초록

본 발명에 따르면, 리튬 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB)를 리튬 2차 전지의 첨가제로서 사용하는 경우, 긴 수명, 높은 용량 유지율, 과충전에 대한 방지와 같은 향상된 전지 성능을 얻을 수 있다.

대표청구항 ▼

리튬 2차 전지의 과충전 방지 방법으로서,A) I) 비(非)수계 용매, II) 용질, 및 III) 킬레이트화 오르쏘보레이트염(CHELATED ORTHOBORATE SALT) 및 킬레이트화 오르쏘포스페이트염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 염 첨가제를 포함하는 전해액; B) 애노드; 및 C) 캐소드를 제공하는 단계; 및D) 상기 전해액, 애노드 및 캐소드를 전지로 결합하는 단계를 포함하는, 과충전 방지 방법.제1항에 있어서,상기 염 첨가제는, 약 0.001 M 내지 약 2 M의 농도로 존재하는 리튬 비스(옥살레이토)보레이트를 포함하는

리튬 2차 전지의 과충전 방지 방법으로서,A) I) 비(非)수계 용매, II) 용질, 및 III) 킬레이트화 오르쏘보레이트염(CHELATED ORTHOBORATE SALT) 및 킬레이트화 오르쏘포스페이트염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 염 첨가제를 포함하는 전해액; B) 애노드; 및 C) 캐소드를 제공하는 단계; 및D) 상기 전해액, 애노드 및 캐소드를 전지로 결합하는 단계를 포함하는, 과충전 방지 방법.제1항에 있어서,상기 염 첨가제는, 약 0.001 M 내지 약 2 M의 농도로 존재하는 리튬 비스(옥살레이토)보레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.제1항에 있어서,상기 염 첨가제는, 약 0.01 M 내지 약 1.5 M의 농도로 존재하는 리튬 비스(옥살레이토)보레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.제1항에 있어서,상기 염 첨가제는, 리튬 비스(옥살레이토)보레이트, 리튬 비스(말로네이토)보레이트, 리튬 비스(디플루오로말로네이토) 보레이트, 리튬(말로네이토 옥살레이토) 보레이트, 리튬 (디플루오로말로네이토 옥살레이토) 보레이트, 리튬 트리스(옥살레이토)포스페이트 및 리튬 트리스(디플루오로말로네이토)포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.제1항에 있어서,상기 용질은,약 0.1 내지 약 2.5 M의 농도로 존재하며,LIPF6, LIBF4, LICLO4, LIASF6, LITAF6, LIALCL4, LI2B10CL10, LICF3SO3; LIN(SO2CMF2M+1)(SO2CNF2N+1) 및 LIC(SO2CKF2K+1)(SO2CMF2M+1)(SO2CNF2N+1) (여기서 각각, K는 1 내지 10이고, M은 1 내지 10이며, N은 1 내지 10임); LIN(SO2CPF2PSO2) 및 LIC(SO2CPF2PSO2)(SO2CQF2Q+1) (여기서, P는 1 내지 10이고, Q는 1 내지 10임); LIPFX(RF)6-X 및 LIBFY(RF)4-Y (여기서, RF는 퍼플루오르화 C1∼C20 알킬기 또는 퍼플루오르화 방향족 기이고, X는 0 내지 5이며, Y는 0 내지 3임), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.제1항에 있어서,상기 비(非)수계 용매는, 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 디프로필 카르보네이트, 디부틸 카르보네이트, 에틸 메틸 카르보네이트, 메틸 프로필 카르보네이트, 에틸 프로필 카르보네이트, 테트라하이드퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 1,3-디옥솔란(1,3-DIOXOLANE), 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 1,2-디부톡시에탄, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 부틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 부티레이트, 에틸 부티레이트, 프로필 부티레이트, 부틸 부티레이트, Γ-부티로락톤, 2-메틸-Γ-부티로락톤, 3-메틸-Γ-부티로락톤, 4-메틸-Γ-부티로락톤, Β-프로피오락톤, Δ-발레로락톤, 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스페이트, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸) 포스페이트, 트리프로필 포스페이트, 트리이소프로필 포스페이트, 트리부틸 포스페이트, 트리헥실 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트(TRITOLYL PHOSPHATE) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.리튬 2차 전지의 과충전 방지 방법으로서,비(非)수계 용매, 용질 및 염 첨가제를 포함하는 전해액을 제공하는 단계를 포함하고,상기 염 첨가제는 리튬 비스(옥살레이토)보레이트를 포함하며,상기 전해액 중의 상기 리튬 비스(옥살레이토)보레이트의 농도는 1.5 M을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 방법.제7항에 있어서,상기 용질은, LIPF6, LIBF4, LICLO4, LIASF6, LITAF6, LIALCL4, LI2B10CL10, LICF3SO3; LIN(SO2CMF2M+1)(SO2CNF2N+1) 및 LIC(SO2CKF2K+1)(SO2CMF2M+1)(SO2CNF2N+1) (여기서 각각, K는 1 내지 10이고, M은 1 내지 10이며, N은 1 내지 10임); LIN(SO2CPF2PSO2) 및 LIC(SO2CPF2PSO2)(SO2CQF2Q+1) (여기서, P는 1 내지 10이고, Q는 1 내지 10임); LIPFX(RF)6-X 및 LIBFY(RF)4-Y (여기서, RF는 퍼플루오르화 C1∼C20 알킬기 또는 퍼플루오르화 방향족 기이고, X는 0 내지 5이며, Y는 0 내지 3임), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.제7항에 있어서,상기 비(非)수계 용매는, 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 디프로필 카르보네이트, 디부틸 카르보네이트, 에틸 메틸 카르보네이트, 메틸 프로필 카르보네이트, 에틸 프로필 카르보네이트, 테트라하이드퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 1,3-디옥솔란(1,3-DIOXOLANE), 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 1,2-디부톡시에탄, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 부틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 부틸 프로피오네이트, 메틸 부티레이트, 에틸 부티레이트, 프로필 부티레이트, 부틸 부티레이트, Γ-부티로락톤, 2-메틸-Γ-부티로락톤, 3-메틸-Γ-부티로락톤, 4-메틸-Γ-부티로락톤, Β-프로피오락톤, Δ-발레로락톤, 트리메틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스페이트, 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸) 포스페이트, 트리프로필 포스페이트, 트리이소프로필 포스페이트, 트리부틸 포스페이트, 트리헥실 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리톨릴 포스페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.제7항에 있어서,캐소드는, LIMNO2, LIMN2O4, LICOO2, LI2CR2O7, LI2CRO4, LINIO2, LIFEO2, LINIXCO1-XO2 (0＜X＜1), LIFEPO4, LIMN0.5NI0.5O2, LIMNXCOYNIXO2 (여기서, 0＜X,Y,Z＜1이고, X+Y+Z=1임), LIMC0.5MN1.5O4 (여기서, MC는 2가 금속임), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 리튬 혼합 금속 옥사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.제9항에 있어서,캐소드는, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리아미드, 멜라민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 바인더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.제7항에 있어서,애노드는, 결정질 탄소(CRYSTALLINE CARBON), 리튬 금속, LIMNO2, LIAL, LIZN, LI3BI, LI3CD, LI3SB, LI4SI, LI4.4PB, LI4.4SN, LIC6, LI3FEN2, LI2.6CO0.4N, LI2.6CU0.4N, LI4TI5O12, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.제7항에 있어서,상기 용질은 LIPF6, LIBF4 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.제9항에 있어서,상기 비(非)수계 용매는, 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트 및 디에틸 카르보네이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.제9항에 있어서,상기 비수계 전해액은, 에틸렌 카르보네이트와 에틸메틸 카르보네이트와 디에틸 카르보네이트의 블렌드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.제7항에 있어서,상기 염 첨가제는 리튬 비스(옥살레이토)보레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.제16항에 있어서,상기 리튬 비스(옥살레이토)보레이트는 상기 전해액 중에 약 1.0 M을 초과하지 않는 농도로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.제16항에 있어서,상기 비(非)수계 용매는 약 1∼50 중량%의 에틸렌 카르보네이트, 약 1∼50 중량%의 프로필렌 카르보네이트, 및 1∼80 중량%의 디에틸 카르보네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.리튬 2차 전지의 과충전 방지 방법으로서,리튬 비스(옥살레이토)보레이트, 비(非)수계 전해액, 애노드, 캐소드 및 제1 염을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 리튬 비스(옥살레이토)보레이트는 약 1.0 M을 초과하지 않는 농도로 존재하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 방법.제19항에 있어서,상기 제1 염이, LIPF6, LIBF4, LICLO4, LIASF6, LITAF6, LIALCL4, LI2B10CL10, LICF3SO3; LIN(SO2CMF2M+1)(SO2CNF2N+1) 및 LIC(SO2CKF2K+1)(SO2CMF2M+1)(SO2CNF2N+1) (여기서 각각, K는 1 내지 10이고, M은 1 내지 10이며, N은 1 내지 10임); LIN(SO2CPF2PSO2) 및 LIC(SO2CPF2PSO2)(SO2CQF2Q+1) (여기서, P는 1 내지 10이고, Q는 1 내지 10임); LIPFX(RF)6-X 및 LIBFY(RF)4-Y (여기서, RF는 퍼플루오르화 C1∼C20 알킬기 또는 퍼플루오르화 방향족 기이고, X는 0 내지 5이며, Y는 0 내지 3임), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.