고속 충전 리튬이차전지용 전해액, 이를 포함하는 리튬이차전지 및 리튬이차전지의 제조 방법
Electrolyte for fast charging of lithium secondary battery for fast charging lithium secondary battery, lithium secondary battery including same, and method for manufacturing lithium secondary battery
특허 요약
본 발명은 리튬이차전지의 고속 충전용 전해액, 이를 포함하는 리튬이차전지 및 리튬 이차 전지의 제조 방법에 관한 것으로, 선형 카보네이트계 용매 및 선형 에스테르계 용매를 포함하는 유기용매를 포함하여, 리튬이차전지의 고속 충전 특성 향상 및 화재 및 폭발 위험성이 없거나, 적어 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 리튬이차전지의 용량, 용량유지율, 초기 쿨롱 효율 등의 전지 특성 및 전지 수명이 향상되고, 전지의 빠른 충전이 가능하며, 충전 속도가 빠른 조건 하에서도 전지 수명을 향상시킬 수 있다.
청구항
번호청구항
4

제1항에 있어서,상기 리튬염은 0.1 내지 60 M의 농도로 포함되는리튬이차전지의 고속 충전용 전해액.

1

리튬염;하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제1용매; 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 제2용매를 포함하는 리튬이차전지의 고속 충전용 전해액:[화학식 1][화학식 2]여기서, n, m, o 및 p는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이며,R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 및 탄소수 2 내지 10의 알키닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며,R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기로 이루어진 군으로부터 선택되며,  상기 R3 및 R4가 치환되는 경우, 치환기는 수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 카복시기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기 및 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우 이들은 서로 동일하거나 상이하며, 상기 예시에 국한되지 않는다.

2

제1항에 있어서,상기 리튬염은 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiC6H5SO3, LiN(C2F5SO3)2, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2. LiN(FSO2)2, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(단, x, y는 0 또는 자연수), LiCl, LiI, LiSCN, LiB(C2O4)2, LiF2BC2O4, LiPF4(C2O4), LiPF2(C2O4)2, LiPO2F2, LiP(C2O4)3 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는리튬이차전지의 고속 충전용 전해액.

3

제1항에 있어서, 상기 제1 용매 및 제2 용매를 99:1 내지 1:99의 부피비로 포함하는리튬이차전지의 고속 충전용 전해액.

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제1항에 있어서,상기 리튬이차전지의 고속 충전용 전해액은 비닐렌 카보네이트(VC), 비닐렌 에틸렌 카보네이트(VEC), 프로판 설톤(PS), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 에틸렌 설페이트(ethylene sulfate, ES), 리튬플루오르포스페이트 (LiPO2F2), 리튬옥살릴디플루오로보레이트(LiODFB), 헥사플루오로 글루타릭 안하이드라이드(hexafluoro glutaric anhydride, HFA), 리튬 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB) 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는리튬이차전지의 고속 충전용 전해액.

6

제5항에 있어서,상기 첨가제는 전해액의 총 중량 중 0.1 내지 13 중량%로 포함하는리튬이차전지의 고속 충전용 전해액.

7

양극활물질을 포함하는 양극;제1항에 따른 고속 충전용 전해액; 음극; 및분리막을 포함하는리튬이차전지.

8

제7항에 있어서,상기 양극은 과니켈 NCM계 소재를 양극활물질로 포함하는리튬이차전지.

9

제7항에 있어서,상기 분리막은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막 또는 세라믹 코팅된 것인리튬이차전지.

10

제7항에 있어서, 상기 리튬이차전지는 리튬이온 이차전지 내지 리튬금속 이차전지인리튬이차전지.

11

a) 집전체 상에 양극활물질, 고분자 바인더 및 도전재가 포함된 양극을 제조하는 단계; b) 상기 양극, 분리막 및 음극이 순차적으로 개재된 전극 조립체를 제조하는 단계; 및 c) 전지 케이스에 상기 전극 조립체를 삽입하고, 리튬염, 제1항에 따른 고속 충전용 전해액을 주입하는 단계를 포함하는리튬이차전지의 제조 방법.