리튬 전지의 과충전 보호를 위한 신규 산화 환원 셔틀 document_id 1020077022140

[청구항 2] 제1항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 전해질 중에 3 v 내지 5,5v의 산화 환원 전위갖는 것인전해질. [청구항 3] 제1항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 상기 방향족 고리에 결합된 2개, 3개 또는 4개의 산소 원자들갖는 것인전해질. [청구항 4] 제1항에 있어서,상기 전기 음성 치환체들은 할로겐, 할로알킬선택되는 것인전해질. [청구항 5] 제1항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 다음 식들 ia, ib 또는 ic를 갖는 것인 전해질:여기서, x1-8은 각각 독립적으로 -f, -cl, -br, 할로알킬, -cn, 또는 -no2이고;y 및 z는 독립적으로 n, b, c, si, s 또는 p 원자를 갖는 군이고, 여기서, n, b, c, si, s 또는 p 원자는 방향족 고리결합된2개 이상의 산소 원자들 중의 적어도 하나에 부착된다. [청구항 6] 제5항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 다음 식갖는 것인전해질: [청구항 7] 제6항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 다음으로부터 선택되는 구조물들갖는 것인전해질:여기서, r1 및 r3은 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 아릴기, 할로알킬기 또는 할로아릴기이고;r2 및 r4는 각각 독립적으로 할로겐 원자, 알킬기, 아릴기, 할로알킬기 또는 할로아릴기이고;m+는 양이온이고;a-는 음이온이다. [청구항 8] 제7항에 있어서,상기m+는 알칼리 금속 양이온이고, a-는 할라이드 음이온인전해질. [청구항 9] 제5항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제가 식갖는 것인전해질. [청구항 10] 제9항에 있어서,상기y 및 z는 독립적으로 다음 구조물들로부터 선택되는 것인 전해질:여기서, r1, r3 및 r5는 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 아릴기, 할로겐 치환된 알킬기 또는 할로겐 치환된 아릴기이고;r2, r4 및 r6은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 알킬기, 아릴기, 할로겐 치환된 알킬기 또는 할로겐치환된아릴기이고;m+는 양이온이고;a-는 음이온이다. [청구항 11] 제9항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 다음 구조식갖는 것인전해질:여기서, t는 0-8이다. [청구항 12] 제5항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 다음 식갖는 것인전해질: [청구항 13] 제12항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 다음으로부터 선택되는 구조식갖는 것인전해질:여기서, m+는 양이온이다. [청구항 14] 제1항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 (테트라플루오로벤조-1,2-디옥실)-펜타플루오로페닐-보론, 1,2-비스(트리메틸실록실)테트라플루오로벤젠 또는 이들혼합물인전해질. [청구항 15] 제1항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제는 2개 이상의 방향족 화합물들혼합물인전해질. [청구항 16] 제1항에 있어서,상기 산화 환원 셔틀 부가제의 농도는 0.0005 중량% 내지 50중량범위인전해질. [청구항 18] 제1항에 있어서,상기 알칼리 금속염은 li[b(c2o4)2], li[bf2(c2o4)], li[pf2(c2o4)2], liclo4, libf4, liasf6, lipf6, li[cf3so3], li[n(cf3so2)2], li[c(cf3so2)3], li[n(so2c2f5)2], 리튬 알킬 플루오로포스페이트류 또는 이들의 2 이상의혼합물인전해질. [청구항 19] 제1항에 있어서,상기 극성 비양성자성 용매는 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸 메틸 카르보네이트, 디에틸 에테르, 메틸-아세테이트, 감마-부티로락톤, 술폴란, 또는 이들의 2 이상의혼합물인전해질. [청구항 20] 제1항에 있어서,음의 전극의 표면 상에 패시베이션막을 형성하기 위해 음의 전극의 표면 상에서 환원 또는 중합될 수 있는 전극 안정화 부가제를 추가포함하는 것인전해질. [청구항 21] 제1항에 있어서,양의 전극의 표면 상에 패시베이션막을 형성하기 위해 양의 전극의 표면 상에서 산화 또는 중합될 수 있는 전극 안정화 부가제를 추가포함하는 것인전해질. [청구항 22] 제21항에 있어서,음의 전극의 표면 상에 패시베이션막을 형성하기 위해 음의 전극의 표면 상에서 환원 또는 중합될 수 있는 전극 안정화 부가제를 추가포함하는 것인전해질. [청구항 23] 제26항에 있어서,각각의 전극 안정화 부가제는 약 0.001 내지 약 8중량%의 농도존재하는 것인전해질. [청구항 24] 제22항에 있어서,상기 전극 안정화 부가제들은 독립적으로 1,2-디비닐 푸로에이트, 1,3-부타디엔 카르보네이트, 1-비닐아제티딘-2-온, 1-비닐아지리딘-2-온, 1-비닐피페리딘-2-온, 1-비닐피롤리딘-2-온, 2,4-디비닐-1,3-디옥산, 2-아미노-3-비닐시클로헥사논, 2-아미노-3-비닐시클로프로파논, 2-아미노-4-비닐시클로부타논, 2-아미노-5-비닐시클로펜타논, 2-비닐-[1,2]-옥사아제티딘, 비닐 메틸 카르보네이트, 2-비닐아미노시클로헥산올, 2-비닐아미노시클로프로파논, 2-비닐옥세탄, 2-비닐옥시-시클로프로파논, 3-(n-비닐아미노)시클로헥사논, 3,5-디비닐 푸로에이트, 3-비닐아제티딘-2-온, 3-비닐아지리딘-2-온, 3-비닐시클로부타논, 3-비닐시클로펜타논, 3-비닐옥사지리딘, 3-비닐옥세탄, 3-비닐피롤리딘-2-온, 4,4-디비닐-3-디옥솔란-2-온, 4-비닐테트라히드로피란, 5-비닐피페리딘-3-온, 알릴글리시딜 에테르, 부타디엔 모노옥사이드, 부틸 비닐 에테르, 디히드로피란-3-온, 디비닐 부틸 카르보네이트, 디비닐 카르보네이트, 디비닐 크로토네이트, 디비닐 에테르, 디비닐 에틸렌 카르보네이트, 디비닐 에틸렌 실리케이트, 디비닐 에틸렌 설페이트, 디비닐 에틸렌 설페이트, 디비닐 메톡시피라진, 디비닐 메틸포스페이트, 디비닐 프로필렌 카르보네이트, 에틸 포스페이트, 메톡시-o-테르페닐, 메틸 포스페이트, 옥세탄-2-일-비닐아민, 옥시라닐비닐아민, 비닐 카르보네이트, 비닐 크로토네이트, 비닐 시클로펜타논, 비닐 에틸-2-푸로에이트, 비닐 에틸렌 카르보네이트, 비닐 에틸렌 실리케이트, 비닐 에틸렌 설페이트, 비닐에틸렌 설파이트, 비닐 메타크릴레이트, 비닐 포스페이트, 비닐-2-푸로에이트, 비닐시클로프로파논, 비닐에틸렌 옥사이드, β-비닐-γ-부티로락톤, (디비닐)(메톡시)(트리플루오로)시클로트리포스파젠, (트리비닐)(디플루오로)(메톡시)시클로트리포스파젠, (비닐)(메톡시)(테트라플루오로)시클로트리포스파젠, (알릴옥시)(테트라플루오로)(메톡시)시클로트리포스파젠, (디알릴옥시)(트리플루오로)(메톡시)시클로트리포스파젠 화합물들, 1,2-디페닐 에테르, 아릴옥시피롤, 아릴옥시 에틸렌 설페이트, 아릴옥시 피라진, 아릴옥시-카르바졸 트리비닐포스페이트, 아릴옥시-에틸-2-푸로에이트, 2-아릴옥시-시클로프로파논, 아릴옥시-ο-테르페닐, 아릴옥시-피리다진, 부틸-아릴옥시-에테르, 디비닐 디페닐 에테르, (테트라히드로-푸란-2-일)-비닐아민, 디비닐 메톡시비피리딘, 메톡시-4-비닐비페닐, 비닐 메톡시 카르바졸, 비닐 메톡시 피페리딘, 비닐 메톡시피라진, 알릴아니솔, 비닐 피리다진, 1-디비닐이미다졸, 3-비닐테트라히드로푸란, 디비닐 푸란, 디비닐 메톡시 푸란, 디비닐피라진, 비닐 메톡시 이미다졸, 비닐메톡시 피롤, 비닐-테트라히드로푸란, 2,4-디비닐 이소옥사졸, 3,4-디비닐-1-메틸 피롤, 알릴옥시옥세탄, 알릴옥시-페닐 카르보네이트, 아릴옥시-피페리딘, 아릴옥시-테트라히드로푸란, 2-아릴-시클로프로파논, 2-디아릴옥시-푸로에이트, 4-알릴아니솔, 아릴옥시-카르바졸, 아릴옥시-2-푸로에이트, 아릴옥시-크로토네이트, 아릴옥시-시클로부탄, 아릴옥시-시클로펜타논, 아릴옥시-시클로프로파논, 아릴옥시-시클로포스파젠, 아릴옥시-에틸렌 실리케이트, 아릴옥시-에틸렌 설페이트, 아릴옥시-에틸렌 설파이트, 아릴옥시-이미다졸, 아릴옥시-메타크릴레이트, 아릴옥시-포스페이트, 아릴옥시-피롤, 아릴옥시-퀴놀린, 디아릴옥시-시클로트리포스파젠, 디아릴옥시 에틸렌 카르보네이트, 디아릴옥시 푸란, 디아릴옥시 메틸 포스페이트, 디아릴옥시-부틸 카르보네이트, 디아릴옥시-크로토네이트, 디아릴옥시-디페닐 에테르, 디아릴옥시-에틸 실리케이트, 디아릴옥시-에틸렌 실리케이트, 디아릴옥시-에틸렌 설페이트, 디아릴옥시에틸렌 설파이트, 디아릴옥시-페닐 카르보네이트, 디아릴옥시-프로필렌 카르보네이트, 디페닐 카르보네이트, 디페닐 디아릴옥시 실리케이트, 디페닐 디비닐 실리케이트, 디페닐 에테르, 디페닐 실리케이트, 디비닐 메톡시디페닐 에테르, 디비닐 페닐 카르보네이트, 메톡시카르바졸, 또는 2,4-디메틸-6-히드록시-피리미딘, 비닐 메톡시퀴놀린, 피리다진, 비닐 피리다진, 퀴놀린, 비닐 퀴놀린, 피리딘, 비닐 피리딘, 인돌, 비닐 인돌, 트리에탄올아민, 1,3-디메틸 부타디엔, 부타디엔, 비닐 에틸렌 카르보네이트, 비닐 카르보네이트, 이미다졸, 비닐 이미다졸, 피페리딘, 비닐 피페리딘, 피리미딘, 비닐 피리미딘, 피라진, 비닐 피라진, 이소퀴놀린, 비닐 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 비닐 퀴녹살린, 비페닐, 1,2-디페닐 에테르, 1,2-디페닐에탄, ο-테르페닐, n-메틸 피롤, 나프탈렌 또는 이들 중 임의의 2 이상의 혼합물선택되는 것인전해질. [청구항 25] 제1항에 있어서,상기 알칼리금속 염이li[b(c2o4)2], li[bf2(c2o4)], 또는 li[pf2(c2o4)2]이고, 이 전해질은 li[b(c2o4)2], li[bf2(c2o4)], 또는 li[pf2(c2o4)2] 또는 이들의 혼합물인 전극 안정화 부가제의 약 0.001 내지 약 8중량%를 추가포함하는 것인전해질. [청구항 26] 제22항에 있어서,적어도 하나의 산소 원자 및 적어도 하나의 알케닐 또는 알키닐기를 함유하는 치환 또는 미치환된 스피로시클릭 탄화수소인 전극 안정화 부가제를 추가포함하는전해질. [청구항 27] 제26항에 있어서,상기 전극 안정화 부가제는 다음 식 v를 갖는 것인 전해질:여기서,a1, a2, a3 및 a4는 독립적으로 o 또는 cr22r23이고; 단, g1이 o일 때 a1는 o가 아니고, g2가 o일 때 a2는 o가 아니고, g3이 o일 때 a3은 o이 아니고, g4가 o일 때 a4는 o이 아니고; g1, g2, g3 및 g4는 독립적으로 o 또는 cr22r23이고; 단, a1이 o일 때 g1는 o가 아니고, a2가 o일 때 g2는 o가 아니고, a3이 o일 때 g3은 o이 아니고, a4가 o일 때 g4는 o이 아니고;r20 및 r21은 독립적으로 치환 또는 미치환된 2가 알케닐 또는 알키닐기이고;r22 및 r23은 각각의 경우에 독립적으로 h, f, cl, br 또는, 치환 또는 미치환된알킬, 알케닐 또는 알키닐기이다. [청구항 28] 제26항에 있어서,상기 전극 안정화 부가제는 3,9-디비닐-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디비닐-2,4,8-트리옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디비닐-2,4-디옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디에틸리덴-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디에틸리덴-2,4,8-트리옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디에틸리덴-2,4-디옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디메틸리덴-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디비닐-1,5,7,11-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디메틸렌-1,5,7,11-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디에틸리덴-1,5,7,11-테트라옥사스피로[5.5]-운데칸, 또는 이들 중의 임의의 2 이상의혼합물인전해질. [청구항 30] 음극; 양극; 및 제1항의 전해질을 포함하는 전기 화학적 디바이스 [청구항 31] 제30항에 있어서,상기 디바이스는 리튬 2차 전지이고; 상기 음극은 리튬 금속 산화물 음극이고; 상기 양극은 탄소 또는 리튬 금속 양극이고; 상기 양극 및 음극은 다공성 분리기에 의해 상호분리되는 것인전기 화학적 디바이스. [청구항 32] 제30항에 있어서,상기 양극은 스피넬(spinel), 감람석(olivine), 탄소-코팅된 감람석, lifepo4, licoo2, linio2, lini1-xcoymetzo2, limn0.5ni0.5o2, limn0.3co0.3ni0.3o2, limn2o4, lifeo2, li1+x'niαmnβcoγmet'δo2-z'fz', an'b2(xo4)3 (nasicon), 산화 바나듐, 또는 이들중 임의의 2 이상의 혼합물들포함하고,met는 al, mg, ti, b, ga, si, mn 또는 co이고; met'는 mg, zn, al, ga, b, zr 또는 ti이고; a는 li, ag, cu, na, mn, fe, co, ni, cu 또는 zn이고; b는 ti, v, cr, fe 또는 zr이고; x는 p, s, si, w 또는 mo이고; 0≤x≤0.3, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5; 0≤x'≤0.4, 0≤α≤1, 0≤β≤1, 0≤γ≤1, 0≤δ≤0.4, 및 0≤z'≤0.4; 및 0≤n'≤3인 전기 화학적 디바이스. [청구항 33] 제30항에 있어서,상기 음극은 스피넬포함하는 것인전기 화학적 디바이스. [청구항 34] 제33항에 있어서,상기 스피넬은 식갖는스피넬 망간 산화물이고, 여기서 met"'는 al, mg, ti, b, ga, si, ni 또는 co이고; x'는 s 또는 f이고; 0≤x≤0.3, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤m≤0.5, 및 0≤n≤0.5인 전기 화학적 디바이스. [청구항 35] 제30항에 있어서,상기 음극은 감람석 또는 탄소-코팅된 감람석포함하는 것인전기 화학적 디바이스. [청구항 36] 제30항에 있어서,상기 음극은 식 li1+xfe1-zmet"ypo4-mx'n을 갖는 감람석포함하고,여기서 met"는 al, mg, ti, b, ga, si, ni, mn 또는 co이고; x'는 s 또는 f이고; 0≤x≤0.3, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤m≤0.5, 및 0≤n≤0.5인 전기 화학적 디바이스. [청구항 37] 제30항에 있어서,상기 음극은 음극의 입자들 상에 금속 산화물의 표면 코팅포함하는 것인전기 화학적 디바이스. [청구항 38] 제37항에 있어서,상기 금속 산화물은 zro2, ti2o, zno2, wo3, al2o3, mgo, sio2, sno2, alpo4, al(oh)3 또는 이들 중 임의의 2 이상의혼합물인전기 화학적 디바이스. [청구항 40] 제39항에 있어서,상기li1+x'niαmnβcoγmet'δo2-z'fz'에 대한 스피넬의 비율은 약 0.5 내지 약 98중량인전기 화학적 디바이스. [청구항 41] 제30항에 있어서,상기 음극은 감람석 또는 탄소코팅된감람석과 li1+x'niαmnβcoγmet'δo2-z'fz'의 배합물이고, 여기서 met'는 mg, zn, al, ga, b, zr 또는 ti이고; 0≤x'≤0.4, 0≤α≤1, 0≤β≤1, 0≤γ≤1, 0≤δ≤0.4, 및 0≤z'≤0.4인 전기 화학적 디바이스. [청구항 42] 제41항에 있어서,상기li1+x'niαmnβcoγmet'δo2-z'fz'에 대한 감람석 또는 탄소-코팅된 감람석의 비율은 약 0.5 내지 약 98중량인전기 화학적 디바이스. [청구항 43] 제30항에 있어서,상기 양극은 흑연, 비정질 탄소, li4ti5o12, 주석 합금, 실리콘 합금, 금속간 화합물, 리튬 금속 또는 이들 중 임의의 2 이상의 혼합물포함하는 것인전기 화학적 디바이스. [청구항 44] 스피넬, 감람석, 또는 탄소-코팅된 감람석 음극 흑연 또는 비정질 탄소 양극; 및 li[b(c 2 o 4 ) 2 ], li[bf 2 (c 2 o 4 )], 또는 li[pf 2 (c 2 o 4 ) 2 ]인 알칼리 금속염을 포함하는 실질적으로 비수성 전해질 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸 메틸 카르보네이트, 디메틸 에테르, 감마-부티로락톤, 술폴란, 또는 이들 중 임의의 2 이상의 혼합물인 극성 비양성자성 용매; 및 (테트라플루오로벤조-1,2-디옥실)-펜타플루오로페닐-보란, 1,2-비스(트리메틸실록실)테트라플루오로벤젠 또는 이들의 혼합물인 산화 환원 셔틀 부가제를 포함하는 전기 화학적 디바이스 [청구항 45] 제44항에 있어서,디비닐-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디비닐-2,4,8-트리옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디비닐-2,4-디옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디에틸리덴-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디에틸리덴-2,4,8-트리옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디에틸리덴-2,4-디옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디메틸리덴-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디비닐-1,5,7,11-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디메틸렌-1,5,7,11-테트라옥사스피로[5.5]운데칸, 3,9-디에틸리덴-1,5,7,11-테트라옥사스피로[5.5]-운데칸, 피리다진, 비닐 피리다진, 퀴놀린, 비닐 퀴놀린, 피리딘, 비닐 피리딘, 인돌, 비닐 인돌, 트리에탄올아민, 1,3-디메틸 부타디엔, 부타디엔, 비닐 에틸렌 카르보네이트, 비닐 카르보네이트, 이미다졸, 비닐 이미다졸, 피페리딘, 비닐 피페리딘, 피리미딘, 비닐 피리미딘, 피라진, 비닐 피라진, 이소퀴놀린, 비닐 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 비닐 퀴녹살린, 비페닐, 1,2-디페닐 에테르, 1,2-디페닐에탄, ο-테르페닐, n-메틸 피롤, 나프탈렌 또는 이들 중 2 이상의 혼합물인 전극 안정화 부가제를 추가포함하는전기 화학적 디바이스