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KR20180083801A - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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KR20180083801A
KR20180083801A KR1020180003291A KR20180003291A KR20180083801A KR 20180083801 A KR20180083801 A KR 20180083801A KR 1020180003291 A KR1020180003291 A KR 1020180003291A KR 20180003291 A KR20180003291 A KR 20180003291A KR 20180083801 A KR20180083801 A KR 20180083801A
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secondary battery
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carbonate
electrode active
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겐타 이시이
료스케 오오사와
고지 아베
게이 시마모토
마코토 바바조노
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 극저온 영역(예를 들어 -30℃ 이하)에 있어서도 높은 전지 성능을 실현할 수 있는 조성의 비수 전해액을 구비한 비수 전해액 이차 전지를 제공한다. 여기서 개시되는 비수 전해액은, 비수 용매로서, 에틸렌카르보네이트(EC), 프로필렌카르보네이트(PC), 디메틸카르보네이트(DMC), 에틸메틸카르보네이트(EMC), 및 에틸프로피오네이트(EP)를 포함하고,
비수 용매 전체를 100vol%로 했을 때의 그것들의 함유율은,
EC 20∼30vol%;
PC 5∼10vol%;
EP 5∼10vol%;
DMC+EMC 50∼70vol%;
이다.
The present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery having a non-aqueous electrolyte having a composition capable of realizing high cell performance even in a cryogenic temperature region (for example, -30 ° C or less). The nonaqueous electrolytic solution disclosed herein is a nonaqueous electrolyte solution which is a mixture of ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), and ethyl propionate EP)
When the total amount of the non-aqueous solvent is 100 vol%
EC 20 to 30 vol%;
5 to 10 vol% PC;
EP 5 to 10 vol%;
DMC + EMC 50 to 70 vol%;
to be.

Description

비수 전해액 이차 전지{NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery,

본 발명은 리튬 이온 이차 전지 등의 비수 전해액 이차 전지에 관한 것이다. 상세하게는, 비수 전해액 이차 전지의 전해액 조성에 관한 것이다.The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. More particularly, it relates to an electrolyte composition of a non-aqueous electrolyte secondary battery.

퍼스널 컴퓨터나 휴대 단말기 등의 소위 포터블 전원 또는 차량 구동용 전원으로서, 비수 전해액 이차 전지의 수요가 근년 점점 높아지고 있다. 특히, 경량이며 고에너지 밀도가 얻어지는 리튬 이온 이차 전지는, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 차량의 구동용 고출력 전원으로서 바람직하게 사용되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, demand for non-aqueous electrolyte secondary batteries has become higher as a so-called portable power source for a personal computer or a portable terminal or a power source for driving a vehicle. In particular, a lithium ion secondary battery which is light in weight and has a high energy density is preferably used as a high output power source for driving vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles.

이러한 종류의 이차 전지에 구비되는 비수 전해액은, 전지의 성능이나 내구성을 향상시킨다는 등의 관점에서 용매 및 지지염(전해질)의 종류가 선택되어, 사용되고 있다. 예를 들어, 일본 공표 특허 공보 제2015-528640호(WO2014/081254)에는, 점도 상승을 억제함으로써 저온 영역에 있어서의 비수 전해액의 이온 전도도를 향상시키는 것을 목적으로 하여 제공된, 용매 전체의 10중량%∼90중량%가 에스테르계 용매이며 10중량%∼90중량%가 카르보네이트계 용매인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지용 비수 전해액이 기재되어 있다.The non-aqueous electrolyte provided in this kind of secondary battery has been selected and used from the viewpoints of improving the performance and durability of the battery and the like and the type of the supporting electrolyte (electrolyte). For example, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2015-528640 (WO2014 / 081254), there is proposed a method for improving the ionic conductivity of a non-aqueous electrolyte in a low temperature region by suppressing an increase in viscosity, To 90% by weight of the nonaqueous electrolyte solution is an ester solvent and 10% to 90% by weight of the solvent is a carbonate-based solvent.

그러나, 상기 공보(WO2014/081254)에 개시되는 기술은, -30℃ 이하(예를 들어 -40℃∼-30℃)와 같은 극저온 영역에서 전지를 사용하는 경우를 상정하고 있지 않고, 이러한 극저온 영역에 있어서의 비수 전해액의 거동을 검토한 데이터도 존재하지 않는다. 따라서, 상기 공보(WO2014/081254)에 기재되는 단순한 에스테르계 용매와 카르보네이트계 용매를 혼합하기만 한 착상으로는, 이러한 극저온 영역에 있어서도 안정적으로 양호한 전지 성능을 실현하기 위한 비수 전해액을 제공하는 것은 곤란하다.However, the technique disclosed in the above publication (WO2014 / 081254) does not assume the case where the battery is used in a cryogenic region such as -30 DEG C or lower (for example, -40 DEG C to -30 DEG C) There is no data that examines the behavior of the non-aqueous electrolyte in the non-aqueous electrolyte. Therefore, as a conceivable method in which a simple ester solvent and a carbonate-based solvent described in the above publication (WO2014 / 081254) are mixed, a nonaqueous electrolyte solution for realizing a stable cell performance even in such a cryogenic temperature region is provided It is difficult.

따라서 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, -30℃ 이하(예를 들어 -40℃∼-30℃)와 같은 극저온 영역이어도 안정적으로 양호한 전지 성능을 발휘할 수 있는 조성의 이차 전지용 비수 전해액을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 이러한 비수 전해액을 구비한 저온 특성이 우수한 비수 전해액 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a nonaqueous electrolyte solution for a secondary battery having a composition capable of stably exhibiting good battery performance even in a cryogenic temperature range of -30 ° C or lower (for example, -40 ° C to -30 ° C) . Another object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery having such a nonaqueous electrolyte and excellent low temperature characteristics.

본 발명자들은, 리튬 이온 이차 전지 등의 비수 전해액 이차 전지에 있어서 비수 용매로서 사용될 수 있는 카르보네이트계 용매 및 에스테르계 용매를 여러가지 검토하였다. 그리고, 극저온 영역(예를 들어 -30℃ 이하)에 있어서도 높은 전지 성능을 실현할 수 있는 조성의 비수 전해액을 창출하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors have studied a variety of carbonate-based solvents and ester-based solvents that can be used as non-aqueous solvents in non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries. A nonaqueous electrolytic solution having a composition capable of realizing a high battery performance even in a cryogenic temperature region (for example, -30 占 폚 or lower) was produced, and the present invention was completed.

즉, 여기서 개시되는 발명은, 비수 용매와 전해질을 포함하는 비수 전해액을 구비한 비수 전해액 이차 전지에 관계되어 있고, 그 비수 용매가 환상 카르보네이트계 용매와, 쇄상 카르보네이트계 용매와, 또한 에스테르계 용매를 주체로 하여 조제된 것인 것을 특징으로 한다.That is, the invention disclosed herein relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery having a nonaqueous electrolyte solution containing a nonaqueous solvent and an electrolyte, wherein the nonaqueous solvent comprises a cyclic carbonate solvent, a chain carbonate solvent, An ester-based solvent as a main component.

여기서 개시되는 비수 전해액 이차 전지의 바람직한 일 형태에서는, 상기 비수 용매는, 환상 카르보네이트계 용매로서 적어도 에틸렌카르보네이트(EC) 및 프로필렌카르보네이트(PC)를 포함하고, 쇄상 카르보네이트계 용매로서 적어도 디메틸카르보네이트(DMC) 및 에틸메틸카르보네이트(EMC)를 포함하고, 또한 에스테르계 용매로서 적어도 에틸프로피오네이트(EP)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary cell disclosed herein, the non-aqueous solvent includes at least ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) as a cyclic carbonate-based solvent, and a chain carbonate- (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as a solvent, and at least ethyl propionate (EP) as an ester solvent.

이들 5종의 용매를 배합하여 이루어지는 비수 전해액 이차 전지에 의하면, 극저온 영역에 있어서의 전지 성능의 향상을 도모할 수 있다.The nonaqueous electrolyte secondary battery comprising these five kinds of solvents can improve the battery performance in the cryogenic temperature region.

여기서 개시되는 비수 전해액 이차 전지의 특히 바람직한 일 형태는, 상기 비수 용매 전체를 100vol%로 했을 때의 각각의 함유율이,One particularly preferred form of the nonaqueous electrolyte secondary cell disclosed herein is a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a nonaqueous electrolyte secondary battery,

에틸렌카르보네이트(EC) 20∼30vol%;20 to 30 vol% of ethylene carbonate (EC);

프로필렌카르보네이트(PC) 5∼10vol%;5 to 10% by volume of propylene carbonate (PC);

에틸프로피오네이트(EP) 5∼10vol%;5 to 10% by volume of ethyl propionate (EP);

디메틸카르보네이트(DMC) 및 에틸메틸카르보네이트(EMC)의 합계, 즉 DMC+EMC 50∼70vol%;The sum of dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC), that is, 50 to 70 vol% of DMC + EMC;

인 것을 특징으로 한다..

이러한 배합비로 상기 각 용매를 배합하여 형성된 비수 전해액을 채용함으로써, 당해 전해액의 인화점을 21℃ 이상으로 유지시키면서, 극저온 영역에서의 양호한 전지 성능을 실현한 비수 전해액 이차 전지를 제공할 수 있다.A nonaqueous electrolyte secondary battery realizing good battery performance in a cryogenic temperature range while maintaining the flash point of the electrolytic solution at 21 DEG C or higher can be provided by adopting the nonaqueous electrolyte solution formed by blending each solvent at such a blending ratio.

여기서 개시되는 비수 전해액 이차 전지의 더욱 바람직한 일 형태에서는, 상기 디메틸카르보네이트(DMC)의 함유율 및 상기 에틸메틸카르보네이트(EMC)의 함유율이 어느 것이든 25∼35vol%인 것을 특징으로 한다.In a further preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary cell disclosed herein, the content of the dimethyl carbonate (DMC) and the content of the ethylmethyl carbonate (EMC) are both in the range of 25 to 35 vol%.

이러한 함유율(바람직하게는 거의 균등)로 DMC 및 EMC를 함께 배합함으로써, 안정된 전지 성능(예를 들어 안정된 하이 레이트 충방전)을 실현한다.By mixing DMC and EMC together at such a content (preferably substantially equal), stable battery performance (for example, stable high rate charging and discharging) is realized.

또한, 여기서 개시되는 비수 전해액 이차 전지의 특히 바람직한 일 형태에서는, 상기 비수 전해액의 응고점이 -40℃ 미만인 것을 특징으로 한다.In a particularly preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary cell disclosed herein, the non-aqueous electrolyte has a solidification point of less than -40 占 폚.

대기압 하에서의 응고점이 -40℃ 미만(보다 바람직하게는-45℃ 미만, 예를 들어 -60℃ 이상-45℃ 미만)으로 되도록 비수 전해액을 조제함으로써, -30℃ 이하(예를 들어 -30℃∼-40℃)와 같은 극저온 영역에 있어서의 전지 특성을 보다 향상시킬 수 있다.(For example, from -30 ° C to less than -30 ° C) by preparing a nonaqueous electrolyte solution such that the solidification point under atmospheric pressure is less than -40 ° C (more preferably less than -45 ° C, for example, -40 < 0 > C) can be further improved.

또한, 여기서 개시되는 비수 전해액 이차 전지의 특히 바람직한 다른 일 형태에서는, 상기 비수 전해액의 -40℃에서의 이온 전도도(mS/cm)가 1.0 이상인 것을 특징으로 한다. 여기서 이온 전도도의 측정은, AC 임피던스법에 기초한다.In another particularly preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary cell disclosed herein, the non-aqueous electrolyte has an ion conductivity (mS / cm) at -40 캜 of 1.0 or more. Here, the measurement of the ion conductivity is based on the AC impedance method.

극저온 영역에서의 이온 전도도를 높게 유지함으로써, 극저온 영역에서의 출력 특성을 양호하게 유지할 수 있다.By keeping the ionic conductivity at a cryogenic temperature region high, it is possible to maintain good output characteristics in a cryogenic temperature region.

여기서 개시되는 비수 전해액 이차 전지(예를 들어 리튬 이온 이차 전지)는 극저온 영역(예를 들어 -40℃∼-30℃)에서 양호한 전지 성능을 발휘할 수 있다. 따라서, 예를 들어 극저온 영역에 있어서 모터 구동을 위한 전력을 공급하여, 높은 성능이 요구되는 한냉지에서의 차량 구동용 전원으로서 바람직하게 사용할 수 있다.The nonaqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery) disclosed herein can exhibit good battery performance in a cryogenic temperature range (for example, -40 ° C to -30 ° C). Therefore, for example, it is possible to supply the electric power for driving the motor in the cryogenic temperature range, and thus it can be suitably used as a power source for driving the vehicle in a cold environment requiring high performance.

도 1은, 여기서 개시되는 비수 전해액 이차 전지의 일 실시 형태(리튬 이온 이차 전지)에 있어서의 전지 외형을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는, 도 1 중의 II-II선을 따르는 종단면도이다.
도 3은, 일 실시 형태에 따른 권회 전극체의 구성을 도시하는 모식도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view schematically showing an outer shape of a battery in an embodiment (a lithium ion secondary battery) of the non-aqueous electrolyte secondary cell disclosed herein. FIG.
Fig. 2 is a longitudinal sectional view taken along line II-II in Fig. 1; Fig.
3 is a schematic diagram showing the configuration of the wound electrode body according to one embodiment.

이하, 여기서 개시되는 비수 전해액 이차 전지의 바람직한 일 실시 형태로서, 밀폐 구조의 각형 리튬 이온 이차 전지의 구성에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 명세서에 있어서 특히 언급하고 있는 사항 이외의 사항이며 실시에 필요한 사항은, 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 기초하는 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 기초하여 실시할 수 있다.Hereinafter, as a preferred embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein, the configuration of a prismatic lithium ion secondary battery having a closed structure will be described in detail with reference to the drawings. The matters other than the matters specifically mentioned in this specification and the matters necessary for the implementation can be grasped as a design matter of a person skilled in the art based on the prior art in the field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and the technical knowledge in the field.

또한, 본 명세서 및 특허 청구 범위에 있어서 수치 범위를 A∼B(여기서 A, B는 임의의 수치)라고 기재하고 있는 경우에는 일반적인 해석과 마찬가지이며, A 이상 B 이하를 의미하는 것이다.In the present specification and claims, when numerical ranges A to B (where A and B are arbitrary numerical values) are described, it is the same as a general interpretation and means A or more and B or less.

본 명세서에 있어서 「비수 전해액 이차 전지」란, 전해액을 구성하는 용매가 비수계 용매(즉 유기 용매)를 주로 하여 구성된 이차 전지를 말한다. 여기서 「이차 전지」는, 충방전 가능하여 소정의 전기 에너지를 반복하여 취출할 수 있는 축전 장치를 말한다. 예를 들어, 비수 전해액 내의 알칼리 금속 이온이 전하의 이동을 담당하는 리튬 이온 이차 전지, 나트륨 이온 이차 전지 등은, 여기에서 말하는 비수 전해액 이차 전지에 포함되는 전형례이다.As used herein, the term " non-aqueous electrolyte secondary cell " refers to a secondary battery in which the solvent constituting the electrolyte is composed mainly of a non-aqueous solvent (i.e., organic solvent). Here, " secondary battery " refers to a power storage device that can be charged and discharged, and can take out predetermined electric energy repeatedly. For example, a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, and the like in which alkali metal ions in a non-aqueous electrolyte take charge of charge transfer are typical examples of the non-aqueous electrolyte secondary battery.

「전극체」란, 정극, 부극, 및 정부극 사이에 세퍼레이터로서 기능할 수 있는 다공질 절연층을 포함하는 전지의 주체를 이루는 구조체를 말한다. 「정극 활물질」 또는 「부극 활물질」(이들을 총칭하여 「전극 활물질」이라고 하는 경우가 있다.)은 전하 담체가 되는 화학종(예를 들어, 리튬 이온 이차 전지에 있어서는 리튬 이온, 나트륨 이온 이차 전지에 있어서는 나트륨 이온)을 가역적으로 흡장 및 방출 가능한 화합물(정극 활물질 또는 부극 활물질)을 말한다."Electrode body" refers to a structure constituting the main body of a battery including a porous insulating layer that can function as a separator between a positive electrode, a negative electrode, and a negative electrode. The positive electrode active material or the negative electrode active material (collectively referred to as " electrode active material ") may be a chemical species to be a charge carrier (for example, lithium ion secondary battery, lithium ion, Refers to a compound (positive electrode active material or negative electrode active material) capable of reversibly intercalating and deintercalating sodium ions.

이하, 비수 전해액 이차 전지의 전형례로서, 권회 전극체 및 비수 전해액을 각형 형상의 전지 케이스에 수용한 구성의 리튬 이온 이차 전지에 대하여 본 발명을 적용하는 경우를 주로 하여 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하지만, 본 발명을 이러한 실시 형태에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.Hereinafter, as a typical example of a non-aqueous electrolyte secondary battery, a case where the present invention is applied to a lithium ion secondary battery having a configuration in which a wound electrode body and a nonaqueous electrolyte solution are housed in a rectangular-shaped battery case is described as an embodiment The present invention is not intended to be limited to these embodiments.

예를 들어, 권회 전극체는 일례이며, 본 발명의 기술 사상은, 기타의 형상(예를 들어 적층형의 전극체)에도 적용된다. 또한, 비수 전해액 이차 전지의 형상(외형이나 사이즈)에는 특별히 제한은 없다.For example, the wound electrode body is an example, and the technical idea of the present invention is also applied to other shapes (for example, a laminated electrode body). The shape (external shape and size) of the nonaqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(100)는 편평하게 권회된 형태의 전극체(권회 전극체)(20)가, 비수 전해액과 함께 편평한 각형(상자형) 형상의 전지 케이스(30)에 수용된 구성을 갖는다.As shown in Figs. 1 and 2, the lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment has a flat-rolled electrode body (wound electrode body) 20, Shaped battery case 30 as shown in FIG.

전지 케이스(30)는 상단이 개방된 편평한 직육면체 형상의 전지 케이스 본체(32)와, 그 개구부를 막는 덮개(34)를 구비한다. 전지 케이스(30)의 상면(즉 덮개(34))에는, 권회 전극체(20)의 정극과 전기적으로 접속하는 외부 접속용의 정극 단자(42), 및 권회 전극체(20)의 부극과 전기적으로 접속하는 부극 단자(44)가 설치되어 있다. 덮개(34)에는 또한, 종래의 리튬 이온 이차 전지의 전지 케이스와 마찬가지로, 전지 케이스(30)의 내부에서 발생한 가스를 전지 케이스(30)의 외부로 배출하기 위한 안전 밸브(36)가 구비되어 있다.The battery case 30 has a flat rectangular parallelepiped-shaped battery case body 32 with an opened top and a lid 34 for closing the opening. The positive electrode terminal 42 for external connection which is electrically connected to the positive electrode of the wound electrode body 20 and the positive electrode terminal 42 for electrically connecting to the negative electrode of the wound electrode body 20 are formed on the upper surface And a negative electrode terminal 44 connected to the negative electrode terminal. The lid 34 is also provided with a safety valve 36 for discharging the gas generated inside the battery case 30 to the outside of the battery case 30 in the same manner as the battery case of the conventional lithium ion secondary battery .

전지 케이스(30)의 재질로서는, 알루미늄, 스틸 등의 금속 재료; 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지 재료;가 예시된다. 케이스의 형상(용기의 외형)은 예를 들어 원형(원통형, 코인형, 버튼형), 육면체형(직육면체형, 입방체형), 주머니체형, 및 그들을 가공하여 변형시킨 형상 등이어도 된다.As the material of the battery case 30, metal materials such as aluminum and steel; A polyphenylene sulfide resin, and a polyimide resin. The shape of the case (outer shape of the container) may be, for example, a circular shape (cylindrical shape, coin shape, button shape), a hexahedral shape (rectangular parallelepiped shape, cubic shape), a bag shape,

도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 권회 전극체(20)는 조립하기 전단계에 있어서 긴 형상의 시트 구조(시트 형상 전극체)를 갖고 있다. 이러한 권회 전극체(20)는 긴 형상의 알루미늄 등의 금속제의 정극 집전체(52)의 편면 또는 양면(여기서는 양면)에 긴 쪽 방향을 따라서 정극 활물질층(54)이 형성된 정극 시트(50)와, 긴 형상의 구리 등의 금속제의 부극 집전체(62)의 편면 또는 양면(여기서는 양면)에 긴 쪽 방향을 따라서 부극 활물질층(64)이 형성된 부극 시트(60)를 긴 형상의 세퍼레이터 시트(70)를 개재하여 중첩하여 긴 방향으로 권회하고 편평 형상으로 성형되어 있다.As shown in Fig. 3, the wound electrode body 20 according to the present embodiment has an elongated sheet structure (sheet-shaped electrode body) in a stage prior to assembly. The wound electrode body 20 includes a positive electrode sheet 50 on which a positive electrode active material layer 54 is formed on one side or both sides (here both sides) of a metal positive electrode collector 52 made of a long metal such as aluminum, The negative electrode sheet 60 having the negative electrode active material layer 64 formed on one side or both sides (here both sides) of the negative electrode current collector 62 made of metal such as long copper or the like along the long side is formed into a long separator sheet 70 And is formed into a flat shape by being wound in a long direction.

권회 전극체(20)의 권회축 방향에 있어서의 중앙 부분에는, 권회 코어 부분(즉, 정극 시트(50)의 정극 활물질층(54)과, 부극 시트(60)의 부극 활물질층(64)과, 세퍼레이터 시트(70)가 밀하게 적층된 부분)이 형성되어 있다. 또한, 권회 전극체(20)의 권회축 방향의 양단부에서는, 정극 시트(50)에 있어서의 정극 활물질층 비형성부(52a) 및 부극 시트(60)에 있어서의 부극 활물질층 비형성부(62a)가 각각 권회 코어 부분으로부터 외측으로 비어져 나와 있다. 이러한 정극 활물질층 비형성부(52a) 및 부극 활물질층 비형성부(62a)에는, 정극 집전판(42a) 및 부극 집전판(44a)이 각각 부설되고, 정극 단자(42)(도 2) 및 부극 단자(44)(도 2)와 각각 전기적으로 접속되어 있다.The positive electrode active material layer 54 of the positive electrode sheet 50 and the negative electrode active material layer 64 of the negative electrode sheet 60 are formed in the center portion in the winding axis direction of the wound electrode body 20, And the separator sheet 70 are stacked in this order). The positive electrode active material layer non-formed portion 52a in the positive electrode sheet 50 and the negative electrode active material layer non-formed portion 62a in the negative electrode sheet 60 are formed at both ends in the winding axis direction of the wound electrode body 20 And are each pushed outward from the winding core portion. The positive electrode current collector plate 42a and the negative electrode current collector plate 44a are laid on the positive electrode active material layer non-formed portion 52a and the negative electrode active material layer non-formed portion 62a. The positive electrode terminal 42 (FIG. 2) (Fig. 2).

정극 활물질층(54)은 적어도 정극 활물질을 포함하고 있다. 정극 활물질로서는, 리튬 이온 이차 전지의 정극 활물질로서 사용할 수 있는 각종 재료의 1종 또는 2종 이상을, 특별히 한정없이 채용할 수 있다. 적합예로서, 층상계, 스피넬계 등의 리튬 복합 금속 산화물(LiNiO2, LiCoO2, LiFeO2, LiMn2O4, LiNi0.5Mn1.5O4, LiCrMnO4, LiFePO4 등)을 들 수 있다. 예를 들어, 구성 원소로서 Li, Ni, Co 및 Mn을 포함하는 층상 구조(전형적으로는, 육방정계에 속하는 층상 암염형 구조)의 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물(예를 들어, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)은 열 안정성이 우수하고, 또한 이론 에너지 밀도가 높은 적합예이다.The positive electrode active material layer 54 includes at least a positive electrode active material. As the positive electrode active material, one or more kinds of various materials usable as the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery can be employed without particular limitation. As a preferable example, a lithium composite metal oxide (LiNiO 2 , LiCoO 2 , LiFeO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiCrMnO 4 , LiFePO 4, etc.) such as a layered system or a spinel system can be given. For example, a lithium nickel cobalt manganese composite oxide (for example, LiNi 1/3 Co (typically LiNi 1/3 Co) having a layered structure (typically, a layered salt salt structure belonging to a hexagonal system) containing Li, Ni, 1/3 Mn 1/3 O 2 ) is a suitable example having excellent thermal stability and high theoretical energy density.

정극 활물질의 성상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 입자상이나 분말상일 수 있다. 이러한 입자상 정극 활물질의 평균 입경은, 20㎛ 이하(전형적으로는 1㎛∼20㎛, 예를 들어 5㎛∼15㎛)일 수 있다. 또한, 비표면적은 0.1㎡/g 이상(전형적으로는 0.7㎡/g 이상, 예를 들어 0.8㎡/g 이상)이며, 5㎡/g 이하(전형적으로는 1.3㎡/g 이하, 예를 들어 1.2㎡/g 이하)일 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「평균 입경」이란 일반적인 레이저 회절·광산란법에 기초하는 입도 분포 측정에 의해 측정한 체적 기준의 입도 분포에 있어서, 미립자측으로부터의 누적 50%에 상당하는 입경(D50 입경, 메디안 직경이라고도 한다.)을 말한다.The properties of the positive electrode active material are not particularly limited, but may be, for example, particulate or powdery. The average particle size of such particulate positive electrode active material may be 20 占 퐉 or less (typically 1 占 퐉 to 20 占 퐉, for example, 5 占 퐉 to 15 占 퐉). The specific surface area is not less than 0.1 m 2 / g (typically not less than 0.7 m 2 / g, such as not less than 0.8 m 2 / g) and not more than 5 m 2 / g (typically not more than 1.3 m 2 / g, M < 2 > / g or less). In the present specification, the "average particle diameter" means a particle size distribution based on a particle size distribution measurement based on a general laser diffraction / light scattering method, in which the particle diameter (D 50 particle size , Also referred to as median diameter).

정극 활물질층(54)에는, 상기 정극 활물질에 추가로, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 있어서 정극 활물질층(54)의 구성 성분으로서 사용될 수 있는 1종 또는 2종 이상의 재료를 필요에 따라서 함유할 수 있다. 그러한 재료의 예로서, 도전재나 바인더를 들 수 있다. 도전재로서는, 예를 들어, 여러가지 카본 블랙(전형적으로는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙), 코크스, 활성탄, 흑연, 탄소 섬유, 카본 나노 튜브 등의 탄소 재료를 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 바인더로서는, 예를 들어, 폴리불화비닐리덴(PVdF) 등의 할로겐화 비닐 수지; 폴리에틸렌옥시드(PEO) 등의 폴리알킬렌 옥사이드; 등을 바람직하게 사용할 수 있다.The positive electrode active material layer 54 may contain, in addition to the above positive electrode active material, one or more kinds of materials that can be used as constituent components of the positive electrode active material layer 54 in general lithium ion secondary batteries, if necessary . Examples of such a material include a conductive material and a binder. As the conductive material, carbon materials such as various kinds of carbon black (typically, acetylene black, Ketjen black), coke, activated carbon, graphite, carbon fiber, and carbon nanotube can be preferably used. Examples of the binder include vinyl halide resins such as polyvinylidene fluoride (PVdF); Polyalkylene oxides such as polyethylene oxide (PEO); May be preferably used.

정극 활물질층(54) 전체에 차지하는 정극 활물질의 비율은, 대략 60질량% 이상(전형적으로는 60질량%∼99질량%)으로 하는 것이 적당하며, 통상적으로는 대략 70질량%∼95질량%인 것이 바람직하다. 도전재를 사용하는 경우, 정극 활물질층(54) 전체에 차지하는 도전재의 비율은, 예를 들어 대략 2질량%∼20질량%로 할 수 있고, 통상적으로는 대략 3질량%∼10질량%로 하는 것이 바람직하다. 바인더를 사용하는 경우, 정극 활물질층(54) 전체에 차지하는 바인더의 비율은, 예를 들어 대략 0.5질량%∼10질량%로 할 수 있고, 통상적으로는 대략 1질량%∼5질량%로 하는 것이 바람직하다.The ratio of the positive electrode active material to the entire positive electrode active material layer 54 is suitably about 60 mass% or more (typically 60 mass% to 99 mass%), and usually about 70 mass% to 95 mass% . When a conductive material is used, the proportion of the conductive material in the entire positive electrode active material layer 54 may be, for example, about 2% by mass to 20% by mass, and usually about 3% by mass to 10% . When a binder is used, the proportion of the binder in the whole positive electrode active material layer 54 can be, for example, about 0.5% by mass to 10% by mass, and usually about 1% by mass to 5% desirable.

정극 활물질층(54)의 편면당의 평균 두께는, 예를 들어 20㎛ 이상(전형적으로는 40㎛ 이상, 바람직하게는 50㎛ 이상)이며, 100㎛ 이하(전형적으로는 80㎛ 이하)일 수 있다. 또한, 정극 활물질층(54)의 밀도는, 예를 들어 1g/㎤∼4g/㎤(예를 들어 1.5g/㎤∼3.5g/㎤)일 수 있다. 또한, 정극 활물질층(54)의 공극률(공공률)은 예를 들어 10∼50vol%(전형적으로는 20∼40vol%)일 수 있다. 이러한 성상을 만족함으로써, 정극 활물질층(54) 내에 적당한 공극을 유지할 수 있어, 비수 전해액을 충분히 침윤시킬 수 있다. 이 때문에, 전하 담체와의 반응장을 넓게 확보할 수 있어, 극저온 영역이어도 높은 입출력 특성을 발휘할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「공극률」이란, 수은 포로시미터의 측정에 의해 얻어진 전체 세공 용적(㎤)을 활물질층의 외관의 체적(㎤)으로 제산하고 100을 곱한 값을 말한다.The average thickness per side of the positive electrode active material layer 54 may be 20 μm or more (typically 40 μm or more, preferably 50 μm or more) and 100 μm or less (typically 80 μm or less) . The density of the positive electrode active material layer 54 may be, for example, 1 g / cm 3 to 4 g / cm 3 (for example, 1.5 g / cm 3 to 3.5 g / cm 3). The porosity (porosity) of the positive electrode active material layer 54 may be, for example, 10 to 50 vol% (typically 20 to 40 vol%). By satisfying such a property, a proper void can be maintained in the positive electrode active material layer 54, and the non-aqueous electrolyte can be sufficiently infiltrated. Therefore, it is possible to secure a wide reaction field with the charge carrier, and high input / output characteristics can be exhibited even in the cryogenic temperature region. In the present specification, the term "porosity" refers to a value obtained by dividing the total pore volume (cm 3) obtained by measurement of mercury porosimeter by the volume (cm 3) of the outer surface of the active material layer and multiplying by 100.

정극 시트(50)를 제작하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 정극 활물질과 필요에 따라서 사용되는 재료를 적당한 용매(예를 들어 N-메틸-2-피롤리돈)에 분산시켜서, 슬러리상 또는 페이스트상의 조성물(이하 「정극 활물질층 형성용 슬러리」라고 한다.)을 조제한다. 이러한 정극 활물질층 형성용 슬러리를 긴 형상의 정극 집전체(52)에 부여하고, 그 슬러리에 포함되는 용매를 제거, 건조하고, 필요에 따라 프레스함으로써, 정극 집전체(52) 상에 원하는 성상의 정극 활물질층(54)을 구비한 정극 시트(50)를 제작할 수 있다.The method for producing the positive electrode sheet 50 is not particularly limited. For example, a positive electrode active material and a material used as needed are dispersed in a suitable solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone) to prepare a slurry or paste composition (hereinafter referred to as " slurry for forming a positive electrode active material layer & ). The slurry for forming the positive electrode active material layer is applied to the elongated positive electrode collector 52, the solvent contained in the slurry is removed, dried and, if necessary, pressed to form the positive electrode collector 52, The positive electrode sheet 50 having the positive electrode active material layer 54 can be manufactured.

한편, 부극 활물질층(64)은 적어도 부극 활물질을 포함하고 있다. 부극 활물질로서는, 리튬 이온 이차 전지의 부극 활물질로서 사용할 수 있는 각종 재료의 1종 또는 2종 이상을, 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 적합예로서, 흑연(그래파이트), 난흑연화 탄소(하드 카본), 이흑연화 탄소(소프트 카본), 카본 나노 튜브, 이들을 조합한 구조를 갖는 것 등의 적어도 일부에 그래파이트 구조(층상 구조)를 포함하는 탄소 재료를 들 수 있다. 고에너지 밀도가 얻어지는 점에서, 천연 흑연(흑연)이나 인조 흑연 등의 흑연계 재료를 바람직하게 사용할 수 있다.On the other hand, the negative electrode active material layer 64 includes at least a negative electrode active material. As the negative electrode active material, one kind or two or more kinds of materials which can be used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery can be used without particular limitation. As a preferable example, a graphite structure (layer structure) is included in at least a part of graphite (graphite), non-graphitized carbon (hard carbon), graphitized carbon (soft carbon), carbon nanotubes, Carbon material. Graphite-based materials such as natural graphite (graphite) and artificial graphite can be preferably used because a high energy density can be obtained.

부극 활물질로서, 특히 흑연의 표면에 비정질 탄소(아몰퍼스 카본)를 구비한 비정질 코팅 흑연계 재료의 사용이 바람직하다. 이러한 비정질 코팅의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 핵재(흑연 입자) 표면에 기상의 코팅 원료를, 불활성 가스 분위기 하에서 증착시키는 CVD법과 같은 기상법, 코팅 원료를 적당한 용매로 희석하여 이루어지는 용액을 핵재에 혼합한 후, 불활성 가스 분위기 하에서, 그 코팅 원료를 소성·탄화시키는 액상법, 핵재 및 코팅 원료를, 용매를 사용하지 않고 혼련한 후, 불활성 가스 분위기 하에서 소성·탄화시키는 고상법, 등의 종래 공지된 방법을 적절히 채용할 수 있다.As the negative electrode active material, it is particularly preferable to use an amorphous coated graphite material having amorphous carbon (amorphous carbon) on the surface of graphite. As a method for forming such an amorphous coating, for example, a vapor phase method such as a CVD method in which a vapor phase coating material is vapor-deposited on the surface of a nuclear material (graphite particle) under an inert gas atmosphere, a method in which a solution obtained by diluting a coating material with an appropriate solvent is mixed A solid phase method in which a liquid phase method for calcining and carbonizing the coating material in an inert gas atmosphere, a nuclear material and a coating material are kneaded without using a solvent, and the mixture is sintered and carbonized in an inert gas atmosphere, Can be appropriately adopted.

부극 활물질의 성상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 입자상이나 분말상일 수 있다. 이러한 입자상 부극 활물질의 평균 입경은, 예를 들어 50㎛ 이하(전형적으로는 20㎛ 이하, 예를 들어 1㎛∼20㎛, 바람직하게는 5㎛∼15㎛)일 수 있다. 또한, 비표면적은 1㎡/g 이상(전형적으로는 2.5㎡/g 이상, 예를 들어 2.8㎡/g 이상)이며, 10㎡/g 이하(전형적으로는 3.5㎡/g 이하, 예를 들어 3.4㎡/g 이하)일 수 있다.The properties of the negative electrode active material are not particularly limited, but may be, for example, particulate or powdery. The average particle size of the particulate negative electrode active material may be, for example, 50 占 퐉 or less (typically 20 占 퐉 or less, for example, 1 占 퐉 to 20 占 퐉, preferably 5 占 퐉 to 15 占 퐉). Further, the specific surface area is not less than 1 m 2 / g (typically not less than 2.5 m 2 / g, such as not less than 2.8 m 2 / g) and not more than 10 m 2 / g (typically not more than 3.5 m 2 / g, M < 2 > / g or less).

부극 활물질층(64)에는, 상기 부극 활물질에 추가로, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 있어서 부극 활물질층의 구성 성분으로서 사용될 수 있는 1종 또는 2종 이상의 재료를 필요에 따라서 함유할 수 있다. 그러한 재료의 예로서, 바인더나 각종 첨가제를 들 수 있다. 바인더로서는, 예를 들어, 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 폴리머 재료를 바람직하게 사용할 수 있다. 기타, 증점제, 분산제, 도전재 등의 각종 첨가제를 적절히 사용할 수도 있고, 예를 들어 증점제로서는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)나 메틸셀룰로오스(MC)를 바람직하게 사용할 수 있다.The negative electrode active material layer 64 may contain, in addition to the negative electrode active material, one or more kinds of materials that can be used as constituent components of the negative electrode active material layer in general lithium ion secondary batteries, if necessary. Examples of such a material include a binder and various additives. As the binder, for example, polymer materials such as styrene butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVdF), and polytetrafluoroethylene (PTFE) can be preferably used. (CMC) or methyl cellulose (MC) can be preferably used as the thickening agent. The amount of the thickener to be used in the present invention is not particularly limited.

부극 활물질층(64) 전체에 차지하는 부극 활물질의 비율은, 대략 50질량% 이상으로 하는 것이 적당하며, 통상적으로는 90질량%∼99질량%(예를 들어 95질량%∼99질량%)로 하는 것이 바람직하다. 바인더를 사용하는 경우에는, 부극 활물질층(64) 전체에 차지하는 바인더의 비율은 예를 들어 대략 1질량%∼10질량%로 할 수 있고, 통상은 대략 1질량%∼5질량%로 하는 것이 바람직하다.The ratio of the negative electrode active material to the total of the negative electrode active material layer 64 is suitably about 50 mass% or more, and is usually 90 mass% to 99 mass% (for example, 95 mass% to 99 mass%) . In the case of using a binder, the ratio of the binder to the entire negative electrode active material layer 64 may be, for example, approximately 1% by mass to 10% by mass, and usually approximately 1% by mass to 5% Do.

부극 활물질층(64)의 편면당의 평균 두께는, 예를 들어 40㎛ 이상(전형적으로는 50㎛ 이상)이며, 100㎛ 이하(전형적으로는 80㎛ 이하)로 할 수 있다. 또한, 부극 활물질층(64)의 밀도는, 예를 들어 0.5g/㎤∼2g/㎤(전형적으로는 1g/㎤∼1.5g/㎤) 정도로 할 수 있다. 또한, 부극 활물질층(64)의 공극률은, 예를 들어 5∼50vol%(바람직하게는 35∼50vol%) 정도일 수 있다. 또한, 이러한 성상을 만족함으로써, 부극 활물질층(64) 내에 적당한 공극을 유지할 수 있어, 비수 전해액을 충분히 침윤시킬 수 있다. 이 때문에, 전하 담체와의 반응장을 넓게 확보할 수 있어, 극저온 영역이어도 높은 입출력 특성을 발휘할 수 있다.The average thickness per side of the negative electrode active material layer 64 is, for example, 40 占 퐉 or more (typically 50 占 퐉 or more) and 100 占 퐉 or less (typically 80 占 퐉 or less). The density of the negative electrode active material layer 64 may be, for example, about 0.5 g / cm 3 to 2 g / cm 3 (typically 1 g / cm 3 to 1.5 g / cm 3). The porosity of the negative electrode active material layer 64 may be, for example, about 5 to 50 vol% (preferably 35 to 50 vol%). By satisfying such a property, a proper void can be maintained in the negative electrode active material layer 64, and the non-aqueous electrolyte can be sufficiently infiltrated. Therefore, it is possible to secure a wide reaction field with the charge carrier, and high input / output characteristics can be exhibited even in the cryogenic temperature region.

부극 시트(60)를 제작하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 부극 활물질과 필요에 따라서 사용되는 재료를 적당한 용매(예를 들어 증류수)에 분산시켜서, 슬러리상 또는 페이스트상의 조성물(이하 「부극 활물질층 형성용 슬러리」라고 한다.)을 조제한다. 이러한 부극 활물질층 형성용 슬러리를 긴 형상의 부극 집전체(62)에 부여하고, 그 슬러리에 포함되는 용매를 제거, 건조하고, 필요에 따라 프레스함으로써, 부극 집전체(62) 상에 부극 활물질층(64)을 구비한 부극 시트(60)를 제작할 수 있다.The method for producing the negative electrode sheet 60 is not particularly limited. For example, a negative electrode active material and a material to be used as needed are dispersed in an appropriate solvent (for example, distilled water) to prepare a slurry or paste-like composition (hereinafter referred to as " slurry for forming negative electrode active material layer "). The slurry for forming the negative electrode active material layer is applied to the long negative electrode collector 62, and the solvent contained in the slurry is removed, dried and, if necessary, pressed to form a negative electrode active material layer The negative electrode sheet 60 having the negative electrode sheet 64 can be manufactured.

정부극 시트(50, 60) 사이에 개재되는 세퍼레이터 시트(70)로서는, 정극 활물질층(54)과 부극 활물질층(64)을 절연함과 함께 비수 전해액의 보유 기능이나 셧 다운 기능을 갖는 것이면 된다. 적합예로서, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르, 셀룰로오스, 폴리아미드 등의 수지로 이루어지는 다공질 수지 시트(필름)를 들 수 있다.The separator sheet 70 sandwiched between the pair of electrode sheets 50 and 60 may be any one having a function of insulating the positive electrode active material layer 54 and the negative electrode active material layer 64 as well as a function of holding the non- . As a preferable example, a porous resin sheet (film) made of a resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, polyamide or the like can be given.

세퍼레이터 시트(70)의 성상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 평균 두께는, 통상, 10㎛ 이상(전형적으로는 15㎛ 이상, 예를 들어 17㎛ 이상)이며, 40㎛ 이하(전형적으로는 30㎛ 이하, 예를 들어 25㎛ 이하)인 것이 바람직하다.The shape of the separator sheet 70 is not particularly limited. For example, the average thickness is usually 10 μm or more (typically 15 μm or more, for example, 17 μm or more) and 40 μm or less (typically 30 μm or less, for example, 25 μm or less) desirable.

이어서, 본 실시 형태에 따른 비수 전해액에 대하여 상세하게 설명한다.Next, the non-aqueous electrolyte according to the present embodiment will be described in detail.

비수 전해액은, 비수 용매와, 전해질(즉 지지염)로 구성되고, 이러한 비수 용매는, 환상 카르보네이트계 용매와, 쇄상 카르보네이트계 용매와, 또한 에스테르계 용매를 주체로 하여 조제된다.The nonaqueous electrolyte is composed of a nonaqueous solvent and an electrolyte (that is, a support salt), and such nonaqueous solvent is prepared mainly using a cyclic carbonate-based solvent, a chain carbonate-based solvent, and an ester-based solvent.

환상 카르보네이트계 용매와, 쇄상 카르보네이트계 용매를 공존시킴으로써, 바람직한 고유전율과 저점도를 양립시킬 수 있다. 또한, 또한 에스테르계 용매를 공존시킴으로써, 응고점(및 융점)을 저하시켜서, 저온 영역에서의 바람직한 전지 사용을 도모할 수 있다.The coexistence of a cyclic carbonate-based solvent and a chain carbonate-based solvent makes it possible to achieve both a high dielectric constant and a low viscosity. In addition, coexistence of an ester-based solvent also lowers the solidification point (and melting point), thereby enabling the use of a preferable battery in a low-temperature region.

바람직하게는, 환상 카르보네이트계 용매로서 적어도 에틸렌카르보네이트(EC) 및 프로필렌카르보네이트(PC)를 포함한다. 비유전율이 높은 EC와 응고점(및 융점)이 낮은 PC의 조합은, 극저온 영역에 있어서의 전지 성능의 향상에 기여한다. 또한, PC의 첨가는, 내구성(예를 들어 보존 특성이나 사이클 특성)을 향상시킨다는 관점에서도 바람직하다.Preferably, the cyclic carbonate-based solvent includes at least ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). The combination of EC having a high relative dielectric constant and PC having a low freezing point (and melting point) contributes to improvement of cell performance in a cryogenic temperature region. The addition of PC is also preferable from the viewpoint of improving durability (for example, storage characteristics and cycle characteristics).

또한, 바람직하게는, 쇄상 카르보네이트로서 적어도 디메틸카르보네이트(DMC) 및 에틸메틸카르보네이트(EMC)를 포함한다. 산화 전위가 높은(전위창이 넓은) DMC와 EMC의 조합은, 전지 성능을 향상시킨다는 관점에서도 바람직하다.In addition, preferably, at least a dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) are used as the chain carbonate. The combination of DMC and EMC having a high oxidation potential (wide potential window) is preferable from the viewpoint of improving battery performance.

또한, 바람직하게는, 에스테르계 용매로서 적어도 에틸프로피오네이트(EP)를 포함한다. EP의 첨가에 의해, 비수 전해액의 응고점(및 융점)과 저온 영역에 있어서의 점도의 저하를 바람직하게 도모할 수 있다. 또한, PC와 조합하여 EP를 첨가함으로써, 내구성(예를 들어 보존 특성이나 사이클 특성)을 양호하게 향상시킬 수 있다.In addition, preferably, at least ethyl propionate (EP) is contained as an ester-based solvent. By the addition of EP, the freezing point (and the melting point) of the non-aqueous electrolyte and the lowering of the viscosity in the low temperature region can be desirably achieved. Further, by adding EP in combination with a PC, durability (for example, storage characteristics and cycle characteristics) can be improved.

이들 5종의 용매를 공존시킨 비수 전해액에 의하면, 극저온 영역(예를 들어 -40℃∼-30℃)과 같은 극저온 영역이어도 안정적으로 양호한 성능(예를 들어 양호한 출력 유지)을 실현할 수 있다. 또한, 내구 특성(예를 들어 사이클 특성, 보존 특성)을 향상시킬 수 있다.According to the nonaqueous electrolyte solution in which these five kinds of solvents are coexisted, stable performance (for example, good power retention) can be realized even in a cryogenic temperature region such as a cryogenic temperature region (for example, -40 ° C to -30 ° C). Further, the durability characteristics (for example, the cycle characteristics and the storage characteristics) can be improved.

더욱 바람직하게는, 비수 용매 전체를 100vol%로 했을 때의 상기 5종의 용매 각각의 함유율이,More preferably, the content of each of the above-mentioned five solvents when the total amount of the non-aqueous solvent is 100 vol%

EC 20∼30vol%,EC 20 to 30 vol%

PC 5∼15vol%(예를 들어 5∼10vol% 또는 (10∼15vol%),5 to 15 vol% (for example, 5 to 10 vol% or (10 to 15 vol%),

EP 5∼15vol%(예를 들어 5∼10vol% 또는 (10∼15vol%) 및5 to 15 vol% of EP (for example, 5 to 10 vol% or (10 to 15 vol%) and

DMC와 EMC의 합계 50∼70vol%,The total of DMC and EMC is 50 to 70 vol%

로 되도록 비수 전해액을 조제한다.The non-aqueous electrolyte is prepared.

이러한 조성의 비수 전해액에 의하면, 당해 전해액의 인화점을 21℃ 이상으로 유지시키면서, 극저온 영역에서의 양호한 전지 성능을 실현할 수 있다. PC와 EP의 함유율이 각각 5∼10vol%인 것이 특히 바람직하다. 또한, 양호한 내구성(예를 들어 보존 특성, 사이클 특성)을 실현할 수 있다.According to the nonaqueous electrolyte solution having such a composition, good cell performance in a cryogenic temperature range can be realized while maintaining the flash point of the electrolytic solution at 21 DEG C or higher. It is particularly preferable that the contents of PC and EP are respectively 5 to 10 vol%. In addition, good durability (for example, storage characteristics and cycle characteristics) can be realized.

상기 5종의 용매를 주로 하여 비수 전해액이 조제되는 한에 있어서, 기타의 유기 용매 성분을 함유시켜도 된다.Other organic solvent components may be added as long as the nonaqueous electrolyte solution is prepared mainly of the above five kinds of solvents.

그러한 첨가 가능한 임의 성분으로서는, 예를 들어, 환상 카르보네이트계 용매인 1,2-부틸렌 카르보네이트, 2,3-부틸렌 카르보네이트, 1,2-펜틸렌 카르보네이트, 2,3-펜틸렌 카르보네이트, 4-플루오로-1,3-디옥솔란-2-온, 트랜스 또는 시스-4,5-디플루오로-1,3-디옥솔란-2-온, 비닐렌카르보네이트, 비닐에틸렌카르보네이트, 4-에티닐-1,3-디옥솔란-2-온, 등을 들 수 있다.Examples of such optional additives include cyclic carbonate-based solvents such as 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, trans or cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan- Vinylene carbonate, 4-ethynyl-1,3-dioxolan-2-one, and the like.

또한, 첨가 가능한 다른 종류의 임의 성분으로서, 쇄상 카르보네이트계 용매인 디에틸카르보네이트, 디프로필카르보네이트, 메틸프로필카르보네이트, 메틸이소프로필카르보네이트, 에틸프로필카르보네이트, 메틸부틸카르보네이트, 디부틸카르보네이트, 등을 들 수 있다.Examples of other optional components that can be added include straight chain carbonate-based solvents such as diethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl Butyl carbonate, dibutyl carbonate, and the like.

또한, 첨가 가능한 다른 종류의 임의 성분으로서, 에스테르계 용매인 메틸 아세테이트, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 메틸프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, δ-발레로락톤, ε-카프로락톤, 등을 들 수 있다.Examples of other optional components that can be added include esters such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate,? -Butyrolactone,? -Valerolactone,? -Caprolactone, Lactone, epsilon -caprolactone, and the like.

전해질(즉 지지염)로서는, 예를 들어 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3, LiI 등의 리튬 화합물(리튬염)의 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 특히 바람직한 전해질로서 LiPF6을 들 수 있다. 또한, 전해질의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 대략 0.1∼5mol/L(예를 들어 0.5∼3mol/L, 전형적으로는 0.8∼1.5mol/L)의 농도로 할 수 있다.As the electrolyte (i.e. not salts), for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4 , LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , a lithium compound such as LiI (lithium salt), or the like. A particularly preferable electrolyte is LiPF 6 . The concentration of the electrolyte is not particularly limited, but may be about 0.1 to 5 mol / L (for example, 0.5 to 3 mol / L, typically 0.8 to 1.5 mol / L).

또한, 비수 전해액 이차 전지가 나트륨 이온 이차 전지인 경우에는, NaPF6 등의 Na를 포함하는 전해질(지지염)을 채용하면 된다.When the nonaqueous electrolyte secondary battery is a sodium ion secondary battery, an electrolyte (support salt) containing Na such as NaPF 6 may be employed.

또한, 비수 전해액은, 본 발명의 목적을 실현할 수 있는 한에 있어서, 필요에 따라 임의의 첨가 성분을 포함해도 된다. 예를 들어, 전지의 출력 성능의 향상, 보존성의 향상(보존 중에 있어서의 용량 저하의 억제 등), 사이클 특성의 향상, 초기 충방전 효율의 향상 등의 목적으로 여러가지의 첨가제를 함유시킬 수 있다. 이러한 첨가제로서, 가스 발생제, 피막 형성제, 분산제, 증점제 등을 들 수 있다. 그리고, 상술한 각종 비수 용매 및 전해질 및 필요에 따라서 첨가되는 각종 첨가제를 혼합함으로써, 목적으로 하는 조성의 비수 전해액을 조제할 수 있다.The nonaqueous electrolytic solution may contain an optional additive component as necessary so long as the object of the present invention can be achieved. For example, various additives may be added for the purpose of improving the output performance of the battery, improving the preservability (suppressing the decrease in capacity during storage, etc.), improving the cycle characteristics, and improving the initial charge and discharge efficiency. Examples of such an additive include a gas generating agent, a film forming agent, a dispersant, and a thickener. A nonaqueous electrolytic solution having a desired composition can be prepared by mixing the various nonaqueous solvents and electrolytes described above and various additives added as needed.

상술한 각종 재료, 부재를 사용하여 도시되는 리튬 이온 이차 전지를 제조한다. 이러한 제조 방법(즉, 리튬 이온 이차 전지를 구축하는 방법) 자체는, 종래부터 사용되고 있는 방법을 적절히 채용하여 행할 수 있고, 본 발명을 특징지우는 것이 아니므로, 여기에서 상세한 설명은 생략한다.A lithium ion secondary battery is produced by using the various materials and members described above. Such a manufacturing method (that is, a method of constructing a lithium ion secondary battery) itself can be performed by appropriately employing a conventionally used method, and does not characterize the present invention, so that detailed description thereof will be omitted here.

여기서 개시되는 리튬 이온 이차 전지는, 각종 용도에 이용 가능한데, 극저온 영역(특히 -30℃ 이하, 예를 들어 -40℃∼-30℃)에 있어서의 전지 성능이 우수하기 때문에, 이러한 극저온 영역에 있어서의 차량 구동용 전원 등으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 차량의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 플러그인 하이브리드 자동차(PHV), 하이브리드 자동차(HV), 전기 자동차(EV), 전동 전기 자전거, 전동 휠체어, 전기 철도 등을 들 수 있다. 차량에 구비되는 리튬 이온 이차 전지는, 통상, 복수개가 접속된 조전지의 형태로 사용되는 것은 종래와 마찬가지이며, 조전지의 구조 등의 도시는 생략한다.The lithium ion secondary battery disclosed herein can be used for various applications. Since the battery performance is excellent in a cryogenic temperature region (particularly -30 ° C or less, for example, -40 ° C to -30 ° C), in the cryogenic temperature region And a power source for driving the vehicle. The type of vehicle is not particularly limited, and examples thereof include a plug-in hybrid vehicle (PHV), a hybrid vehicle (HV), an electric vehicle (EV), an electric electric bicycle, an electric wheelchair, and an electric railroad. Generally, a lithium ion secondary battery provided in a vehicle is used in the form of a plurality of connected battery cells, and the structure of the battery cell is not shown.

이하, 본 발명에 따른 몇 가지의 시험예를 설명하지만, 본 발명을 이러한 구체예에 나타내는 것에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.Hereinafter, some test examples according to the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in these specific examples.

<비수 전해액의 조제><Preparation of non-aqueous electrolyte>

우선, 전해질로서 LiPF6을 사용하고, 비수 용매로서 에틸렌카르보네이트(EC), 프로필렌카르보네이트(PC), 디메틸카르보네이트(DMC), 에틸메틸카르보네이트(EMC), 및 에틸프로피오네이트(EP)를 사용하여, 표 1에 나타내는 배합비(용적비)로 혼합함으로써 총 14종류의 리튬 이온 이차 전지용 비수 전해액(예 1∼예 14)을 조제하였다. LiPF6의 농도는 모두 1.1M로 하였다. 각 예의 비수 전해액의 대기압 하에서의 응고점(℃) 및 인화점 온도 영역(21℃ 이상은 ○, 21℃ 미만은 ×로 나타낸다)은 표 1의 해당 란에 나타내는 바와 같다.First, LiPF 6 is used as an electrolyte, and ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) (Nos. 1 to 14) for 14 kinds of lithium ion secondary batteries were prepared by mixing Nitrogen (EP) as shown in Table 1 at the compounding ratio (volume ratio) shown in Table 1. The concentration of LiPF 6 was all 1.1M. The solidification point (° C) and the flash point temperature region (indicated by o in the case of 21 ° C or more and X in 21 ° C or less) of the non-aqueous electrolyte of each example under atmospheric pressure are shown in the corresponding column of Table 1.

Figure pat00001
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표 1에 나타낸 바와 같이, 융점이 낮은 EP 또는 EMC의 배합 비율을 높이는 것에 의해, 비수 전해액 전체의 응고점을 낮출 수 있다. 그러나, 인화점 온도 영역이 21℃ 미만으로 되어버려(예 7, 13, 14), 안전성의 관점에서 바람직하지 않은 배합이라고 할 수 있다.As shown in Table 1, by increasing the blending ratio of EP or EMC having a low melting point, the freezing point of the entire non-aqueous electrolyte can be lowered. However, the flash point temperature range becomes less than 21 占 폚 (Examples 7, 13 and 14), which is an undesirable combination from the viewpoint of safety.

한편, PC 및 EP를 모두 10vol% 배합한 예 1 및 PC 및 EP를 모두 5vol% 배합한 예 11에서는, 인화점 온도 영역을 21℃ 미만으로 저하시키지 않고 응고점을 -49℃(예 1) 또는 -44℃(예 11)까지 저하시킬 수 있어, 바람직한 배합임을 알 수 있다.On the other hand, in Example 11 in which both PC and EP were blended at 10 vol% and Example 11 in which PC and EP were blended at 5 vol%, the freezing point temperature was lowered to less than 21 캜 and the freezing point was changed to -49 캜 (Example 1) Lt; 0 &gt; C (Example 11), which is a preferable blend.

또한, 상세한 데이터는 나타내고 있지 않지만, 0℃ 이하의 저온 영역에 있어서도 양호한 점도를 나타내는 저점성의 비수 전해액으로서 바람직하다.Further, although detailed data is not shown, it is preferable as a low-viscosity non-aqueous electrolyte showing good viscosity even at a low temperature region of 0 占 폚 or lower.

<이온 전도성의 평가>&Lt; Evaluation of ion conductivity &

상기 조제한 예 1∼14의 비수 전해액 이온 전도도[mS/cm]를 측정하였다. 측정은, 도요 시스템제의 밀폐 2전극셀을 사용하고, 교류 임피던스법에 의해 행하였다. 공시하는 비수 전해액은, 폴리테트라플루오로에틸렌제의 스페이서에 의해 일정한 크기 및 두께로 제어하고, 이것을 한 쌍의 스테인레스 스틸 전극 사이에 끼웠다. 이 셀에 10mV의 전압을 인가하고, 주파수를 1MHz로부터 10mHz로 변화시켰을 때에 얻어진 Cole-Cole 플롯에 대해서, 등가 회로를 사용하여 커브 피트하는 것에 의해 벌크 저항을 구하고, 이온 전도도를 산출하였다.The non-aqueous electrolyte ionic conductivities [mS / cm] of the prepared Examples 1 to 14 were measured. The measurement was carried out by using an alternating-current impedance method using a sealed two-electrode cell made of Toyo System. The nonaqueous electrolytic solution to be disclosed was controlled to have a constant size and thickness by a spacer made of polytetrafluoroethylene, and sandwiched between a pair of stainless steel electrodes. A Cole-Cole plot obtained when a voltage of 10 mV was applied to this cell and the frequency was changed from 1 MHz to 10 mHz was subjected to curve fitting using an equivalent circuit to determine the bulk resistance and the ion conductivity was calculated.

측정 온도는, -40℃, -30℃ 및 25℃의 3단계로 하고, 각 측정 온도에 있어서 이온 전도도를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.The measurement temperatures were -40 ° C, -30 ° C, and 25 ° C, and ion conductivity was measured at each measurement temperature. The obtained results are shown in Table 2.

Figure pat00002
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표 2에 나타낸 바와 같이, PC 및 EP를 각각 10vol%의 배합 비율로 함유하는 예 1의 비수 전해액은, -30℃ 및 -40℃에서의 이온 전도도가 상대적으로 양호하였다. 마찬가지로, PC 및 EP를 각각 5vol%의 배합 비율로 함유하는 예 11의 비수 전해액도 또한 -30℃ 및 -40℃에서의 이온 전도도가 상대적으로 양호하였다.As shown in Table 2, the nonaqueous electrolyte solution of Example 1 containing PC and EP at a blending ratio of 10 vol%, respectively, had relatively good ionic conductivity at -30 캜 and -40 캜. Likewise, the nonaqueous electrolyte of Example 11 containing PC and EP at a blending ratio of 5 vol% each had a relatively good ionic conductivity at -30 캜 and -40 캜.

이에 반해, 예 3, 예 7 및 예 13의 비수 전해액에 대해서도 -30℃ 및 -40℃에서의 이온 전도도가 양호한데, 예 3에 대해서는, 응고점이 예 1과 비교하여 상대적으로 높은 편이며, 극저온 영역(예를 들어 -40℃∼-30℃)의 사용에 있어서 양호하다고는 할 수 없고, 예 7 및 예 13에 대해서는 상술한 바와 같이, 인화점 온도 영역이 21℃ 미만이기 때문에 바람직하지 않다.On the other hand, the ion conductivity of the non-aqueous electrolyte of Example 3, Example 7 and Example 13 was good at -30 ° C and -40 ° C. In Example 3, the solidifying point was relatively higher than that of Example 1, (For example, -40 ° C to -30 ° C). In Examples 7 and 13, as described above, the flash point temperature region is less than 21 ° C, which is not preferable.

<리튬 이온 이차 전지의 구축><Construction of Lithium Ion Secondary Battery>

정극 활물질 분말로서, LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(LNCM)를 준비하였다. 이러한 LNCM과, 도전재로서의 아세틸렌 블랙(AB)과, 바인더로서의 폴리불화비닐리덴(PVdF)을 LNCM:AB:PVdF=94:3.5:2.5의 질량비로 되도록 혼련기에 투입하고, N-메틸피롤리돈(NMP)으로 점도를 조정하면서 혼련하여, 정극 활물질층 형성용 슬러리를 조제하였다. 이 슬러리를, 두께 12㎛의 알루미늄박(정극 집전체)의 양면에 도포하고, 건조 후에 프레스함으로써, 정극 집전체 상에, 밀도가 약 2.9g/㎤인 정극 활물질층을 갖는 정극 시트를 제작하였다.As the positive electrode active material powder, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (LNCM) was prepared. This LNCM, acetylene black AB as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were fed into a kneader so as to be in a mass ratio of LNCM: AB: PVdF = 94: 3.5: 2.5, (NMP) while adjusting the viscosity, thereby preparing a slurry for forming a positive electrode active material layer. This slurry was applied to both sides of an aluminum foil (positive electrode collector) having a thickness of 12 占 퐉 and pressed after drying to prepare a positive electrode sheet having a positive electrode active material layer having a density of about 2.9 g / cm3 on the positive electrode collector .

부극 활물질 분말로서 비정질 탄소로 표면이 코팅된 구형화 천연 흑연(C)을 준비하였다. 이러한 흑연(C)과, 바인더로서의 스티렌부타디엔 고무(SBR)와, 증점제로서의 CMC를, C:SBR:CMC=99:0.5:0.5의 질량비가 되도록 혼련기에 투입하고, 이온 교환수로 점도를 조정하면서 혼련하여, 부극 활물질층 형성용 슬러리를 조제하였다. 이 슬러리를, 두께 8㎛의 구리박(부극 집전체)의 양면에 도포하고, 건조 후에 프레스함으로써, 부극 집전체 상에, 밀도가 약 1.4g/㎤인 부극 활물질층을 갖는 부극 시트를 제작하였다.Spherical natural graphite (C) having a surface coated with amorphous carbon was prepared as a negative electrode active material powder. This graphite (C), styrene butadiene rubber (SBR) as a binder, and CMC as a thickener were fed into a kneader in a mass ratio of C: SBR: CMC = 99: 0.5: 0.5, And kneaded to prepare a slurry for forming the negative electrode active material layer. This slurry was coated on both sides of a copper foil (negative electrode collector) having a thickness of 8 占 퐉 and pressed after drying to produce a negative electrode sheet having a negative electrode active material layer having a density of about 1.4 g / cm3 on the negative electrode collector .

상기에서 제작한 정극 시트와 부극 시트를, 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어지는 3층 구조(PP/PE/PP)로 두께 20㎛의 세퍼레이터 시트 2장과 함께 권회하고, 편평 형상으로 성형하여 전극체를 제작하였다.The above prepared positive electrode sheet and negative electrode sheet were wound together with two separator sheets each having a thickness of 20 mu m in a three-layer structure (PP / PE / PP) made of polyethylene (PE) and polypropylene (PP) Thereby forming an electrode body.

이어서, 알루미늄제의 전지 케이스 덮개에 정극 단자 및 부극 단자를 설치하고, 이들의 단자를, 권회 전극체 단부에 노출시킨 정극 집전체 및 부극 집전체에 각각 용접하였다. 이와 같이 하여 덮개와 연결된 권회 전극체를, 알루미늄제의 전지 케이스 본체의 개구부로부터 그 내부에 수용하고, 개구부와 덮개를 용접하였다.Subsequently, a positive electrode terminal and a negative electrode terminal were provided on a battery case cover made of aluminum, and these terminals were respectively welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector exposed at the end of the wound electrode body. In this manner, the wound electrode body connected to the lid was housed inside the battery case body made of aluminum through the opening, and the opening and lid were welded.

그리고, 상기 덮개에 마련된 전해액 주입 구멍으로부터, 표 1에 나타내는 예 1∼예 14 중 어느 것의 비수 전해액을 주입하고, 당해 전해액 주입 구멍을 기밀하게 밀봉하였다. 이와 같이 하여, 예 1∼예 14의 비수 전해액 각각에 대응하는 예 1∼예 14의 전지 조립체를 구축하였다.Then, the nonaqueous electrolyte solution of any of Examples 1 to 14 shown in Table 1 was injected from the electrolyte injection hole provided in the cover, and the electrolyte injection hole was hermetically sealed. Thus, the battery assemblies of Examples 1 to 14 corresponding to the non-aqueous electrolytes of Examples 1 to 14 were constructed.

상기 제작한 예 1∼예 14에 관한 전지 조립체에 대하여 컨디셔닝 처리로서, 25℃의 온도 환경 하에서, 1/3C(1C는 1시간에 만충방전 가능한 전류값)의 레이트로 3시간의 정전류(CC) 충전을 행하고, 계속해서, 1/3C의 레이트로 4.1V까지 충전하는 조작과, 1/3C의 레이트로 3.0V까지 방전시키는 조작을 3회 반복하였다.As a conditioning treatment for the battery assemblies according to Examples 1 to 14, a constant current (CC) of 3 hours at a rate of 1 / 3C (1C is a current value capable of fully discharging in 1 hour) Charging was performed, and then the operation of charging to 4.1 V at a rate of 1 / 3C and the operation of discharging to 3.0 V at a rate of 1 / 3C were repeated three times.

그리고, 에이징 처리로서, 상기 충전 처리 후의 각 전지를 60℃의 온도 환경 하(전형적으로는 60℃로 조온한 항온조 내)에 24시간 방치하였다. 이와 같이 하여, 예 1∼예 14에 관한 평가 시험용 리튬 이온 이차 전지를 구축하였다.Then, as the aging treatment, each of the cells after the filling treatment was allowed to stand for 24 hours in a temperature environment of 60 占 폚 (typically in a thermostatic chamber at 60 占 폚). Thus, a lithium ion secondary battery for evaluation tests according to Examples 1 to 14 was constructed.

<초기 전지 용량의 측정><Measurement of Initial Battery Capacity>

예 1∼예 14에 관한 평가 시험용 리튬 이온 이차 전지에 대해서, 상기 컨디셔닝 처리 후, 25℃의 온도 환경 하에서, 3.0V부터 4.1V의 전압 범위에서, 이하의 수순 1∼3에 따라서 초기 용량을 측정하였다.The lithium ion secondary battery for evaluation test according to Examples 1 to 14 was measured for initial capacity in the voltage range of 3.0 V to 4.1 V under the temperature environment of 25 캜 according to the following procedures 1 to 3 after the above- Respectively.

(수순 1) 1/3C의 정전류 방전에 의해 3.0V에 도달 후, 정전압 방전으로 2시간 방전하고, 그 후, 10분간 휴지한다.(Procedure 1) After reaching 3.0 V by the constant current discharge of 1 / 3C, discharge by the constant voltage discharge for 2 hours, and then stopping for 10 minutes.

(수순 2) 1/3C의 정전류 충전에 의해 4.1V에 도달 후, 전류가 1/100C로 될 때까지 정전압 충전하고, 그 후, 10분간 휴지한다.(Procedure 2) After reaching 4.1 V by constant current charging at 1 / 3C, the battery is charged at a constant voltage until the current becomes 1 / 100C, and then the battery is stopped for 10 minutes.

(수순 3) 1/3C의 정전류 방전에 의해, 3.0V에 도달 후, 전류가 1/100C로 될 때까지 정전압 방전하고, 그 후, 10분간 정지한다.(Procedure 3) After reaching 3.0 V by the constant current discharge of 1 / 3C, the constant-voltage discharge is performed until the current becomes 1 / 100C, and then the operation is stopped for 10 minutes.

그리고, 수순 3에 있어서의 정전류 방전으로부터 정전압 방전에 이르는 방전에 있어서의 방전 용량(CCCV 방전 용량)을 초기 전지 용량으로 하였다.The discharge capacity (CCCV discharge capacity) in the discharge from the constant current discharge to the constant voltage discharge in the procedure 3 was taken as the initial cell capacity.

<IV 저항의 측정>&Lt; Measurement of IV resistance >

예 1∼예 14에 관한 리튬 이온 이차 전지의 IV 저항(반응 저항)을 측정하였다. 즉, 각 전지를 3.0V로부터 1C의 정전류로 충전하고, SOC(State of Charge) 60%의 충전 상태로 조정한 후, -40℃, -30℃ 또는 25℃의 온도 환경 하에서, 10C(하이 레이트 방전)으로 2초간의 정전류(CC) 방전을 행하고, 이때의 전류(I)-전압(V) 플롯값의 1차 근사 직선의 기울기로부터 IV 저항(mΩ)을 구하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.The IV resistance (reaction resistance) of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 14 was measured. That is, each battery was charged at a constant current of from 1 V to 3.0 V, adjusted to a state of charge of SOC (State of Charge) of 60%, and then charged at 10 C (CC) discharge for 2 seconds was carried out by using the voltage (V) and the voltage (V). The IV resistance (m?) Was obtained from the slope of the first approximation straight line of the current (I) -voltage (V) plot value at this time. The results are shown in Table 3.

<보존 특성의 평가><Evaluation of Storage Characteristics>

상기 초기 용량을 측정한 예 1∼예 14에 관한 리튬 이온 이차 전지에 대해서, CCCV 방식으로 SOC가 80%의 충전 상태로 조정하였다. 계속해서, 각 전지를 60℃의 항온조 중에 120일간 보존한 후, 상기 초기 전지 용량의 측정과 동일한 방법에 의해, 각 전지의 상기 보존 후의 전지 용량(보존 후 전지 용량)을 측정하였다. 여기서, (보존 후 전지 용량/초기 전지 용량)×100의 식으로부터 120일 보존 후의 용량 유지율(%)을 구하고, 이것을 각 전지의 보존 특성의 지표로서 표 3에 나타낸다.The lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 14 in which the initial capacity was measured were adjusted to a charged state of SOC of 80% by the CCCV system. Subsequently, each cell was stored in a thermostatic chamber at 60 캜 for 120 days, and then the cell capacity (after storage) of each cell was measured by the same method as the measurement of the initial cell capacity. Here, the capacity retention rate (%) after 120 days of storage was obtained from the expression ((storage battery capacity after storage) / (initial cell capacity)) × 100, and this is shown in Table 3 as an index of the storage characteristics of each battery.

<사이클 특성의 평가><Evaluation of cycle characteristics>

예 1∼예 14에 관한 리튬 이온 이차 전지에 대해서, 또한, 사이클 용량 유지율(사이클 특성)을 측정하였다. 구체적으로는, 25℃의 온도 환경 하에서 상기 초기 전지 용량을 측정한 후, 2C의 CC 사이클 충방전을 1000사이클 반복하고, 1000사이클 후의 방전 용량을 측정하였다. 여기서, 1000 사이클 후의 (방전 전지 용량/초기 전지 용량)×100의 식으로부터 당해 사이클 시험 후의 용량 유지율(%)을 구하고, 이것을 각 전지의 사이클 특성의 지표로서 표 3에 나타낸다.The cycle capacity retention (cycle characteristics) of the lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 14 was also measured. Specifically, the initial cell capacity was measured in a temperature environment of 25 占 폚, and then the CC cycle charge and discharge of 2C was repeated 1000 times, and the discharge capacity after 1000 cycles was measured. Here, the capacity retention rate (%) after the cycle test is obtained from the expression (discharging cell capacity / initial cell capacity) after 1000 cycles × 100, and this is shown in Table 3 as an index of the cycle characteristics of each cell.

Figure pat00003
Figure pat00003

표 3에 나타낸 바와 같이, PC 및 EP를 각각 10vol%의 배합 비율로 함유하는 예 1의 비수 전해액을 구비하는 리튬 이온 이차 전지 및 PC 및 EP를 각각 5vol%의 배합 비율로 함유하는 예 11의 비수 전해액을 구비하는 리튬 이온 이차 전지에서는, -30℃ 및 -40℃에서의 IV 저항값이 상대적으로 낮아 양호하였다. 또한, 60℃ 보존 특성 및 사이클 특성도 비교적 양호해서, 극저온 영역에 있어서의 전지 성능, 및 내구성을 양립할 수 있는 비수 전해액 이차 전지라고 할 수 있다.As shown in Table 3, a lithium ion secondary battery having a nonaqueous electrolyte solution of Example 1 containing PC and EP at a blending ratio of 10 vol%, respectively, and a nonaqueous electrolyte of Example 11 containing PC and EP at a blending ratio of 5 vol% In the lithium ion secondary battery having the electrolytic solution, the IV resistance value at -30 캜 and -40 캜 was relatively low, which was good. In addition, the nonaqueous electrolyte secondary battery can be said to be a nonaqueous electrolyte secondary battery capable of satisfying battery performance and durability in a cryogenic temperature region at 60 deg. C with relatively good storage characteristics and cycle characteristics.

한편, 예 3, 예 7, 예 9 또는 예 12의 비수 전해액을 구비하는 각 리튬 이온 이차 전지에 대해서도 -30℃ 및 -40℃에서의 IV 저항값이 상대적으로 낮아 양호하였다. 그러나, 예 3 및 예 12에 대해서는, 상술한 바와 같이, 응고점이 예 1이나 예 11과 비교하여 상대적으로 높은 편이며 극저온 영역의 사용에 있어서 양호하다고는 할 수 없다. 또한, 예 7에 대해서는, 상술한 바와 같이, 인화점 온도 영역이 21℃ 미만이기 때문에 바람직하지 않고, 예 9에 대해서는, 응고점이 예 1과 비교하여 상대적으로 높은 편인 것에 추가로 내구 특성도 낮아, 예 1의 비수 전해액을 구비하는 리튬 이온 이차 전지와 비교하여 양호하다고는 할 수 없다. 또한, 환상 카르보네이트계 용매로서 PC만을 포함하는 예 5에 대해서는, 흑연 표층의 박리를 발생시킴과 함께 충방전이 곤란해서, 사용 불가였다.On the other hand, with respect to each of the lithium ion secondary batteries having the nonaqueous electrolyte solution of Example 3, Example 7, Example 9, or Example 12, the IV resistance value at -30 占 폚 and -40 占 폚 was relatively low. However, with respect to Examples 3 and 12, as described above, the solidifying point is relatively high as compared with Example 1 or Example 11, and it can not be said that the cryogenic temperature region is satisfactory in use. In Example 7, as described above, since the flash point temperature region is less than 21 ° C, it is not preferable. In Example 9, the solidifying point is relatively higher than that in Example 1, 1 &lt; / RTI &gt; non-aqueous electrolyte. In Example 5 containing only PC as the cyclic carbonate-based solvent, peeling of the graphite surface layer occurred and charging and discharging were difficult, and thus it was impossible to use.

20: 권회 전극체
30: 전지 케이스
32: 전지 케이스 본체
34: 덮개
36: 안전 밸브
42: 정극 단자
42a: 정극 집전판
44: 부극 단자
44a: 부극 집전판
50: 정극(정극 시트)
52: 정극 집전체
52a: 정극 활물질층 비형성부
54: 정극 활물질층
60: 부극(부극 시트)
62: 부극 집전체
62a: 부극 활물질층 비형성부
64: 부극 활물질층
70: 세퍼레이터
100: 리튬 이온 이차 전지
20: wound electrode body
30: Battery case
32: Battery case body
34: Cover
36: Safety valve
42: Positive electrode terminal
42a: positive pole house front plate
44: Negative terminal
44a: anode collector plate
50: positive electrode (positive electrode sheet)
52: positive electrode current collector
52a: Positive electrode active material layer non-
54: Positive electrode active material layer
60: negative electrode (negative electrode sheet)
62: anode collector
62a: Negative electrode active material layer non-
64: Negative electrode active material layer
70: Separator
100: Lithium ion secondary battery

Claims (4)

비수 전해액 이차 전지이며,
비수 용매와 전해질을 포함하는 비수 전해액을 구비하고 있고,
여기서 상기 비수 용매는,
환상 카르보네이트계 용매로서 적어도 에틸렌카르보네이트(EC) 및 프로필렌카르보네이트(PC)를 포함하고,
쇄상 카르보네이트계 용매로서 적어도 디메틸카르보네이트(DMC) 및 에틸메틸카르보네이트(EMC)를 포함하고,
또한 에스테르계 용매로서 적어도 에틸프로피오네이트(EP)를 포함하고,
여기서 상기 비수 용매 전체를 100vol%로 했을 때의 각각의 함유율이
EC 20∼30vol%;
PC 5∼10vol%;
EP 5∼10vol%;
DMC+EMC 50∼70vol%;
인, 비수 전해액 이차 전지.
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising:
And a nonaqueous electrolyte solution containing a nonaqueous solvent and an electrolyte,
The non-aqueous solvent may include,
And at least ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) as the cyclic carbonate-based solvent,
(DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as a chain carbonate-based solvent,
And at least ethyl propionate (EP) as an ester solvent,
When the total amount of the non-aqueous solvent is 100 vol%
EC 20 to 30 vol%;
5 to 10 vol% PC;
EP 5 to 10 vol%;
DMC + EMC 50 to 70 vol%;
By weight of a nonaqueous electrolyte secondary battery.
제1항에 있어서, 상기 디메틸카르보네이트(DMC)의 함유율 및 상기 에틸메틸카르보네이트(EMC)의 함유율은, 어느 것이든 25∼35vol%인, 비수 전해액 이차 전지.The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the content of the dimethyl carbonate (DMC) and the content of the ethyl methyl carbonate (EMC) are in the range of 25 to 35 vol%. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비수 전해액의 응고점이 -40℃ 미만인, 비수 전해액 이차 전지.The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the solidification point of the nonaqueous electrolyte solution is lower than -40 ° C. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비수 전해액의 -40℃에서의 이온 전도도(mS/cm)가 1.0 이상인, 비수 전해액 이차 전지.The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the ionic conductivity (mS / cm) of the nonaqueous electrolyte at -40 캜 is 1.0 or more.
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