리튬 이차전지용 고분자 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
Polymer electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
특허 요약
기존의 고분자 전해질 물질인 폴리에틸렌옥사이드(PEO)의 문제점과 폴리스티렌 및 폴리에틸렌옥사이드를 블록공중합한 폴리스티렌-b-폴리에틸렌옥사이드(PS-b-PEO) 기반 고분자 전해질의 문제점을 보완함으로써 기계적 물성, 이온 전도 특성 및 전기화학적 안정성 등이 향상된 리튬 이차전지용 고분자 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지가 개시된다. 상기 리튬 이차전지용 고분자 전해질은, 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르(mPEG)의 말단 히드록시기 중 수소 원자가 하나 이상의 니트릴기를 포함하는 탄화수소기로 치환된 개질 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르(r-mPEG) 및 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 양 말단 히드록시기 중 어느 하나 이상의 수소 원자가 하나 이상의 니트릴기를 포함하는 탄화수소기로 치환된 개질 폴리에틸렌 글리콜(r-PEG) 중 어느 하나 이상;을 포함한다.
청구항
번호청구항
1

폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르(mPEG)의 말단 히드록시기 중 수소 원자가 하나 이상의 니트릴기를 포함하는 탄화수소기로 치환된 개질 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르(r-mPEG) 및 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 양 말단 히드록시기 중 어느 하나 이상의 수소 원자가 하나 이상의 니트릴기를 포함하는 탄화수소기로 치환된 개질 폴리에틸렌 글리콜(r-PEG) 중 어느 하나 이상;을 포함하는 리튬 이차전지용 고분자 전해질.

2

청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 니트릴기를 포함하는 탄화수소기가 탄소수 2 내지 30의 직쇄형 또는 가지형 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질.

3

청구항 2에 있어서, 상기 하나 이상의 니트릴기를 포함하는 탄화수소기가 산소 원자, 질소 원자 및 황 원자 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질.

4

청구항 1에 있어서, 상기 개질 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르(r-mPEG)가 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질:[화학식 1] (mPEG-CN)[화학식 2] (mPEG-(CN)2)상기 화학식 1 및 2에서, n은 반복단위의 개수로서 각각 독립적으로 1 내지 50의 자연수이다.

5

청구항 1에 있어서, 상기 개질 폴리에틸렌 글리콜(r-PEG)이 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질:[화학식 3] (CN-PEG-CN)상기 화학식 3에서, n은 반복단위의 개수로서 1 내지 50의 자연수이다.

6

청구항 1에 있어서, 상기 리튬 이차전지용 고분자 전해질이 하기 화학식 4로 표시되는 블록 공중합체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질:[화학식 4]상기 화학식 4에서, R은 수소 또는 하나 이상의 니트릴기를 포함하는 탄화수소기이며, x는 0 003c# x ≤ 400이고, y는 0 003c# y ≤ 600으로서 1.5x ≤ y ≤ 2.5x를 만족하고, 상기 블록 공중합체의 분자량은 2 내지 60 kg/mol이다.

7

청구항 6에 있어서, 상기 하나 이상의 니트릴기를 포함하는 탄화수소기가 탄소수 2 내지 30의 직쇄형 또는 가지형 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질.

8

청구항 7에 있어서, 상기 하나 이상의 니트릴기를 포함하는 탄화수소기가 산소 원자, 질소 원자 및 황 원자 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질.

9

청구항 6에 있어서, 상기 블록 공중합체가 하기 화학식 5로 표시되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질:[화학식 5] (PS-b-PEO-CN)상기 화학식 5에서, x는 0 003c# x ≤ 400이고, y는 0 003c# y ≤ 600으로서 1.5x ≤ y ≤ 2.5x를 만족하고, 상기 블록 공중합체의 분자량은 2 내지 60 kg/mol이다.

10

청구항 6에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 블록 공중합체가, 상기 개질 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르(r-mPEG) 및 개질 폴리에틸렌 글리콜(r-PEG) 중 어느 하나 이상과 5 ~ 9.9 : 0.1 ~ 5의 질량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질.

11

청구항 1에 있어서, 상기 리튬 이차전지용 고분자 전해질에 금속염이 도핑되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질.

12

청구항 11에 있어서, 상기 금속염이 리튬염인 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지용 고분자 전해질.

13

리튬 니켈코발트망간계 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극; 상기 양극과 음극의 사이에 개재되는 청구항 1의 리튬 이차전지용 고분자 전해질;을 포함하는 리튬 이차전지.

14

청구항 13에 있어서, 상기 리튬 이차전지용 고분자 전해질이 양극 또는 음극의 일면에 박막의 형태로 부착되거나 양극과 음극의 사이에 독립적으로 개재되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이차전지.