KR20150070861A - Polymeric binder for lithium battery, electrode for lithium battery including the same, and lithium battery including the electrode - Google Patents

Polymeric binder for lithium battery, electrode for lithium battery including the same, and lithium battery including the electrode Download PDF

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KR20150070861A KR1020130157533A KR20130157533A KR20150070861A KR 20150070861 A KR20150070861 A KR 20150070861A KR 1020130157533 A KR1020130157533 A KR 1020130157533A KR 20130157533 A KR20130157533 A KR 20130157533A KR 20150070861 A KR20150070861 A KR 20150070861A
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Abstract

The present invention provides a polymer binder for a lithium battery including either phenanthrenequinone repeating units or phenanthrene repeating units, an electrode for a lithium battery including the polymer binder, and a lithium battery having the electrode. When the conductive polymer binder is used to form the electrode, a high-rate capacity and a lifespan of the lithium cell can be improved.

Description

리튬 전지용 고분자 바인더, 이를 포함하는 리튬 전지용 전극 및 이를 구비한 리튬 전지{Polymeric binder for lithium battery, electrode for lithium battery including the same, and lithium battery including the electrode}Technical Field [0001] The present invention relates to a polymer binder for a lithium battery, an electrode for a lithium battery including the same, and a lithium battery having the electrode,

리튬 전지용 고분자 바인더, 이를 포함하는 리튬 전지용 전극 및 이를 구비한 리튬 전지가 제시된다. A polymer binder for a lithium battery, an electrode for a lithium battery including the same, and a lithium battery having the same.

PDA, 이동전화, 노트북 컴퓨터 등 정보통신을 위한 휴대용 전자 기기나 전기 자전거, 전기 자동차 등에 사용되는 리튬 이차 전지는 기존의 전지에 비해 2배 이상의 방전 전압을 나타내며, 그 결과 높은 에너지 밀도를 나타낼 수 있다.Lithium secondary batteries used in portable electronic devices for information communication such as PDAs, mobile phones, and notebook computers, electric bicycles, electric vehicles, etc., exhibit discharge voltages two times higher than those of conventional batteries, resulting in high energy density .

리튬 이차 전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 활물질을 포함한 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 고분자 전해액을 충전시킨 상태에서 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리 될 때의 산화, 환원 반응에 의해 전기 에너지를 생산한다.The lithium secondary battery includes an active material capable of inserting and desorbing lithium ions, an organic electrolyte solution or a polymer electrolyte solution filled between the positive electrode and the negative electrode, and an oxidation / reduction reaction when lithium ions are inserted / It produces energy.

리튬 이차 전지의 양극 활물질로는 예를 들면, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2), 또는 리튬 니켈 코발트 망간 산화물(Li[NiCoMn]O2, Li[Ni1 -x-yCoxMy]O2) 등과 같이 리튬 이온의 인터칼레이션이 가능한 구조를 가진 리튬과 전이금속으로 이루어진 산화물을 사용할 수 있다.Examples of the positive electrode active material of the lithium secondary battery include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or lithium nickel cobalt manganese oxide (Li [NiCoMn] O 2 , Li [Ni 1 -xy Co x M y ] O 2 ), and the like, oxides composed of lithium and a transition metal having a structure capable of intercalating lithium ions can be used.

음극 활물질로는 리튬의 삽입/탈리가 가능한 인조, 천연 흑연, 하드 카본을 포함한 다양한 형태의 탄소계 재료 및 Si과 같은 비탄소계 물질에 대한 연구가 이루어지고 있다.As negative electrode active materials, various types of carbon-based materials including artificial, natural graphite, hard carbon, and non-carbon materials such as Si capable of inserting / removing lithium are being studied.

상기 비탄소계 물질은 흑연 대비 용량 밀도가 10배 이상으로, 매우 고용량을 나타낼 수 있으나, 리튬 충방전시 부피 팽창 수축이 탄소계 재료에 비하여 매우 크다. 충방전 사이클이 진행되면서 비탄소계 물질의 부피 변화가 반복됨에 따라 활물질이 파괴되거나 활물질 입자가 전극층에서 이탈하는 현상이 발생하게 되면서 전극 구조가 붕괴될 수도 있다. 이와 같이, 비탄소계 물질의 부피 팽창 수축은 전극 내의 전자 전달 경로를 붕괴시키고, 충방전 사이클이 진행되는 동안 급격한 전극 용량의 저하를 일으킨다. 따라서, 비탄소계 활물질은 원하는 용량 및 수명 특성을 구현하는데 많은 제약이 따르고 있다.The non-carbonaceous material has a capacity density of 10 times or more as compared with graphite and can exhibit a very high capacity. However, the volume expansion and shrinkage during lithium charging and discharging is much larger than that of the carbon-based material. As the charge / discharge cycle progresses, the volume change of the non-carbon material is repeated, so that the active material is broken or the active material particles are separated from the electrode layer, and the electrode structure may be collapsed. As described above, the volumetric expansion and shrinkage of the non-carbon material collapses the electron transfer path in the electrode, and causes a rapid drop in the electrode capacity during the charge / discharge cycle. Therefore, the non-carbon-based active material is subject to many restrictions in realizing desired capacity and life characteristics.

이러한 문제점을 개선하고자 상기의 고용량 재료뿐만 아니라 리튬 전지를 구성하는 각 재료, 즉 양극 활물질, 전해질, 세퍼레이터, 바인더 등에 대한 특성을 개선하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.In order to solve such problems, researches have been actively carried out to improve not only the above-mentioned high-capacity materials but also the properties of the respective materials constituting the lithium battery, that is, the cathode active material, the electrolyte, the separator, the binder and the like.

일 측면은 리튬 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있는 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a conductive polymer binder for a lithium battery capable of improving lifetime characteristics of the lithium battery.

다른 측면은 상기 전도성 고분자 바인더를 포함한 리튬 전지용 전극을 제공하는 것이다.Another aspect is to provide an electrode for a lithium battery including the conductive polymer binder.

또 다른 측면은 상기 리튬 전지용 전극을 포함하는 리튬 전지를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention provides a lithium battery including the electrode for a lithium battery.

일 측면에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위, 하기 화학식 2로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위, 하기 화학식 3으로 표시되는 페난트렌 반복단위 및 하기 화학식 4로 표시되는 페난트렌 반복단위 중 적어도 하나를 포함하는 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더가 제공된다.In one aspect of the present invention, there are provided phenanthrenequinone repeating units represented by the following formula (1), phenanthrenequinone repeating units represented by the following formula (2), phenanthrene repeating units represented by the following formula (3), and phenanthrene repeating units represented by the following formula There is provided a conductive polymer binder for a lithium battery.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2](2)

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3](3)

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 화학식 1 내지 4에서, R1 내지 R8은 서로 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환된 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C3-C30 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C4-C30 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5-C30 탄소고리알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 헤테로고리기, 또는 치환된 또는 비치환된 C3-C30 헤테로고리알킬기이다.Wherein R 1 to R 8 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a substituted or unsubstituted C1-C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C30 alkoxy group, a substituted Or a substituted or unsubstituted C6-C30 aryloxy group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group, A substituted or unsubstituted C2-C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C2-C30 heteroaryloxy group, a substituted or unsubstituted C3-C30 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2-C30 heteroaryl group, A substituted or unsubstituted C2-C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C3-C30 heterocycle, a substituted or unsubstituted C4-C30 carbon ring group, a substituted or unsubstituted C5-C30 carbon ring alkyl group, Alkyl group.

다른 측면에서는 전극 활물질; 및 상술한 전도성 고분자 바인더;를 포함하는 리튬 전지용 전극이 제공된다.In another aspect, the electrode active material; And an electrode for a lithium battery including the above-described conductive polymer binder.

또 다른 측면에서는 상술한 전극을 포함하는 리튬 전지가 제공된다.In another aspect, there is provided a lithium battery including the above-described electrode.

일구현예에 따른 상기 전도성 고분자 바인더를 전극 제조시 이용하면 리튬 전지의 고율 특성과 수명 특성을 향상시킬 수 있다.When the conductive polymer binder according to one embodiment is used in the production of electrodes, the high-rate characteristics and life characteristics of the lithium battery can be improved.

도 1은 일 실시예에 따른 리튬 전지의 개략적인 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 폴리(페난트렌퀴논)의 3V에서 컷오프한 CV 결과이다.
도 3은 폴리(페난트렌퀴논)의 2V에서 컷오프한 CV 결과이다.
도 4는 폴리(페난트렌퀴논)의 0.8V에서 컷오프한 CV 결과이다.
도 5는 폴리(페난트렌퀴논)의 다시 3V에서 컷오프한 CV 결과이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1의 코인 하프 셀에 대한 율 특성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 2 및 비교예 2의 코인 하프 셀에 대한 율 특성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 3 및 비교예 3의 코인 하프 셀에 대한 사이클별 방전용량 측정 결과를 나타낸 것이다.1 is a schematic view showing a schematic structure of a lithium battery according to an embodiment.
Fig. 2 shows CV results of poly (phenanthrene quinone) cut off at 3V.
3 is a CV result of cut off at 2 V of poly (phenanthrenequinone).
Fig. 4 shows CV results of poly (phenanthrenequinone) cut off at 0.8V.
5 is a CV result of poly (phenanthrenequinone) cut off again at 3V.
Fig. 6 shows the evaluation results of the rate characteristics for the coin half cells of Example 1 and Comparative Example 1. Fig.
Fig. 7 shows the evaluation results of the rate characteristics for the coin half cells of Example 2 and Comparative Example 2. Fig.
FIG. 8 shows discharge capacity measurement results of the coin half cells of Example 3 and Comparative Example 3 for each cycle.

이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

일 측면에 따른 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더는 하기 화학식 1로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위, 하기 화학식 2로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위, 하기 화학식 3으로 표시되는 페난트렌 반복단위 및 하기 화학식 4로 표시되는 페난트렌 반복단위 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The conductive polymer binder for a lithium battery according to one aspect comprises a phenanthrene quinone repeating unit represented by the following formula (1), a phenanthrene quinone repeating unit represented by the following formula (2), a phenanthrene repeating unit represented by the following formula (3) Lt; RTI ID = 0.0 > phenanthrene < / RTI >

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 2](2)

Figure pat00006
Figure pat00006

[화학식 3](3)

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 화학식 1 내지 4에서, R1 내지 R8은 서로 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환된 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C3-C30 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C4-C30 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5-C30 탄소고리알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 헤테로고리기, 또는 치환된 또는 비치환된 C3-C30 헤테로고리알킬기이다. Wherein R 1 to R 8 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a substituted or unsubstituted C1-C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C30 alkoxy group, a substituted Or a substituted or unsubstituted C6-C30 aryloxy group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group, A substituted or unsubstituted C2-C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C2-C30 heteroaryloxy group, a substituted or unsubstituted C3-C30 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2-C30 heteroaryl group, A substituted or unsubstituted C2-C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C3-C30 heterocycle, a substituted or unsubstituted C4-C30 carbon ring group, a substituted or unsubstituted C5-C30 carbon ring alkyl group, Alkyl group.

상기 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더는 리튬 전지의 전극, 예를 들어 실리콘계 활물질, 주석계 활물질, 또는 실리콘-탄소계 활물질과 같이 고용량을 구현할 수 있는 음극 활물질을 사용하는 리튬 전지의 전극에 사용될 수 있다. The conductive polymer binder for a lithium battery may be used in an electrode of a lithium battery using an anode active material capable of realizing a high capacity such as a silicon active material, a tin-based active material, or a silicon-carbon based active material.

상기 전도성 고분자 바인더는 전극 활물질 등의 전극 소재의 결합과 집전체에 대한 기계적인 결합뿐만 아니라 전극내 전기적인 도전 경로를 제공할 수 있어 전지 구동시 충방전에 의한 활물질의 팽창 및 수축 시에도 용량 유지를 개선시킬 수 있다.The conductive polymer binder can provide an electrical conduction path in the electrode as well as a mechanical coupling with the electrode material such as an electrode active material and the current collector, and can provide an electrical conduction path in the electrode. Therefore, the capacity can be maintained even when the active material expands or contracts due to charge / Can be improved.

상기 페난트렌퀴논 반복단위 및/또는 페난트렌 반복단위를 포함하는 상기 전도성 고분자 바인더는 종래 통상적으로 사용되고 있는 바인더 물질, 예컨대 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올 등의 바인더 물질에 비하여 컨주게이션(conjugarion) 정도가 크다. 컨주게이션 정도가 큰 상기 전도성 고분자 바인더는 고분자 자체의 LUMO 레벨이 낮아 약 0~1 V (vs. Li)에서 환원될 수 있으며, 상기 전위 영역에서 매우 전기 전도성을 가지게 된다. 약 0~1 V 범위의 전위 영역은 Si 등과 같은 실리콘계 활물질의 lithiation/ delithiation 전위 영역에 해당된다. The conductive polymer binder comprising the phenanthrene quinone repeating unit and / or the phenanthrene repeating unit may have a degree of conjugation (degree of conjugation) as compared with a binder material such as polyvinylidene fluoride or polyvinyl alcohol, . The conductive polymer binder having a high degree of conjugation has a low LUMO level of the polymer itself and can be reduced at about 0 to 1 V (vs. Li), and has very electric conductivity in the potential region. The potential region in the range of about 0 to 1 V corresponds to the lithiation / delithiation potential region of the silicon-based active material such as Si.

상기 전도성 고분자 바인더가 실리콘계 활물질을 사용하는 리튬 전지의 전극 바인더로서 적용될 경우, Li 도핑에 따라 전기 전도성을 띄게 되어, 활물질 표면에 대한 결합력이 강해져서, 충방전이 진행되는 동안 전극내 전자 전달 경로를 유지할 수 있으며, 또한, 활물질 표면에 대한 결합력에 의해 리튬 전지의 수명 특성을 개선시킬 수 있다.When the conductive polymer binder is used as an electrode binder of a lithium battery using a silicon-based active material, the lithium-doped electrode becomes electrically conductive, and the binding force to the surface of the active material becomes strong. And the lifetime characteristics of the lithium battery can be improved by the bonding force to the surface of the active material.

상기 전도성 고분자 바인더는 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘계 합금 등과 같은 실리콘계 활물질 뿐만 아니라, 실리콘-탄소계 복합체, 주석, 주석계 합금, 주석-탄소 복합체 등과 같은 고용량 음극 활물질을 사용하는 리튬 전지에 유용하게 사용될 수 있다. The conductive polymer binder may be useful not only for a silicon-based active material such as silicon, silicon oxide, and silicon-based alloy, but also for a lithium battery using a high capacity anode active material such as a silicon-carbon composite, tin, tin alloy, tin- have.

또한, 상기 전도성 고분자 바인더는 리튬 전지의 양극용 바인더로서 사용하는 것도 가능하다.The conductive polymer binder may be used as a positive electrode binder of a lithium battery.

상기 전도성 고분자 바인더는 상기 화학식 1로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위, 상기 화학식 1로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위, 상기 화학식 3으로 표시되는 페난트렌 반복단위, 상기 화학식 4로 표시되는 페난트렌 반복단위 또는 이들 조합을 포함할 수 있다.The conductive polymer binder includes a phenanthrenequinone repeating unit represented by the formula (1), a phenanthrenequinone repeating unit represented by the formula (1), a phenanthrene repeating unit represented by the formula (3), a phenanthrene repeating unit represented by the formula (4) Or combinations thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위는 하기 화학식 1a로 표시될 수 있다. According to one embodiment, the phenanthrenequinone repeating unit represented by the formula (1) may be represented by the following formula (1a).

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure pat00009
Figure pat00009

일 실시예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위는 하기 화학식 2a로 표시될 수 있다.According to one embodiment, the phenanthrenequinone repeating unit represented by Formula 2 may be represented by Formula 2a.

[화학식 2a](2a)

Figure pat00010
Figure pat00010

일 실시예에 따르면, 상기 화학식 3으로 표시되는 페난트렌 반복단위는 하기 화학식 3a로 표시될 수 있다.According to one embodiment, the phenanthrene repeating unit represented by the formula (3) may be represented by the following formula (3a).

[화학식 3a][Chemical Formula 3]

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 화학식 3a 중, R7 및 R8은 상술한 바와 같다.In the above formula (3a), R 7 and R 8 are as described above.

예를 들어, 상기 화학식 3으로 표시되는 페난트렌 반복단위는 하기 화학식 3b로 표시될 수 있다.For example, the phenanthrene repeating unit represented by the formula (3) may be represented by the following formula (3b).

[화학식 3b](3b)

Figure pat00012
Figure pat00012

일 실시예에 따르면, 상기 화학식 4로 표시되는 페난트렌 반복단위는 하기 화학식 4a로 표시될 수 있다.According to one embodiment, the phenanthrene repeating unit represented by the formula (4) may be represented by the following formula (4a).

[화학식 4a][Chemical Formula 4a]

Figure pat00013
Figure pat00013

상기 화학식 4a 중, R7 및 R8은 상술한 바와 같다.In Formula 4a, R 7 and R 8 are as described above.

예를 들어, 상기 화학식 4로 표시되는 페난트렌 반복단위는 하기 화학식 4b로 표시될 수 있다.For example, the phenanthrene repeating unit represented by the formula (4) may be represented by the following formula (4b).

[화학식 4b](4b)

Figure pat00014
Figure pat00014

본 명세서에서 화학식에 사용된 치환기의 정의는 다음과 같다.In the present specification, the substituent used in the formula is as follows.

화학식에서 사용되는 용어 “알킬”은 완전 포화된 분지형 또는 비분지형 (또는 직쇄 또는 선형) 탄화수소를 말한다. The term " alkyl " used in the formulas refers to fully saturated branched or unbranched (or linear or linear) hydrocarbons.

상기 “알킬”의 비제한적인 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, n-헥실, 3-메틸헥실, 2,2-디메틸펜틸, 2,3-디메틸펜틸, n-헵틸 등을 들 수 있다. Non-limiting examples of the "alkyl" include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, , 2,2-dimethylpentyl, 2,3-dimethylpentyl, n-heptyl and the like.

상기 “알킬” 중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 할로겐 원자로 치환된 C1-C30의 알킬기(예: CCF3, CHCF2, CH2F, CCl3 등), C1-C30의 알콕시, C2-C30의 알콕시알킬, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 그의 염, 술포닐기, 설파모일(sulfamoyl)기, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 또는 C1-C30의 알킬기, C2-C30 알케닐기, C2-C30 알키닐기, C1-C30의 헤테로알킬기, C6-C30의 아릴기, C7-C30의 아릴알킬기, C2-C30의 헤테로아릴기, C3-C30의 헤테로아릴알킬기, C2-C30의 헤테로아릴옥시기, C3-C30의 헤테로아릴옥시알킬기 또는 C6-C30의 헤테로아릴알킬옥시기로 치환될 수 있다.The "alkyl" at least one hydrogen atom of which is a halogen atom, an alkyl group having a halogen-substituted C1-C30: (for example, CCF 3, CHCF 2, CH 2 F, CCl 3, etc.), an alkoxy of C1-C30, C2-C30 A carboxyl group or a salt thereof, a sulfonyl group, a sulfamoyl group, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, or a C1 group such as a C1-6 alkyl group, a C1-6 alkoxy group, C30 alkyl group, C2-C30 alkenyl group, C2-C30 alkynyl group, C1-C30 heteroalkyl group, C6-C30 aryl group, C7-C30 arylalkyl group, C2-C30 heteroaryl group, A heteroaryloxy group, a heteroarylalkyl group, a C2-C30 heteroaryloxy group, a C3-C30 heteroaryloxyalkyl group, or a C6-C30 heteroarylalkyloxy group.

용어 “할로겐 원자”는 불소, 브롬, 염소, 요오드 등을 포함한다. The term " halogen atom " includes fluorine, bromine, chlorine, iodine and the like.

용어 “할로겐 원자로 치환된 C1-C30 알킬기”는 하나 이상의 할로 그룹(halo group)이 치환된 C1-C30 알킬기를 말하며, 비제한적인 예로서, 모노할로알킬, 디할로알킬 또는 퍼할로알킬을 함유한 폴리할로알킬을 들 수 있다.The term " C1-C30 alkyl group substituted by a halogen atom " refers to a C1-C30 alkyl group substituted by at least one halo group and includes, but is not limited to, a monohaloalkyl, dihaloalkyl or perhaloalkyl Or a polyhaloalkyl.

모노할로알킬은 알킬기내에 하나의 요오드, 브롬, 염소 또는 불소를 갖는 경우이고, 디할로알킬 및 폴리할로알킬은 두개 이상의 동일하거나 또는 상이한 할로 원자를 갖는 알킬기를 나타낸다.Monohaloalkyl refers to the case of having one iodine, bromine, chlorine or fluorine in the alkyl group, and dihaloalkyl and polyhaloalkyl represent alkyl groups having two or more same or different halo atoms.

화학식에서 사용되는 용어 “알콕시”는 알킬-O-를 나타내며, 상기 알킬은 상술한 바와 같다. 상기 알콕시의 비제한적인 예로서 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 2-프로폭시, 부톡시, 터트-부톡시, 펜틸옥시, 헥실옥시, 사이클로프로폭시, 사이클로헥실옥시 등이 있다. 상기 알콕시기중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환가능하다.The term " alkoxy " used in the formula represents alkyl-O-, and the alkyl is as described above. Non-limiting examples of the alkoxy include methoxy, ethoxy, propoxy, 2-propoxy, butoxy, tert-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, cyclopropoxy and cyclohexyloxy. At least one hydrogen atom in the alkoxy group may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above.

화학식에서 사용되는 용어 “아릴”기는 단독 또는 조합하여 사용되어, 하나 이상의 고리를 포함하는 방향족 탄화수소를 의미한다.The term " aryl " groups used in the formulas, alone or in combination, means aromatic hydrocarbons containing one or more rings.

상기 용어 “아릴”은 방향족 고리가 하나 이상의 사이클로알킬고리에 융합된 그룹도 포함한다. The term " aryl " also includes groups wherein an aromatic ring is fused to one or more cycloalkyl rings.

상기 “아릴”의 비제한적인 예로서, 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등이 있다. Non-limiting examples of the "aryl" include phenyl, naphthyl, tetrahydronaphthyl, and the like.

또한 상기 “아릴”기 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.Also, at least one hydrogen atom of the above-mentioned " aryl " group may be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

용어 “아릴알킬”은 아릴로 치환된 알킬을 의미한다. 아릴알킬의 예로서 벤질 또는 페닐-CH2CH2-을 들 수 있다.The term " arylalkyl " means alkyl substituted with aryl. As examples of aryl alkyl benzyl or phenyl, -CH 2 CH 2 - it may be mentioned.

화학식에서 사용되는 용어 “아릴옥시”는 -O-아릴을 의미하며, 아릴옥시기의 예로서 페녹시 등이 있다. 상기 “아릴옥시”기 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. The term " aryloxy " used in the formula means -O-aryl, and examples of the aryloxy group include phenoxy and the like. At least one hydrogen atom of the above-mentioned " aryloxy " group may be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

화학식에서 사용되는 용어 “헤테로아릴”기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 탄소인 모노사이클릭(monocyclic) 또는 바이사이클릭(bicyclic) 유기 화합물을 의미한다. 상기 헤테로아릴기는 예를 들어 1-5개의 헤테로원자를 포함할 수 있고, 5-10 고리 멤버(ring member)를 포함할 수 있다. The term " heteroaryl " group used in the formulas means monocyclic or bicyclic organic compounds containing at least one heteroatom selected from N, O, P or S and the remaining ring atoms carbon . The heteroaryl group may contain, for example, from 1 to 5 hetero atoms, and may include 5-10 ring members.

상기 S 또는 N은 산화되어 여러가지 산화 상태를 가질 수 있다.The S or N may be oxidized to have various oxidation states.

모노사이클릭 헤테로아릴기는 티에닐, 푸릴, 피롤릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 1,2,3-옥사디아졸릴, 1,2,4-옥사디아졸릴, 1,2,5-옥사디아졸릴, 1,3,4-옥사디아졸릴기, 1,2,3-티아디아졸릴, 1,2,4-티아디아졸릴, 1,2,5-티아디아졸릴, 1,3,4-티아디아졸릴, 이소티아졸-3-일, 이소티아졸-4-일, 이소티아졸-5-일, 옥사졸-2-일, 옥사졸-4-일, 옥사졸-5-일, 이소옥사졸-3-일, 이소옥사졸-4-일, 이소옥사졸-5-일, 1,2,4-트리아졸-3-일, 1,2,4-트리아졸-5-일, 1,2,3-트리아졸-4-일, 1,2,3-트리아졸-5-일, 테트라졸릴, 피리드-2-일, 피리드-3-일, 2-피라진-2일, 피라진-4-일, 피라진-5-일, 2- 피리미딘-2-일, 4- 피리미딘-2-일, 또는 5-피리미딘-2-일을 들 수 있다.Monocyclic heteroaryl groups include thienyl, furyl, pyrrolyl, imidazolyl, pyrazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, 1,2,3-oxadiazolyl, 1,2,4-oxadiazolyl, 2,5-oxadiazolyl, 1,3,4-oxadiazolyl group, 1,2,3-thiadiazolyl, 1,2,4-thiadiazolyl, 1,2,5-thiadiazolyl, 1 Thiadiazolyl, isothiazol-3-yl, isothiazol-4-yl, isothiazol-5-yl, oxazol- Isoxazol-4-yl, isoxazol-5-yl, 1,2,4-triazol-3-yl, 1,2,4-triazole- 5-yl, 1,2,3-triazol-4-yl, 1,2,3-triazol-5-yl, tetrazolyl, pyrid- 2-yl, pyrazin-4-yl, pyrazin-5-yl, 2-pyrimidin-2-yl, 4-pyrimidin-2-yl or 5-pyrimidin-2-yl.

용어 “헤테로아릴”은 헤테로방향족 고리가 하나 이상의 아릴, 지환족(cyclyaliphatic), 또는 헤테로사이클에 융합된 경우를 포함한다. The term " heteroaryl " includes those where the heteroaromatic ring is fused to one or more aryl, cycloaliphatic, or heterocycle.

바이사이클릭 헤테로아릴의 예로는, 인돌릴(indolyl), 이소인돌릴(isoindolyl), 인다졸릴(indazolyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 푸리닐(purinyl), 퀴놀리지닐(quinolizinyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 이소퀴놀리닐(isoquinolinyl), 신놀리닐(cinnolinyl), 프탈라지닐(phthalazinyl), 나프티리디닐(naphthyridinyl), 퀴나졸리닐(quinazolinyl), 퀴녹살리닐(quinoxalinyl), 페나트리디닐(phenanthridinyl), 페난트롤리닐(phenanthrolinyl), 페나지닐(phenazinyl), 페노티아지닐(phenothiazinyl), 페녹사지닐(phenoxazinyl), 벤조이소퀴놀리닐(benzisoqinolinyl), 티에노[2,3-b]푸라닐(thieno[2,3-b]furanyl), 푸로[3,2-b]-피라닐(furo[3,2-b]-pyranyl), 5H-피리도[2,3-d]-o-옥사지닐 (5H-pyrido[2,3-d]-o-oxazinyl), 1H-피라졸로[4,3-d]-옥사졸릴(1H-pyrazolo[4,3-d]-oxazolyl), 4H-이미다조[4,5-d]티아졸릴 (4H-imidazo[4,5-d]thiazolyl), 피라지노[2,3-d]피리다지닐(pyrazino[2,3-d]pyridazinyl), 이미다조[2,1-b]티아졸릴 (imidazo[2,1-b]thiazolyl), 이미다조[1,2-b][1,2,4]트리아지닐(imidazo[1,2-b][1,2,4]triazinyl), 7-벤조[b]티에닐, 벤조옥사졸릴(7-benzo[b]thienyl, benzoxazolyl), 벤즈이미다졸릴(benzimidazolyl), 벤조티아졸릴(benzothiazolyl), 벤조옥사피닐(benzoxapinyl), 벤조옥사지닐(benzoxazinyl), 1H-피롤로[1,2-b][2]벤즈아자피닐(1H-pyrrolo[1,2-b][2]benzazapinyl), 벤조퓨릴(benzofuryl), 벤ㅄㅓㄺ티오페닐(benzothiophenyl), 벤조트리아졸릴(benzotriazolyl), 피롤로[2,3-b]피리딜(pyrrolo[2,3-b]pyridinyl), 피롤로[3,2-c]피리디닐(pyrrolo[3,2-c]pyridinyl), 피롤로[3,2-b]피리디닐(pyrrolo[3,2-b]pyridinyl), 이미다조[4,5-b]피리디닐 (imidazo[4,5-b]pyridinyl), 이미다조[4,5-c]피리디닐(imidazo[4,5-c]pyridinyl), 피라졸로[4,3-d]피리디닐(pyrazolo[4,3-d]pyridinyl), 피라졸로[4,3-c]피리디닐 (pyrazolo[4,3-c]pyridinyl), 피라졸로[3,4-c]피리디닐(pyrazolo[3,4-c]pyridinyl), 피라졸로[3,4-d]피리디닐(pyrazolo[3,4-d]pyridinyl), 피라졸로[3,4-b]피리디닐 (pyrazolo[3,4-b]pyridinyl), 이미다조[1,2-a]피리디닐(imidazo[1,2-a]pyridinyl), 피라졸로[1,5-a]피리디닐(pyrazolo[1,5-a]pyridinyl), 피롤로[1,2-b] 피리다지닐(pyrrolo[1,2-b]pyridazinyl), 이미다조[1,2-c] 피리미디닐(imidazo[1,2-c]pyrimidinyl), 피리도[3,2-d] 피리미디닐(pyrido[3,2-d]pyrimidinyl, 피리도[4,3-d]피리미디닐 (pyrido[4,3-d]pyrimidinyl), 피리도[3,4-d]피리미디닐 (pyrido[3,4-d]pyrimidinyl), 피리도[2,3-d]피리미디닐 (pyrido[2,3-d]pyrimidinyl), 피리도[2,3-b]피라지닐(pyrido[2,3-b]pyrazinyl), 피리도[3,4-b]피라지닐(pyrido[3,4-b]pyrazinyl), 피리미도[5,4-d]피리미디닐 (pyrimido[5,4-d]pyrimidinyl), 피라지노[2,3-b]피라지닐(pyrazino[2,3-b]pyrazinyl), 또는 피리미도[4,5-d]피리미디닐 (pyrimido[4,5-d]pyrimidinyl)을 들 수 있다.Examples of bicyclic heteroaryls include, but are not limited to, indolyl, isoindolyl, indazolyl, indolizinyl, purinyl, quinolizinyl, quinolyl, carbonyl (quinolinyl), isoquinolinyl (isoquinolinyl), Shin fun carbonyl (cinnolinyl), phthalazinyl possess (phthalazinyl), naphthyridine piperidinyl (naphthyridinyl), quinazolinyl (quinazolinyl), raised quinoxaline carbonyl (quin o xalinyl), Phenanthridinyl, phenanthrolinyl, phenazinyl, phenothiazinyl, phenoxazinyl, benzisoquinolinyl, thieno [2,3-d] pyrimidinyl, phenanthridinyl, phenanthrolinyl, phenazinyl, phenothiazinyl, phenoxazinyl, benzisoquinolinyl, b] furanyl, furo [3,2-b] -pyranyl (furo [3,2-b] -pyranyl), 5H-pyrido [2,3-d ] -oxazinyl (5H-pyrido [2,3-d] -oxazinyl), 1H-pyrazolo [4,3-d] -oxazolyl Imidazo [4,5-d] thiazolyl, pyrazino [2,3-d] pyridazinyl, pyrazino [2,3-d] pyridazinyl), imida [2,1-b] thiazolyl, imidazo [1,2-b] [1,2,4] triazinyl (imidazo [1,2- b] [1 , 2,4] triazinyl), 7-benzo [b] thienyl, 7-benzo [b] thienyl, benzoxazolyl, benzimidazolyl, benzothiazolyl, benzoxapinyl, 1H-pyrrolo [1,2-b] [2] benzazapinyl, 1H-pyrrolo [ Benzotiophenyl, benzotriazolyl, pyrrolo [2,3-b] pyridyl, pyrrolo [3,2-c] Pyrrolo [3,2-c] pyridinyl, pyrrolo [3,2-b] pyridinyl, imidazo [4,5-b] pyridinyl [4,5-b] pyridinyl, imidazo [4,5-c] pyridinyl, pyrazolo [4,3-d] pyridinyl pyrazolo [3,4-c] pyridinyl, pyrazolo [4,3-c] pyridinyl, pyrazolo [3,4-c] pyridinyl, ), Pyrazolo [3,4-d Pyrazolo [3,4-d] pyridinyl, pyrazolo [3,4-b] pyridinyl, imidazo [1,2-a] pyridinyl imidazo [1,2-a] pyridinyl, pyrazolo [1,5-a] pyridinyl, pyrrolo [1,2- b] pyridazinyl , 2-b] pyridazinyl, imidazo [1,2-c] pyrimidinyl, pyrido [3,2-d] pyrimidinyl 3,4-d] pyrimidinyl, pyrido [4,3-d] pyrimidinyl, pyrido [3,4-d] pyrimidinyl, pyrimidinyl, pyrido [2,3-d] pyrimidinyl, pyrido [2,3-b] pyrazinyl, Pyrido [3,4-b] pyrazinyl, pyrimido [5,4-d] pyrimidinyl, pyrazino [ Pyrazinyl [2,3-b] pyrazinyl, or pyrimido [4,5-d] pyrimidinyl.

상기 “헤테로아릴” 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. At least one hydrogen atom of the above-mentioned " heteroaryl " can be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

용어 “헤테로아릴알킬”은 헤테로아릴로 치환된 알킬을 의미한다. The term " heteroarylalkyl " means alkyl substituted by heteroaryl.

용어 “헤테로아릴옥시”는 O-헤테로아릴 모이어티를 의미한다. 상기 헤테로아릴옥시중 하나 이상의 수소원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.The term " heteroaryloxy " means an O-heteroaryl moiety. At least one hydrogen atom of the heteroaryloxy may be substituted with the same substituent as the alkyl group described above.

화학식에서 사용되는 “탄소고리”기는 포화 또는 부분적으로 불포화된 비방향족(non-aromatic) 모노사이클릭, 바이사이클릭 또는 트리사이클릭 탄화수소기를 말한다.The " carbon ring " group used in the formula refers to a saturated or partially unsaturated non-aromatic monocyclic, bicyclic or tricyclic hydrocarbon group.

상기 모노사이클릭 탄화수소의 예로서, 사이클로펜틸, 사이클로펜테닐, 사이클로헥실, 사이클로헥세닐 등이 있다.Examples of the monocyclic hydrocarbons include cyclopentyl, cyclopentenyl, cyclohexyl, cyclohexenyl, and the like.

상기 바이사이클릭 탄화수소의 예로서, 보닐(bornyl), 데카하이드로나프틸(decahydronaphthyl), 바이사이클로[2.1.1]헥실(bicyclo[2.1.1]hexyl), 바이사이클로[2.1.1]헵틸(bicyclo[2.2.1]heptyl), 바이사이클로[2.2.1]헵테닐(bicyclo[2.2.1]heptenyl), 또는 바이사이클로[2.2.2]옥틸(bicyclo[2.2.2]octyl)이 있다. Examples of the bicyclic hydrocarbons include bornyl, decahydronaphthyl, bicyclo [2.1.1] hexyl, bicyclo [2.1.1] heptyl (bicyclo [ [2.2.1] heptyl), bicyclo [2.2.1] heptenyl, or bicyclo [2.2.2] octyl.

상기 트리사이클릭 탄화수소의 예로서, 아다만틸(adamantyl) 등이 있다. Examples of the tricyclic hydrocarbons include adamantyl and the like.

상기 “탄소고리”중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다. At least one hydrogen atom of the above-mentioned " carbon ring " may be substituted with the same substituent as in the case of the above-mentioned alkyl group.

화학식에서 사용되는 “헤테로고리”기는 질소, 황, 인, 산소 등과 같은 헤테로원자를 함유하고 있는 5 내지 10 원자로 이루어진 고리기를 지칭하며, 구체적인 예로서 피리딜 등이 있고, 이러한 헤테로고리기중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지로 치환가능하다.The " heterocyclic " group used in the formula refers to a cyclic group having 5 to 10 atoms containing hetero atoms such as nitrogen, sulfur, phosphorus, oxygen, etc. and specific examples thereof include pyridyl and the like. The atom is substitutable as in the case of the above-mentioned alkyl group.

용어 “술포닐”은 R”-SO2-를 의미하며, R”은 수소, 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아릴-알킬, 헤테로아릴-알킬, 알콕시, 아릴옥시, 사이클로알킬 또는 헤테로고리기이다.The term " sulfonyl " means R " -SO 2 -, wherein R "is hydrogen, alkyl, aryl, heteroaryl, aryl-alkyl, heteroaryl-alkyl, alkoxy, aryloxy, cycloalkyl or heterocyclic group.

용어 “설파모일”기는 H2NS(O2)-, 알킬-NHS(O2)-, (알킬)2NS(O2)- 아릴- NHS(O2)-, 알킬-(아릴)-NS(O2)-, (아릴)2NS(O)2, 헤테로아릴-NHS(O2)-, (아릴-알킬)- NHS(O2)-, 또는 (헤테로아릴-알킬)-NHS(O2)-를 포함한다.The term "sulfamoyl" group H 2 NS (O 2) - , alkyl, -NHS (O 2) -, (alkyl) 2 NS (O 2) - aryl-NHS (O 2) -, alkyl (aryl) -NS (O 2) -, (aryl) 2 NS (O) 2, heteroaryl, -NHS (O 2) -, (aryl-alkyl) - NHS (O 2) - , or (heteroaryl-alkyl) -NHS (O 2 ) -.

상기 용어 “아미노기”는 질소원자가 적어도 하나의 탄소 또는 헤테로원자에 공유결합된 경우를 나타낸다. 아미노기는 예를 들어 NH2 및 치환된 모이어티(substituted moieties)를 포함한다. The term " amino group " refers to the case where the nitrogen atom is covalently bonded to at least one carbon or heteroatom. The amino group includes, for example, NH 2 and substituted moieties.

상기 용어 "알킬아미노기"는 질소가 적어도 하나의 부가적인 알킬기에 결합된 알킬아미노, 질소가 적어도 하나 또는 둘 이상이 독립적으로 선택된 아릴기에 결합된 아릴아미노 및 디아릴아미노기를 포함한다.The term "alkylamino group" includes alkylamino in which nitrogen is bonded to at least one additional alkyl group, arylamino and diarylamino groups in which at least one or two or more of the nitrogens are bonded to an independently selected aryl group.

상기 전도성 고분자 바인더는 당해 기술분야에서 공지된 다양한 합성방법을 이용하여 합성가능하다. The conductive polymer binder may be synthesized using various synthetic methods known in the art.

예를 들어, 9,10-페난트렌퀴논을 출발물질로 하여, 3,6-위치 또는 2,7-위치에 선택적으로 라디칼 브롬화한 후, Pd 촉매를 이용한 borylation을 통해 Br을 보롤란(borolane)으로 치환하여 디보롤란 화합물(diborolane compound)을 합성한다. 여기서, 페난트렌퀴논에서 브롬화되는 위치는 당해 기술분야에서 공지된 다양한 방법을 이용하여 선택적으로 정할 수 있다. 합성된 상기 디보롤란 화합물을 디브로모페난트렌퀴논과 커플링 중합반응 시키면, 폴리(페난트렌퀴논)을 합성할 수 있다. For example, 9,10-phenanthrenequinone is used as a starting material to selectively radical-bromine to 3,6-position or 2,7-position, and boronation with Pd catalyst is carried out to form Br into borolane. To synthesize a diborolane compound. Here, the position to be brominated in phenanthrenequinone can be optionally determined by various methods known in the art. When the synthesized diborolane compound is subjected to coupling polymerization reaction with dibromophenanthrenquinone, poly (phenanthrenequinone) can be synthesized.

한편, 디브로모페난트렌퀴논은 예를 들어 Na2S2O4 와 같은 환원제를 이용하여 디브로모페난트렌으로 환원될 수 있다. 합성된 상기 디보롤란 화합물을 디브로모페난트렌과 커플링 중합반응 시키면, 폴리(페난트렌)을 합성할 수 있다.Meanwhile, the dibromo-phenanthrene quinone, for example, can be reduced to the di-bromo-phenanthrene using a reducing agent such as Na 2 S 2 O 4. When the synthesized diborolane compound is subjected to a coupling polymerization reaction with dibromophenanthrene, a poly (phenanthrene) can be synthesized.

상기 화학식 1a로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위를 갖는 전도성 고분자 바인더는 예를 들어 하기 반응식 1a로 표시된 반응경로에 따라 합성될 수 있다. The conductive polymer binder having the phenanthrene quinone repeating unit represented by the above formula (1a) can be synthesized according to the reaction path shown in the following reaction scheme 1a, for example.

[반응식 1a] [Reaction Scheme 1a]

Figure pat00015
Figure pat00015

상기 화학식 3a로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위를 갖는 전도성 고분자 바인더는 예를 들어 하기 반응식 2a로 표시된 반응경로에 따라 합성될 수 있다. The conductive polymer binder having the phenanthrene quinone repeating unit represented by the above formula (3a) can be synthesized according to the reaction path represented by the following reaction formula (2a), for example.

[반응식 2a][Reaction Scheme 2a]

Figure pat00016
Figure pat00016

상기 전도성 고분자 바인더의 합성방법은 상기 합성예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술분야에서 공지된 다양한 합성방법이 모두 사용될 수 있다.The method of synthesizing the conductive polymeric binder is not limited to the above-described synthesis examples, and various synthetic methods known in the art can be used.

상기 전도성 고분자 바인더의 중량 평균 분자량은 2,000 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 고분자 바인더의 중량 평균 분자량은 2,000 내지 50,000, 4,000 내지 40,000, 또는 6,000 내지 30,000일 수 있다. 중량 평균 분자량이 상기 범위일 때 상기 전도성 고분자 바인더의 점도가 적절하여 이를 이용한 전극 형성 작업이 용이할 수 있다.The weight average molecular weight of the conductive polymer binder may be 2,000 or more. For example, the weight average molecular weight of the conductive polymeric binder may be from 2,000 to 50,000, from 4,000 to 40,000, or from 6,000 to 30,000. When the weight average molecular weight is within the above range, the viscosity of the conductive polymer binder is appropriate, so that the electrode forming work using the conductive polymer binder may be easy.

다른 측면에 의하면, 상술한 전도성 고분자 바인더를 이용하여 리튬 전지용 전극이 제공된다. 상기 리튬 전지용 전극은 전극 활물질과 상술한 전도성 고분자 바인더를 포함한다.According to another aspect, an electrode for a lithium battery is provided using the above-described conductive polymer binder. The electrode for a lithium battery includes an electrode active material and the above-described conductive polymer binder.

상기 전극은 예를 들어 음극일 수 있다.The electrode may be, for example, a cathode.

상기 음극은 예를 들어, 음극 활물질, 바인더, 선택적으로 도전제, 및 용매로 혼합된 음극 활물질 조성물을 제조한 후, 이를 일정한 형상으로 성형하거나, 동박(copper foil) 등의 집전체에 도포하는 방법으로 제조될 수 있다.The negative electrode may be prepared by, for example, preparing a negative electrode active material composition prepared by mixing a negative electrode active material, a binder, an optional conductive agent, and a solvent, and then forming the negative active material composition into a predetermined shape or applying the composition to a current collector such as a copper foil ≪ / RTI >

상기 음극 활물질로는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정되지 않는다. 상기 음극 활물질의 비제한적인 예로는, 리튬 금속, 리튬과 합금화 가능한 금속/준금속, 전이금속 산화물, 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질, 리튬 이온을 가역적으로 삽입 및 탈리가 가능한 물질 등이 사용될 수 있으며, 이들 중 2 이상 혼합 또는 결합된 형태로 사용하는 것도 가능하다.The negative electrode active material is not particularly limited as it is generally used in the art. Non-limiting examples of the negative electrode active material include a lithium metal, a metal / metalloid capable of alloying with lithium, a transition metal oxide, a material capable of doping and dedoping lithium, a material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, It is also possible to use two or more of them in a mixed or combined form.

상기 리튬과 합금화 가능한 금속/준금속은 예를 들어 Al, Ge, Pb, Bi, Sb 등일 수 있다.The metal / metalloid capable of alloying with lithium may be, for example, Al, Ge, Pb, Bi, Sb and the like.

상기 전이금속 산화물의 비제한적인 예로는 텅스텐 산화물, 몰리브데늄 산화물, 티탄 산화물, 리튬 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물 등일 수 있다. Non-limiting examples of the transition metal oxide may be tungsten oxide, molybdenum oxide, titanium oxide, lithium titanium oxide, vanadium oxide, lithium vanadium oxide, and the like.

상기 리튬을 도프 및 탈도프할 수 있는 물질은 예를 들어 Si, SiOx(0<x<2), Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si은 아님), Sn, SnO2, Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 13족 원소, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있으며, 이들 중 적어도 하나와 SiO2를 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다.Examples of the material capable of doping and dedoping lithium include Si, SiO x (0 <x <2), Si-Y alloy (Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a transition metal, a Group 13 element, elements, group 15 elements, group 16 element, a rare earth element or a combination of these elements, Si is not), Sn, SnO 2, Sn-Y alloy (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, transition metal, Group 13 elements, A Group 14 element, a Group 15 element, a Group 16 element, a rare earth element, or a combination element thereof, but not Sn), and at least one of them may be mixed with SiO 2 . The element Y may be at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Se, Te, Po, or a combination thereof.

상기 리튬 이온을 가역적으로 삽입 및 탈리할 수 있는 물질로는 탄소계 물질로서, 리튬전지에서 일반적으로 사용되는 탄소계 음극 활물질이라면 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물이다. 상기 결정질 탄소의 비제한적인 예로는 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창흑연, 그래핀, 카본블랙, 플러렌 수트(fullerene soot), 탄소나노튜브, 탄소섬유 등을 포함한다. 상기 결정질 탄소는 구상, 판상, 섬유상, 튜브상 또는 분말 형태일 수 있다. 상기 비정질 탄소의 비제한적인 예로는 소프트 카본(soft carbon: 저온 소성 탄소) 또는 하드 카본(hard carbon), 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 포함한다.As the material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, any carbonaceous anode active material commonly used in lithium batteries can be used as the carbonaceous material. For example, crystalline carbon, amorphous carbon, or mixtures thereof. Non-limiting examples of the crystalline carbon include natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, graphene, carbon black, fullerene soot, carbon nanotube, carbon fiber and the like. The crystalline carbon may be in a spherical, plate, fibrous, tubular or powder form. Non-limiting examples of the amorphous carbon include soft carbon or hard carbon, mesophase pitch carbide, baked coke and the like.

일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질은 Si, SiOx(0<x<2), Si-Y 합금과 같은 실리콘계 활물질, Sn, SnO2, Sn-Y 합금과 같은 주석계 활물질, 실리콘-주석 합금계 활물질, 실리콘-탄소계 복합체, 주석-탄소계 복합체 또는 이들의 조합과 같이 고용량을 구현할 수 있는 활물질을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the negative electrode active material may be selected from the group consisting of a silicon-based active material such as Si, SiOx (0 <x <2) and Si-Y alloy, a tin-based active material such as Sn, SnO2, Sn- , A silicon-carbon based composite, a tin-carbon based composite, or a combination thereof.

이와 같이 고용량을 구현할 수 있는 활물질은 충방전에 의한 활물질의 팽창 및 수축 시에도 활물질 사이에 결합되어 있는 상기 전도성 고분자 바인더에 의해 활물질 이탈을 막고, 전극 내 전자 전달 경로가 유지되어 리튬 전지의 율 특성을 개선시킬 수 있다.The active material capable of realizing such a high capacity can prevent the active material from being separated by the conductive polymer binder bonded between the active materials even when the active material is expanded and contracted by charging and discharging and the electron transfer path in the electrode is maintained, Can be improved.

상기 음극 활물질은 상술한 실리콘계 활물질, 주석계 활물질, 실리콘-주석 합금계 활물질, 실리콘-탄소계 복합체, 주석-탄소계 복합체 또는 이들의 조합 외에 탄소계 음극 활물질을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 탄소계 음극 활물질은 상술한 실리콘계 활물질, 주석계 활물질, 실리콘-주석 합금계 활물질, 실리콘-탄소계 복합체, 주석-탄소계 복합체 또는 이들의 조합과 혼합물 또는 복합체를 형성한 것일 수 있다.The negative electrode active material may further include a carbon-based negative active material in addition to the silicon-based active material, the tin-based active material, the silicon-tin alloy-based active material, the silicon-carbon composite, the tin-carbon composite or combinations thereof. In this case, the carbonaceous anode active material may be a mixture of silicon-based active material, tin-based active material, silicon-tin alloy-based active material, silicon-carbon based composite, tin-carbon based composite or a combination or combination thereof.

상기 음극 활물질의 형태는 단순한 입자 형태일 수 있으며, 나노크기의 형태를 가지는 나노구조체일 수 있다. 예를 들어, 상기 음극 활물질은 나노입자, 나노와이어, 나노로드, 나노튜브, 나노벨트 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.The shape of the anode active material may be a simple particle shape or a nanostructure having a nano-sized shape. For example, the anode active material may have various shapes such as nanoparticles, nanowires, nano-rods, nanotubes, and nanobelt.

상기 음극 활물질 조성물에 사용되는 바인더로는, 일 실시예에 따른 상술한 전도성 고분자 바인더가 사용될 수 있으며, 상기 전도성 고분자 바인더는 전극 활물질 및 전도성 고분자 바인더의 총 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 예를 들어 상기 전도성 고분자 바인더는 전극 활물질 및 전도성 고분자 바인더의 총 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%, 예를 들어 2 내지 10 중량%로 첨가될 수 있다. As the binder used in the negative electrode active material composition, the above-described conductive polymer binder according to one embodiment may be used, and the conductive polymer binder is included in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the electrode active material and the conductive polymer binder . For example, the conductive polymer binder may be added in an amount of 1 to 20% by weight, for example, 2 to 10% by weight based on the total weight of the electrode active material and the conductive polymeric binder.

상기 음극 활물질 조성물에는, 상술한 전도성 고분자 바인더를 단독으로 사용할 수도 있으며, 집전체 및 활물질과의 접착력, 인장강도, 탄성 등의 특성을 보완하기 위하여 상술한 고분자 바인더를 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. The above-described conductive polymer binder may be used alone in the negative electrode active material composition, or two or more of the above-mentioned polymeric binders may be used in combination in order to complement the characteristics such as adhesion to a current collector and an active material, tensile strength and elasticity .

상기 음극은 상술한 바인더 외에 종래의 일반적인 바인더를 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 종래의 일반적인 바인더로는 소듐-카르복시메틸셀룰로오스(Na-CMC), 알긴산(alginic acid) 유도체, 키토산(chitosan) 유도체, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리소듐아크릴레이트(Na-PAA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리아크릴아미드, 폴리아미드이미드, 비닐리덴플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머(P(VDF-HFP)), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 수계 분산형 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 수계 분산형 부타디엔 고무(BR), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 불소 고무, 및 이들의 개질(modified)물, 예를 들어 이들에 불소(fluoride)가 치환된 고분자, 이들의 주쇄에 술폰기(-SO2-)가 치환된 고분자, 또는 이들과 다른 고분자의 랜덤공중합체, 블록 공중합체, 또는 교호(alternating) 공중합체 등이 사용될 수 있으나, 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 바인더로 사용될 수 있는 것이라면 모두 사용될 수 있다.The negative electrode may further include a conventional binder in addition to the above-described binder. For example, conventional conventional binders include sodium-carboxymethylcellulose (Na-CMC), alginic acid derivatives, chitosan derivatives, polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylic acid (PAA) Polyvinylidene fluoride (P (VDF-HFP)), poly (vinylidene fluoride), poly (vinylidene fluoride), poly (vinylidene fluoride) (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), water dispersed styrene-butadiene rubber (SBR), aqueous dispersed butadiene rubber (BR), carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, (EPDM), sulfonated EPDM, fluorinated rubbers, and modified products thereof, for example, fluorides such as ethylene, propylene-diene terpolymer Substituted sulfonic acid group (-S O 2 -), or a random copolymer, a block copolymer, or an alternating copolymer of these and another polymer may be used, but the present invention is not limited thereto and can be used as a binder in the art Anything can be used.

상기 음극은 전기전도성을 보다 향상시키기 위하여 선택적으로 도전제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 도전제로는 일반적으로 리튬 전지에 사용되는 것은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 예로 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유(예. 기상성장 탄소섬유) 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 고분자, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다. 도전재의 함량은 적당하게 조절하여 사용할 수 있다.The negative electrode may further include a conductive agent selectively to improve the electrical conductivity. As the conductive agent, any material generally used for a lithium battery can be used. Examples of the conductive material include a carbonaceous material such as carbon black, acetylene black, ketjen black, and carbon fiber (for example, vapor grown carbon fiber); Metal powders such as copper, nickel, aluminum, and silver, or metal-based materials such as metal fibers; A conductive polymer such as a polyphenylene derivative, or a conductive material including a mixture thereof. The content of the conductive material can be appropriately adjusted.

상기 용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤, 물 등이 사용될 수 있다. 상기 용매의 함량은 음극 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 300 중량부를 사용한다. 용매의 함량이 상기 범위일 때 활물질층을 형성하기 위한 작업이 용이하다.As the solvent, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, water and the like can be used. The solvent is used in an amount of 10 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative electrode active material. When the content of the solvent is within the above range, the work for forming the active material layer is easy.

상기 음극 활물질 조성물에는 집전체 및 활물질과의 접착력 향상을 위한 실란커플링제 같은 접착력 향상제, 슬러리의 분산성 향상을 위한 분산제 등 필요에 따라 기타 첨가제가 포함될 수 있다.The negative electrode active material composition may include an adhesion improver such as a silane coupling agent for improving the adhesion between the current collector and the active material, a dispersant for improving dispersibility of the slurry, and other additives as needed.

또한, 상기 집전체는 일반적으로 3 내지 100 ㎛의 두께로 만들어진다. 상기 집전체로는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.Further, the current collector is generally made to have a thickness of 3 to 100 mu m. The current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, copper or stainless steel Carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

제조된 음극 활물질 조성물을 집전체 위에 직접 코팅하여 음극 극판을 제조하거나, 별도의 지지체 상에 캐스팅하고 상기 지지체로부터 박리시킨 음극 활물질 필름을 동박 집전체에 라미네이션하여 음극 극판을 얻을 수 있다. 상기 음극은 상기에서 열거한 형태에 한정되는 것은 아니고 상기 형태 이외의 형태일 수 있다.The prepared negative electrode active material composition may be directly coated on the current collector to prepare a negative electrode plate, or a negative electrode plate may be obtained by laminating the negative electrode active material film, which is cast on a separate support and separated from the support, to a copper foil current collector. The negative electrode is not limited to the above-described form, but may be in a form other than the above-described form.

상기 음극 활물질 조성물을 집전체에 도포하는 방법은 조성물의 점성에 따라 선택되며 스크린 프린팅법, 스프레이 코팅법, 닥터 블레이드를 이용한 코팅법, 그라비어 코팅법, 딥 코팅법, 실크 스크린법, 페인팅법, 및 슬롯다이(slot die)를 이용한 코팅법 중에서 하나를 선택하여 실시할 수 있다.The method of applying the negative electrode active material composition to the current collector is selected according to the viscosity of the composition and is selected from the group consisting of a screen printing method, a spray coating method, a coating method using a doctor blade, a gravure coating method, a dip coating method, a silk screen method, And a coating method using a slot die.

상기 전극은 양극일 수 있다. The electrode may be an anode.

상기 양극은 양극 활물질 및 상술한 고분자 바인더를 포함할 수 있다. The positive electrode may include a positive electrode active material and the above-described polymeric binder.

양극 활물질로는 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)을 사용할 수 있다.　 상기 양극 활물질로는 리튬 함유 금속 산화물로서, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 모두 사용할 수 있다.As the cathode active material, a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium (a lithiated intercalation compound) can be used. As the cathode active material, lithium-containing metal oxides can be used as long as they are commonly used in the art.

상기 양극 활물질은 예를 들어, LiaA1 - bBbD2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 및 0≤b≤0.5이다); LiaE1 - bBbO2 - cDc(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05이다); LiE2 -bBbO4-cDc(상기 식에서, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05이다); LiaNi1 -b- cCobBcDα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 -αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α＜2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 -αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α＜2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α≤2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 -αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α<2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 -αFα(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05, 0<α＜2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0.001≤d≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0≤b≤0.9, 0≤c≤0.5, 0≤d≤0.5, 0.001≤e≤0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90≤a≤1.8, 0.001≤b≤0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0≤f≤2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0≤f≤2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다:The cathode active material is, for example, Li a A 1 - b B b D 2 (in the formula, 0.90? A? 1.8, and 0? B? 0.5); Li a E 1 - b B b O 2 - c D c wherein, in the formula, 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.5, 0 ? C? 0.05; LiE 2 -b B b O 4- c D c ( wherein, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.05 a); Li a Ni 1 -b- c Co b B c D ? Wherein, in the formula, 0.90 ? A? 1.8, 0 ? B ? 0.5, 0 ? C ? 0.05, 0? Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 - ? F ? Wherein? 0.90? A? 1.8, 0 ? B ? 0.5, 0 ? C ? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 - ? F ? Wherein? 0.90? A? 1.8, 0 ? B ? 0.5, 0 ? C ? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b B c D ? Wherein, in the formula, 0.90 ? A? 1.8, 0 ? B ? 0.5, 0 ? C ? 0.05, 0? Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - ? F ? Wherein? 0.90? A? 1.8, 0 ? B ? 0.5, 0 ? C ? 0.05, 0 <? Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 - ? F ? Wherein? 0.90? A? 1.8, 0 ? B ? 0.5, 0 ? C ? 0.05, 0 <? Li a Ni b E c G d O 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.9, 0? C? 0.5, and 0.001? D? 0.1; Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 wherein 0.90? A? 1.8, 0? B? 0.9, 0? C? 0.5, 0? D? 0.5, and 0.001? E? 0.1. Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 0.001? B? 0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8, 0.001? B? 0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90? A? 1.8, and 0.001? B? 0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (in the above formula, 0.90? A? 1.8, 0.001? B? 0.1); QO 2; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0 ? F? 2 ); (0≤f≤2) Li (3-f ) Fe 2 (PO 4) 3; In the formula of LiFePO 4 may be used a compound represented by any one:

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, a rare earth element or a combination thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or combinations thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof.

상기 양극 활물질은 예를 들어 LiCoO2의 리튬 코발트 산화물;화학식LiNiO2의 리튬 니켈 산화물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4(여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, 또는LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 화학식 Li2CuO2의 리튬　동 산화물; 화학식 LiFe3O4의 리튬 철 산화물; 화학식 LiV3O8의 리튬 바나듐 산화물; 화학식 Cu2V2O7의　동 바나듐 산화물; 화학식 V2O5의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi 1- xMxO2　(여기서, M = Co,　Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)의 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn 2-x MxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M= Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식 LiMn2O4의 Li 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 리튬 망간 산화물; 디설파이드 화합물; 화학식 Fe2(MoO4)3의 철 몰리브덴 산화물　중에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.The cathode active material may be, for example, a lithium cobalt oxide of LiCoO 2 , a lithium nickel oxide of the formula LiNiO 2 , Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , or LiMnO 2 ; Lithium copper oxide of the formula Li 2 CuO 2 ; Lithium iron oxide of the formula LiFe 3 O 4 ; Lithium vanadium oxide of the formula LiV3O8; Copper vanadium oxides of the formula Cu 2 V 2 O 7 ; A vanadium oxide of the formula V 2 O 5 ; Formula LiNi 1- x M x O 2 (where, the M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, x = 0.01 ~ 0.3 Im), lithium nickel oxide; Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese oxide in which a part of Li of the formula LiMn 2 O 4 is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; And an iron molybdenum oxide of the formula Fe 2 (MoO 4 ) 3 .

상기 양극 활물질은 활물질 코어 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있다. 이 코팅층은 코팅 원소의 옥사이드, 하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시하이드록사이드, 코팅 원소의 옥시카보네이트, 또는 코팅 원소의 하이드록시카보네이트의 코팅 원소 화합물을 포함할 수 있다. 이들 코팅층을 이루는 화합물은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 코팅 원소로는 Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 코팅층 형성 공정은 상기 화합물에 이러한 원소들을 사용하여 양극 활물질의 물성에 악영향을 주지 않는 방법(예를 들어 스프레이 코팅, 침지법 등)으로 코팅할 수 있으면 어떠한 코팅 방법을 사용하여도 무방하다. 예를 들어, LiNiO2, LiCoO2, LiMnxO2x(x=1, 2), LiNi1 -xMnxO2(0<x<1), LiNi1 -x-yCoxMnyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5), LiFeO2, V2O5, TiS, MoS 등이 사용될 수 있다.The positive electrode active material may also have a coating layer on the surface of the active material core. The coating layer may comprise an oxide, a hydroxide of the coating element, an oxyhydroxide of the coating element, an oxycarbonate of the coating element, or a coating element compound of the hydroxycarbonate of the coating element. The compound constituting these coating layers may be amorphous or crystalline. The coating layer may contain Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr or a mixture thereof. The coating layer forming process may be any coating method as long as the compound can be coated by a method that does not adversely affect the physical properties of the cathode active material (for example, spray coating, dipping, etc.) by using these elements. For example, LiNiO 2 , LiCoO 2 , LiMn x O 2x (x = 1, 2), LiNi 1 -x Mn x O 2 (0 <x <1), LiNi 1 -xy Co x Mn y O 2 ? 0.5, 0? Y? 0.5), LiFeO 2 , V 2 O 5 , TiS, MoS and the like can be used.

양극용 바인더는 본 발명의 일구현예에 따른 전도성 고분자 바인더를 사용할 수 있다. 또는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하는 것이라면 어느 것이나 가능하다. 그 대표적인 예로는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 디아세틸셀룰로오즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 고분자, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 폴리아미드이미드, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 중에서 하나 이상을 선정하여 사용할 수 있다.The binder for the positive electrode may be a conductive polymer binder according to an embodiment of the present invention. Or any material capable of adhering the positive electrode active material particles to each other and attaching the positive electrode active material to the current collector well. Representative examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polymers including ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone At least one selected from polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, polyamideimide, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin and nylon have.

상기 양극은 예를 들어, 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매가 혼합된 양극 활물질 조성물을 제조한 후, 이를 일정한 형상으로 성형하거나, 알루미늄박(Al foil) 등의 집전체에 도포하는 방법으로 제조될 수 있다.The anode may be prepared by preparing a cathode active material composition in which a cathode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent are mixed and then molding the cathode active material composition into a predetermined shape or applying the composition to a collector such as an aluminum foil .

양극 활물질 조성물 제조시 도전제 및 용매는 상기 음극 활물질 조성물의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다. The conductive agent and the solvent used for preparing the cathode active material composition may be the same as those used for the anode active material composition.

상기 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 용매의 함량은 리튬 전지에서 통상적으로 사용하는 수준이다. 리튬 이차 전지의 용도 및 구성에 따라 상기 도전제, 및 용매 중 하나 이상이 생략될 수 있다. 또한, 양극 제조 과정에서 필요에 따라 분산제, 증점제, 충진제 등의 첨가제가 추가적으로 사용될 수 있다.The content of the cathode active material, the conductive agent, the binder and the solvent is a level commonly used in a lithium battery. Depending on the use and configuration of the lithium secondary battery, one or more of the conductive agent and the solvent may be omitted. In addition, additives such as a dispersant, a thickener, and a filler may be additionally used in the anode manufacturing process as needed.

상기 양극 활물질 조성물을 이용하여 양극을 제조하는 과정은 상술한 음극 활물질 대신 양극 활물질을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 방법에 따라 제작할 수 있다. The process for preparing the positive electrode using the positive electrode active material composition may be the same as the process for producing the positive electrode active material, except that the positive electrode active material is used instead of the negative active material.

다른 측면에 따라 상기와 같은 전극을 포함하는 것으로 구성된 리튬 전지를 제공한다. According to another aspect, there is provided a lithium battery comprising the electrode as described above.

상기 리튬 전지는 음극; 양극; 및 상기 음극과 양극 사이에 배치되는 전해질을 포함할 수 있다.The lithium battery includes a negative electrode; anode; And an electrolyte disposed between the cathode and the anode.

상기 음극 및 양극은 상술한 음극, 양극이 사용될 수 있다.The negative electrode and the positive electrode may be used as the negative electrode and the positive electrode.

상기 양극과 음극은 세퍼레이터에 의해 분리될 수 있으며, 상기 세퍼레이터로는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 적합하다. 상기 세퍼레이타로는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다.The positive electrode and the negative electrode may be separated by a separator, and the separator may be any as long as it is commonly used in a lithium battery. Particularly, it is preferable to have a low resistance against the ion movement of the electrolyte and an excellent ability to impregnate the electrolyte. As the Ceperay taro, an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used.

세퍼레이타의 기공 직경은 일반적으로　0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 20 ㎛ 일 수 있다. 이러한 세퍼레이타로는, 예를 들어, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 고분자; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 　전해질로서 고체 고분자 전해질이 사용되는 경우에는 고체 고분자 전해질이 세퍼레이타를 겸할 수도 있다.The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m, and the thickness may be generally 5 to 20 mu m. Examples of the periferator include an olefin-based polymer such as polypropylene; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid polymer electrolyte is used as the electrolyte, the solid polymer electrolyte may also serve as a separator.

상기 세퍼레이타 중에서 올레핀계 고분자의 구체적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이타, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이타, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이타 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다.Of the separators, specific examples of the olefin-based polymer include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or a multilayer film of two or more thereof. The polyethylene / polypropylene two-layer separator, the polyethylene / polypropylene / polyethylene A three-layer separator, a polypropylene / polyethylene / polypropylene three-layer separator, and the like can be used.

상기 리튬염 함유 비수 전해질은 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있다. The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte is composed of a nonaqueous electrolyte and a lithium salt.

비수 전해질로는 비수 전해액, 유기 고체 전해질, 또는 무기 고체 전해질 사용된다.As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, an organic solid electrolyte, or an inorganic solid electrolyte is used.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부티로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소란, 포름아미드, 디메틸 포름아미드, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소란 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로퓨란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 플루오로에틸렌카보네이트(FEC) 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylenecarbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane Dimethylformamide, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethylacetate, trimethylolpropane, trimethylolpropane, trimethylolpropane, trimethylolpropane, Propylene carbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate, fluoroethylene &lt; RTI ID = 0.0 &gt; Carbonate (FEC) and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 고분자, 폴리 에지테이션 리신, 폴리에스테르 술파이드,　폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, a polyelectrolytic lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene chloride, And the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2　등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI- 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2, and the like can be used.

상기 리튬염은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4,　LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 리튬 클로로보레이트, 저급 지방족 카르본산 리튬, 테트라키스페닐 붕산 리튬 등이 사용될 수 있다.　　또한, 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사메틸포스포아미드(hexamethyl phosphoramide), 니트로벤젠　유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N, N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르,　암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있다.The lithium salt may be any of those conventionally used in lithium batteries and may be dissolved in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiFF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6, LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, lithium chloroborate, Lithium, lithium tetrakisphenylborate, and the like can be used. For the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., non-aqueous electrolytes may be used in the form of, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, The present invention relates to a process for the preparation of a compound represented by the general formula (1), wherein the compound is selected from the group consisting of hexamethyl phosphoramide, nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, Aluminum or the like may be added. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability.

리튬 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 고분자 전지 및 리튬 고분자 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 또한 리튬 일차 전지 및 리튬 이차 전지 모두 가능하다. The lithium battery can be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery depending on the type of the separator and electrolyte used. The lithium battery can be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, a pouch shape, And can be divided into a bulk type and a thin film type. Also, a lithium primary battery and a lithium secondary battery are both possible.

상기 리튬 전지는 리튬 이온 전지일 수 있다. 상기 리튬 전지는 4.3V 이상에서 충전 전압을 갖는 리튬 이온 전지일 수 있다.The lithium battery may be a lithium ion battery. The lithium battery may be a lithium ion battery having a charging voltage of 4.3 V or more.

상기 리튬 전지는 기존의 휴대폰, 휴대용 컴퓨터 등의 용도 외에, 전기차량(Electric Vehicle)과 같은 고용량, 고출력 및 고온 구동이 요구되는 용도에도 적합하며, 기존의 내연기관, 연료전지, 수퍼커패시터 등과 결합하여 하이브리드차량(Hybrid Vehicle) 등에도 사용될 수 있다. 또한, 상기 리튬전지는 고출력, 고전압 및 고온 구동이 요구되는 기타 모든 용도에 사용될 수 있다.The lithium battery is suitable for applications requiring a high capacity, high output and high temperature driving such as an electric vehicle in addition to a conventional cellular phone, a portable computer, and the like, and can be used in combination with a conventional internal combustion engine, a fuel cell, a supercapacitor, A hybrid vehicle or the like. In addition, the lithium battery can be used for all other applications requiring high output, high voltage and high temperature driving.

이들 전지의 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.The manufacturing method of these batteries is well known in the art, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 1에 일구현예에 따른 리튬 전지의 대표적인 구조를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 1 schematically shows a typical structure of a lithium battery according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 상기 리튬 전지(30)는 양극(23), 음극(22) 및 상기 양극(23)와 음극(22) 사이에 배치된 세퍼레이터(24)를 포함한다. 상술한 양극(23), 음극(22) 및 세퍼레이터(24)가 와인딩되거나 접혀서 전지 용기(25)에 수용된다. 이어서, 상기 전지 용기(25)에 전해질이 주입되고 봉입 부재(26)로 밀봉되어 리튬 전지(30)가 완성될 수 있다. 상기 전지 용기(25)는 원통형, 각형, 박막형 등일 수 있다. 1, the lithium battery 30 includes a positive electrode 23, a negative electrode 22, and a separator 24 disposed between the positive electrode 23 and the negative electrode 22. The positive electrode 23, the negative electrode 22 and the separator 24 described above are wound or folded and accommodated in the battery container 25. Then, an electrolyte is injected into the battery container 25 and sealed with a sealing member 26, thereby completing the lithium battery 30. The battery container 25 may have a cylindrical shape, a rectangular shape, a thin film shape, or the like.

일 실시예에 따르면, 상기 양극 및 음극 사이에 세퍼레이타가 배치되어 전지 구조체가 형성될 수 있다. 상기 전지 구조체가 바이셀 구조로 적층된 다음, 유기 전해액에 함침되고, 얻어진 결과물이 파우치에 수용되어 밀봉되면 리튬 이온 고분자 전지가 완성될 수 있다.According to one embodiment, a separator may be disposed between the anode and the cathode to form a battery structure. When the cell structure is laminated in a bi-cellular structure, the cell structure is impregnated with the organic electrolyte, and the resultant product is received in the pouch and sealed, the lithium ion polymer battery can be completed.

또한, 상기 전지 구조체는 복수개 적층되어 전지팩을 형성하고, 이러한 전지팩이 고용량 및 고출력이 요구되는 모든 기기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 노트북, 스마트폰, 전기차량 등에 사용될 수 있다.In addition, a plurality of battery assemblies may be stacked to form a battery pack, and such battery pack may be used for all devices requiring high capacity and high output. For example, a notebook, a smart phone, an electric vehicle, and the like.

특히, 상기 리튬 이차 전지는 고율특성 및 수명특성이 우수하므로 전기차량(electric vehicle, EV)에 적합하다. 예를 들어, 플러그인하이브리드차량(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV) 등의 하이브리드 차량에 적합하다.Particularly, the lithium secondary battery is excellent in an electric vehicle (EV) because it has a high rate characteristic and a good life characteristic. For example, it is suitable for a hybrid vehicle such as a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV).

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 예시적인 구현예들이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 기술적 사상을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.
EXAMPLES The following examples and comparative examples illustrate exemplary embodiments in more detail. It should be noted, however, that the embodiments are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

제조예Manufacturing example 1:  One: 폴리(페난트렌퀴논)의Of poly (phenanthrenequinone) 합성 synthesis

하기 화학식 1a로 표시되는 폴리(페난트렌퀴논)을 다음과 같은 경로에 의하여 합성하였다. Poly (phenanthrenequinone) represented by the following formula (1a) was synthesized by the following route.

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Figure pat00017

250 ml 둥근바닥플라스크에 9,10-페난트렌퀴논 (9,10-phenanthrenequinone) 화합물 1 (4.00 g, 19.2 mmol)과 니트로화벤젠 (nitrobenzene) (35 ml)을 넣고 교반시킨다. 이 혼합용액에 브롬 (bromine) (5.00 ml, 76.8 mmol)을 천천히 넣어준다. 환류 냉각관을 설치하고 115 oC로 온도를 올려 14시간 반응을 진행시킨다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮춘 후 에탄올 (15 ml)로 희석하여 여과한다. 에탄올 (20 ml)로 3회 씻어주고 필터 위에 남은 오렌지색 고체를 공기 중에서 건조해 생성물 2를 얻었다 (6.43 g, 91%). 위에서 얻은 오렌지색 고체 (2 g)를 크실렌 (xylene) (130 ml)에서 재결정하여 1.96 g (98%)의 순수한 화합물 2를 얻었다.9,10-phenanthrenequinone Compound 1 (4.00 g, 19.2 mmol) and nitrobenzene (35 ml) are placed in a 250 ml round bottom flask and stirred. Bromine (5.00 ml, 76.8 mmol) is slowly added to the mixed solution. A reflux condenser was installed and the temperature was raised to 115 oC and the reaction proceeded for 14 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, diluted with ethanol (15 ml) and filtered. Washed three times with ethanol (20 ml) and the orange solid remaining on the filter was dried in air to give product 2 (6.43 g, 91%). The orange solid (2 g) obtained above was recrystallized from xylene (130 ml) to give pure compound 2 (1.96 g, 98%).

밀봉관에 화합물 2 (1.00 g, 2,73 mmol)와 캄포르술폰산 (camphorsulfonic acid) (95.2 mg, 0.410 mmol)을 에틸렌 글라이콜 (3.0 ml, 54.6 mmol)과 메탄올 (15 ml)에 녹이고 교반시킨다. 반응기의 온도를 125 oC로 올린 후 6시간동안 교반시킨다. 반응이 종결된 후 상온으로 온도를 내리고, 혼합물을 메탄올 (20 ml x 3)로 여과를 하여 흰색 고체의 화합물 3을 얻었다 (1.19 g, 96%).Compound 2 (1.00 g, 2.73 mmol) and camphorsulfonic acid (95.2 mg, 0.410 mmol) were dissolved in ethylene glycol (3.0 ml, 54.6 mmol) and methanol (15 ml) . The temperature of the reactor was raised to 125 ° C and stirred for 6 hours. After the reaction was completed, the temperature was lowered to room temperature, and the mixture was filtered with methanol (20 ml x 3) to obtain Compound 3 as a white solid (1.19 g, 96%).

250 ml 둥근바닥플라스크에 화합물 3 (1.00 g, 2.20 mmol), 초산칼륨 (1.30 g, 13.2 mmol)을 1,4-다이옥세인 (60 ml)에 녹인다. 아르곤으로 용존산소를 제거하고 난 뒤 질소분위기를 유지하면서 교반시킨다. Pd(dppf)Cl2 (0.322 g, 0.440 mmol) 촉매를 1,4-다이옥세인 (3 ml)에 녹여 첨가하고, 비스(피나콜라토)다이보론 (1.23 g, 4.84 mmol) 또한 1,4-다이옥세인 (5 ml)에 녹여 반응기에 넣어준다. 환류 냉각관을 설치하고 80 oC로 온도를 올려준 후 16시간동안 반응을 진행시킨다. 반응이 종료된 후 혼합물을 셀라이트로 여과(다이클로로메테인 50 ml, 에틸아세테이트 30 ml)를 해 준다. 모액 중 용매를 제거한 후 실리카겔 칼럼크로마토그래피 (4:1 헥세인/에틸아세테이트)로 정제를 하면 원하는 생성물 4를 하얀색 고체로 얻었다 (1.00 g, 83%).Compound 3 (1.00 g, 2.20 mmol) and potassium acetate (1.30 g, 13.2 mmol) are dissolved in 1,4-dioxane (60 ml) in a 250 ml round bottom flask. After removing dissolved oxygen with argon, it is stirred while maintaining a nitrogen atmosphere. The catalyst was dissolved in 1,4-dioxane (3 ml) and Pd (dppf) Cl 2 (0.322 g, 0.440 mmol) was added and bis (pinacolato) diboron (1.23 g, Dissolve in sine (5 ml) and add to the reactor. A reflux condenser was installed and the temperature was raised to 80 ° C and the reaction was allowed to proceed for 16 hours. After the reaction is complete, the mixture is filtered through celite (dichloromethane 50 ml, ethyl acetate 30 ml). Removal of the solvent in the mother liquor followed by purification by silica gel column chromatography (4: 1 hexane / ethyl acetate) gave the desired product 4 as a white solid (1.00 g, 83%).

100 ml 둥근바닥플라스크에 화합물 7 (1.00 g, 1.82 mmol)을 다이클로로메테인 (DCM) (20 ml)에 녹여 교반시킨다. 얼음을 이용해 0 oC로 반응기의 온도를 낮춘 후 과염소산 (perchloric acid) (70% 수용액, 0.78 ml, 9.10 mmol)를 넣어준다. 상온으로 온도를 올리고 1시간동안 교반시켜준다. 반응이 종결된 후 탄산수소나트륨 수용액과 다이클로로메테인을 가지고 추출을 하고 유기층의 용매를 회전증발기를 이용해 제거하여 붉은색 고체를 얻었다 (0.770 g, 92%). Compound (7) (1.00 g, 1.82 mmol) is dissolved in dichloromethane (DCM) (20 ml) and stirred in a 100 ml round bottom flask. The temperature of the reactor is lowered to 0 oC with ice, and then perchloric acid (70% aqueous solution, 0.78 ml, 9.10 mmol) is added. The temperature is raised to room temperature and stirred for 1 hour. After the reaction was completed, the mixture was extracted with an aqueous solution of sodium hydrogencarbonate and dichloromethane, and the solvent of the organic layer was removed using a rotary evaporator to obtain a red solid (0.770 g, 92%).

위에서 얻은 0.770 g의 붉은색 고체를 클로로포름 (15 ml)과 에탄올 (5 ml)에서 재결정하여 0.750g (97%)의 순수한 생성물 5를 얻었다.0.770 g of a red solid obtained above was recrystallized from chloroform (15 ml) and ethanol (5 ml) to give 0.750 g (97%) of pure product 5.

Figure pat00018
Figure pat00018

250 ml 둥근바닥플라스크에 화합물 2 (0.730 g, 1.99 mmol)와 화합물 5 (0.918 g, 1.99 mmol)를 톨루엔 (50 ml)과 테트라하이드로퓨란 (10 ml)에 녹여 교반시킨다. 촉매인 Pd(PPh3)4 (0.115 g, 0.0997 mmol), 탄산나트륨 수용액 (2M, 12.9 ml, 25.8 mmol), 그리고 상이동촉매로 Aliquat 336 (1~2 방울)을 넣어준 후 환류 냉각관을 설치해서 온도를 130 oC까지 올려준다. 2일동안 반응을 진행시킨 후 상온으로 반응기의 온도를 내려준다. 메탄올 (60 ml)을 넣고 원심분리를 통해 침전을 형성하고, 이를 여과하여 짙은갈색의 고체를 얻는다. 메탄올 (50 ml)로 속슬렛 추출을 수행하면 원통여과지에 갈색의 고체가 남게 되는데 이를 건조시켜 원하는 고분자 6 (1.31 g)을 얻었다.Compound 2 (0.730 g, 1.99 mmol) and compound 5 (0.918 g, 1.99 mmol) were dissolved in toluene (50 ml) and tetrahydrofuran (10 ml) and stirred in a 250 ml round bottom flask. (0.115 g, 0.0997 mmol), sodium carbonate aqueous solution (2M, 12.9 ml, 25.8 mmol) and Aliquat 336 (1 ~ 2 drops) as a phase transfer catalyst were placed in a reflux condenser Raise the temperature to 130 oC. The reaction is allowed to proceed for 2 days and then the temperature of the reactor is lowered to room temperature. Methanol (60 ml) was added and the mixture was centrifuged to form a precipitate which was filtered to give a dark brown solid. When Soxhlet extraction was performed with methanol (50 ml), a brown solid remained on the cylindrical filter paper, which was dried to obtain the desired polymer 6 (1.31 g).

상기 합성된 폴리(페난트렌퀴논)은 중량 평균 분자량이 약 15,000이었다.
The synthesized poly (phenanthrenequinone) had a weight average molecular weight of about 15,000.

실시예Example 1: 음극 및 리튬 전지의 제조 1: Manufacture of cathode and lithium battery

음극 활물질로서 평균 입도 20 ㎛인 탄소계 활물질인 MCMB 분말 (Osaka Gas Co.)와 평균 입도 15 ㎛인 SiOx 분말 (신에츠사)을 9:1의 중량비로 혼합한 분말을 사용하였다. 바인더로는 상기 제조예 1에서 제조한 폴리(페난트렌퀴논)을 사용하였다. 상기 음극 활물질과 바인더로서 상기 제조예 1에서 제조한 폴리(페난트렌퀴논)를 90:10 의 중량비로 혼합하고 용매로 클로로포름을 사용하여 1시간 동안 교반시켜 고형분 분말이 균일하게 분산된 음극 슬러리를 제조하였다. MCMB powder (Osaka Gas Co.), which is a carbon-based active material having an average particle size of 20 μm, and SiOx powder (Shin-Etsu Co.) having an average particle size of 15 μm were mixed as a negative electrode active material at a weight ratio of 9: 1. As the binder, the poly (phenanthrenequinone) prepared in Preparation Example 1 was used. The negative electrode active material and the poly (phenanthrene quinone) prepared in Preparation Example 1 were mixed as a binder at a weight ratio of 90:10 and stirred for 1 hour using chloroform as a solvent to prepare an anode slurry in which solid powder was uniformly dispersed Respectively.

상기 음극 활물질 슬러리를 두께가 10㎛인 구리 호일 집전체에 도포하여 음극판을 제조하였으며, 코팅이 완료된 극판은 110℃에서 1시간 동안 1차 건조시킨 다음, 다시 150℃ 진공 오븐에서 2시간 동안 건조한 후 프레스로 압착하여 60㎛ 두께의 음극을 제조하였다. The negative electrode active material slurry was coated on a copper foil current collector having a thickness of 10 탆 to prepare a negative electrode plate. The coated electrode plate was first dried at 110 캜 for 1 hour and then dried in a 150 캜 vacuum oven for 2 hours Pressed by a press to prepare a negative electrode having a thickness of 60 mu m.

상기 음극을 사용하여, Li 금속을 상대전극으로 하고, 세퍼레이타로서 폴리프로필렌 세퍼레이타(separator, Cellgard 3510)를 사용하고, 전해질로는 1.3M LiPF6가 EC(에틸렌 카보네이트), FEC(플루오로에틸 카보네이트) 및 DEC(디에틸 카보네이트)의 혼합 용매(2:2:6 부피비)에 녹아있는 용액을 사용하여 CR-2032 타입의 코인 하프 셀을 제조하였다.A polypropylene separator (Cellgard 3510) was used as a separator, Li metal was used as a counter electrode, and 1.3M LiPF 6 was used as an electrolyte such as EC (ethylene carbonate), FEC The coin half cell of CR-2032 type was prepared by using a solution in which a mixed solvent (2: 2: 6 by volume) of DEC (diethyl carbonate) and DEC (diethyl carbonate)

비교예Comparative Example 1: 음극 및 리튬 전지의 제조 1: Manufacture of cathode and lithium battery

바인더로서 상기 폴리(페난트렌퀴논) 대신 PVDF(polyvinylidene fluoride) (kureha사, KF1100)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 코인 하프 셀을 제조하였다.A coin half cell was produced in the same manner as in Example 1, except that PVDF (polyvinylidene fluoride) (Kureha Co., KF1100) was used instead of the poly (phenanthrenequinone) as the binder.

실시예Example 2: 음극 및 리튬 전지의 제조 2: Manufacture of cathode and lithium battery

음극 활물질로서 MCMB 분말과 SiOx 분말을 8:2의 중량비로 혼합한 분말을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 코인 하프 셀을 제조하였다.A coin half cell was produced in the same manner as in Example 1, except that a powder obtained by mixing MCMB powder and SiOx powder at a weight ratio of 8: 2 was used as the negative electrode active material.

비교예Comparative Example 2: 음극 및 리튬 전지의 제조 2: Manufacture of cathode and lithium battery

바인더로서 폴리(페난트렌퀴논) 대신 PVDF(polyvinylidene fluoride) (kureha사, KF1100)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법에 따라 실시하여 코인 하프 셀을 제조하였다.A coin half cell was produced in the same manner as in Example 2, except that PVDF (polyvinylidene fluoride) (Kureha Co., KF1100) was used instead of poly (phenanthrenequinone) as a binder.

실시예Example 3: 음극 및 리튬 전지의 제조 3: Manufacture of cathode and lithium battery

음극 활물질로서 나노사이즈의 Si 분말 (Alfa Aeasr사, 평균 입도 약 50nm)과 바인더로서 폴리(페난트렌퀴논)을 7:3의 중량비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 코인 하프 셀을 제조하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that nano-sized Si powder (Alfa Aeasr, average particle size of about 50 nm) was used as the negative electrode active material and poly (phenanthrenequinone) was used as the binder in a weight ratio of 7: 3 Coin half cell was prepared.

비교예Comparative Example 3: 음극 및 리튬 전지의 제조 3: Manufacture of cathode and lithium battery

바인더로서 폴리(페난트렌퀴논) 대신 폴리(아크릴산) (Aldrich사, Mv ~ 450,000)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3와 동일한 방법에 따라 실시하여 코인 하프 셀을 제조하였다.
A coin half cell was produced in the same manner as in Example 3 except that poly (acrylic acid) (Aldrich, Mv ~ 450,000) was used instead of poly (phenanthrenequinone) as a binder.

평가예Evaluation example 1:  One: CyclicCyclic voltammetryvoltammetry ( ( CVCV ) 분석) analysis

상기 제조예 1에 따라 제조된 폴리(페난트렌퀴논)의 전도 특성을 확인하기 위하여 CV 분석을 실시하고, 그 결과를 도 2 내지 도 5에 나타내었다.CV analysis was carried out to confirm the conduction characteristics of poly (phenanthrenequinone) prepared according to Preparation Example 1, and the results are shown in FIG. 2 to FIG. 5.

CV 분석기로는 Solartron사의 Model 1287을 이용하였다.Model 1287 of Solartron was used as the CV analyzer.

CV 분석을 위하여, Cu foil 위에 제조예 1에 따라 제조된 폴리(페난트렌퀴논)의 클로로포름 용액을 닥터 블레이드로 도포한 뒤 120℃에서 12시간 동안 진공 건조하여 작업 전극을 제조하였으며, 상대 전극 및 기준 전극으로는 Li metal foil을 사용하였다. LiPF6가 1M의 농도로 에틸렌 카보네이트(EC)/디에틸렌 카보네이트(DEC) (1:1 by vol.)에 용해된 전해질을 사용하여 코인셀을 제작하였다. 상기 코인셀을 0.01 V ~ 3 V 전압 범위에서 0.2 mV/sec의 주사 속도로 CV 실험을 진행하였다. For the CV analysis, a chloroform solution of poly (phenanthrenequinone) prepared according to Preparation Example 1 on a Cu foil was coated with a doctor blade and vacuum dried at 120 ° C for 12 hours to prepare a working electrode. Li metal foil was used as the electrode. A coin cell was fabricated using an electrolyte in which LiPF 6 was dissolved in ethylene carbonate (EC) / diethylene carbonate (DEC) (1: 1 by vol.) At a concentration of 1M. The coin cell was subjected to a CV experiment at a scan rate of 0.2 mV / sec at a voltage range of 0.01 V to 3 V. [

도 2는 3V에서 컷오프한 CV 결과이다. 폴리(페난트렌퀴논)은 3V에서 컷오프 했을 때 1.26V 및 2.36V에서 산화 피크가 나타났으며, lithiation시 0.62V 및 0.66V에서 환원 피크가 나타났다. 2회 사이클시에는 0.66V에서의 전해액 피크가 사라졌다.Fig. 2 shows CV results obtained by cutting off at 3V. The poly (phenanthrenequinone) showed an oxidation peak at 1.26V and 2.36V when cut off at 3V and a reduction peak at 0.62V and 0.66V during lithiation. At the second cycle, the electrolyte peak at 0.66V disappeared.

도 3은 2V에서 컷오프한 CV 결과이다. 폴리(페난트렌퀴논)은 2V에서 컷오프 했을 때 1.26V에서 산화 피크가 나타났으며, lithiation시 0.62V에서 환원 피크가 나타났다.3 shows the result of CV cut off at 2V. The poly (phenanthrenequinone) showed an oxidation peak at 1.26V when cut off at 2V and a reduction peak at 0.62V during lithiation.

도 4는 폴리(페난트렌퀴논)이 산화되기 전에 0.8V에서 컷오프한 CV 결과이다. 폴리(페난트렌퀴논)은 0.62V에서의 환원 피크가 사라졌으며, 이는 환원이 일어나지 않은 것을 보여준다.Figure 4 is a CV result of poly (phenanthrene quinone) cut off at 0.8 V before being oxidized. The poly (phenanthrenequinone) showed that the reduction peak at 0.62V disappeared, indicating that no reduction occurred.

도 5는 다시 3V에서 컷오프한 CV 결과이다. 폴리(페난트렌퀴논)은 1.26V에서 산화 피크, 0.62V에서 환원 피크가 다시 나타났다.5 shows the result of CV cut off at 3V. The poly (phenanthrenequinone) showed an oxidation peak at 1.26 V and a reduction peak at 0.62 V again.

상기 결과로부터 폴리(페난트렌퀴논)은 0.62V 환원 피크와 1.26V 산화 피크가 산화환원(redox) 커플을 이루는 물질임을 알 수 있으며, Si의 경우 약 0 내지 1V 범위, 예를 들어 0.6 내지 0.8 V 사이에서 작동하여 lithiation/de-lithiation 될 때 같이 환원될 수 있으며, 상기 전위 영역에서 전기 전도성을 가질 수 있음을 의미한다.
From the above results, it can be seen that poly (phenanthrenequinone) is a material that forms a redox couple with a 0.62 V reduction peak and a 1.26 V oxidation peak, and in the case of Si, a range of about 0 to 1 V, for example, 0.6 to 0.8 V And can be reduced as it is lithiated / de-lithiated, meaning that it can have electrical conductivity in the potential region.

평가예Evaluation example 2:  2: 충방전Charging and discharging 특성 평가 Character rating

상기 실시예 1-3 및 비교예 1-3에서 제조한 코인 하프 셀에 대하여 후술하는 방법에 따라 충방전 특성을 평가하였다. 충방전 실험은 상온 25℃에서 수행되었다.The charge / discharge characteristics of the coin half cells prepared in Example 1-3 and Comparative Example 1-3 were evaluated according to a method described later. The charge and discharge tests were carried out at room temperature 25 ℃.

실시예 1 및 비교예 1의 경우, 활물질 1g 당 495mA의 전류로 전압이 0.005 V (vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 충전한 후, 정전압으로 0.05 mA까지 충전을 실시하였다. In the case of Example 1 and Comparative Example 1, the battery was charged with a constant current until the voltage reached 0.005 V (vs. Li) at a current of 495 mA per 1 g of the active material, and then charged to a constant voltage of 0.05 mA.

다시 동일한 전류로 전압이 1.0 V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 방전하였다.And then discharged at a constant current until the voltage reached 1.0 V (vs. Li) at the same current.

율 특성을 확인하기 위해 0.5C, 1C, 3C, 5C, 10C 각각 5회씩 반복적으로 충방전을 실시하였다. Charging and discharging were repeatedly carried out five times at 0.5 C, 1 C, 3 C, 5 C, and 10 C, respectively, in order to confirm the rate characteristics.

실시예 1 및 비교예 1의 코인 하프 셀에 대한 각 사이클별 방전용량 측정 결과를 도 6에 나타내었다. The discharge capacity measurement results for each cycle of the coin half cell of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Fig.

도 6에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 코인 하프 셀은 비교예 1의 코인 하프 셀에 비하여 율 특성이 개선된 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 6, the coin half cell of Example 1 has improved rate characteristics as compared to the coin half cell of Comparative Example 1.

실시예 2 및 비교예 2의 경우, 활물질 1g 당 618mA의 전류로 전압이 0.005 V (vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 충전한 후, 정전압으로 0.05 mA까지 충전을 실시하였다. In the case of Example 2 and Comparative Example 2, the battery was charged with a constant current until the voltage reached 0.005 V (vs. Li) at a current of 618 mA per 1 g of the active material, and then charged to a constant voltage of 0.05 mA.

다시 동일한 전류로 전압이 1.0 V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 방전하였다.And then discharged at a constant current until the voltage reached 1.0 V (vs. Li) at the same current.

율 특성을 확인하기 위해 0.5C, 1C, 3C, 5C, 10C 각각 5회씩 반복적으로 충방전을 실시하였다. Charging and discharging were repeatedly carried out five times at 0.5 C, 1 C, 3 C, 5 C, and 10 C, respectively, in order to confirm the rate characteristics.

실시예 2 및 비교예 2의 코인 하프 셀에 대한 각 사이클별 방전용량 측정 결과를 도 7에 나타내었다. FIG. 7 shows discharge capacity measurement results of the coin half cells of Example 2 and Comparative Example 2 for each cycle.

도 7에서 보는 바와 같이, SiOx 음극 활물질의 함량이 증가된 경우에는, 폴리(페난트렌퀴논) 바인더를 사용한 실시예 2의 코인 하프 셀이 PVDF 바인더를 사용한 비교예 1의 코인 하프 셀에 비하여 용량을 유지하는 특성이 현저히 개선되고 있음을 알 수 있다. 7, when the content of the SiOx negative electrode active material was increased, the coin half cell of Example 2 using the poly (phenanthrene quinone) binder had a capacity larger than that of the coin half cell of Comparative Example 1 using the PVDF binder It can be seen that the characteristics to maintain are remarkably improved.

실시예 3 및 비교예 3의 경우, 첫번째 사이클에서 활물질 1g 당 100mA의 전류로 전압이 0.005 V (vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 충전한 후, 정전압으로 활물질 1g 당 10 mA까지 충전을 실시하였다. 다시 동일한 전류로 전압이 1.0 V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 방전하였다.In the case of Example 3 and Comparative Example 3, the battery was charged with a constant current until the voltage reached 0.005 V (vs. Li) at a current of 100 mA per 1 g of the active material in the first cycle, and then charged to 10 mA per 1 g of the active material at a constant voltage Respectively. And then discharged at a constant current until the voltage reached 1.0 V (vs. Li) at the same current.

두번째 사이클에서 활물질 1g 당 200mA의 전류로 전압이 0.005 V (vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 충전한 후, 정전압으로 활물질 1g 당 10 mA까지 충전을 실시하였다. 다시 동일한 전류로 전압이 1.0 V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 방전하였다. 세번째 사이클 이후부터 활물질 1g 당 358mA의 전류로 전압이 0.005 V (vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 충전한 후, 정전압으로 활물질 1g 당 10 mA까지 충전을 실시하였다. 다시 동일한 전류로 전압이 1.0 V(vs. Li)에 이를 때까지 정전류로 방전하였다.In the second cycle, the battery was charged with a constant current until the voltage reached 0.005 V (vs. Li) at a current of 200 mA per 1 g of the active material, and then charged to 10 mA per 1 g of the active material at a constant voltage. And then discharged at a constant current until the voltage reached 1.0 V (vs. Li) at the same current. After the third cycle, the battery was charged with a constant current until the voltage reached 0.005 V (vs. Li) at a current of 358 mA per 1 g of the active material, and then charged to 10 mA per 1 g of the active material at a constant voltage. And then discharged at a constant current until the voltage reached 1.0 V (vs. Li) at the same current.

실시예 3 및 비교예 3의 코인 하프 셀에 대한 각 사이클별 방전용량 측정 결과를 도 8에 나타내었다.The discharge capacity measurement results of the coin half cells of Example 3 and Comparative Example 3 for each cycle are shown in Fig.

도 8에서 보는 바와 같이, 나노사이즈 Si 분말 음극 활물질을 사용한 경우에는, 폴리(페난트렌퀴논) 바인더를 사용한 실시예 3의 코인 하프 셀이 폴리(아크릴산) 바인더를 사용한 비교예 3의 코인 하프 셀에 비하여 비용량이 증가하는 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 8, in the case of using a nano-sized Si powder negative electrode active material, the coin half cell of Example 3 using a poly (phenanthrenequinone) binder was used in a coin half cell of Comparative Example 3 using a poly (acrylic acid) It can be seen that the amount of cost increases.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the appended claims.

30: 리튬 전지
22: 음극
23: 양극
24: 세퍼레이터
25: 전지 용기
26: 봉입 부재30: Lithium battery
22: cathode
23: anode
24: Separator
25: Battery container
26:

Claims (16)

하기 화학식 1로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위, 하기 화학식 2로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위, 하기 화학식 3으로 표시되는 페난트렌 반복단위 및 하기 화학식 4로 표시되는 페난트렌 반복단위 중 적어도 하나를 포함하는 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더:
[화학식 1]
Figure pat00019

[화학식 2]
Figure pat00020

[화학식 3]
Figure pat00021

[화학식 4]
Figure pat00022

상기 화학식 1 내지 4에서, R1 내지 R8은 서로 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환된 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환된 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기, 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환된 또는 비치환된 C6-C30 아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C7-C30 아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴옥시기, 치환된 또는 비치환된 C3-C30 헤테로아릴알킬기, 치환된 또는 비치환된 C4-C30 탄소고리기, 치환된 또는 비치환된 C5-C30 탄소고리알킬기, 치환된 또는 비치환된 C2-C30 헤테로고리기, 또는 치환된 또는 비치환된 C3-C30 헤테로고리알킬기이다.A phenanthrene quinone repeating unit represented by the following formula (1), a phenanthrene quinone repeating unit represented by the following formula (2), a phenanthrene repeating unit represented by the following formula (3) and a phenanthrene repeating unit represented by the following formula Conductive Polymer Binder for Lithium Battery:
[Chemical Formula 1]
Figure pat00019

(2)
Figure pat00020

(3)
Figure pat00021

[Chemical Formula 4]
Figure pat00022

Wherein R 1 to R 8 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a substituted or unsubstituted C1-C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C30 alkoxy group, a substituted Or a substituted or unsubstituted C6-C30 aryloxy group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2-C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group, A substituted or unsubstituted C2-C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C2-C30 heteroaryloxy group, a substituted or unsubstituted C3-C30 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C2-C30 heteroaryl group, A substituted or unsubstituted C2-C30 heterocyclic group, a substituted or unsubstituted C3-C30 heterocycle, a substituted or unsubstituted C4-C30 carbon ring group, a substituted or unsubstituted C5-C30 carbon ring alkyl group, Alkyl group. 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위가 하기 화학식 1a로 표시되는 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더:
[화학식 1a]
Figure pat00023
The method according to claim 1,
Wherein the phenanthrene quinone repeating unit represented by the formula (1) is represented by the following formula (1a):
[Formula 1a]
Figure pat00023
 제1항에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 페난트렌퀴논 반복단위가 하기 화학식 2a로 표시되는 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더:
[화학식 2a]
Figure pat00024
The method according to claim 1,
Wherein the phenanthrene quinone repeating unit represented by Formula 2 is represented by Formula 2a:
(2a)
Figure pat00024
 제1항에 있어서,
상기 화학식 3으로 표시되는 페난트렌 반복단위가 하기 화학식 3a로 표시되는 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더:
[화학식 3a]
Figure pat00025

상기 화학식 3a 중, R7 및 R8은 상술한 바와 같다.The method according to claim 1,
Wherein the phenanthrene repeating unit represented by the formula (3) is represented by the following formula (3a):
[Chemical Formula 3]
Figure pat00025

In the above formula (3a), R 7 and R 8 are as described above. 제1항에 있어서,
상기 화학식 3으로 표시되는 페난트렌 반복단위가 하기 화학식 3b로 표시되는 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더:
[화학식 3b]
Figure pat00026
The method according to claim 1,
Wherein the phenanthrene repeating unit represented by Formula 3 is represented by Formula 3b:
(3b)
Figure pat00026
 제1항에 있어서,
상기 화학식 4로 표시되는 페난트렌 반복단위가 하기 화학식 4a로 표시되는 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더:
[화학식 4a]
Figure pat00027

상기 화학식 4a 중, R7 및 R8은 상술한 바와 같다.The method according to claim 1,
Wherein the phenanthrene repeating unit represented by Formula 4 is represented by Formula 4a:
[Chemical Formula 4a]
Figure pat00027

In Formula 4a, R 7 and R 8 are as described above. 제1항에 있어서,
상기 화학식 4로 표시되는 페난트렌 반복단위가 하기 화학식 4b로 표시되는 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더:
[화학식 4b]
Figure pat00028
The method according to claim 1,
Wherein the phenanthrene repeating unit represented by Formula 4 is represented by the following Formula 4b:
(4b)
Figure pat00028
 제1항에 있어서,
상기 전도성 고분자 바인더의 중량 평균 분자량이 2,000 이상인 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더.The method according to claim 1,
Wherein the conductive polymer binder has a weight average molecular weight of 2,000 or more. 제8항에 있어서,
상기 전도성 고분자 바인더의 중량 평균 분자량이 2,000 내지 50,000인 리튬 전지용 전도성 고분자 바인더.9. The method of claim 8,
Wherein the conductive polymer binder has a weight average molecular weight of 2,000 to 50,000. 전극 활물질; 및
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전도성 고분자 바인더;
를 포함하는 리튬 전지용 전극.Electrode active material; And
10. A conductive polymer binder according to any one of claims 1 to 9,
And an electrode for a lithium battery. 제10항에 있어서,
상기 전도성 고분자 바인더의 함량은, 상기 전극 활물질 및 상기 전도성 고분자 바인더의 총 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%인 리튬 전지용 전극. 11. The method of claim 10,
The content of the conductive polymer binder is 1 to 30% by weight based on the total weight of the electrode active material and the conductive polymer binder. 제10항에 있어서,
상기 전극이 음극인 리튬 전지용 전극.11. The method of claim 10,
Wherein the electrode is a negative electrode. 제10항에 있어서,
상기 전극 활물질은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘계 합금, 실리콘-탄소계 재료 복합체, 주석, 주석계 합금, 주석-탄소 복합체, 또는 그 조합을 포함하는 리튬 전지용 전극.11. The method of claim 10,
Wherein the electrode active material comprises silicon, a silicon oxide, a silicon based alloy, a silicon-carbon based material composite, a tin, a tin based alloy, a tin-carbon composite, or a combination thereof. 제13항에 있어서,
상기 전극 활물질은 탄소계 음극 활물질을 더 포함하는 리튬 전지용 전극.14. The method of claim 13,
Wherein the electrode active material further comprises a carbonaceous anode active material. 제10항에 따른 전극을 포함하는 리튬 전지.A lithium battery comprising the electrode according to claim 10. 제15항에 있어서,
상기 리튬 전지는 리튬 이차 전지인 리튬 전지.16. The method of claim 15,
The lithium battery is a lithium secondary battery.
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