a base de carbonato, en la que puede ser posible la carga y descarga, porque los iones de litio, que se desintercalan del electrodo positivo mediante la carga, transfieren energía mientras que se repite un fenómeno en el que los iones de litio se intercalan en el electrodo negativo, por ejemplo, partículas de carbono, y se desintercalan durante la descarga. A currently used lithium secondary battery consists of a carbon-based negative electrode capable of intercalation and deintercalation of lithium ions, a positive electrode formed by a lithium-containing oxide, and a non-aqueous electrolyte solution in which an appropriate amount of a lithium salt is dissolved in a carbonate-based mixed organic solvent, in which charging and discharging may be possible, because lithium ions, which are deintercalated from the positive electrode by charging, transfer energy while a phenomenon is repeated in which lithium ions are intercalated into the negative electrode, e.g., carbon particles, and deintercalated during discharge.
Los iones metálicos se disuelven de la superficie del electrodo positivo mientras que el material activo del electrodo positivo colapsa estructuralmente a medida que avanza la carga y descarga de la batería secundaria de litio. Los iones metálicos disueltos se electrodepositan sobre el electrodo negativo para degradar el electrodo negativo. El fenómeno de degradación tiende a acelerarse adicionalmente cuando aumenta el potencial del electrodo positivo o la batería se expone a altas temperaturas. Metal ions dissolve from the surface of the positive electrode while the active material of the positive electrode structurally collapses as the charging and discharging of the secondary lithium battery proceeds. The dissolved metal ions are electrodeposited on the negative electrode to degrade the negative electrode. The degradation phenomenon tends to be further accelerated when the potential of the positive electrode is increased or the battery is exposed to high temperatures.
Para abordar esta limitación, se ha sugerido un método para añadir compuestos capaces de formar una capa protectora tal como una interfase sólido-electrolito (SEI) sobre la superficie del electrodo negativo en la disolución de electrolito no acuoso. To address this limitation, a method has been suggested to add compounds capable of forming a protective layer such as a solid-electrolyte interface (SEI) on the negative electrode surface in the non-aqueous electrolyte solution.
Sin embargo, puede producirse un caso en el que el rendimiento total de la batería secundaria se degrade debido a que los aditivos de la disolución de electrolito provocan otros efectos secundarios. However, there may be a case where the overall performance of the secondary battery is degraded due to the additives in the electrolyte solution causing other side effects.
Por tanto, existe la necesidad continua de desarrollar una disolución de electrolito no acuoso que contiene un aditivo que puede mejorar el rendimiento y la estabilidad de la batería mientras que minimiza los efectos secundarios. Therefore, there is a continuing need to develop a non-aqueous electrolyte solution containing an additive that can improve battery performance and stability while minimizing side effects.
El documento JP 2011 238373 A describe una disolución electrolítica que contiene al menos uno de compuesto de éster de dicarbonato, compuesto de ácido dicarboxílico, monofluorofosfato de litio y difluorofosfato de litio y al menos uno de compuesto de ácido oxálico insaturado y compuesto de ácido sulfónico insaturado. El documento EP 2830 142 A1 describe una disolución electrolítica no acuosa preparada disolviendo una sal de electrolito en un disolvente no acuoso, en la que la disolución electrolítica no acuosa incluye LiPF2(-OC(=O)-C(=O)O-)2 y al menos un tipo de un compuesto que tiene un triple enlace carbono-carbono representado por la siguiente fórmula general (I): JP 2011 238373 A describes an electrolytic solution containing at least one of dicarbonate ester compound, dicarboxylic acid compound, lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate and at least one of unsaturated oxalic acid compound and unsaturated sulfonic acid compound. EP 2830 142 A1 describes a non-aqueous electrolytic solution prepared by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent, wherein the non-aqueous electrolytic solution includes LiPF2(-OC(=O)-C(=O)O-)2 and at least one kind of a compound having a carbon-carbon triple bond represented by the following general formula (I):
en la que R1 y R2 representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo que tiene desde 1 hasta 6 átomos de carbono y está opcionalmente sustituido con un átomo de halógeno; y R3 representa un grupo metilo o un grupo etilo, y X representa un átomo de hidrógeno o -CR1R2-OS(=O)2-R3. El documento US 6479 191 B1 describe un electrolito para una batería secundaria de litio que comprende (i) un disolvente no acuoso, (ii) una sal de electrolito y (iii) un derivado de alquino o un derivado de carbonato de alquino. El documento EP 2768 064 A1 se refiere a una composición de electrolito que contiene (i) al menos un disolvente orgánico aprótico, (ii) al menos una sal conductora, (iii) al menos un compuesto de alquino de una fórmula específica y (iv) opcionalmente al menos un aditivo adicional. El documento JP 2000 195545 A describe una disolución de electrolito que contiene al menos uno de los derivados de alquino representados por tres fórmulas diferentes. El documento US 2018/301758 A1 describe una disolución de electrolito no acuoso que se obtiene disolviendo una sal de electrolito en un disolvente no acuoso, y que se caracteriza por contener un 0,1-4 % en masa de 1,3-dioxano en la disolución de electrolito no acuoso, mientras que contiene adicionalmente un 0,1-4 % en masa de un compuesto que tiene un triple enlace carbono-carbono representado por una fórmula específica. wherein R1 and R2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having from 1 to 6 carbon atoms and optionally substituted with a halogen atom; and R3 represents a methyl group or an ethyl group, and X represents a hydrogen atom or -CR1R2-OS(=O)2-R3. US 6479 191 B1 describes an electrolyte for a lithium secondary battery comprising (i) a non-aqueous solvent, (ii) an electrolyte salt, and (iii) an alkyne derivative or an alkyne carbonate derivative. EP 2768 064 A1 relates to an electrolyte composition containing (i) at least one aprotic organic solvent, (ii) at least one conductive salt, (iii) at least one alkyne compound of a specific formula, and (iv) optionally at least one additional additive. JP 2000 195545 A describes an electrolyte solution containing at least one of alkyne derivatives represented by three different formulae. US 2018/301758 A1 describes a non-aqueous electrolyte solution obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent, and characterized by containing 0.1-4% by mass of 1,3-dioxane in the non-aqueous electrolyte solution, while additionally containing 0.1-4% by mass of a compound having a carbon-carbon triple bond represented by a specific formula.
Documento de la técnica anteriorPrior art document
Publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 2007-066864 Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2007-066864
Divulgación de la invenciónDisclosure of the invention
Problema técnicoTechnical problem
Un aspecto de la presente invención proporciona una disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio que incluye un aditivo que tiene capacidad de adsorción de iones metálicos y capaz de formar una película conductora iónica estable sobre la superficie de un electrodo. One aspect of the present invention provides a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery that includes an additive having metal ion adsorption capacity and capable of forming a stable ion-conducting film on the surface of an electrode.
Otro aspecto de la presente invención proporciona una batería secundaria de litio en la que se mejora un fenómeno anómalo de caída de tensión incluyendo la disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio. Another aspect of the present invention provides a lithium secondary battery in which an abnormal voltage drop phenomenon is improved by including the dissolution of non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery.
Solución técnicaTechnical solution
Según un aspecto de la presente invención, se proporciona una disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio que incluye: In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery including:
una sal de litio; a lithium salt;
un disolvente orgánico; an organic solvent;
un compuesto representado por la fórmula 1 como primer aditivo; a compound represented by formula 1 as the first additive;
difluorofosfato de litio (LiPO2F2, a continuación en el presente documento, denominado “LiDFP”) como segundo aditivo, y lithium difluorophosphate (LiPO2F2, hereinafter referred to as “LiDFP”) as a second additive, and
tetravinilsilano como tercer aditivo, tetravinylsilane as a third additive,
en la que el primer aditivo y el segundo aditivo se incluyen cada uno independientemente en una cantidad del 0,01 % en peso al 8,5 % en peso basado en la cantidad total de la disolución de electrolito no acuoso. wherein the first additive and the second additive are each independently included in an amount of 0.01% by weight to 8.5% by weight based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution.
(Fórmula 1) (Formula 1)
Ri a R3 son cada uno independientemente hidrógeno o un grupo alquilo sustituido o no sustituido que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, y Ri to R3 are each independently hydrogen or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and
A es, A is,
en la que R4 y R6 son cada uno independientemente un grupo alquilo sustituido o no sustituido que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, un grupo arilo sustituido o no sustituido que tiene de 6 a 12 átomos de carbono, o -O-R5; y wherein R4 and R6 are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or -O-R5; and
R5 es un grupo alquilo sustituido o no sustituido que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, un grupo alquinilo sustituido o no sustituido que tiene de 2 a 6 átomos de carbono, o un grupo arilo sustituido o no sustituido que tiene de 6 a 12 átomos de carbono. R5 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms.
Específicamente, el grupo alquilo sustituido que tiene de 1 a 6 átomos de carbono es un grupo alquilo que tiene de 1 a 6 átomos de carbono que está sustituido con al menos un elemento halógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 6 átomos de carbono está sustituido con un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, en el que el elemento halógeno es preferiblemente flúor. Specifically, the substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms that is substituted with at least one halogen element or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, wherein the halogen element is preferably fluorine.
Además, el grupo arilo sustituido que tiene de 6 a 12 átomos de carbono es un grupo fenilo sustituido con al menos un elemento halógeno o un grupo fenilo sustituido con un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, en el que el elemento halógeno es preferiblemente flúor. El grupo arilo no sustituido que tiene de 6 a 12 átomos de carbono es un grupo fenilo. Furthermore, the substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms is a phenyl group substituted with at least one halogen element or a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, wherein the halogen element is preferably fluorine. The unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms is a phenyl group.
Además, el compuesto representado por la fórmula 1, como primer aditivo, puede incluir al menos uno seleccionado del grupo que consiste en los compuestos representados por las fórmulas 1j a 1p. Según la divulgación, la disolución de electrolito no acuoso también puede incluir al menos un aditivo adicional seleccionado del grupo que consiste en los compuestos representados por las fórmulas 1a a 1i. Furthermore, the compound represented by formula 1, as a first additive, may include at least one selected from the group consisting of the compounds represented by formulas 1j to 1p. According to the disclosure, the non-aqueous electrolyte solution may also include at least one additional additive selected from the group consisting of the compounds represented by formulas 1a to 1i.
(Fórmula 1a) (Formula 1a)
(Fórmula 1d) (Formula 1d)
(Fórmula 1i) (Formula 1i)
(Fórmula 1j) (Formula 1j)
(Fórmula 1o) (Formula 1)
El compuesto representado por la fórmula 1, como primer aditivo, puede incluirse en una cantidad del 0,1 % en peso al 7 % en peso, por ejemplo, del 0,1 % en peso al 5 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio. The compound represented by formula 1, as a first additive, may be included in an amount of 0.1% by weight to 7% by weight, for example, 0.1% by weight to 5% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery.
El difluorofosfato de litio, como segundo aditivo, se incluye en una cantidad del 0,1 % en peso al 7 % en peso, por ejemplo, del 0,1 % en peso al 5 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio. Lithium difluorophosphate, as a second additive, is included in an amount of 0.1% by weight to 7% by weight, for example, 0.1% by weight to 5% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery.
La disolución de electrolito no acuoso incluye además tetravinilsilano como tercer aditivo. The non-aqueous electrolyte solution also includes tetravinylsilane as a third additive.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una batería secundaria de litio que incluye la disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio de la presente invención. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including the non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery of the present invention.
Efectos ventajososBeneficial effects
Según la presente invención, una disolución de electrolito no acuoso, que puede formar una película que tiene excelente estabilidad sobre una superficie de un electrodo y puede suprimir un efecto secundario en una batería provocado por los iones metálicos del electrodo positivo o materia extraña metálica que puede incluirse en el procedimiento de preparación, puede prepararse incluyendo un compuesto que contiene un grupo propargilo que tiene capacidad de adsorción de iones metálicos, como primer aditivo, y un segundo aditivo en forma de sal, tal como difluorofosfato de litio (LiDFP). Además, puede prepararse una batería secundaria de litio en la se mejora un fenómeno anómalo de caída de tensión durante el almacenamiento a alta temperatura y se mejoran las características de duración de la vida útil por ciclo y el rendimiento del almacenamiento a alta temperatura incluso durante la carga a alta tensión incluyendo la disolución de electrolito no acuoso. According to the present invention, a non-aqueous electrolyte solution, which can form a film having excellent stability on a surface of an electrode and can suppress a side effect in a battery caused by metal ions from the positive electrode or metallic foreign matter that can be included in the preparation process, can be prepared by including a propargyl group-containing compound having metal ion adsorption capability, as a first additive, and a second additive in the form of a salt, such as lithium difluorophosphate (LiDFP). Furthermore, a lithium secondary battery in which an abnormal voltage drop phenomenon during high temperature storage is improved and cycle life duration characteristics and high temperature storage performance are improved even during high voltage charging can be prepared by including the non-aqueous electrolyte solution.
Modo para llevar a cabo la invenciónMode for carrying out the invention
A continuación en el presente documento, se describirá con más detalle la presente invención. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
Se entenderá que las expresiones o los términos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones no deben interpretarse con el significado definido en los diccionarios usados habitualmente. Se entenderá además que las expresiones o los términos debe interpretarse que tienen un significado que es coherente con su significado en el contexto de la técnica relevante y la idea técnica de la invención, basándose en el principio de que un inventor puede definir de manera apropiada el significado de las expresiones o los términos para explicar mejor la invención. Se entenderá además que los términos “incluyen”, “comprenden” o “tienen”, cuando se usan en esta memoria descriptiva, especifican la presencia de características, números, etapas, elementos o combinaciones de los mismos mencionados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más de otras características, números, etapas, elementos o combinaciones de los mismos. It will be understood that expressions or terms used in the specification and claims are not to be construed as having the meaning defined in commonly used dictionaries. It will further be understood that expressions or terms are to be construed as having a meaning which is consistent with their meaning in the context of the relevant art and the technical idea of the invention, based on the principle that an inventor may appropriately define the meaning of expressions or terms to best explain the invention. It will further be understood that the terms “include,” “comprises,” or “has,” when used in this specification, specify the presence of mentioned features, numerals, steps, elements, or combinations thereof, but do not exclude the presence or addition of one or more other features, numerals, steps, elements, or combinations thereof.
Antes de describir la presente invención, las expresiones “a” y “b” en la descripción de “de a a b átomos de carbono” en la memoria descriptiva indica cada una el número de átomos de carbono incluidos en un grupo funcional específico. Es decir, el grupo funcional puede incluir de “a” a “b” átomos de carbono. Por ejemplo, la expresión “grupo alquilo que tiene de 1 a 5 átomos de carbono” indica un grupo alquilo que incluye de 1 a 5 átomos de carbono, es decir, -CH3, -CH2CH3, -CH2CH2CH3, -CH2(CH2)CH3, -CH(CH2)C H y -CH(CH2)CH2CH3. Before describing the present invention, the terms “a” and “b” in the description of “a to b carbon atoms” in the specification each indicate the number of carbon atoms included in a specific functional group. That is, the functional group may include “a” to “b” carbon atoms. For example, the term “alkyl group having 1 to 5 carbon atoms” indicates an alkyl group including 1 to 5 carbon atoms, that is, -CH3, -CH2CH3, -CH2CH2CH3, -CH2(CH2)CH3, -CH(CH2)C H and -CH(CH2)CH2CH3.
Además, en la presente memoria descriptiva, la expresión “grupo arilo” indica un grupo funcional en el que un átomo de hidrógeno se substrae de un grupo hidrocarbonado aromático, en el que el grupo arilo incluye un grupo fenilo, un grupo tolilo, un grupo xileno o un grupo naftilo. Furthermore, in the present specification, the term “aryl group” indicates a functional group in which a hydrogen atom is abstracted from an aromatic hydrocarbon group, wherein the aryl group includes a phenyl group, a tolyl group, a xylene group or a naphthyl group.
Además, a menos que se defina lo contrario en la memoria descriptiva, la expresión “sustitución” indica que al menos un hidrógeno unido al carbono se sustituye por un elemento distinto de hidrógeno, por ejemplo, un grupo alquilo que tiene de 1 a 5 átomos de carbono o al menos un átomo de flúor. Furthermore, unless otherwise defined in the specification, the term “substitution” indicates that at least one hydrogen bonded to the carbon is replaced by an element other than hydrogen, for example, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or at least one fluorine atom.
Además, en la presente memoria descriptiva, la expresión “%” indica % en peso a menos que se indique lo contrario de manera explícita. Furthermore, in this specification, the expression “%” indicates % by weight unless explicitly stated otherwise.
En general, cuando se produce la sobrecarga de una batería secundaria, la estructura de un material activo de electrodo positivo pasa a un estado inestable mientas que una cantidad excesiva de iones de litio se descarga de un electrodo positivo. Como resultado, se libera oxígeno del material activo de electrodo positivo, y el oxígeno liberado provoca una reacción de descomposición de una disolución de electrolito. La disolución de materia extraña metálica, tal como cobalto (Co), manganeso (Mn) y níquel (Ni), del material activo de electrodo positivo aumenta por el colapso estructural del material activo de electrodo positivo y una reacción secundaria con la disolución de electrolito, y la materia extraña metálica disuelta se mueve a un electrodo negativo y precipita como dendritas sobre una superficie del electrodo negativo para provocar un microcortocircuito entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. El rendimiento total de la batería se degrada mientras que un fenómeno anómalo de caída de tensión, en el que se reduce la tensión de la batería, se produce debido al cortocircuito. En este caso, el fenómeno de baja tensión también puede ser provocado por la materia extraña metálica que se incluye en las materias primas de la batería de litio o que se incorporan en un procedimiento de preparación. In general, when overcharging of a secondary battery occurs, the structure of a positive electrode active material becomes unstable while an excessive amount of lithium ions is discharged from a positive electrode. As a result, oxygen is released from the positive electrode active material, and the released oxygen causes a decomposition reaction of an electrolyte solution. The dissolution of metallic foreign matter, such as cobalt (Co), manganese (Mn), and nickel (Ni), from the positive electrode active material is increased by the structural collapse of the positive electrode active material and a secondary reaction with the electrolyte solution, and the dissolved metallic foreign matter moves to a negative electrode and precipitates as dendrites on a surface of the negative electrode to cause a micro short circuit between the positive electrode and the negative electrode. The overall performance of the battery is degraded while an abnormal voltage drop phenomenon, in which the battery voltage is reduced, occurs due to the short circuit. In this case, the low voltage phenomenon may also be caused by metallic foreign matter that is included in the raw materials of the lithium battery or incorporated in a preparation process.
En la presente invención, para mejorar estas limitaciones, se proporciona una disolución de electrolito no acuoso que incluye un compuesto, que realiza una función de pasivación para impedir que la materia extraña metálica disuelta crezca sobre la superficie del electrodo negativo como dendritas adsorbiendo iones metálicos, como primer aditivo, y un compuesto capaz de formar una película que tiene estabilidad térmica mejorada sobre la superficie del electrodo como segundo aditivo. In the present invention, to improve these limitations, there is provided a non-aqueous electrolyte solution which includes a compound, which performs a passivation function to prevent dissolved metallic foreign matter from growing on the surface of the negative electrode as dendrites by adsorbing metal ions, as a first additive, and a compound capable of forming a film having improved thermal stability on the surface of the electrode as a second additive.
Además, en la presente invención, se proporciona una batería secundaria de litio en la que se mejora el fenómeno anómalo de caída de tensión durante el almacenamiento a alta temperatura y se mejoran las características de duración de la vida útil por ciclo y el rendimiento del almacenamiento a alta temperatura incluso durante la carga a alta tensión incluyendo la disolución de electrolito no acuoso. Furthermore, in the present invention, there is provided a lithium secondary battery in which the abnormal voltage drop phenomenon during high temperature storage is improved and the cycle life duration characteristics and high temperature storage performance are improved even during high voltage charging including non-aqueous electrolyte dissolution.
Disolución de electrolito no acuoso Non-aqueous electrolyte solution
Específicamente, se proporciona una disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio que incluye: Specifically, a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery is provided including:
una sal de litio; a lithium salt;
un disolvente orgánico; an organic solvent;
un compuesto representado por la fórmula 1 como primer aditivo; a compound represented by formula 1 as the first additive;
difluorofosfato de litio (LiDFP) como segundo aditivo, y lithium difluorophosphate (LiDFP) as a second additive, and
tetravinilsilano como tercer aditivo, tetravinylsilane as a third additive,
en la que el primer aditivo y el segundo aditivo se incluyen cada uno independientemente en una cantidad del 0,01 % en peso al 8,5 % en peso basado en la cantidad total de la disolución de electrolito no acuoso. wherein the first additive and the second additive are each independently included in an amount of 0.01% by weight to 8.5% by weight based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution.
(Fórmula 1) (Formula 1)
R1 a R3 son cada uno independientemente hidrógeno o un grupo alquilo sustituido o no sustituido que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, y R1 to R3 are each independently hydrogen or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and
A es, A is,
en la que R4 y R6 son cada uno independientemente un grupo alquilo sustituido o no sustituido que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, un grupo arilo sustituido o no sustituido que tiene 6 a 12 átomos de carbono, o -O-R5; y R5 es un grupo alquilo sustituido o no sustituido que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, un grupo alquinilo sustituido o no sustituido que tiene de 2 a 6 átomos de carbono, o un grupo arilo sustituido o no sustituido que tiene de 6 a 12 átomos de carbono. wherein R4 and R6 are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or -O-R5; and R5 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms.
Específicamente, el grupo alquilo sustituido que tiene de 1 a 6 átomos de carbono es un grupo alquilo que tiene de 1 a 6 átomos de carbono que está sustituido con al menos un elemento halógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 6 átomos de carbono que está sustituido con un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, en el que el elemento halógeno es preferiblemente flúor. Specifically, the substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms that is substituted with at least one halogen element or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms that is substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, wherein the halogen element is preferably fluorine.
Además, el grupo arilo sustituido que tiene 6 a 12 átomos de carbono es un grupo fenilo sustituido con al menos un elemento halógeno o un grupo fenilo sustituido con un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, en el que el elemento halógeno es preferiblemente flúor. El grupo arilo no sustituido que tiene 6 a 12 átomos de carbono es un grupo fenilo. Furthermore, the substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms is a phenyl group substituted with at least one halogen element or a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, wherein the halogen element is preferably fluorine. The unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms is a phenyl group.
(1) Sal de litio (1) Lithium salt
En primer lugar, en la disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria según la realización de la presente invención, puede usarse cualquier sal de litio normalmente usada en una disolución de electrolito para una batería secundaria de litio como la sal de litio anterior sin limitación, y, por ejemplo, la sal de litio puede incluir Li+ como catión, y puede incluir al menos uno seleccionado del grupo que consiste en F-, Cl-, Br-, I-, NO3", N(CN)2-, BF4-, ClO4-, B1cCl1c-, AlO4-, AlCl4-, PF6-, SbF6-, AsF6-, BF2C2O4-, BC4O8-, PF4C2O4-, PF2C4O8-, (CF3)2PF4-, (CF3)3PF3-, (CF3)4PF2-, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3-, C4F9SO3-, CF3CF2SO3-, ^ S O ^ N -, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3-, CF3CO2-, CH3CO2-, SCN- y (CF3CF2SO2)2N- como anión. Específicamente, la sal de litio puede incluir un único material seleccionado del grupo que consiste en LiCl, LiBr, LiI, LiBF4, LiClO4, LiB10Cl10, L iA O LiAlCU, LiPF6, LiSbF6, LiAsF6, UCF3SO3, UCF3CO2, UCH3CO2, bisperfluoroetanosulfonimida de litio (LiBETI, LiN(SO2CF2CF3)2), fluorosulfonilimida de litio (LiFSI, LiN(SO2F)2) y (bis)trifluorometanosulfonimida de litio (LiTFSI, LiN(SO2CF3)2) o una mezcla de dos o más de los mismos. Además, la sal de litio puede incluir específicamente un único material seleccionado del grupo que consiste en LiPF6, LiBF4, UCH3CO2, LiCF3CO2, LiFSI, LiTFSI y LiBETI, o una mezcla de dos o más de los mismos. Sin embargo, la sal de litio no incluye LiDFP, como sal de litio del segundo aditivo. First, in the non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery according to the embodiment of the present invention, any lithium salt normally used in an electrolyte solution for a lithium secondary battery can be used as the above lithium salt without limitation, and, for example, the lithium salt may include Li+ as a cation, and may include at least one selected from the group consisting of F-, Cl-, Br-, I-, NO3", N(CN)2-, BF4-, ClO4-, B1cCl1c-, AlO4-, AlCl4-, PF6-, SbF6-, AsF6-, BF2C2O4-, BC4O8-, PF4C2O4-, PF2C4O8-, (CF3)2PF4-, (CF3)3PF3-, (CF3)4PF2-, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3-, C4F9SO3-, CF3CF2SO3-, ^ S O ^ N -, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3-, CF3CO2-, CH3CO2-, SCN- and (CF3CF2SO2)2N- as anion. Specifically, the lithium salt may include a single material selected from the group consisting of LiCl, LiBr, LiI, LiBF4, LiClO4, LiB10Cl10, L iA O LiAlCU, LiPF6, LiSbF6, LiAsF6, UCF3SO3, UCF3CO2, UCH3CO2, lithium bisperfluoroethanesulfonimide (LiBETI, LiN(SO2CF2CF3)2), lithium fluorosulfonylimide (LiFSI, LiN(SO2F)2) and lithium (bis)trifluoromethanesulfonimide (LiTFSI, LiN(SO2CF3)2) or a mixture of two or more thereof. Furthermore, the lithium salt may specifically include a single material selected from the group consisting of LiPF6, LiBF4, UCH3CO2, LiCF3CO2, LiFSI, LiTFSI and LiBETI, or a mixture of two or more thereof. However, the lithium salt does not include LiDFP, as the lithium salt of the second additive.
La sal de litio puede cambiarse de manera apropiada en un intervalo utilizable normalmente, pero puede incluirse en una concentración de 0,1 M a 3 M, por ejemplo, de 0,8 M a 2,5 M en la disolución de electrolito. En un caso en el que la concentración de la sal de litio es de 0,1 M o menos, pueden degradarse las características de duración de la vida útil por ciclo y las características de capacidad de la batería secundaria de litio y, en un caso en el que la concentración de la sal de litio es mayor de 3 M, puede reducirse relativamente el efecto de formación de película. (2) Disolvente orgánico Lithium salt can be appropriately changed within a normally usable range, but can be included in a concentration of 0.1M to 3M, for example, 0.8M to 2.5M in the electrolyte solution. In a case where the concentration of lithium salt is 0.1M or less, the cycle life characteristics and capacity characteristics of the secondary lithium battery may be degraded, and in a case where the concentration of lithium salt is more than 3M, the film-forming effect may be relatively reduced. (2) Organic solvent
El disolvente orgánico no está limitado siempre que pueda minimizar la descomposición debido a una reacción de oxidación durante la carga y descarga de la batería secundaria y puede presentar características deseadas con el aditivo. Por ejemplo, puede usarse un disolvente a base de éter, un disolvente a base de éster o un disolvente a base de amida solos o como mezcla de dos o más de los mismos. The organic solvent is not limited as long as it can minimize decomposition due to oxidation reaction during charging and discharging of the secondary battery and can exhibit desired characteristics with the additive. For example, an ether-based solvent, an ester-based solvent, or an amide-based solvent can be used alone or as a mixture of two or more of them.
Como disolvente a base de éter entre los disolventes orgánicos, puede usarse uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en dimetil éter, dietil éter, dipropil éter, metiletil éter, metilpropil éter y etilpropil éter, o una mezcla de dos o más de los mismos, pero la presente invención no se limita a los mismos. As the ether-based solvent among the organic solvents, 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 can be used, but the present invention is not limited thereto.
Además, el disolvente a base de éster puede incluir al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un compuesto de carbonato cíclico, un compuesto de carbonato lineal, un compuesto de éster lineal y un compuesto de éster cíclico. Furthermore, the ester-based solvent may include at least one compound selected from the group consisting of a cyclic carbonate compound, a linear carbonate compound, a linear ester compound, and a cyclic ester compound.
Entre estos compuestos, ejemplos específicos del compuesto de carbonato cíclico pueden ser uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), carbonato de 1,2-butileno, carbonato de 2,3-butileno, carbonato de 1,2-pentileno, carbonato de 2,3-pentileno, carbonato de vinileno y carbonato de fluoroetileno (FEC), o una mezcla de dos o más de los mismos. Among these compounds, specific examples of the cyclic carbonate compound may be any one selected from the group consisting of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate and fluoroethylene carbonate (FEC), or a mixture of two or more thereof.
Además, ejemplos específicos del compuesto de carbonato lineal pueden ser uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de dipropilo, carbonato de etilmetilo (EMC), carbonato de metilpropilo y carbonato de etilpropilo, o una mezcla de dos o más de los mismos, pero la presente invención no se limita a los mismos. Furthermore, specific examples of the linear carbonate compound may be any one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate and ethylpropyl carbonate, or a mixture of two or more thereof, but the present invention is not limited thereto.
Ejemplos específicos del compuesto de éster lineal pueden ser uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de propilo, propionato de metilo, propionato de etilo, propionato de propilo y propionato de butilo, o una mezcla de dos o más de los mismos, pero la presente invención no se limita a los mismos. Specific examples of the linear ester compound may be any one selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate and butyl propionate, or a mixture of two or more thereof, but the present invention is not limited thereto.
Ejemplos específicos del compuesto de éster cíclico pueden ser uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en y-butirolactona, y-valerolactona, y-caprolactona, a-valerolactona y s-caprolactona, o una mezcla de dos o más de las mismas, pero la presente invención no se limita a las mismas. Specific examples of the cyclic ester compound may be any one selected from the group consisting of y-butyrolactone, y-valerolactone, y-caprolactone, a-valerolactone and s-caprolactone, or a mixture of two or more thereof, but the present invention is not limited thereto.
Particularmente, entre los disolventes a base de éster, puesto que el compuesto a base de carbonato cíclico disocia bien la sal de litio en el electrolito debido a la alta permitividad como disolvente orgánico altamente viscoso. Por tanto, puede prepararse una disolución de electrolito que tenga alta conductividad eléctrica cuando el compuesto a base de carbonato cíclico anterior se mezcla con el compuesto a base de carbonato lineal de baja viscosidad y baja permitividad, tal como carbonato de dimetilo y carbonato de dietilo, en una razón apropiada y se usa. Particularly, among the ester-based solvents, since the cyclic carbonate-based compound dissociates lithium salt well in the electrolyte due to the high permittivity as a highly viscous organic solvent. Therefore, an electrolyte solution having high electrical conductivity can be prepared when the above cyclic carbonate-based compound is mixed with the low-viscosity and low-permittivity linear carbonate-based compound such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate in an appropriate ratio and used.
(3) Primer aditivo (3) First additive
Además, la disolución de electrolito no acuoso de la presente invención incluye un compuesto representado por la fórmula 1 como primer aditivo. Furthermore, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention includes a compound represented by formula 1 as a first additive.
Es decir, puesto que el compuesto representado por la fórmula 1, que se incluye como primer aditivo, incluye tanto (i) un grupo propargilo que tiene un triple enlace que se sabe que tiene capacidad de adsorción de iones metálicos como (ii) un átomo de oxígeno en su estructura, el compuesto representado por la fórmula 1 puede adsorberse fácilmente en materia extraña metálica, tal como hierro (Fe), Co, Mn y Ni, disuelta del electrodo positivo o materia extraña metálica, tal como cobre (Cu), disuelta del electrodo negativo durante la carga y descarga, o materia extraña metálica incorporada de materias primas o en el procedimiento de preparación. Como resultado, puesto que el compuesto representado por la fórmula 1 puede suprimir el crecimiento de la materia extraña metálica disuelta para dar dendritas en el electrodo negativo, puede mejorarse el fenómeno anómalo de caída de tensión durante el almacenamiento a alta temperatura debido a la materia extraña metálica disuelta. That is, since the compound represented by Formula 1, which is included as the first additive, includes both (i) a propargyl group having a triple bond known to have metal ion adsorption capability and (ii) an oxygen atom in its structure, the compound represented by Formula 1 can be easily adsorbed on metallic foreign matter such as iron (Fe), Co, Mn and Ni dissolved from the positive electrode or metallic foreign matter such as copper (Cu) dissolved from the negative electrode during charging and discharging, or metallic foreign matter incorporated from raw materials or in the preparation process. As a result, since the compound represented by Formula 1 can suppress the growth of dissolved metallic foreign matter to give dendrites at the negative electrode, the anomalous phenomenon of voltage drop during high temperature storage due to dissolved metallic foreign matter can be improved.
Además, puesto que el compuesto representado por la fórmula 1 que contiene el grupo propargilo puede reducirse sobre la superficie del electrodo negativo para formar una película conductora iónica estable sobre la superficie del electrodo negativo cuando se alcanza una tensión predeterminada durante la carga y descarga, puede suprimirse una reacción de descomposición adicional de la disolución de electrolito y, además, pueden mejorarse el fenómeno anómalo de caída de tensión de la batería secundaria, las características de duración de la vida útil por ciclo y el rendimiento del almacenamiento a alta temperatura facilitando la intercalación y desintercalación de los iones de litio en y desde el electrodo negativo incluso durante la sobrecarga o el almacenamiento a alta temperatura. Furthermore, since the compound represented by Formula 1 containing the propargyl group can be reduced on the surface of the negative electrode to form a stable ionic conductive film on the surface of the negative electrode when a predetermined voltage is reached during charging and discharging, a further decomposition reaction of the electrolyte solution can be suppressed, and furthermore, the anomalous voltage drop phenomenon of the secondary battery, the cycle life duration characteristics and the high temperature storage performance can be improved by facilitating the intercalation and deintercalation of lithium ions into and from the negative electrode even during overcharging or high temperature storage.
El compuesto representado por la fórmula 1, que se incluye como primer aditivo, puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en los compuestos representados por las fórmulas 1j a 1p. Según la divulgación, la disolución de electrolito no acuoso también puede incluir al menos un aditivo adicional seleccionado del grupo que consiste en los compuestos representados por las fórmulas 1a a 1i. The compound represented by formula 1, which is included as a first additive, may be at least one selected from the group consisting of the compounds represented by formulas 1j to 1p. According to the disclosure, the non-aqueous electrolyte solution may also include at least one additional additive selected from the group consisting of the compounds represented by formulas 1a to 1i.
(Fórmula 1a) (Formula 1a)
(Fórmula 1f) (Formula 1f)
(Fórmula 1m) (Formula 1m)
Específicamente, el compuesto representado por la fórmula 1 puede ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en los compuestos representados por las fórmulas 1a a 1f (que no forman parte del contenido reivindicado). Specifically, the compound represented by formula 1 may be at least one selected from the group consisting of the compounds represented by formulas 1a to 1f (which are not part of the claimed subject matter).
Es decir, dado que los compuestos representados por las fórmulas 1a a 1f contienen un grupo “-OCO2R4” que tiene un tamaño más pequeño que el de un anión sulfonato contenido en los compuestos representados por las fórmulas 1j a 1l, la reactividad con un disolvente orgánico a base de carbonato, tal como carbonato de etileno, es mejor mientras que aumenta la agresividad de los aniones. Por tanto, los compuestos representados por las fórmulas 1a a 1f pueden formar una película de pasivación que tiene mayor estabilidad sobre la superficie del electrodo en comparación con los compuestos representados por las fórmulas 1j a 1l. Además, con respecto a los compuestos representados por las fórmulas 1m a 1p que contienen un grupo -OSO2-OR5 en el que un grupo alcóxido que contiene oxígeno (-OR5), como grupo de retirada de electrones, está unido a un grupo “-OSO2-”, puesto que la descomposición por reducción es más sencilla, los compuestos representados por las fórmulas 1m a 1p pueden formar una película que tiene mayor estabilidad en comparación con los compuestos representados por las fórmulas 1j a 1l en los que ‘W , que es un grupo funcional que proporciona una carga negativa deslocalizada que no contiene oxígeno, está unido directamente al grupo “OSO2”. That is, since the compounds represented by formulas 1a to 1f contain a “-OCO2R4” group having a smaller size than that of a sulfonate anion contained in the compounds represented by formulas 1j to 1l, the reactivity with a carbonate-based organic solvent such as ethylene carbonate is improved while the aggressiveness of the anions is increased. Therefore, the compounds represented by formulas 1a to 1f can form a passivation film having higher stability on the electrode surface compared with the compounds represented by formulas 1j to 1l. Furthermore, with respect to the compounds represented by formulas 1m to 1p containing an -OSO2-OR5 group in which an oxygen-containing alkoxide group (-OR5), as an electron-withdrawing group, is bonded to an “-OSO2-” group, since the reduction decomposition is simpler, the compounds represented by formulas 1m to 1p can form a film having higher stability compared with the compounds represented by formulas 1j to 1l in which ‘W, which is a functional group providing a delocalized negative charge not containing oxygen, is directly bonded to the “OSO2” group.
El compuesto representado por la fórmula 1, como primer aditivo, se incluye en una cantidad del 0,01 % en peso al 8,5 % en peso, y puede incluirse particularmente en una cantidad del 0,1 % en peso al 7 % en peso, más particularmente del 0,1 % en peso al 5 % en peso, y lo más particularmente del 0,5 % en peso al 3 % en peso basado en la cantidad total de la disolución de electrolito no acuoso. The compound represented by formula 1, as a first additive, is included in an amount of 0.01% by weight to 8.5% by weight, and may be particularly included in an amount of 0.1% by weight to 7% by weight, more particularly 0.1% by weight to 5% by weight, and most particularly 0.5% by weight to 3% by weight based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution.
Dado que el compuesto representado por la fórmula 1 se incluye en una cantidad dentro del intervalo anterior, puede prepararse una batería secundaria que tiene un rendimiento total más mejorado. Por ejemplo, cuando la cantidad del primer aditivo es menor del 0,01 % en peso, el efecto de mejorar el fenómeno anómalo de caída de tensión puede ser insignificante. Específicamente, cuando la cantidad del primer aditivo es del 0,1 % en peso o más, por ejemplo, el 0,5 % en peso o más, puede obtenerse un efecto de estabilización o un efecto de supresión de la disolución durante la formación de una interfase electrolito-sólido (SEI) mientras se suprime un aumento de la resistencia tanto como sea posible y, cuando la cantidad del aditivo es del 7 % en peso o menos, por ejemplo, el 5 % en peso o menos, el efecto de supresión de la disolución máximo puede obtenerse dentro del aumento de la en resistencia que puede acomodarse. Since the compound represented by Formula 1 is included in an amount within the above range, a secondary battery having a more improved overall performance can be prepared. For example, when the amount of the first additive is less than 0.01% by weight, the effect of improving the anomalous voltage drop phenomenon may be negligible. Specifically, when the amount of the first additive is 0.1% by weight or more, for example, 0.5% by weight or more, a stabilizing effect or a dissolution suppression effect during the formation of an electrolyte-solid interface (SEI) can be obtained while suppressing an increase in resistance as much as possible, and when the amount of the additive is 7% by weight or less, for example, 5% by weight or less, the maximum dissolution suppression effect can be obtained within the increase in resistance that can be accommodated.
Normalmente, en una batería secundaria de litio, una clase de capa de pasivación se forma en una posición donde existe unión a la superficie en un electrodo positivo de la batería o una posición activada durante la carga y descarga mediante una reacción electroquímica de descomposición por oxidación de una disolución de electrolito. La capa de pasivación aumenta la impedancia para la intercalación conjunta de iones de litio en un material activo de electrodo positivo. Además, durante los ciclos de carga y descarga repetidos, se produce el colapso estructural de LiCoO2, LiMn2O4 o LiNiO2, como material activo de electrodo positivo, o una reacción de disolución química por la disolución de electrolito de modo que materias extrañas de cobalto (Co), manganeso (Mn), níquel (Ni), hierro (Fe) y aluminio (Al) se disuelven del material activo de electrodo positivo. Estas reacciones no sólo conducen a una degradación del rendimiento del propio electrodo positivo, sino también provocan un fenómeno en el que las materias extrañas metálicas disueltas se precipitan y electrodopositan sobre la superficie de un electrodo negativo. Además, puesto que la materia extraña metálica electrodopositada en el electrodo negativo reduce la movilidad de los iones de litio mientras que presenta una alta reactividad con respecto a la disolución de electrolito, aumenta una reacción irreversible según la carga y descarga debido a una reducción en la cantidad de litio y, como resultado, se reducen la capacidad y la eficiencia de carga y descarga de la batería. Normally, in a lithium secondary battery, a kind of passivation layer is formed at a position where surface bonding exists on a positive electrode of the battery or an activated position during charging and discharging by an electrochemical oxidation decomposition reaction of an electrolyte solution. The passivation layer increases the impedance for the co-intercalation of lithium ions into a positive electrode active material. In addition, during repeated charge and discharge cycles, structural collapse of LiCoO2, LiMn2O4 or LiNiO2, as a positive electrode active material, or a chemical dissolution reaction by electrolyte dissolution occurs so that foreign matters of cobalt (Co), manganese (Mn), nickel (Ni), iron (Fe) and aluminum (Al) are dissolved from the positive electrode active material. These reactions not only lead to a degradation of the performance of the positive electrode itself, but also cause a phenomenon in which dissolved metallic foreign matters are precipitated and electrodeposited on the surface of a negative electrode. Furthermore, since the metallic foreign matter electrodeposited on the negative electrode reduces the mobility of lithium ions while exhibiting high reactivity toward electrolyte dissolution, an irreversible reaction is enhanced upon charge and discharge due to a reduction in the amount of lithium, and as a result, the capacity and charge and discharge efficiency of the battery are reduced.
Normalmente, se ha propuesto un método en el que la disolución de la materia extraña metálica presente en la batería se suprime incluyendo un aditivo en la disolución de electrolito. Sin embargo, no se sabe cuánto durará la reacción de supresión por el aditivo y, además, puesto que el efecto de supresión se reduce a lo largo del tiempo, el fenómeno de baja tensión puede producirse cuando ya no se suprime la disolución de la materia extraña metálica. Por tanto, en la presente invención, puede suprimirse la disolución de iones metálicos del electrodo positivo o la materia extraña metálica, que puede incluirse en el procedimiento de preparación, y puede formarse una película estable sobre las superficies del electrodo negativo y el electrodo positivo incluyendo el compuesto que incluye un grupo propargilo que tiene capacidad de adsorción de iones metálicos, un componente de aditivo de disolución de electrolito no acuoso, como primer aditivo. Typically, a method has been proposed in which the dissolution of metallic foreign matter present in the battery is suppressed by including an additive in the electrolyte solution. However, it is not known how long the suppression reaction by the additive will last, and furthermore, since the suppression effect is reduced over time, the low voltage phenomenon may occur when the dissolution of metallic foreign matter is no longer suppressed. Therefore, in the present invention, the dissolution of metal ions from the positive electrode or the metallic foreign matter, which may be included in the preparation process, can be suppressed, and a stable film can be formed on the surfaces of the negative electrode and the positive electrode by including the compound including a propargyl group having metal ion adsorption capacity, a non-aqueous electrolyte dissolution additive component, as the first additive.
(4) Segundo aditivo (4) Second additive
Una película orgánica formada sobre la superficie del electrodo positivo mediante el compuesto representado por la fórmula 1 tiene la limitación de que es térmicamente inestable. Por tanto, para mejorar tal limitación en la presente invención, puede formarse una película, en la que se mejora la estabilidad térmica incluyendo un componente inorgánico sobre la superficie del electrodo positivo, usando adicionalmente el segundo aditivo en forma de sal, tal como LiDFP, como segundo componente de aditivo juntos en la disolución de electrolito no acuoso. An organic film formed on the surface of the positive electrode by the compound represented by formula 1 has a limitation that it is thermally unstable. Therefore, to improve such limitation in the present invention, a film, in which thermal stability is improved by including an inorganic component on the surface of the positive electrode, can be formed by additionally using the second additive in the form of a salt, such as LiDFP, as the second additive component together in the non-aqueous electrolyte solution.
En este caso, en la disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio según la presente invención, el difluorofosfato de litio, como segundo aditivo, se incluye en una cantidad del 0,01 % en peso al 8,5 % en peso, y puede incluirse en una cantidad particularmente del 0,1 % en peso al 7 % en peso, más particularmente del 0,1 % en peso al 5 % en peso, y lo más particularmente del 0,5 % en peso al 3 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso. In this case, in the non-aqueous electrolyte solution for a secondary lithium battery according to the present invention, lithium difluorophosphate, as a second additive, is included in an amount of 0.01% by weight to 8.5% by weight, and may be included in an amount particularly of 0.1% by weight to 7% by weight, more particularly of 0.1% by weight to 5% by weight, and most particularly of 0.5% by weight to 3% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution.
Dado que el segundo aditivo se incluye en una cantidad dentro del intervalo anterior, puesto que puede formarse una película que tiene excelente estabilidad térmica sobre la superficie del electrodo, puede mejorarse la salida de la batería secundaria. Since the second additive is included in an amount within the above range, since a film having excellent thermal stability can be formed on the electrode surface, the output of the secondary battery can be improved.
Si la cantidad del segundo aditivo es menor del 0,01 % en peso, el efecto de formación de SEI puede ser insignificante. Específicamente, en un caso en el que el segundo aditivo se incluye en una cantidad del 0,01 % en peso o más, por ejemplo, el 0,1 % en peso o más, la superficie del electrodo puede estabilizarse mediante un procedimiento de formación de la SEI en una batería de iones de litio, y pueden mejorarse las características de ciclo y las características de capacidad después del almacenamiento a alta temperatura. Además, si el segundo aditivo se incluye en una cantidad del 7 % en peso o menos, por ejemplo, el 5 % en peso o menos, puede suprimirse una reacción secundaria debido a la cantidad excesiva del aditivo. If the amount of the second additive is less than 0.01% by weight, the SEI forming effect may be negligible. Specifically, in a case where the second additive is included in an amount of 0.01% by weight or more, for example, 0.1% by weight or more, the electrode surface can be stabilized by an SEI forming process in a lithium ion battery, and the cycle characteristics and capacity characteristics after high temperature storage can be improved. In addition, if the second additive is included in an amount of 7% by weight or less, for example, 5% by weight or less, a side reaction due to the excessive amount of the additive can be suppressed.
(5) Tercer aditivo (5) Third additive
Además, puesto que la disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio según la presente invención incluye además tetravinilsilano como tercer aditivo, el tetravinilsilano está unido con el compuesto representado por la fórmula 1, como primer aditivo, para ser capaz de formar una película doble o triple más fuerte sobre la superficie del electrodo negativo. Furthermore, since the non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery according to the present invention further includes tetravinylsilane as a third additive, the tetravinylsilane is bonded with the compound represented by formula 1, as a first additive, to be able to form a stronger double or triple film on the surface of the negative electrode.
El tercer aditivo puede incluirse en una cantidad del 0,01 % en peso al 5 % en peso, particularmente del 0,01 % en peso al 3 % en peso, y más particularmente del 0,1 % en peso al 3 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso. The third additive may be included in an amount of 0.01% by weight to 5% by weight, particularly 0.01% by weight to 3% by weight, and more particularly 0.1% by weight to 3% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution.
En un caso en el que el tercer aditivo se incluye en una cantidad dentro del intervalo anterior, puede prepararse una batería secundaria que tenga un rendimiento total más mejorado. Por ejemplo, en un caso en el que el tercer aditivo se incluye en una cantidad del 0,01 % en peso o más, existe un efecto de mejora de la durabilidad de la SEI mientras que se suprime el aumento de la resistencia tanto como sea posible, y, en un caso en el que el tercer aditivo se incluye en una cantidad del 5 % en peso o menos, existe un efecto de mantenimiento a largo plazo y reparación de la SEI dentro de aumento de la resistencia que puede acomodarse. In a case where the third additive is included in an amount within the above range, a secondary battery having a more improved overall performance can be prepared. For example, in a case where the third additive is included in an amount of 0.01% by weight or more, there is an effect of improving the durability of the SEI while suppressing the increase in resistance as much as possible, and, in a case where the third additive is included in an amount of 5% by weight or less, there is an effect of long-term maintenance and repair of the SEI within the increase in resistance that can be accommodated.
(6) Cuarto aditivo para formar la SEI (6) Fourth additive to form the SEI
Además, para mejorar adicionalmente las características de descarga de alta tasa a baja temperatura, estabilidad a alta temperatura, protección contra sobrecarga y un efecto de mejora del hinchamiento durante el almacenamiento a alta temperatura, la disolución de electrolito no acuoso de la presente invención puede incluir además un aditivo para formar una SEI que puede formar una película conductora iónica más estable sobre la superficie del electrodo, si es necesario. Furthermore, to further improve the characteristics of high rate discharge at low temperature, high temperature stability, overcharge protection and a swelling enhancing effect during high temperature storage, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention may further include an additive for forming an SEI which can form a more stable ionic conductive film on the electrode surface, if necessary.
Específicamente, como ejemplo representativo, el aditivo adicional puede incluir al menos un aditivo para formar una SEI que se selecciona del grupo que consiste en un compuesto a base de sultona, un compuesto a base de carbonato sustituido con halógeno, un compuesto a base de nitrilo, un compuesto a base de sulfito cíclico y un compuesto a base de carbonato cíclico. Specifically, as a representative example, the additional additive may include at least one additive for forming an SEI that is selected from the group consisting of a sultone-based compound, a halogen-substituted carbonate-based compound, a nitrile-based compound, a cyclic sulfite-based compound, and a cyclic carbonate-based compound.
El compuesto a base de sultona puede incluir al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en 1,3-propanosultona (PS), 1,4-butanosultona, etanosultona, 1,3-propenosultona (PRS), 1,4-butenosultona y 1 -metil-1,3-propenosultona. El compuesto a base de sultona puede incluirse en una cantidad del 0,3 % en peso al 5 % en peso, por ejemplo, del 1 % en peso al 5 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso. En un caso en el que la cantidad del compuesto a base de sultona en la disolución de electrolito no acuoso es mayor del 5 % en peso, puesto que se forma una película gruesa debido a la cantidad excesiva del aditivo, puede producirse la degradación de la salida y un aumento de la resistencia. The sultone-based compound may include at least one compound selected from the group consisting of 1,3-propane sultone (PS), 1,4-butane sultone, ethane sultone, 1,3-propene sultone (PRS), 1,4-butene sultone and 1-methyl-1,3-propene sultone. The sultone-based compound may be included in an amount of 0.3% by weight to 5% by weight, for example, 1% by weight to 5% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution. In a case where the amount of the sultone-based compound in the non-aqueous electrolyte solution is more than 5% by weight, since a thick film is formed due to the excessive amount of the additive, degradation of the output and an increase in resistance may occur.
Además, el compuesto a base de carbonato sustituido con halógeno puede incluir carbonato de fluoroetileno (FEC) y puede incluirse en una cantidad del 5 % en peso o menos basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso. En un caso en el que la cantidad del compuesto a base de carbonato sustituido con halógeno es mayor del 5 % en peso, puede deteriorarse el rendimiento de hinchamiento de la celda. In addition, the halogen-substituted carbonate-based compound may include fluoroethylene carbonate (FEC) and may be included in an amount of 5% by weight or less based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution. In a case where the amount of the halogen-substituted carbonate-based compound is more than 5% by weight, the swelling performance of the cell may be deteriorated.
Además, el compuesto a base de nitrilo puede incluir al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en succinonitrilo (NA), adiponitrilo (Adn), acetonitrilo, propionitrilo, butironitrilo, valeronitrilo, caprilonitrilo, heptanonitrilo, ciclopentanocarbonitrilo, ciclohexanocarbonitrilo, 2-fluorobenzonitrilo, 4-fluorobenzonitrilo, difluorobenzonitrilo, trifluorobenzonitrilo, fenilacetonitrilo, 2-fluorofenilacetonitrilo y 4-fluorofenilacetonitrilo. Furthermore, the nitrile-based compound may include at least one compound selected from the group consisting of succinonitrile (NA), adiponitrile (ADN), acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, caprylonitrile, heptanenitrile, cyclopentanecarbonitrile, cyclohexanecarbonitrile, 2-fluorobenzonitrile, 4-fluorobenzonitrile, difluorobenzonitrile, trifluorobenzonitrile, phenylacetonitrile, 2-fluorophenylacetonitrile and 4-fluorophenylacetonitrile.
El compuesto a base de nitrilo puede incluirse en una cantidad del 5 % en peso al 8 % en peso, por ejemplo, del 6 % en peso al 8 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso. En un caso en el que la cantidad total del compuesto a base de nitrilo en la disolución de electrolito no acuoso es mayor del 8 % en peso, puesto que la resistencia aumenta debido a un aumento en la película formada sobre la superficie del electrodo, puede deteriorarse el rendimiento de la batería. The nitrile-based compound may be included in an amount of 5% by weight to 8% by weight, for example, 6% by weight to 8% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution. In a case where the total amount of the nitrile-based compound in the non-aqueous electrolyte solution is more than 8% by weight, since the resistance increases due to an increase in the film formed on the electrode surface, the battery performance may be deteriorated.
Además, el compuesto a base de sulfito cíclico puede incluir sulfito de etileno, sulfito de metiletileno, sulfito de etiletileno, sulfito de 4,5-dimetiletileno, sulfito de 4,5-dietiletileno, sulfito de propileno, sulfito de 4,5-dimetilpropileno, sulfito de 4,5-dietilpropileno, sulfito de 4,6-dimetilpropileno, sulfito de 4,6-dietilpropileno y sulfito de 1,3-butileneglicol, y puede incluirse en una cantidad del 5 % en peso o menos basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso. En un caso en el que la cantidad del compuesto a base de sulfito cíclico es mayor del 5 % en peso, puesto que se forma una película gruesa debido a la cantidad excesiva del aditivo, puede producirse la degradación de la salida y el aumento de la resistencia. Furthermore, the cyclic sulfite-based compound may include ethylene sulfite, methylethylene sulfite, ethylethylene sulfite, 4,5-dimethylethylene sulfite, 4,5-diethylethylene sulfite, propylene sulfite, 4,5-dimethylpropylene sulfite, 4,5-diethylpropylene sulfite, 4,6-dimethylpropylene sulfite, 4,6-diethylpropylene sulfite and 1,3-butylene glycol sulfite, and may be included in an amount of 5% by weight or less based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution. In a case where the amount of the cyclic sulfite-based compound is more than 5% by weight, since a thick film is formed due to the excessive amount of the additive, degradation of output and increase of resistance may occur.
El compuesto a base de carbonato cíclico puede incluir carbonato de vinileno (VC) o carbonato de viniletileno, y puede incluirse en una cantidad de 3 % en peso o menos basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso. En un caso en el que la cantidad del compuesto a base de carbonato cíclico en la disolución de electrolito no acuoso es mayor del 3 % en peso, pueden deteriorarse del rendimiento de inhibición de hinchamiento de celda. Batería secundaria The cyclic carbonate-based compound may include vinylene carbonate (VC) or vinylethylene carbonate, and may be included in an amount of 3% by weight or less based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution. In a case where the amount of the cyclic carbonate-based compound in the non-aqueous electrolyte solution is more than 3% by weight, the cell swelling inhibition performance may be deteriorated. Secondary battery
También se proporciona una batería secundaria de litio que incluye la disolución de electrolito de la presente invención. A lithium secondary battery is also provided including the electrolyte solution of the present invention.
La batería secundaria de litio de la presente invención puede prepararse inyectando la disolución de electrolito no acuoso de la presente invención en un conjunto de electrodos compuesto por un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. The lithium secondary battery of the present invention can be prepared by injecting the non-aqueous electrolyte solution of the present invention into an electrode assembly composed of a positive electrode, a negative electrode and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode.
En este caso, puede usarse cualquier electrodo positivo, electrodo negativo y separador, que se haya usado normalmente en la preparación de una batería secundaria de litio, como electrodo positivo, electrodo negativo y separador que constituyen el conjunto de electrodos. In this case, any positive electrode, negative electrode and separator, which have been commonly used in the preparation of a secondary lithium battery, can be used as the positive electrode, negative electrode and separator constituting the electrode assembly.
(1) Electrodo positivo (1) Positive electrode
En primer lugar, el electrodo positivo puede prepararse formando una capa de mezcla de material de electrodo positivo sobre un colector de electrodo positivo. La capa de mezcla de material de electrodo positivo puede formarse recubriendo el colector de electrodo positivo con una suspensión de electrodo positivo que incluye un material activo de electrodo positivo, un aglutinante, un agente conductor y un disolvente, y luego secando y laminando el colector de electrodo positivo recubierto. First, the positive electrode can be prepared by forming a positive electrode material mixture layer on a positive electrode collector. The positive electrode material mixture layer can be formed by coating the positive electrode collector with a positive electrode slurry including a positive electrode active material, a binder, a conductive agent and a solvent, and then drying and laminating the coated positive electrode collector.
El colector de electrodo positivo no está particularmente limitado siempre que tenga conductividad sin provocar cambios químicos adversos en la batería, y, por ejemplo, puede usarse acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbón cocido, o aluminio o acero inoxidable que se trata superficialmente con uno de carbono, níquel, titanio, plata, o similares. The positive electrode collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing adverse chemical changes to the battery, and, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, baked carbon, or aluminum or stainless steel that is surface treated with one of carbon, nickel, titanium, silver, or the like can be used.
El material activo de electrodo positivo es un compuesto capaz de intercalar y desintercalar de manera reversible litio, en el que el material activo de electrodo positivo puede incluir específicamente un óxido compuesto de litiometal que incluye litio y al menos un metal tal como cobalto, manganeso, níquel o aluminio. Específicamente, el óxido compuesto de litio-metal puede incluir óxido a base de litio-manganeso (por ejemplo, LiMnO2, LiMn2O4, etc.), óxido a base de litio-cobalto (por ejemplo, LiCoO2, etc.), óxido a base de litio-níquel (por ejemplo, LiNiO2, etc.), óxido a base de litio-níquel-manganeso (por ejemplo, LiNh_YMnYO2 (donde 0<Y<1), LiMn2-ZNizO4 (donde 0<Z<2), etc.), óxido a base de litio-níquel-cobalto (por ejemplo, LiNi-mCoY-^ (donde 0<Y1<1), óxido a base de litio-manganesocobalto (por ejemplo, LiCo-i_Y2MnY2O2 (donde 0<Y2<1), LiMn2-Z1Coz1O4 (donde 0<Z1<2), etc.), óxido a base de litioníquel-manganeso-cobalto (por ejemplo, Li(NipCoqMnri)O2 (donde 0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1 y p+q+r1=1) o Li(Nip1Coq1Mnr2)O4 (donde 0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2 y p1+q1+r2=2), etc.) o óxido de litio-níquel-cobalto-metal de transición (M) (por ejemplo, Li(Nip2Coq2Mnr3MS2)O2 (donde M se selecciona del grupo que consiste en aluminio (Al), hierro (Fe), vanadio (V), cromo (Cr), titanio (Ti), tántalo (Ta), magnesio (Mg) y molibdeno (Mo), y p2, q2, r3 y s2 son fracciones atómicas de cada uno de los elementos independientes, donde 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<S2<1 y p2+q2+r3+S2=1), etc.), y puede incluirse uno cualquiera de los mismos o dos o más compuestos de los mismos. Entre estos materiales, en cuanto a la mejora de las características de capacidad y estabilidad de la batería, el óxido compuesto de litio-metal puede incluir LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, óxido de litio-níquel-manganeso-cobalto (por ejemplo, Li(Nh/3Mn1/3Co1/3)O2, Li(Ni0,6Mn0,2Co0,2)O2, Li(Ni0,5Mn0,3Co0,2)O2, Li(Ni0,7Mn0,15Co0,15)O2, o Li(Ni0,8Mn0,-iCo0,1)O2), u óxido de litio-níquel-cobalto-aluminio (por ejemplo, LiNi0,8Co0,15Al0,05O2, etc.). El material activo de electrodo positivo puede incluirse en una cantidad del 40 % en peso al 90 % en peso, por ejemplo, del 40 % en peso al 75 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo positivo. El aglutinante es un componente que ayuda en la unión entre el material activo y el agente conductor y en la unión con el colector de corriente, en el que el aglutinante se añade habitualmente en una cantidad del 1 % en peso al 30 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo positivo. Ejemplos del aglutinante pueden ser poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), poli(alcohol vinílico), carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, un terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM), un EPDM sulfonado, un caucho de estireno-butadieno, un caucho fluorado, diversos copolímeros, y similares. The positive electrode active material is a compound capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium, wherein the positive electrode active material may specifically include a lithium metal composite oxide including lithium and at least one metal such as cobalt, manganese, nickel or aluminum. Specifically, the lithium-metal composite oxide may include lithium-manganese-based oxide (e.g., LiMnO2, LiMn2O4, etc.), lithium-cobalt-based oxide (e.g., LiCoO2, etc.), lithium-nickel-based oxide (e.g., LiNiO2, etc.), lithium-nickel-manganese-based oxide (e.g., LiNh_YMnYO2 (where 0<Y<1), LiMn2-ZNizO4 (where 0<Z<2), etc.), lithium-nickel-cobalt-based oxide (e.g., LiNi-mCoY-^ (where 0<Y1<1), lithium-manganesecobalt-based oxide (e.g., LiCo-i_Y2MnY2O2 (where 0<Y2<1), LiMn2-Z1Coz1O4 (where 0<Z1<2), etc.), lithium-nickel-manganese-cobalt-based oxide (e.g., Li(NipCoqMnri)O2 (where 0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, and p+q+r1=1) or Li(Nip1Coq1Mnr2)O4 (where 0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, and p1+q1+r2=2), etc.) or lithium-nickel-cobalt-transition metal (M) oxide (e.g., Li(Nip2Coq2Mnr3MS2)O2 (where M is selected from the group consisting of aluminum (Al), iron (Fe), vanadium (V), chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), magnesium (Mg), and molybdenum (Mo), and p2, q2, r3, and s2 are atomic fractions of each of the independent elements, where 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<S2<1 and p2+q2+r3+S2=1), etc.), and any one of them or two or more compounds thereof may be included. Among these materials, in terms of improving the capacity and stability characteristics of the battery, the lithium-metal composite oxide can include LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, lithium-nickel-manganese-cobalt oxide (e.g., Li(Nh/3Mn1/3Co1/3)O2, Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2, or Li(Ni0.8Mn0,-iCo0.1)O2), or lithium-nickel-cobalt-aluminum oxide (e.g., LiNi0.8Co0.15Al0.05O2, etc.). The positive electrode active material may be included in an amount of 40% by weight to 90% by weight, for example, 40% by weight to 75% by weight based on the total weight of the solid content in the positive electrode suspension. The binder is a component which aids in bonding between the active material and the conductive agent and in bonding with the current collector, wherein the binder is usually added in an amount of 1% by weight to 30% by weight based on the total weight of the solid content in the positive electrode suspension. Examples of the binder may be polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, an ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), a sulfonated EPDM, a styrene-butadiene rubber, a fluorinated rubber, various copolymers, and the like.
El agente conductor se añade habitualmente en una cantidad del 1 % en peso al 30 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo positivo. The conductive agent is usually added in an amount of 1% by weight to 30% by weight based on the total weight of the solid content in the positive electrode suspension.
Puede usarse cualquier agente conductor sin limitación particular siempre que tenga una conductividad adecuada sin provocar cambios químicos adversos en la batería, y, por ejemplo, puede usarse un material conductor tal como: grafito; un material a base de carbono tal como negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara y negro térmico; fibras conductoras tales como fibras de carbono o fibras de metal; polvo de metal tal como polvo de fluorocarbono, polvo de aluminio y polvo de níquel; fibras cortas monocristalinas conductoras tales como fibras cortas monocristalinas de óxido de zinc y fibras cortas monocristalinas de titanato de potasio; óxido metálico conductor tal como óxido de titanio; o derivados de polifenileno. Any conductive agent may be used without particular limitation as long as it has a suitable conductivity without causing adverse chemical changes in the battery, and, for example, a conductive material such as: graphite; a carbon-based material such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black; conductive fibers such as carbon fibers or metal fibers; metal powder such as fluorocarbon powder, aluminum powder and nickel powder; conductive single-crystalline short fibers such as zinc oxide single-crystalline short fibers and potassium titanate single-crystalline short fibers; conductive metal oxide such as titanium oxide; or polyphenylene derivatives may be used.
El disolvente puede incluir un disolvente orgánico, tal como N-metil-2-pirrolidona (NMP), y puede usarse en una cantidad tal que se obtenga la viscosidad deseable cuando se incluyen el material activo de electrodo positivo, así como de manera selectiva el aglutinante y el agente conductor. Por ejemplo, el disolvente puede incluirse en una cantidad tal que la concentración del contenido de sólidos en la suspensión que incluye el material activo de electrodo positivo, así como de manera selectiva el aglutinante y el agente conductor está en un intervalo del 10 % en peso al 70 % en peso, por ejemplo, del 20 % en peso al 60 % en peso. The solvent may include an organic solvent, such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and may be used in an amount such that the desirable viscosity is obtained when the positive electrode active material, as well as selectively the binder and the conductive agent are included. For example, the solvent may be included in an amount such that the concentration of the solids content in the suspension including the positive electrode active material, as well as selectively the binder and the conductive agent is in a range of 10% by weight to 70% by weight, for example, 20% by weight to 60% by weight.
(2) Electrodo negativo (2) Negative electrode
Además, el electrodo negativo puede prepararse formando una capa de mezcla de material de electrodo negativo sobre un colector de electrodo negativo. La capa de mezcla de material de electrodo negativo puede formarse recubriendo el colector de electrodo negativo con una suspensión que incluye un material activo de electrodo negativo, un aglutinante, un agente conductor y un disolvente, y luego secando y laminando el colector de electrodo negativo recubierto. Furthermore, the negative electrode may be prepared by forming a negative electrode material mixture layer on a negative electrode collector. The negative electrode material mixture layer may be formed by coating the negative electrode collector with a slurry including a negative electrode active material, a binder, a conductive agent, and a solvent, and then drying and laminating the coated negative electrode collector.
El colector de electrodo negativo generalmente tiene un grosor de 3 |im a 500 |im. El colector de electrodo negativo no está particularmente limitado siempre que tenga alta conductividad sin provocar cambios químicos adversos en la batería y, por ejemplo, puede usarse cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbón cocido, cobre o acero inoxidable que se trata superficialmente con uno de carbono, níquel, titanio, plata, o similares, una aleación de aluminio-cadmio, o similares. Además, de manera similar al colector de electrodo positivo, el colector de electrodo negativo puede tener rugosidad superficial fina para mejorar la fuerza de adhesión con el material activo de electrodo negativo, y el colector de electrodo negativo puede usare en diversas formas tales como una película, una lámina, una hoja, una red, un cuerpo poroso, un cuerpo de espuma, un cuerpo de material textil no tejido, y similares. The negative electrode collector generally has a thickness of 3 μm to 500 μm. The negative electrode collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing adverse chemical changes to the battery, and for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, baked carbon, copper or stainless steel that is surface treated with one of carbon, nickel, titanium, silver, or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like may be used. Furthermore, similarly to the positive electrode collector, the negative electrode collector may have fine surface roughness to improve the adhesion force with the negative electrode active material, and the negative electrode collector may be used in various forms such as a film, a foil, a sheet, a net, a porous body, a foam body, a nonwoven textile body, and the like.
Además, el material activo de electrodo negativo puede incluir un único material seleccionado del grupo que consiste en un óxido compuesto que titanio que contiene litio (LTO); un material a base de carbono tal como carbono no grafitizable y carbono ca base de grafito; un óxido metálico complejo tal como LixFe2O3 (0<x<1), LixWO2 (0<x<1) y SnxMe-i-xMe'yOz (Me: manganeso (Mn), hierro (Fe), plomo (Pb) o germanio (Ge); Me': aluminio (Al), boro (B), fósforo (P), silicio (Si), elementos de los grupos I, II y III de la tabla periódica, o halógeno; 0<x<1; 1<y<3; 1<z<8); un metal de litio; una aleación de litio; una aleación a base de silicio; una aleación a base de estaño; un óxido metálico tal como SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 y BhOs; y un polímero conductor, tal como poliacetileno, o una mezcla de dos o más de los mismos. Furthermore, the negative electrode active material may include a single material selected from the group consisting of a lithium-containing titanium composite oxide (LTO); a carbon-based material such as non-graphitizable carbon and graphite-based carbon; a complex metal oxide such as LixFe2O3 (0<x<1), LixWO2 (0<x<1), and SnxMe-i-xMe'yOz (Me: manganese (Mn), iron (Fe), lead (Pb), or germanium (Ge); Me': aluminum (Al), boron (B), phosphorus (P), silicon (Si), elements of groups I, II, and III of the periodic table, or halogen; 0<x<1; 1<y<3; 1<z<8); a lithium metal; a lithium alloy; a silicon-based alloy; a tin-based alloy; a metal oxide such as SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and BhOs; and a conducting polymer, such as polyacetylene, or a mixture of two or more thereof.
El material activo de electrodo negativo puede incluirse en una cantidad del 80 % en peso al 99 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo negativo. The negative electrode active material may be included in an amount of 80% by weight to 99% by weight based on the total weight of the solids content in the negative electrode suspension.
El aglutinante es un componente que ayuda en la unión entre el agente conductor, el material activo y el colector de corriente, en el que el aglutinante se añade habitualmente en una cantidad del 1 % en peso al 30 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo negativo. Ejemplos del aglutinante pueden ser poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), poli(alcohol vinílico), carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, un polímero de etileno-propileno-dieno (EPDM), a EPDM sulfonado, un caucho de estireno-butadieno, un caucho fluorado, y diversos copolímeros de los mismos. The binder is a component which assists in the bonding between the conductive agent, the active material and the current collector, wherein the binder is usually added in an amount of 1% by weight to 30% by weight based on the total weight of the solid content in the negative electrode suspension. Examples of the binder may be polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, an ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), a sulfonated EPDM, a styrene-butadiene rubber, a fluorinated rubber, and various copolymers thereof.
El agente conductor es un componente para mejorar adicionalmente la conductividad del material activo de electrodo negativo, en el que el agente conductor puede añadirse en una cantidad del 1 % en peso al 20 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo negativo. Puede usarse cualquier agente conductor sin limitación particular siempre que tenga conductividad sin provocar cambios químicos adversos en la batería y, por ejemplo, puede usarse un material conductor, tal como: grafito tal como grafito natural o grafito artificial; negro de carbono tal como negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara, y negro térmico; fibras conductoras tales como fibras de carbono y fibras de metal; polvo de metal tal como polvo de fluorocarbono, polvo de aluminio y polvo de níquel; fibras cortas monocristalinas conductoras tales como fibras cortas monocristalinas de óxido de zinc y fibras cortas monocristalinas de titanato de potasio; óxido metálico conductor tal como óxido de titanio; o derivados de polifenileno. The conductive agent is a component for further improving the conductivity of the negative electrode active material, wherein the conductive agent may be added in an amount of 1% by weight to 20% by weight based on the total weight of the solid content in the negative electrode slurry. Any conductive agent may be used without particular limitation as long as it has conductivity without causing adverse chemical changes to the battery, and for example, a conductive material such as: graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powder such as fluorocarbon powder, aluminum powder, and nickel powder; conductive single-crystalline short fibers such as zinc oxide single-crystalline short fibers and potassium titanate single-crystalline short fibers; conductive metal oxide such as titanium oxide; or polyphenylene derivatives may be used.
El disolvente puede incluir agua o un disolvente orgánico, tal como NMP y alcohol, y puede usarse en una cantidad tal que se obtenga la viscosidad deseable cuando se incluyen el material activo de electrodo negativo, así como de manera selectiva el aglutinante y el agente conductor. Por ejemplo, el disolvente puede incluirse en una cantidad tal que una concentración del contenido de sólidos en la suspensión que incluye el material activo de electrodo negativo, así como de manera selectiva el aglutinante y el agente conductor está en un intervalo del 50 % en peso al 75 % en peso, por ejemplo, del 50 % en peso al 65 % en peso. The solvent may include water or an organic solvent such as NMP and alcohol, and may be used in such an amount that the desirable viscosity is obtained when the negative electrode active material as well as selectively the binder and the conductive agent are included. For example, the solvent may be included in such an amount that a concentration of the solid content in the suspension including the negative electrode active material as well as selectively the binder and the conductive agent is in a range of 50% by weight to 75% by weight, for example, 50% by weight to 65% by weight.
Además, el separador desempeña un papel en el bloqueo de un cortocircuito interno entre ambos electrodos y en la impregnación del electrolito, en el que, después de mezclar una resina polimérica, una carga y un disolvente para preparar una composición de separador, la composición de separador se recubre directamente sobre el electrodo y se seca para formar una película de separador, o, después de la composición de separador se somete a colada sobre un soporte y se seca, el separador puede prepararse laminando una película de separador desprendida del soporte sobre el electrodo. In addition, the separator plays a role in blocking an internal short circuit between both electrodes and in impregnating the electrolyte, in which, after mixing a polymer resin, a filler and a solvent to prepare a separator composition, the separator composition is directly coated on the electrode and dried to form a separator film, or, after the separator composition is cast on a support and dried, the separator can be prepared by laminating a separator film peeled from the support onto the electrode.
Una película polimérica porosa usada normalmente, por ejemplo, una película polimérica porosa preparada a partir de un polímero a base de poliolefina, tal como un homopolímero de etileno, un homopolímero de propileno, un copolímero de etileno/buteno, un copolímero de etileno/hexeno y un copolímero de etileno/metacrilato, puede usarse sola o en una laminación con la misma como separador. Además, puede usarse un material textil no tejido poroso típico, por ejemplo, un material textil no tejido formado por fibras de vidrio o fibras de poli(tereftalato de etileno) de alto punto de fusión, pero la presente invención no se limita a las mismas. A commonly used porous polymer film, for example, a porous polymer film prepared from a polyolefin-based polymer such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene/butene copolymer, an ethylene/hexene copolymer, and an ethylene/methacrylate copolymer, may be used alone or in a lamination therewith as a spacer. In addition, a typical porous nonwoven textile material, for example, a nonwoven textile material formed of glass fibers or high-melting point polyethylene terephthalate fibers, may be used, but the present invention is not limited thereto.
En este caso, el separador poroso puede tener generalmente un diámetro de poro de 0,01 |im a 50 y una porosidad del 5 % al 95 %. Además, el separador poroso puede tener generalmente un grosor de 5 |im a 300 |im. La forma de la batería secundaria de litio de la presente invención no está particularmente limitada, pero puede usarse una de tipo cilíndrico usando una lata, una de tipo prismático, una de tipo bolsa o una de tipo botón. In this case, the porous separator may generally have a pore diameter of 0.01 |im to 50 |im and a porosity of 5% to 95%. In addition, the porous separator may generally have a thickness of 5 |im to 300 |im. The shape of the secondary lithium battery of the present invention is not particularly limited, but a cylindrical type using a can, a prismatic type, a bag type or a button type may be used.
A continuación en el presente documento, se describirá con más detalle la presente invención según los ejemplos. Sin embargo, la invención puede implementarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como que está limitada a las realizaciones expuestas en el presente documento. Más bien, estas realizaciones de ejemplo se proporcionan de modo que esta descripción será exhaustiva y completa, y transmitirá completamente el alcance de la presente invención a los expertos en la técnica. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the invention may be implemented in many different ways and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these example embodiments are provided so that this description will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the present invention to those skilled in the art.
EjemplosExamples
Ejemplo de referencia 1 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 1 (not part of the claimed content)
(Preparación de disolución de electrolito no acuoso) (Preparation of non-aqueous electrolyte solution)
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso añadiendo 1 g del compuesto de fórmula 1a, como primer aditivo, y 1 g de LiDFP, como segundo aditivo, a 98 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70) en la que se disolvió LiPF61,0 M. A non-aqueous electrolyte solution was prepared by adding 1 g of the compound of formula 1a, as the first additive, and 1 g of LiDFP, as the second additive, to 98 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70) in which 61.0 M LiPF was dissolved.
(Preparación de electrodo positivo) (Preparation of positive electrode)
Se añadieron óxido compuesto de litio y cobalto (LiCoO2) como partículas de material activo de electrodo positivo, negro de carbono como agente conductor, y poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), como aglutinante, a N-metil-2-pirrolidona (NMP), como disolvente, en una razón de 90:5:5 (% en peso) para preparar una suspensión de material activo de electrodo positivo (contenido de sólidos del 50 % en peso). Se recubrió un colector de electrodo positivo de 100 |im (película delgada de Al) con la suspensión de material activo de electrodo positivo, se secó y se prensó con rodillo para preparar un electrodo positivo. Lithium cobalt composite oxide (LiCoO2) as positive electrode active material particles, carbon black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent in a ratio of 90:5:5 (wt%) to prepare a positive electrode active material slurry (solid content of 50 wt%). A 100 μm positive electrode collector (Al thin film) was coated with the positive electrode active material slurry, dried, and roll-pressed to prepare a positive electrode.
(Preparación de electrodo negativo) (Preparation of negative electrode)
Se añadieron grafito natural, como material activo de electrodo negativo, PVDF como aglutinante, y negro de carbono, como agente conductor, a NMP, como disolvente, en una razón de 95:2:3 (% en peso) para preparar una suspensión de material activo de electrodo negativo (contenido de sólidos del 60 % en peso). Se recubrió un colector de electrodo negativo de 90 |im de grosor (película delgada de Cu) con la suspensión de material activo de electrodo negativo, se secó y se prensó con rodillo para preparar un electrodo negativo. Natural graphite as a negative electrode active material, PVDF as a binder, and carbon black as a conductive agent were added to NMP as a solvent in a ratio of 95:2:3 (wt%) to prepare a negative electrode active material slurry (solid content of 60 wt%). A 90 μm thick negative electrode collector (Cu thin film) was coated with the negative electrode active material slurry, dried, and roll-pressed to prepare a negative electrode.
(Preparación de batería secundaria) (Secondary battery preparation)
Después de que se preparara un conjunto de electrodos apilando una película porosa de polietileno, como separador, con el electrodo positivo y el electrodo negativo preparados mediante los métodos descritos anteriormente, se colocó el conjunto de electrodos en una carcasa de batería, se inyectó la disolución de electrolito no acuoso en la misma, y se selló la carcasa de batería para preparar una batería secundaria de litio (capacidad de batería de 5,5 mAh). En este caso, se dispusieron partículas de Fe que tienen un diámetro de 280 |im a 330 |im entre el electrodo positivo y el separador. After an electrode array was prepared by stacking a porous polyethylene film as a separator with the positive electrode and the negative electrode prepared by the methods described above, the electrode array was placed in a battery case, the non-aqueous electrolyte solution was injected into it, and the battery case was sealed to prepare a lithium secondary battery (battery capacity of 5.5 mAh). In this case, Fe particles having a diameter of 280 |im to 330 |im were arranged between the positive electrode and the separator.
Ejemplo de referencia 2 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 2 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1b, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1b, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 3 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 3 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1c, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1c, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 4 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 4 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1d, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1d, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 5 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 5 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1e, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1e, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 6 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 6 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1f, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1f, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 7 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 7 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1g, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1g, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 8 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 8 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1h, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1h, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 9 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 9 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1i, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1i, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 10 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 10 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1j, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1j, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 11 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 11 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1k, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1k, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 12 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 12 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1l, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1l, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 13 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 13 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1m, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1m, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 14 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 14 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1n, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1n, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 15 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 15 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1o, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1o, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 16 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 16 (not part of the claimed content)
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se añadió el compuesto de fórmula 1p, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that the compound of formula 1p, instead of the compound of formula 1a, was added during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Ejemplo de referencia 17 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 17 (not part of the claimed content)
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso de la presente invención añadiendo 1 g del compuesto de fórmula 1a, como primer aditivo, 1 g de LiDFP, como segundo aditivo, y 0,2 g de tetravinilsilano, como tercer aditivo, a 97,8 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70), en la que se disolvió LiPF61,0 M, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution of the present invention was prepared by adding 1 g of the compound of formula 1a, as the first additive, 1 g of LiDFP, as the second additive, and 0.2 g of tetravinylsilane, as the third additive, to 97.8 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70), in which 61.0 M LiPF was dissolved, during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Posteriormente, se preparó una batería secundaria que incluía la disolución de electrolito no acuoso de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1. Subsequently, a secondary battery including the non-aqueous electrolyte dissolution was prepared in the same manner as in Reference Example 1.
Ejemplo 1 Example 1
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso de la presente invención añadiendo 1 g del compuesto de fórmula 1k, como primer aditivo, 1 g de LiDFP, como segundo aditivo, y 0,2 g de tetravinilsilano, como tercer aditivo, a 97,8 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70), en la que se disolvió LiPF61,0 M, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution of the present invention was prepared by adding 1 g of the compound of formula 1k, as the first additive, 1 g of LiDFP, as the second additive, and 0.2 g of tetravinylsilane, as the third additive, to 97.8 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70), in which 61.0 M LiPF was dissolved, during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Posteriormente, se preparó una batería secundaria que incluía la disolución de electrolito no acuoso de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1. Subsequently, a secondary battery including the non-aqueous electrolyte dissolution was prepared in the same manner as in Reference Example 1.
Ejemplo de referencia 18 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 18 (not part of the claimed content)
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso añadiendo 7 g del compuesto de fórmula 1a, como primer aditivo, y 7 g de LiDFP, como segundo aditivo, a 86 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70), en la que se disolvió LiPF6 1,0 M, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution was prepared by adding 7 g of the compound of formula 1a, as the first additive, and 7 g of LiDFP, as the second additive, to 86 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70), in which 1.0 M LiPF6 was dissolved, during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Posteriormente, se preparó una batería secundaria que incluía la disolución de electrolito no acuoso de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1. Subsequently, a secondary battery including the non-aqueous electrolyte dissolution was prepared in the same manner as in Reference Example 1.
Ejemplo de referencia 19 (que no forma parte del contenido reivindicado) Reference example 19 (not part of the claimed content)
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso añadiendo 5 g del compuesto de fórmula 1a, como primer aditivo, y 5 g de LiDFP, como segundo aditivo, a 90 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70), en la que se disolvió LiPF6 1,0 M, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution was prepared by adding 5 g of the compound of formula 1a, as the first additive, and 5 g of LiDFP, as the second additive, to 90 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70), in which 1.0 M LiPF6 was dissolved, during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Posteriormente, se preparó una batería secundaria que incluía la disolución de electrolito no acuoso de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1. Subsequently, a secondary battery including the non-aqueous electrolyte dissolution was prepared in the same manner as in Reference Example 1.
Ejemplo comparativo 1 Comparative example 1
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria de litio que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que no se incluyeron ni el primer ni el segundo aditivo durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso en el ejemplo de referencia 1. A non-aqueous electrolyte solution and a lithium secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that neither the first nor the second additive were included during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution in Reference Example 1.
Ejemplo comparativo 2 Comparative example 2
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso incluyendo 1 g del compuesto de fórmula 1a, como primer aditivo, en 99 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70), en la que se disolvió LiPF61,0 M, y no incluyendo un segundo aditivo durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution was prepared by including 1 g of the compound of formula 1a, as a first additive, in 99 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70), in which 61.0 M LiPF was dissolved, and not including a second additive during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Se preparó una batería secundaria de litio que incluía la disolución de electrolito no acuoso de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1. A lithium secondary battery including non-aqueous electrolyte dissolution was prepared in the same manner as in Reference Example 1.
Ejemplo comparativo 3 Comparative example 3
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso incluyendo 1 g de un segundo aditivo en 99 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70), en la que se disolvió LiPF6 1,0 M, y no incluyendo un primer aditivo durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution was prepared by including 1 g of a second additive in 99 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70), in which 1.0 M LiPF6 was dissolved, and by not including a first additive during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Se preparó una batería secundaria de litio que incluía la disolución de electrolito no acuoso de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1. A lithium secondary battery including non-aqueous electrolyte dissolution was prepared in the same manner as in Reference Example 1.
Ejemplo comparativo 4 Comparative example 4
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria de litio que la incluía de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1 excepto que se incluyó un compuesto de la siguiente fórmula 2, en lugar del primer aditivo, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution and a lithium secondary battery including it were prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that a compound of the following formula 2 was included, instead of the first additive, during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Fórmula 2 Formula 2
Ejemplo comparativo 5 Comparative example 5
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso añadiendo 13 g del compuesto de fórmula 1a, como primer aditivo, y 7 g de LiDFP, como segundo aditivo, a 80 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70), en la que se disolvió LiPF61,0 M, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution was prepared by adding 13 g of the compound of formula 1a, as the first additive, and 7 g of LiDFP, as the second additive, to 80 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70), in which 61.0 M LiPF was dissolved, during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Posteriormente, se preparó una batería secundaria que incluía la disolución de electrolito no acuoso de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1. Subsequently, a secondary battery including the non-aqueous electrolyte dissolution was prepared in the same manner as in Reference Example 1.
Ejemplo comparativo 6 Comparative example 6
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso añadiendo 7 g del compuesto de fórmula 1a, como primer aditivo, y 13 g de LiDFP, como segundo aditivo, a 80 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70), en la que se disolvió LiPF61,0 M, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution was prepared by adding 7 g of the compound of formula 1a, as the first additive, and 13 g of LiDFP, as the second additive, to 80 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70), in which 61.0 M LiPF was dissolved, during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Posteriormente, se preparó una batería secundaria que incluía la disolución de electrolito no acuoso de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1. Subsequently, a secondary battery including the non-aqueous electrolyte dissolution was prepared in the same manner as in Reference Example 1.
Ejemplo comparativo 7 Comparative example 7
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso añadiendo 10 g del compuesto de fórmula 1a, como primer aditivo, y 10 g de LiDFP, como segundo aditivo, a 80 g de un disolvente orgánico (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón en volumen de 30:70), en la que se disolvió L<í>P<f>61,0 M, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso. A non-aqueous electrolyte solution was prepared by adding 10 g of the compound of formula 1a, as the first additive, and 10 g of LiDFP, as the second additive, to 80 g of an organic solvent (ethylene carbonate (EC):ethylmethyl carbonate (EMC)=volume ratio of 30:70), in which 61.0 M L<í>P<f> was dissolved, during the preparation of the non-aqueous electrolyte solution.
Posteriormente, se preparó una batería secundaria que incluía la disolución de electrolito no acuoso de la misma manera que en el ejemplo de referencia 1. Subsequently, a secondary battery including the non-aqueous electrolyte dissolution was prepared in the same manner as in Reference Example 1.
Ejemplos experimentales Experimental examples
Ejemplo experimental 1. Experimental example 1.
Después de que se prepararan ocho muestras para cada una de las baterías secundarias de litio preparadas en los ejemplos de referencia 1 a 19, el ejemplo 1 y los ejemplos comparativos 1 a 7, se cargó cada batería secundaria a una corriente constante de 0,1 C hasta una tensión de 4,2 V a 25 °C. Después de eso, se cargó cada batería secundaria a una tensión constante de 4,2 V y se terminó la carga cuando la corriente de carga se hizo de 0,275 mA. Después de eso, después de que se dejara reposar cada batería durante 10 minutos, se descargó cada batería a una corriente constante de 0,5 C hasta una tensión de 3,0 V. Se comprobó y se indicó el número de baterías secundarias cargables y descargables entre las ocho baterías secundarias preparadas en cada ejemplo y ejemplo comparativo en la siguiente tabla 1. After eight samples were prepared for each of the lithium secondary batteries prepared in Reference Examples 1 to 19, Example 1, and Comparative Examples 1 to 7, each secondary battery was charged at a constant current of 0.1 C to a voltage of 4.2 V at 25 °C. After that, each secondary battery was charged at a constant voltage of 4.2 V, and charging was terminated when the charging current became 0.275 mA. After that, after each battery was allowed to stand for 10 minutes, each battery was discharged at a constant current of 0.5 C to a voltage of 3.0 V. The number of chargeable and dischargeable secondary batteries among the eight secondary batteries prepared in each Example and Comparative Example was checked and indicated in the following Table 1.
[Tabla 1] [Table 1]
Haciendo referencia a la tabla 1, con respecto a las baterías secundarias de los ejemplos de referencia 1 a 19 y el ejemplo 1, dado que el primer aditivo retiró metal disuelto formando un complejo con materia extraña metálica y formó simultáneamente una película sobre la superficie del electrodo positivo, y LiDFP, como segundo aditivo, mejoró la estabilidad térmica aumentando un componente inorgánico sobre la película, puede entenderse que el 60 % o más de las baterías preparadas eran cargables y descargables. Referring to Table 1, with respect to the secondary batteries of Reference Examples 1 to 19 and Example 1, since the first additive removed dissolved metal by complexing with metallic foreign matter and simultaneously formed a film on the positive electrode surface, and LiDFP, as the second additive, improved thermal stability by increasing an inorganic component on the film, it can be understood that 60% or more of the prepared batteries were chargeable and dischargeable.
En cambio, con respecto a la batería secundaria del ejemplo comparativo 1 que incluía la disolución de electrolito no acuoso que no incluía ni el primer aditivo ni el segundo aditivo, el número de celdas cargables y descargables era de 1, y, con respecto a la batería secundaria del ejemplo comparativo 3 que incluía la disolución de electrolito no acuoso que incluía sólo el segundo aditivo, puede entenderse que el número de celdas cargables y descargables era de 2. In contrast, with respect to the secondary battery of Comparative Example 1 which included the non-aqueous electrolyte solution which included neither the first additive nor the second additive, the number of chargeable and dischargeable cells was 1, and with respect to the secondary battery of Comparative Example 3 which included the non-aqueous electrolyte solution which included only the second additive, it can be understood that the number of chargeable and dischargeable cells was 2.
Además, dado que la batería secundaria del ejemplo comparativo 4, que incluía la disolución de electrolito no acuoso que incluía el compuesto de fórmula 2, en lugar del compuesto de fórmula 1, como primer aditivo, no incluía un aditivo capaz de adsorber la materia extraña metálica (Fe), puede entenderse que el número de celdas cargables y descargables era de 1. Furthermore, since the secondary battery of Comparative Example 4, which included the non-aqueous electrolyte solution including the compound of formula 2, instead of the compound of formula 1, as the first additive, did not include an additive capable of adsorbing the metallic foreign matter (Fe), it can be understood that the number of chargeable and dischargeable cells was 1.
Con respecto a la batería secundaria del ejemplo comparativo 2, que incluía la disolución de electrolito no acuoso que sólo incluía el primer aditivo, y las baterías secundarias de los ejemplos comparativos 5 a 7 que incluían respectivamente las disoluciones de electrolito no acuoso que incluían la cantidad excesiva del primer aditivo y/o del segundo aditivo, puede entenderse que el 80 % o más de las baterías preparadas eran cargables y descargables. Ejemplo experimental 2. With respect to the secondary battery of Comparative Example 2, which included the non-aqueous electrolyte solution including only the first additive, and the secondary batteries of Comparative Examples 5 to 7 which respectively included the non-aqueous electrolyte solutions including the excessive amount of the first additive and/or the second additive, it can be understood that 80% or more of the prepared batteries were chargeable and dischargeable. Experimental Example 2.
Después de que se cargaran cada una de las baterías secundarias preparadas en los ejemplos de referencia 1 a 19, el ejemplo 1 y los ejemplos comparativos 1 a 7 a una tasa de 0,8 C hasta 4,2 V bajo una condición de corriente constante/tensión constante y de que se almacenaran a 45 °C durante 6 días, se midieron las tensiones a 45 °C y se indica un valor promedio de las mismas en la siguiente tabla 2. After each of the secondary batteries prepared in Reference Examples 1 to 19, Example 1, and Comparative Examples 1 to 7 was charged at a rate of 0.8 C to 4.2 V under a constant current/constant voltage condition and stored at 45 °C for 6 days, the voltages at 45 °C were measured, and an average value thereof is shown in the following Table 2.
[Tabla 2] [Table 2]
Haciendo referencia a la tabla 2, con respecto a las baterías secundarias de los ejemplos de referencia 1 a 19 y el ejemplo 1 que incluían tanto el primer aditivo como el segundo aditivo, dado que el primer compuesto de aditivo retiró el metal disuelto formando un complejo con la materia extraña metálica y formó simultáneamente una película sobre la superficie del electrodo positivo y el LiDFP, como segundo aditivo, mejoró la estabilidad térmica aumentando un componente inorgánico sobre la película, se evitó una baja tensión incluso después del almacenamiento a alta temperatura y, por tanto, puede entenderse que la tensión se mantuvo a aproximadamente 3,85 V o más. Referring to Table 2, with respect to the secondary batteries of Reference Examples 1 to 19 and Example 1 that included both the first additive and the second additive, since the first additive compound removed the dissolved metal by complexing with the metallic foreign matter and simultaneously formed a film on the positive electrode surface and the LiDFP, as the second additive, improved the thermal stability by increasing an inorganic component on the film, low voltage was prevented even after high temperature storage, and thus, it can be understood that the voltage was maintained at about 3.85 V or more.
En cambio, con respecto a la batería secundaria del ejemplo comparativo 1 que incluía la disolución de electrolito no acuoso que no incluía ni el primer aditivo ni el segundo aditivo y la batería secundaria del ejemplo comparativo 3 que incluía la disolución de electrolito no acuoso que incluía sólo el segundo aditivo, puede entenderse que las tensiones después del almacenamiento a alta temperatura fueron significativamente bajas a 2,55 V y 2,63 V, respectivamente. Además, dado que la batería secundaria del ejemplo comparativo 4, que incluía la disolución de electrolito no acuoso que incluía el compuesto de fórmula 2, en lugar del compuesto de fórmula 1, como primer aditivo, no incluía un aditivo capaz de adsorber la materia extraña metálica (Fe), puede entenderse que la tensión después del almacenamiento a alta temperatura fue significativamente baja a 2,24 V. In contrast, with respect to the secondary battery of Comparative Example 1 which included the non-aqueous electrolyte solution which included neither the first additive nor the second additive and the secondary battery of Comparative Example 3 which included the non-aqueous electrolyte solution which included only the second additive, it can be understood that the voltages after high-temperature storage were significantly low at 2.55 V and 2.63 V, respectively. Furthermore, since the secondary battery of Comparative Example 4 which included the non-aqueous electrolyte solution which included the compound of formula 2 instead of the compound of formula 1 as the first additive did not include an additive capable of adsorbing metallic foreign matter (Fe), it can be understood that the voltage after high-temperature storage was significantly low at 2.24 V.
Con respecto a las baterías secundarias de los ejemplos comparativos 5 a 7 que incluían respectivamente las disoluciones de electrolito no acuoso que incluían la cantidad excesiva del primer aditivo y/o del segundo aditivo, las tensiones después del almacenamiento a alta temperatura fueron de 3,83 V, 3,78 V y 3,72 V, respectivamente, debido a la reacción secundaria del aditivo y el aumento en la resistencia en la batería secundaria, en la que puede entenderse que las tensiones fueron menores que las de las baterías secundarias de los ejemplos de referencia 1 a 19 y el ejemplo 1. With respect to the secondary batteries of Comparative Examples 5 to 7 respectively including the non-aqueous electrolyte solutions including the excessive amount of the first additive and/or the second additive, the voltages after high-temperature storage were 3.83 V, 3.78 V and 3.72 V, respectively, due to the secondary reaction of the additive and the increase in resistance in the secondary battery, where it can be understood that the voltages were lower than those of the secondary batteries of Reference Examples 1 to 19 and Example 1.
Con respecto a la batería secundaria del ejemplo comparativo 2 que incluía la disolución de electrolito no acuoso que sólo incluía el primer aditivo eficaz en mejorar la tensión baja, la tensión después del almacenamiento a alta temperatura fue de 4,03 V, en la que puede entenderse que la tensión se redujo ligeramente en comparación con la de las baterías secundarias de los ejemplos de referencia 1 a 19 y el ejemplo 1. Regarding the secondary battery of Comparative Example 2 which included the non-aqueous electrolyte solution that only included the first additive effective in improving the low voltage, the voltage after high temperature storage was 4.03 V, where it can be understood that the voltage was slightly reduced compared with that of the secondary batteries of Reference Examples 1 to 19 and Example 1.
Ejemplo experimental 3. Experimental example 3.
Se cargaron cada una de las baterías secundarias preparadas en los ejemplos de referencia 1 a 19, el ejemplo 1 y los ejemplos comparativos 1 a 7 a una tasa de 0,8 C hasta 4,35 V bajo una condición de corriente constante/tensión constante, se cargaron hasta el punto de corte a 0,05 C, y se descargaron a 0,5 C hasta una tensión de 3,0 V (capacidad de descarga inicial). Posteriormente, se cargaron cada una de las baterías secundarias a una tasa de 0,8 C hasta 4,35 V bajo una condición de corriente constante/tensión constante, se cargaron hasta el punto de corte a 0,05 C, y se almacenaron a 60 °C durante 2 semanas. Después de eso, se descargó cada batería a 0,5 C hasta una tensión de 3,0 V a temperatura ambiente y se midió la capacidad de descarga (capacidad de descarga residual). De nuevo, se cargó cada batería a una tasa de 0,8 C hasta 4,35 V bajo una condición de corriente constante/tensión constante, se cargaron hasta el punto de corte a 0,05 C, y se descargaron a 0,5 C hasta una tensión de 3,0 V para medir la capacidad de descarga (capacidad de descarga de recuperación). Se expresaron la capacidad de descarga residual y la capacidad de descarga de recuperación como porcentaje (%) en relación con la capacidad de descarga inicial, y los resultados de las mismas se presentan en la siguiente tabla 3. Each of the secondary batteries prepared in Reference Examples 1 to 19, Example 1, and Comparative Examples 1 to 7 was charged at a rate of 0.8 C to 4.35 V under a constant current/constant voltage condition, charged to the cut-off point at 0.05 C, and discharged at 0.5 C to a voltage of 3.0 V (initial discharge capacity). Subsequently, each of the secondary batteries was charged at a rate of 0.8 C to 4.35 V under a constant current/constant voltage condition, charged to the cut-off point at 0.05 C, and stored at 60 °C for 2 weeks. Thereafter, each battery was discharged at 0.5 C to a voltage of 3.0 V at room temperature, and the discharge capacity (residual discharge capacity) was measured. Again, each battery was charged at a rate of 0.8 C to 4.35 V under a constant current/constant voltage condition, charged to the cut-off point at 0.05 C, and discharged at 0.5 C to a voltage of 3.0 V to measure the discharge capacity (recovery discharge capacity). The residual discharge capacity and recovery discharge capacity were expressed as a percentage (%) relative to the initial discharge capacity, and the results of these are presented in the following Table 3.
Después de eso, descargar a 0,5 C hasta una tensión de 3,0 V a temperatura ambiente se estableció como un ciclo, y la capacidad después de 100 ciclos se expresó como porcentaje (%) en relación con la capacidad del primer ciclo y se indicó en la tabla 3 a continuación. After that, discharging at 0.5 C to a voltage of 3.0 V at room temperature was set as one cycle, and the capacity after 100 cycles was expressed as a percentage (%) relative to the capacity of the first cycle and was given in Table 3 below.
[Tabla 3] [Table 3]
Tal como se ilustra en la tabla 3, con respecto a las baterías secundarias de los ejemplos de referencia 1 a 19 y el ejemplo 1 que incluían respectivamente las disoluciones de electrolito no acuoso que incluían tanto el primer aditivo como el segundo aditivo, las capacidades de descarga residual durante el almacenamiento a alta temperatura fueron de aproximadamente el 78 % o más, las capacidades de descarga de recuperación fueron de aproximadamente el 86%o más, y las retenciones de capacidad de ciclo fueron de aproximadamente el 79%o más, en las que puede entenderse que las capacidades residuales, capacidades de recuperaciones y las retenciones de capacidad de ciclo fueron todas excelentes. As illustrated in Table 3, with respect to the secondary batteries of Reference Examples 1 to 19 and Example 1 respectively including the non-aqueous electrolyte solutions including both the first additive and the second additive, the residual discharge capacities during high-temperature storage were about 78% or more, the recovery discharge capacities were about 86% or more, and the cycle capacity retentions were about 79% or more, from which it can be understood that the residual capacities, recovery capacities, and cycle capacity retentions were all excellent.
En cambio, con respecto a la batería secundaria del ejemplo comparativo 1 que incluía la disolución de electrolito no acuoso que no incluía ni el primer aditivo ni el segundo aditivo, la capacidad de descarga residual durante el almacenamiento a alta temperatura fue de aproximadamente el 71 %, la capacidad de descarga de recuperación fue de aproximadamente el 82 % y la retención de capacidad de ciclo fue de aproximadamente el 63 %, en la que puede confirmarse que el rendimiento global se degradó en comparación con el de las baterías secundarias de los ejemplos de referencia 1 a 19 y el ejemplo 1. In contrast, with respect to the secondary battery of Comparative Example 1 including the non-aqueous electrolyte solution including neither the first additive nor the second additive, the residual discharge capacity during high-temperature storage was about 71%, the recovery discharge capacity was about 82%, and the cycle capacity retention was about 63%, in which it can be confirmed that the overall performance was degraded compared with that of the secondary batteries of Reference Examples 1 to 19 and Example 1.
Además, con respecto a la batería secundaria del ejemplo comparativo 2 que incluía la disolución de electrolito no acuoso que sólo incluía el compuesto de fórmula 1a, el primer aditivo, como aditivo de disolución de electrolito no acuoso, la capacidad de descarga residual durante el almacenamiento a alta temperatura fue de aproximadamente el 86 %, la capacidad de descarga de recuperación fue de aproximadamente el 92 % y la retención de capacidad de ciclo fue de aproximadamente el 73 %, en la que puede entenderse que la capacidad residual, la capacidad de recuperación y la retención de capacidad de ciclo se redujeron significativamente con comparación con las de la batería secundaria del ejemplo de referencia 1. Furthermore, with respect to the secondary battery of Comparative Example 2 including the non-aqueous electrolyte solution including only the compound of Formula 1a, the first additive, as a non-aqueous electrolyte solution additive, the residual discharge capacity during high temperature storage was about 86%, the recovery discharge capacity was about 92%, and the cycle capacity retention was about 73%, whereby it can be understood that the residual capacity, recovery capacity, and cycle capacity retention were significantly reduced compared with those of the secondary battery of Reference Example 1.
Además, con respecto a la batería secundaria del ejemplo comparativo 3 que incluía la disolución de electrolito no acuoso que incluía sólo el segundo aditivo como aditivo de disolución de electrolito no acuoso, dado que no incluía una aditivo capaz de adsorber la materia extraña metálica (Fe), la retención de capacidad de ciclo fue de aproximadamente el 74 %, en la que puede entenderse que la retención de capacidad de ciclo se redujo en comparación con la de las baterías secundarias de los ejemplos de referencia 1 a 19 y el ejemplo 1. Furthermore, with respect to the secondary battery of Comparative Example 3 including the non-aqueous electrolyte solution including only the second additive as the non-aqueous electrolyte solution additive, since it did not include an additive capable of adsorbing the metallic foreign matter (Fe), the cycle capacity retention was about 74%, where it can be understood that the cycle capacity retention was reduced compared with that of the secondary batteries of Reference Examples 1 to 19 and Example 1.
Además, dado que la batería secundaria del ejemplo comparativo 4, que incluía la disolución de electrolito no acuoso que incluía el compuesto de fórmula 2, en lugar del compuesto de fórmula 1, como primer aditivo, no incluyó un aditivo capaz de adsorber la materia extraña metálica (Fe), la capacidad de descarga residual durante el almacenamiento a alta temperatura fue del 66 %, la capacidad de descarga de recuperación fue del 77 % y la retención de capacidad de ciclo fue del 69 %, en la que puede entenderse que la capacidad residual, la capacidad de recuperación y la retención de capacidad de ciclo fueron significativamente menores que las de las baterías secundarias de los ejemplos de referencia 1 a 19 y el ejemplo 1. Furthermore, since the secondary battery of Comparative Example 4, which included the non-aqueous electrolyte solution including the compound of Formula 2 instead of the compound of Formula 1 as the first additive, did not include an additive capable of adsorbing the metallic foreign matter (Fe), the residual discharge capacity during high-temperature storage was 66%, the recovery discharge capacity was 77%, and the cycle capacity retention was 69%, from which it can be understood that the residual capacity, recovery capacity, and cycle capacity retention were significantly lower than those of the secondary batteries of Reference Examples 1 to 19 and Example 1.
Con respecto a las baterías secundarias de los ejemplos comparativos 5 a 7 que incluían respectivamente las disoluciones de electrolito no acuoso que incluían la cantidad excesiva del primer aditivo y/o del segundo aditivo, las capacidades de descarga residual durante el almacenamiento a alta temperatura fueron respectivamente del 76 %, del 80 % y del 73 %, las capacidades de descarga de recuperación fueron respectivamente del 87 %, del 85 % y del 77 % y las retenciones de capacidad de ciclo fueron respectivamente del 77 %, del 75 % y del 67 % debido a la reacción secundaria del aditivo y el aumento en la resistencia en la batería secundaria, en las que puede entenderse que las capacidades residuales, las capacidades de recuperación y las retenciones de capacidad de ciclo se redujeron significativamente en comparación con la de las baterías secundarias de los ejemplos de referencia 1 a 19 y el ejemplo 1. With respect to the secondary batteries of Comparative Examples 5 to 7 respectively including the non-aqueous electrolyte solutions including the excessive amount of the first additive and/or the second additive, the residual discharge capacities during high-temperature storage were respectively 76%, 80% and 73%, the recovery discharge capacities were respectively 87%, 85% and 77% and the cycle capacity retentions were respectively 77%, 75% and 67% due to the secondary reaction of the additive and the increase in resistance in the secondary battery, in which it can be understood that the residual capacities, the recovery capacities and the cycle capacity retentions were significantly reduced compared with those of the secondary batteries of Reference Examples 1 to 19 and Example 1.
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