KR20150011680A - Electrolytes for magnesium battery, manufacturing method of the same, and magnesium battery comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마그네슘 전지용 전해액, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 마그네슘 전지에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrolyte solution for a magnesium battery, a method for producing the same, and a magnesium battery including the same.
개인용 컴퓨터, 비디오 카메라, 휴대 전화 등의 소형화에 따라, 정보 관련 기기, 통신 기기 분야에서는, 이들 기기에 이용하는 전원으로서, 리튬 이차 전지가 실용화되어 널리 보급되기에 이르렀다. 이 리튬 이차 전지는, 일반적으로 정극 활성 물질에 LiCoO2 등의 리튬 전이 금속 산화물을 이용한 정극과, 부극 활성 물질에 금속 리튬, 탄소 재료 등을 이용한 부극과, 리튬염을 지지염으로 하여 이를 유기 용매에 용해시킨 전해액으로 구성되어 있다. 충전시에는 정극으로부터 이탈한 리튬이 부극에 흡장되고, 반대로 방전시에는 부극으로부터 이탈한 리튬이 정극에 흡장된다. 즉, 리튬을 캐리어로 하는 이차 전지이다. With the miniaturization of personal computers, video cameras, cellular phones, and the like, in the field of information-related devices and communication devices, lithium secondary batteries have been widely used as power sources for these devices. This lithium secondary battery generally comprises a positive electrode using a lithium transition metal oxide such as LiCoO2 as a positive electrode active material, a negative electrode using a metal lithium or a carbon material as a negative electrode active material, and a lithium salt as a support salt, And an electrolytic solution dissolved therein. At the time of charging, lithium released from the positive electrode is stored in the negative electrode. On the contrary, when discharged, lithium released from the negative electrode is stored in the positive electrode. That is, it is a secondary battery using lithium as a carrier.
이 리튬 이차 전지는, 부극 활성 물질로서 이용하는 금속 리튬 또는 탄소 재료는 리튬과의 반응 전위가 낮으며, 전해액에 비수계의 전해액을 이용하고 있기 때문에, 작동 전압이 높고, 에너지 밀도가 높다는 이점을 가져, 소형 휴대 기기용 전원으로서 그 용도를 급속히 확대하고 있다.In the lithium secondary battery, the metal lithium or the carbon material used as the negative electrode active material has a low reacting potential with lithium, and an electrolytic solution of a non-aqueous system is used for the electrolytic solution, which has an advantage that the operating voltage is high and the energy density is high , And is rapidly expanding its use as a power source for small portable apparatuses.
그러나, 리튬 이차 전지의 캐리어가 되는 리튬은 매우 활성으로, 예를 들면 공기 중에서 수분과 반응하여 연소하는 것과 같은 위험성이 있다. 이 점은, 리튬 이차 전지의 제조 공정에서, 수분이 없는 드라이한 환경과 같은 충분한 배려를 필요로 하여, 제조 비용의 증대로도 이어지고 있다. 또한, 리튬 이차 전지에 있어서, 부극에 리튬 금속을 이용한 경우, 충방전 반응에 수반되어 덴드라이트(침상 결정)가 석출됨으로써, 덴드라이트가 세퍼레이터를 관통하여 단락을 야기하고, 용매 등이 연소하는 경우가 있다. However, lithium serving as a carrier of a lithium secondary battery is very active, and for example, there is a risk that it reacts with moisture in the air to burn. This requires a considerable consideration such as a dry environment without moisture in the production process of the lithium secondary battery, leading to an increase in the manufacturing cost. Further, in the lithium secondary battery, when lithium metal is used for the negative electrode, dendrites (needle crystals) precipitate accompanying the charge / discharge reaction, causing the dendrites to pass through the separator to cause a short circuit, .
또한, 리튬의 확인 매장량은 1100만 t 정도로 적고, 편재성이 높다는 문제가 있다. 따라서 장래, 대용량의 전원 용도로 이차 전지를 보급시키기 위해서는, 전지에 이용되는 재료의 자원량을 고려하여, 대량 보급을 위해 필요한 전지 재료를 확보 가능하다는 것이 전제이다. 또한, 원료 제공량이 보다 안정적이고 가격 변동의 가능성이 낮은 재료를 선택하는 것이 바람직하다고 생각되고 있다.In addition, there is a problem that the confirmed amount of lithium is as small as 11 million tons and the ubiquity is high. Therefore, in the future, in order to supply a secondary battery for a large capacity power source, it is premised that a battery material necessary for mass supply can be secured in consideration of the amount of material used for the battery. Further, it is considered that it is desirable to select a material having a more stable supply of raw materials and a low possibility of price fluctuation.
따라서, 자원량이 풍부한 마그네슘을 이차 전지의 재료로서 이용하는 마그네슘 이차 전지의 개발이 국내외에서 서서히 진행되고 있다. 마그네슘 이차전지는 마그네슘 금속을 음극으로 사용하여 마그네슘 이온이 양극재에 삽입-탈리되어 충방전이가능하게 한 이차전지로서, 리튬 이차전지에 비하여 이론적으로 에너지 밀도가 2배 이상이고, 저가이며 대기중에서 안정하여 차세대 이차전지로 주목받고 있다.Therefore, the development of a magnesium secondary battery using magnesium rich in the amount of resources as a material of a secondary battery is progressing gradually at home and abroad. The magnesium secondary battery is a secondary battery in which magnesium ions are inserted and desorbed into the cathode material by using magnesium metal as a cathode to enable charging and discharging. The secondary battery has a theoretical energy density twice or more as compared with a lithium secondary battery, And is attracting attention as a next generation secondary battery.
그러나, 리튬 이차전지를 넘어서는 고 에너지 밀도의 양극재와 넓은 전위 영역을 가지는 전해액을 포함하는 마그네슘 이차전지 개발에 많은 어려움을 겪고 있으며, 현재까지 Mo6S8을 양극재로, Mg(AlCl2BuEt)2/THF을 전해액으로 사용하는 마그네슘 이차전지가 유일하게 알려져 있다.However, it has been difficult to develop a magnesium secondary battery including a cathode material having a high energy density and an electrolyte having a wide potential range beyond a lithium secondary battery. To date, Mo 6 S 8 has been used as a cathode material and Mg (AlCl 2 BuEt ) 2 / THF is used as an electrolyte solution.
이러한 마그네슘 전지에 있어서 전해액의 선택은 극히 중요하다. 예를 들어, 전해액을 구성하는 용매로서 물이나 양성자성 유기 용매뿐만 아니라, 에스테르류나 아크릴로니트릴 등의 비양성자성 유기 용매도 사용할 수 없다. 그 이유는 이것들을 사용하면, 금속 마그네슘의 표면에 마그네슘 이온을 통과시키지 않는 부동태막이 생기기 때문이다. 이러한 부동태막의 발생 문제는 마그네슘 이차 전지를 실용화하는 측면에서의 장해 중 하나가 되고 있다.In such a magnesium battery, selection of an electrolyte solution is extremely important. For example, water or a protonic organic solvent as well as an aprotic organic solvent such as an ester or acrylonitrile can not be used as the solvent constituting the electrolytic solution. The reason for this is that when these are used, a passive film is formed that does not allow magnesium ions to pass through the surface of the metal magnesium. Such a problem of the occurrence of the passive film is one of the obstacles in practical use of the magnesium secondary battery.
일반적으로 음극상에 부동태막을 형성하지 않는 전해액으로는 그리냐드계(Grignard-based) 마그네슘염을 포함하는 전해액이 알려져 있다. 그러나, 그리냐드계 마그네슘염을 포함하는 전해액은 카르보음이온(carbanion)의 존재로 인하여 공기 중에서 수분, 산소 또는 이산화탄소 등과 반응하여 화학적 안정성을 유지하기 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 전해액의 산화 분해 전위가 금속 마그네슘의 평형 전위에 대하여 +1.5V 정도로 낮아, 전기 화학 디바이스에 사용하기에는 전위창이 불충분하다고 하는 문제가 있다In general, an electrolyte solution containing a Grignard-based magnesium salt is known as an electrolyte solution which does not form a passivation film on a cathode. However, the electrolytic solution containing a Grignard magnesium salt has a problem that it is difficult to maintain chemical stability by reacting with moisture, oxygen, or carbon dioxide in the air due to the presence of carbanion. Further, the oxidative decomposition potential of the electrolytic solution is as low as + 1.5V with respect to the equilibrium potential of the metal magnesium, and there is a problem that the potential window is insufficient for use in an electrochemical device
이에 따라, 그리냐드계 마그네슘염을 대신하여 Mg(ClO4)2, Mg(N(SO2CF3)2)2와 같은 기존의 마그네슘염 및 에테르계와 같은 비수계 유기 용매를 포함하는 전해액을 사용하는 연구가 진행되어 왔다. 그러나, 에테르계와 같은 비수계 유기 용매에는 기존의 마그네슘염은 해리되기 어렵다. Accordingly, so nya deugye in place of the magnesium salt Mg (ClO 4) 2, Mg (N (SO 2 CF 3) 2) an electrolyte solution containing a nonaqueous organic solvent, such as a conventional magnesium salt and a polyether-based, such as the 2 Research has been carried out. However, existing magnesium salts are difficult to dissociate in non-aqueous organic solvents such as ethers.
지금까지 보고되어 있는 마그네슘 전해액의 산화 전위는 최고라도 +2.3V 정도이며, 이러한 전해액을 사용하는 전기 화학 디바이스는 전해액의 분해를 막기 위해 작동 전압을 2.3V 이하로 억제할 필요가 있다. 즉, 마그네슘의 우수한 성능을 충분히 인출하고, 또한 보다 에너지 밀도가 높은 전기 화학 디바이스를 실현하기 위해서는, 보다 산화 전위가 큰 전해액을 개발하는 것이 필요하다.
The oxidation potential of the magnesium electrolyte reported so far is about + 2.3V at the maximum. In an electrochemical device using such an electrolyte, it is necessary to suppress the operating voltage to 2.3V or less in order to prevent decomposition of the electrolyte solution. That is, in order to sufficiently draw out the excellent performance of magnesium and realize an electrochemical device having a higher energy density, it is necessary to develop an electrolytic solution having a higher oxidation potential.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 마그네슘 이온의 해리도를 향상시켜서 에너지 밀도가 높은 마그네슘 전지를 구현할 수 있는 전해액, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 마그네슘 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an electrolyte capable of improving the dissociation degree of magnesium ion and having a high energy density, a method for producing the same, and a magnesium battery including the same.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 The present invention has been made to solve the above problems
마그네슘 이온;Magnesium ions;
AlX3 로 표시되는 할로겐화 알루미늄(단 X 는 Cl, Br, I 중 하나임);Aluminum halides represented by AlX 3 (with X being one of Cl, Br and I);
비수계 유기 용매; 및Non-aqueous organic solvents; And
구리 이온;을 포함하는 마그네슘 전지용 전해액을 제공한다. And an electrolyte solution for a magnesium battery.
본 발명에 있어서, 상기 마그네슘 이온이 마그네슘염으로서 포함되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the magnesium ion is contained as a magnesium salt.
본 발명에 있어서, 상기 마그네슘염은 염화물(MgCl2), 브롬화물(MgBr2), 요오드화물(MgI2), 과염소산염(Mg(ClO4)2), 테트라플루오로붕산염(Mg(BF4)2), 테트라페닐붕산염(Mg(B(C6H5)4)2), 부틸트리페닐붕산염(Mg(BC4H9(C6H5)3)2), 디부틸디페닐붕산염(Mg(B(C4H9)2(C6H5)2)2), 트리부틸페닐붕산염(Mg(B(C4H9)3(C6H5))2), 테트라부틸붕산염(Mg(B(C4H9)4)2), 헥사플루오로인산염(Mg(PF6)2), 헥사플루오로비산염(Mg(AsF6)2, 퍼플루오로알킬술폰산염(Mg(Rf1SO3)2; Rf1은 퍼플루오로알킬기), 퍼플루오로알킬술포닐이미드염(Mg((Rf2SO2)2N)2; Rf2는 퍼플루오로알킬기), Mg(AlCl2(C6H5)(C4H9))2 및 트리플루오로알킬술포닐이미드염(Mg((CF3SO2)2N)2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. The magnesium salt may be at least one selected from the group consisting of chloride (MgCl 2 ), bromide (MgBr 2 ), iodide (MgI 2 ), perchlorate (Mg (ClO 4 ) 2 ), tetrafluoroborate (Mg (BF 4 ) 2 ), tetraphenylborate (Mg (B (C 6 H 5 ) 4 ) 2 ), butyl triphenylborate (Mg (BC 4 H 9 (C 6 H 5 ) 3 ) 2 ), dibutyl diphenylborate (B (C 4 H 9) 2 (C 6 H 5) 2) 2), tributyl phenyl borate (Mg (B (C 4 H 9) 3 (C 6 H 5)) 2), tetrabutyl borate salts (Mg (B (C 4 H 9) 4) 2), hexafluoro phosphate (Mg (PF 6) 2) , hexafluoro-lobby acid salt (Mg (AsF6) 2, ( Mg (Rf1SO 3) alkyl sulfonates perfluoroalkyl 2 (Rf 2 SO 2 ) 2 N) 2, Rf 2 is a perfluoroalkyl group), Mg (AlCl 2 (C 6 H 5 ) (C 4 H 9 )) 2 and a trifluoroalkylsulfonylimide salt (Mg ((CF 3 SO 2 ) 2 N) 2 ).
본 발명에 있어서, 상기 마그네슘 이온이 그리냐르 시약 RMgX(R은 알킬기 또는 아릴기이고, X는 염소, 브롬 또는 요오드임)로서 도입되어 있는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the magnesium ion is introduced as Grignard reagent RMgX (wherein R is an alkyl group or an aryl group, and X is chlorine, bromine or iodine).
본 발명에 있어서, 상기 전해액에서 마그네슘염의 농도가 0.01 내지 2.0M인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the concentration of the magnesium salt in the electrolytic solution is 0.01 to 2.0 M.
본 발명에 있어서, 상기 비수계 유기 용매가 테트라히드로푸란(THF), 2-메틸푸란, 4-메틸디옥솔란, 1,3-디옥솔란, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 디메톡시메탄, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, 메틸포메이트, 설포란, 3-메틸-2-옥사졸리디논, 디메틸카보네이트, 헥산, 톨루엔 및 디메틸에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, it is preferable that the non-aqueous organic solvent is tetrahydrofuran (THF), 2-methylfuran, 4-methyldioxolane, , One selected from the group consisting of dimethoxymethane, ethylene carbonate, propylene carbonate,? -Butyrolactone, methylformate, sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, dimethyl carbonate, hexane, toluene and dimethyl ether Or more.
본 발명에 있어서, 상기 할로겐화 알루미늄에서 X 는 Cl 이고, 상기 마그네슘염 1 몰당 0.01 내지 2.0M 의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the aluminum halide, X is Cl and is added in a ratio of 0.01 to 2.0 M per 1 mol of the magnesium salt.
본 발명에 있어서, 상기 구리 이온의 농도는 0.01 내지 1.0M인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the concentration of the copper ion is 0.01 to 1.0 M.
본 발명은 또한, The present invention also relates to
기준 전극, 상대 전극으로서 마그네슘 전극 및 작동 전극으로 구리 금속을 준비하는 단계; Preparing a reference electrode, a magnesium electrode as a counter electrode, and a copper metal as a working electrode;
상기 3개의 전극을 마그네슘 이온과 비수계 유기 용매가 함유된 전해액 내에 함침시키는 단계; 및 Impregnating the three electrodes in an electrolytic solution containing magnesium ions and a non-aqueous organic solvent; And
상기 작동 전극인 구리 금속을 상기 마그네슘염과 비수계 유기 용매가 함유된 전해액 내로 용출시키는 단계; 를 포함하는 마그네슘 전지용 전해액의 제조 방법을 제공한다. Dissolving copper metal as the working electrode into an electrolyte containing the magnesium salt and the non-aqueous organic solvent; The present invention also provides a method for producing an electrolyte solution for a magnesium battery.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 구리는 Liner Sweep Voltammetry (LSV) Method 및 정전압법에 의해 전해액 내로 용출시키는 것이 가능하다.
In the manufacturing method of the present invention, the copper can be eluted into the electrolytic solution by the Liner Sweep Voltammetry (LSV) method and the constant voltage method.
본 발명은 또한, The present invention also relates to
마그네슘 이온을 흡장 방출하는 양극 활물질을 포함하는 양극;A positive electrode comprising a positive electrode active material that stores and releases magnesium ions;
마그네슘 이온을 흡장 방출하는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및A negative electrode comprising a negative electrode active material that stores and releases magnesium ions; And
상기 양극 및 음극 사이에 함침된 본 발명에 의한 전해액을 포함하는 마그네슘 전지를 제공한다.And an electrolyte solution according to the present invention impregnated between the positive electrode and the negative electrode.
본 발명에 의한 마그네슘 전지에 있어서, 상기 양극은 쉐브렐(Chevrel)-구조인 것을 특징으로 한다. In the magnesium battery according to the present invention, the anode is a Chevrel-structure.
본 발명에 의한 마그네슘 전지에 있어서,상기 쉐브렐-구조 양극이 다음 식으로 나타낸 것을 특징으로 한다. In the magnesium battery according to the present invention, the shale-structured anode is represented by the following formula.
CuxMgyMo6S8 (상기 식에서, x는 0 내지 1이고, y는 0 내지 2이다)Cu x Mg y Mo 6 S 8 (Wherein x is 0 to 1 and y is 0 to 2)
본 발명에 의한 마그네슘 전지에 있어서, 상기 음극이 마그네슘인 것을 특징으로 한다.
In the magnesium battery according to the present invention, the negative electrode is magnesium.
본 발명에 의한 마그네슘 전지용 전해액은 구리 이온을 포함하고, 상기 구리 이온이 마그네슘의 삽입, 탈리 반응시 마그네슘 이온과의 상호 작용을 함으로써 마그네슘 이온의 가역성을 향상시키고, 마그네슘 전지의 에너지 밀도를 크게 증가시키는 효과를 나타낸다.
The electrolyte solution for a magnesium battery according to the present invention includes copper ions. The copper ions interact with magnesium ions during the insertion and desorption of magnesium, thereby improving the reversibility of magnesium ions and greatly increasing the energy density of the magnesium battery. Effect.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의하여 구리 이온을 용출시키고 시간에 따라 전류를 측정한 결과를 나타낸다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 전지의 충방전 특성을 측정한 결과를 나타낸다. FIG. 1 shows a result of eluting copper ions according to an embodiment of the present invention and measuring the current with time. FIG.
FIG. 2 and FIG. 3 show the results of measuring the charge-discharge characteristics of the battery manufactured in Examples and Comparative Examples of the present invention.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited by the following examples.
<< 실시예Example 1> 구리 이온 함유 전해액 제조 1> Preparation of electrolytic solution containing copper ion
전기화학적인 방법으로 구리이온이 함유된 전해액을 제작하였다. 기준 전극과 상대 전극으로는 마그네슘 금속을, 작동 전극으로는 구리 금속을 사용하였으며, 전해액으로는 비수계 THF 용매에 PhMgCl과 AlCl3가 용질로 함유된 것을 사용하였다. 상기 기준 전극, 상대 전극 및 작동 전극으로 구성된 시스템에 LSV와 정전압 방법을 혼합하여 작동 전극의 구리 이온을 전해액 내 용출시켰으며, 시간에 따른 전류를 측정하여 도 1에 나타내었다.
An electrolytic solution containing copper ions was prepared by an electrochemical method. The reference electrode and the counter electrode were made of magnesium metal and the working electrode was made of copper metal. As the electrolytic solution, non-aqueous THF solvent containing PhMgCl and AlCl 3 as a solute was used. The system consisting of the reference electrode, the counter electrode and the working electrode was mixed with the LSV and the constant voltage method to elute the copper ions of the working electrode into the electrolyte.
<< 실시예Example 2> 마그네슘 전지의 제조 2> Manufacture of magnesium battery
음극으로는 마그네슘 금속, 양극으로는 쉐브렐 구조를 갖는 Mo6S8 물질을 사용하고 상기 실시예 1에서 제조된 전해액을 넣어 코인셀로 제작하였다.
A molybdenum metal was used for the cathode, and a Mo 6 S 8 material having a Schrelevel structure was used for the anode. The electrolytic solution prepared in Example 1 was put into a coin cell.
<< 비교예Comparative Example >>
비교예로서 비수계 THF 용매에 PhMgCl과 AlCl3가 용질로 함유된 것을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 하여 코인셀로 제작하였다.
As a comparative example, a coin cell was produced in the same manner as in Example 2, except that PhMgCl and AlCl 3 were contained as a solute in the non-aqueous THF solvent.
<< 실험예Experimental Example > 가역 용량의 측정> Measuring Reversible Capacity
상기 실시예 2 및 비교예에서 제작된 코인셀에 있어서 전기화학적 비교 분석을 위해 충방전 용량을 측정하고 그 결과를 각각 도 2 및 도 3에 나타내었다. The charge / discharge capacities of the coin cells fabricated in Example 2 and Comparative Example were measured for electrochemical comparative analysis, and the results are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.
도 2와 도 3에서 기존의 전해액 시스템을 사용하는 비교예에서는 마그네슘 이차전지의 가역 용량은 약 85 mAh/g 인데 반하여, 본 발명에 의하여 구리 이온이 함유된 전해액 시스템에서의 마그네슘 이차전지의 가역 용량은 120mAh/g으로 측정되어 본 발명의 실시예에 의한 전해액을 사용하는 경우 40% 이상 가역 용량이 증가된 것을 확인할 수 있다. 2 and 3, the reversible capacity of the magnesium secondary battery is about 85 mAh / g in the comparative example using the conventional electrolyte system, whereas the reversible capacity of the magnesium secondary battery in the electrolyte system containing copper ions Was measured to be 120 mAh / g, and it was confirmed that the reversible capacity was increased by more than 40% when the electrolyte according to the embodiment of the present invention was used.
또한 3번째 충방전까지 가역적으로 높은 용량이 나타나고 있으며, 전해액 내에 함유된 구리 이온의 효과가 지속되고 있음을 확인할 수 있다.In addition, reversible high capacity up to the third charging and discharging is shown, and it can be confirmed that the effect of copper ion contained in the electrolytic solution continues.
따라서, 본 발명에 의하여 전해액 내에 함유된 구리 이온은 쉐브렐 구조의 Mo6S8 양극에서의 마그네슘 탈/삽입 반응 가역성을 향상시켰으며, 이는 마그네슘 이차전지의 에너지 밀도를 증가시킨 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that the copper ion contained in the electrolytic solution according to the present invention improves the magnesium dissolution / insertion reaction reversibility at the Mo 6 S 8 anode of the Schrelevel structure, which increases the energy density of the magnesium secondary battery.
Claims (11)
AlX3 로 표시되는 할로겐화 알루미늄(단 X 는 Cl, Br, 및 I 중 하나임);
비수계 유기 용매; 및
구리 이온;을 포함하는 마그네슘 전지용 전해액.
Magnesium ions;
Aluminum halides represented by AlX 3 , where X is one of Cl, Br, and I;
Non-aqueous organic solvents; And
An electrolyte solution for a magnesium battery, comprising: a copper ion;
상기 마그네슘 이온이 마그네슘염으로서 포함되는 것인 마그네슘 전지용 전해액.
The method according to claim 1,
Wherein the magnesium ion is contained as a magnesium salt.
상기 마그네슘염은 염화물(MgCl2), 브롬화물(MgBr2), 요오드화물(MgI2), 과염소산염(Mg(ClO4)2), 테트라플루오로붕산염(Mg(BF4)2), 테트라페닐붕산염(Mg(B(C6H5)4)2), 부틸트리페닐붕산염(Mg(BC4H9(C6H5)3)2), 디부틸디페닐붕산염(Mg(B(C4H9)2(C6H5)2)2), 트리부틸페닐붕산염(Mg(B(C4H9)3(C6H5))2), 테트라부틸붕산염(Mg(B(C4H9)4)2), 헥사플루오로인산염(Mg(PF6)2), 헥사플루오로비산염(Mg(AsF6)2, 퍼플루오로알킬술폰산염(Mg(Rf1SO3)2; Rf1은 퍼플루오로알킬기), 퍼플루오로알킬술포닐이미드염(Mg((Rf2SO2)2N)2; Rf2는 퍼플루오로알킬기), Mg(AlCl2(C6H5)(C4H9))2 및 트리플루오로알킬술포닐이미드염(Mg((CF3SO2)2N)2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 전해액.
3. The method of claim 2,
The magnesium salt may be at least one selected from the group consisting of chloride (MgCl 2 ), bromide (MgBr 2 ), iodide (MgI 2 ), perchlorate (MgClO 4 ) 2 , tetrafluoroborate (Mg (BF 4 ) 2 ) borate (Mg (B (C 6 H 5) 4) 2), butyl triphenyl borate (Mg (BC 4 H 9 ( C 6 H 5) 3) 2), di-butyl-di-phenyl borate (Mg (B (C 4 H 9) 2 (C 6 H 5) 2) 2), tributyl phenyl borate (Mg (B (C 4 H 9) 3 (C 6 H 5)) 2), tetrabutyl borate salts (Mg (B (C 4 H 9) 4) 2), hexafluoro phosphate (Mg (PF 6) 2) , hexafluoro-lobby acid salt (Mg ((Mg (Rf1SO 3 ) alkyl sulfonates with AsF6) 2, perfluoro-2; Rf1 is a perfluoroalkyl (Rf 2 SO 2 ) 2 N) 2, Rf 2 is a perfluoroalkyl group), Mg (AlCl 2 (C 6 H 5 ) (C 4 H 9) ) 2 ) and a trifluoroalkylsulfonylimide salt (Mg ((CF 3 SO 2 ) 2 N) 2 ).
상기 마그네슘 이온이 그리냐르 시약 RMgX(R은 알킬기 또는 아릴기이고, X는 Cl, Br, 또는 I 임)로서 도입되어 있는, 마그네슘 이온 함유 비수 전해액.
The method according to claim 1,
Wherein the magnesium ion is introduced as a Grignard reagent RMgX (wherein R is an alkyl group or an aryl group, and X is Cl, Br, or I).
상기 전해액에서 마그네슘염의 농도가 0.01 내지 2.0M인 전해액.
The method according to claim 1,
Wherein the concentration of the magnesium salt in the electrolytic solution is 0.01 to 2.0 M.
상기 비수계 유기 용매가 테트라히드로푸란(THF), 2-메틸푸란, 4-메틸디옥솔란, 1,3-디옥솔란, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 디메톡시메탄, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤, 메틸포메이트, 설포란, 3-메틸-2-옥사졸리디논, 디메틸카보네이트, 헥산, 톨루엔 및 디메틸에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 전해액.
The method according to claim 1,
Wherein the non-aqueous organic solvent is selected from the group consisting of tetrahydrofuran (THF), 2-methylfuran, 4-methyldioxolane, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, dimethoxymethane, An electrolytic solution containing at least one member selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate,? -Butyrolactone, methyl formate, sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, dimethyl carbonate, hexane, toluene and dimethyl ether .
상기 할로겐화 알루미늄에서 X 는 Cl 이고, 상기 마그네슘염 1 몰당 0.01 내지 2.0M 의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 하는 전해액.
The method according to claim 1,
Wherein X is Cl in the aluminum halide and is added in a ratio of 0.01 to 2.0 M per 1 mole of the magnesium salt.
상기 구리 이온의 농도는 0.01 내지 1.0M인 전해액.
The method according to claim 1,
Wherein the concentration of the copper ion is 0.01 to 1.0 M.
상기 3개의 전극을 마그네슘 이온과 비수계 유기 용매가 함유된 전해액 내에 함침시키는 단계; 및
Liner Sweep Voltammetry Method 및 정전압법에 의해 상기 작동 전극인 구리 금속을 상기 마그네슘 이온과 비수계 유기 용매가 함유된 전해액 내로 용출시키는 단계; 를 포함하는 마그네슘 전지용 전해액의 제조 방법.
Preparing a reference electrode, a magnesium electrode as a counter electrode, and a copper metal as a working electrode;
Impregnating the three electrodes in an electrolytic solution containing magnesium ions and a non-aqueous organic solvent; And
Dissolving the copper metal as the working electrode into an electrolyte solution containing the magnesium ion and the non-aqueous organic solvent by a Liner Sweep Voltammetry Method and a constant voltage method; Wherein the electrolytic solution is an aqueous solution of magnesium.
마그네슘 이온을 흡장 방출하는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및
상기 양극 및 음극 사이에 함침된 상기 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 전해액을 포함하는 마그네슘 전지.
A positive electrode comprising a positive electrode active material that stores and releases magnesium ions;
A negative electrode comprising a negative electrode active material that stores and releases magnesium ions; And
The magnesium battery according to any one of claims 1 to 8, which is impregnated between the positive electrode and the negative electrode.
상기 양극은 다음 식으로 나타낸 쉐브렐(Chevrel) 구조인 마그네슘 전지.
CuxMgyMo6S8
(상기 식에서, x는 0 내지 1이고, y는 0 내지 2이다)11. The method of claim 10,
Wherein the positive electrode is a Chevrel structure represented by the following formula.
Cu x Mg y Mo 6 S 8
(Wherein x is 0 to 1 and y is 0 to 2)
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