KR101020346B1 - 비수 전해액 리튬 이차전지 - Google Patents
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Abstract
Description
Porosity (%) |
전류밀도 (mAh/㎠) |
초기효율 (%) |
고율방전 (%) |
저온방전 (%) |
용량유지율 (%) |
|
비교예 1 | 19 | 3.5 | 89.3 | 88.5 | 57 | 73 |
비교예 2 | 19 | 3.5 | 89.1 | 89.2 | 55 | 75 |
비교예 3 | 19 | 3.5 | 89.4 | 87.3 | 53 | 74 |
비교예 4 | 19 | 3.5 | 90.5 | 90.1 | 59 | 75 |
비교예 5 | 19 | 3.5 | 90.8 | 91.3 | 56 | 79 |
비교예 6 | 19 | 3.5 | 90.2 | 88.1 | 55 | 76 |
비교예 7 | 19 | 4.5 | 88.5 | 81.9 | 43 | 54 |
비교예 8 | 19 | 4.5 | 88.5 | 82.8 | 37 | 52 |
비교예 9 | 19 | 4.5 | 86.1 | 80.7 | 33 | 49 |
비교예 10 | 19 | 4.5 | 89.9 | 84.4 | 44 | 55 |
비교예 11 | 19 | 4.5 | 90.0 | 86.7 | 37 | 52 |
비교예 12 | 19 | 4.5 | 89.7 | 82.5 | 31 | 50 |
비교예 13 | 19 | 5.5 | 84.2 | 51.2 | 5 | 21 |
비교예 14 | 19 | 5.5 | 83.6 | 55.8 | 3 | 26 |
비교예 15 | 19 | 5.5 | 83.8 | 50.6 | 2 | 17 |
비교예 16 | 19 | 5.5 | 86.7 | 54.9 | 10 | 22 |
비교예 17 | 19 | 5.5 | 87.4 | 56.0 | 6 | 29 |
비교예 18 | 19 | 5.5 | 85.9 | 53.9 | 3 | 18 |
비교예 19 | 26 | 3.5 | 90.4 | 91.5 | 60 | 75 |
비교예 20 | 26 | 3.5 | 90.3 | 92.3 | 59 | 77 |
비교예 21 | 26 | 3.5 | 90.0 | 90.6 | 58 | 78 |
비교예 22 | 26 | 3.5 | 91.1 | 92.3 | 63 | 76 |
비교예 23 | 26 | 3.5 | 91.1 | 93.7 | 60 | 80 |
비교예 24 | 26 | 3.5 | 90.9 | 91.5 | 62 | 79 |
비교예 25 | 26 | 4.5 | 89.7 | 85.8 | 45 | 59 |
비교예 26 | 26 | 4.5 | 90.2 | 86.4 | 38 | 55 |
비교예 27 | 26 | 4.5 | 89.9 | 85.3 | 39 | 55 |
비교예 28 | 26 | 4.5 | 91.2 | 87.3 | 48 | 62 |
비교예 29 | 26 | 4.5 | 91.5 | 88.0 | 39 | 57 |
비교예 30 | 26 | 4.5 | 91.4 | 86.8 | 41 | 60 |
비교예 31 | 26 | 5.5 | 89.4 | 80.5 | 8 | 43 |
비교예 32 | 26 | 5.5 | 89.9 | 81.9 | 4 | 30 |
비교예 33 | 26 | 5.5 | 87.5 | 80.1 | 5 | 35 |
비교예 34 | 26 | 5.5 | 89.9 | 82.6 | 13 | 42 |
비교예 35 | 26 | 5.5 | 90.1 | 83.2 | 6 | 33 |
비교예 36 | 26 | 5.5 | 89.1 | 82.0 | 8 | 38 |
비교예 37 | 34 | 3.5 | 88.9 | 93.2 | 62 | 73 |
비교예 38 | 34 | 3.5 | 89.1 | 93.5 | 59 | 77 |
비교예 39 | 34 | 3.5 | 87.8 | 91.7 | 61 | 70 |
비교예 40 | 34 | 3.5 | 89.0 | 93.8 | 65 | 74 |
비교예 41 | 34 | 3.5 | 89.0 | 94.2 | 59 | 79 |
비교예 42 | 34 | 3.5 | 88.7 | 92.8 | 64 | 72 |
비교예 43 | 34 | 4.5 | 89.1 | 90.0 | 47 | 62 |
비교예 44 | 34 | 4.5 | 89.5 | 90.3 | 37 | 60 |
비교예 45 | 34 | 4.5 | 88.7 | 89.3 | 40 | 52 |
비교예 46 | 34 | 4.5 | 89.3 | 91.1 | 49 | 64 |
비교예 47 | 34 | 4.5 | 89.6 | 91.5 | 40 | 61 |
비교예 48 | 34 | 4.5 | 89.2 | 90.5 | 42 | 58 |
비교예 49 | 34 | 5.5 | 89.0 | 81.8 | 9 | 46 |
비교예 50 | 34 | 5.5 | 89.4 | 82.9 | 5 | 33 |
비교예 51 | 34 | 5.5 | 89.2 | 81.7 | 8 | 35 |
비교예 52 | 34 | 5.5 | 88.7 | 82.7 | 15 | 50 |
비교예 53 | 34 | 5.5 | 88.9 | 84.0 | 7 | 36 |
비교예 54 | 34 | 5.5 | 88.4 | 82.0 | 9 | 40 |
실시예 1 | 19 | 3.5 | 92.1 | 94.7 | 75 | 83 |
실시예 2 | 19 | 3.5 | 92.7 | 95.2 | 80 | 86 |
실시예 3 | 19 | 4.5 | 92.2 | 93.8 | 74 | 81 |
실시예 4 | 19 | 4.5 | 93.5 | 94.2 | 74 | 84 |
실시예 5 | 19 | 5.5 | 90.8 | 90.7 | 68 | 78 |
실시예 6 | 19 | 5.5 | 92.1 | 91.5 | 71 | 80 |
실시예 7 | 26 | 3.5 | 93.3 | 95.2 | 79 | 85 |
실시예 8 | 26 | 3.5 | 93.1 | 96.5 | 83 | 87 |
실시예 9 | 26 | 4.5 | 93.2 | 94.8 | 75 | 82 |
실시예 10 | 26 | 4.5 | 93.5 | 95.4 | 78 | 84 |
실시예 11 | 26 | 5.5 | 92.4 | 94.0 | 70 | 80 |
실시예 12 | 26 | 5.5 | 92.6 | 94.5 | 72 | 81 |
실시예 13 | 34 | 3.5 | 91.9 | 95.9 | 82 | 83 |
실시예 14 | 34 | 3.5 | 92.3 | 96.8 | 85 | 85 |
실시예 15 | 34 | 4.5 | 91.8 | 94.7 | 76 | 83 |
실시예 16 | 34 | 4.5 | 91.9 | 94.2 | 79 | 84 |
실시예 17 | 34 | 5.5 | 92.1 | 92.8 | 72 | 82 |
실시예 18 | 34 | 5.5 | 92.5 | 93.5 | 75 | 85 |
실시예 19 | 19 | 5.5 | 91.8 | 95.3 | 78 | 75 |
실시예 20 | 19 | 5.5 | 91.3 | 89.7 | 65 | 78 |
실시예 21 | 19 | 5.5 | 92.1 | 83.8 | 62 | 77 |
비교예 55 | 15 | 3.0 | 84.3 | 47.1 | 15 | 25 |
비교예 56 | 15 | 6.0 | 70.5 | 26.2 | 3 | 19 |
비교예 57 | 40 | 3.0 | 87.6 | 98.2 | 79 | 48 |
비교예 58 | 40 | 6.0 | 86.5 | 95.6 | 77 | 43 |
Claims (18)
- 리튬이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소재로 된 음극, 리튬 함유 산화물로 된 양극, 음극과 양극 사이에 개재된 세퍼레이터 및 비수 전해액을 구비하는 리튬 이차전지에 있어서,상기 비수 전해액은,리튬염; 및하기 화학식 1로 표시되는 환형 카보네이트 화합물(a) 및 하기 화학식 3으로 표시되는 프로피오네이트계 에스테르 화합물(b)의 혼합 부피비(a:b)가 10:90 내지 70:30인 비선형 카보네이트계 혼합 유기용매를 포함하고,상기 양극의 전류밀도 및 기공도가 각각 3.5 내지 5.5 mAh/cm2 및 18 내지 35 %인 리튬 이차전지:<화학식 1>상기 화학식 1에서, R3 내지 R6은 각각 서로 독립적으로 수소, 플루오르(fluorine) 및 탄소수가 1 내지 4인 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고,<화학식 3>상기 화학식 3에서, R1은 CH3CH2 기이고 R2는 직쇄상 또는 분지상의 C1~6알킬기이며, 상기 R1 및 R2는 각각 적어도 하나의 할로겐으로 치환되거나 비치환될 수 있다.
- 제1항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 카보네이트 화합물은 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트 및 부틸렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 화학식 3으로 표시되는 프로피오네이트계 에스테르 화합물은 메틸 프로피오네이트계 에스테르, 에틸 프로피오네이트계 에스테르, 프로필 프로피오네이트계 에스테르 및 부틸 프로피오네이트계 에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
- 제5항에 있어서,상기 화학식 4로 표시되는 에틸 프로피오네이트계 화합물은 에틸 프로피오네이트, 에틸 3-플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트, 2-플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2-디플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3-플루오로프로파노에이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트 및 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 리튬염은 LiPF6 , LiBF4 , LiSbF6 , LiAsF6 , LiClO4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, CF3SO3Li 및 LiC(CF3SO2)3으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 음극은 리튬이온의 흡장 또는 방출이 가능한 탄소재로 제조된 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 양극은 리튬 함유 산화물로 제조된 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
- 제1항에 있어서,상기 비수 전해액은 음극과 프로피오네이트계 에스테르 화합물 사이의 반응 억제제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
- 제10항에 있어서,상기 반응 억제제는 비닐기를 갖는 환형 카보네이트, 불소화 에틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 환형 산무수물, 환형 S=O기를 갖는 화합물 및 아크릴레이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
- 리튬염; 및하기 화학식 1로 표시되는 환형 카보네이트 화합물(a) 및 하기 화학식 4로 표시되는 에틸 프로피오네이트계 에스테르 화합물(b)의 혼합 부피비(a:b)가 10:90 내지 70:30인 비선형 카보네이트계 혼합 유기용매를 포함하는 비수 전해액:<화학식 1>상기 화학식 1에서, R3 내지 R6은 각각 서로 독립적으로 수소, 플루오르(fluorine) 및 탄소수가 1 내지 4인 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고,<화학식 4>상기 화학식 4에서, 적어도 하나 이상의 수소가 플루오르(fluorine)로 치환될 수 있다.
- 제12항에 있어서,상기 화학식 1로 표시되는 카보네이트 화합물은 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 플루오로에틸렌카보네이트 및 부틸렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
- 제12항에 있어서,상기 화학식 4로 표시되는 에틸 프로피오네이트계 화합물은 에틸 프로피오네이트, 에틸 3-플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트, 2-플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2-디플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3-플루오로프로파노에이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트 및 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
- 제12항에 있어서,상기 비수 전해액은 비닐기를 갖는 환형 카보네이트, 불소화 에틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 환형 산무수물, 환형 S=O기를 갖는 화합물 및 아크릴레이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 반응 억제제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
- 리튬염; 및하기 화학식 1로 표시되는 환형 카보네이트 화합물(a) 및 하기 화학식 4로 표시되는 에틸 프로피오네이트계 에스테르 화합물(b)의 혼합 부피비(a:b)가 10:90 내지 70:30인 비선형 카보네이트계 혼합 유기용매; 및비닐기를 갖는 환형 카보네이트, 불소화 에틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 환형 산무수물, 환형 S=O기를 갖는 화합물 및 아크릴레이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 반응 억제제를 포함하는 비수 전해액:<화학식 1>상기 화학식 1에서, R3 내지 R6은 각각 서로 독립적으로 수소, 플루오르(fluorine) 및 탄소수가 1 내지 4인 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고,<화학식 4>상기 화학식 4에서, 적어도 하나 이상의 수소가 플루오르(fluorine)로 치환될 수 있다.
- 제17항에 있어서,상기 화학식 4로 표시되는 에틸 프로피오네이트계 화합물은 에틸 프로피오네이트, 에틸 3-플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트, 에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트, 2-플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2-디플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 프로피오네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3-플루오로프로파노에이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3-디플루오로프로파노에이트 및 2,2,2-트리플루오로에틸 3,3,3-트리플루오로프로파노에이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 비수 전해액.
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