JP2002203542A - リチウム−硫黄電池用正極及びそれを含むリチウム−硫黄電池 - Google Patents

リチウム−硫黄電池用正極及びそれを含むリチウム−硫黄電池

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Soo Seok Choi
水 石 崔
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はリチウム−硫黄電池用正極及びそれ
を含むリチウム−硫黄電池に関し、前記正極は多孔性電
流集電体に充填された硫黄系列正極活物質と電気的に導
電性を有する物質及びバインダーを含む。本発明のリチ
ウム−硫黄電池は硫黄系列正極活物質の利用率を増加さ
せることができるので容量特性を向上させることがで
き、また、活物質脱落を防止することができるので寿命
特性も向上させることができる。 【解決手段】多孔性電流集電体及び前記集電体に充填さ
れた硫黄系列活物質、電気的に導電性を有する物質及び
バインダーを含むリチウム−硫黄電池用正極。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明はリチウム−硫黄電池
用正極及びそれを含むリチウム−硫黄電池に関し、さら
に詳しくは向上された活物質利用率と充放電効率を示す
リチウム−硫黄電池用正極及びそれを含むリチウム−硫
黄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム−硫黄電池は硫黄−硫黄結合を
有する硫黄系列化合物を正極活物質として使用し、リチ
ウムのような金属物質を負極活物質として用いる二次電
池であって、硫黄−硫黄結合がリチウムイオンとの還元
反応によって分解されて硫黄−リチウム化合物を形成
し、形成された硫黄−リチウム化合物が再び分解されて
硫黄−硫黄結合を構成する酸化−還元反応を利用して電
気的エネルギーを保存及び再生する。
【０００３】リチウム−硫黄電池の正極は、有機溶媒に
バインダーと導電材を分散させ、得られた分散液に前記
正極活物質を添加してスラリーを製造した後、このスラ
リーを電流集電体に塗布し乾燥して製造され、その構造
は図１のようである。なお、前記電流集電体としては一
般に金属箔が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、今まで製造さ
れた正極は図１に示したように、活物質が電流集電体上
に塗布されるため、活物質の反応面積が少なくて活物質
利用率が減少する。特に、充放電工程が進行することに
よって、活物質が電流集電体から脱落して充放電効率が
減少する問題点がある。同時に、電流集電体から遠く離
れた部分の活物質周囲に導電材が存在しない場合、活性
を失って不活性物質になる可能性もある。これによっ
て、全体の電池容量が減少する等の問題がある。
【０００５】上述した問題点を解決するための本発明の
目的は、充放電時の活物質利用率と充放電効率が向上し
たリチウム−硫黄電池用正極を提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は、高容量のリチウム−
硫黄電池を提供できるリチウム−硫黄電池用正極を提供
することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、前記正極を含むリチ
ウム−硫黄電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、多孔性電流集電体に充填された硫黄系列正
極活物質、電気的に導電性を有する物質及びバインダー
を含むリチウム−硫黄電池用正極を提供する。
【０００９】本発明は、また、リチウムイオンを可逆的
に挿入または離脱することができる物質、リチウムと可
逆的に化合物を形成することができる物質、リチウム金
属及びリチウム合金からなる群より選択される負極活物
質を含む負極；多孔性電流集電体に充填された硫黄系列
正極活物質、電気的に導電性を有する物質及びバインダ
ーを含む正極；前記正極と負極との間に位置するセパレ
ータ；及び前記負極、正極及びセパレータに含浸され
て、リチウム塩と有機溶媒とを含む電解質を含むリチウ
ム−硫黄電池を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。
【００１１】図２及び図３のように、本発明のリチウム
−硫黄電池は正極３、負極４、及び前記正極３と負極４
との間に位置するセパレータ２を含むケース１で示すこ
とができる。前記リチウム−硫黄電池用正極３は、多孔
性電流集電体に充填された硫黄系列正極活物質、電気的
に導電性を有する物質及びバインダーを含む。
【００１２】前記電流集電体はステンレススチール、ア
ルミニウム、チタニウムなどの導電性物質で製造された
ものを用いることが好ましく、カーボンコーティングさ
れたアルミニウム集電体を用いるとさらに好ましい。本
発明の電流集電体は気孔率が電流集電体の全体体積の５
％以上、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは８０
乃至９８％であるフェルト（felt）またはフォーム（fo
am）形態である。
【００１３】このような気孔率を有する電流集電体は次
のような方法で製造されたものを用いることができる。
【００１４】まず、ポリウレタンなどの樹脂発泡体にカ
ーボンまたは金属などの導電物質をコーティングした
後、この樹脂発泡体を熱分解して製造されたものを用い
ることができる。この熱分解工程で前記樹脂発泡体が除
去されてコーティングされていた金属に気孔が形成され
ながら多孔性を有する電流集電体が形成される。前記発
泡体に金属をコーティングする前にカーボンなどの導電
材を発泡体に添加して導電性を向上させることができ
る。
【００１５】また多孔性電流集電体としては直径が数十
μｍの炭素繊維で形成された不織布に金属をコーティン
グして使用したり炭素繊維をそのまま使用することもで
きる。
【００１６】電流集電体を製造する時の金属コーティン
グ方法としては電気メッキ、無電解メッキなどのような
方法が使用可能であり、前記金属としてはニッケル、ア
ルミニウム又はこれらの混合物などを用いることができ
る。
【００１７】本発明の硫黄系列正極活物質は硫黄元素、
固体Ｌｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）、Ｌｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）が溶
解されたカソライト、有機−硫黄化合物及び炭素−硫黄
ポリマーからなる硫黄系化合物の中から選択される一つ
以上の化合物を含み、好ましくは硫黄元素、固体Ｌｉ２
Ｓｘ（ｘ≧１）、Ｌｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）が溶解されたカ
ソライトからなる硫黄系化合物の中から選択される一つ
以上の化合物を含む。本明細書でカソライトとはリチウ
ム−硫黄電池で広く知られているように正極活物質を電
解質に溶解させて製造した溶液をいう。正極活物質とし
てＬｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）が溶解されたカソライトを使用
する場合には電解質内のポリサルファイドの硫黄濃度が
大きくなるほど容量が大きくなるので好ましい。
【００１８】本発明による正極３は前記硫黄化合物と共
に電子が正極活物質内で円滑に移動するようにするため
の電気的に導電性を有する物質を含む。前記電気的に導
電性を有する物質としては特に限定しないが、カーボン
ブラックのような導電性物質またはポリアニリン、ポリ
チオフェン、ポリアセチレン、ポリピロールのような導
電性高分子を単独または混合して用いることができる。
【００１９】正極３に用いられるバインダーとしてはポ
リテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene:
PTFE）、ポリフッ化ビニリデン（polyvinylidene fluor
ide:PVDF）、ＵＶ硬化可能なビニル系高分子、ポリメチ
ルメタクリレート（polymethyl methacrylate:PMMA）の
ようなアクリレートポリマーなどが利用される。
【００２０】本発明の正極３での硫黄系化合物、電気的
に導電性を有する物質及びバインダーの混合比率は重量
比で、６０〜８０／５〜２０／５〜２０であるのが好ま
しい。
【００２１】本発明の正極３を製造する方法は使用する
硫黄系列正極活物質の状態によって適宜選択することが
でき、硫黄系列正極活物質として硫黄元素、固体Ｌｉ２
Ｓｘ（ｘ≧１）、有機−硫黄化合物及び炭素−硫黄ポリ
マーからなる固形状硫黄系化合物を使用する場合には次
のようなコーティング（キャスティング）方法を使用し
て正極３を製造する。これとは異なって、Ｌｉ２Ｓｘ
（ｘ≧１）が溶解されたカソライトの液状硫黄系化合物
を使用する場合には、Ｌｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）を電解質に
溶解させてカソライトを製造し、これを正極３として使
用する。この場合にはセパレータ２と電流集電体を電池
ケース１に入れた後、前記カソライトを注入する方法で
電池を製造する。
【００２２】コーティング方法で正極３を製造するに
は、まずスラリーを製造するための溶媒に、バインダー
としてポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリ
デン、ＵＶ硬化可能なビニル系高分子またはポリメチル
メタクリレートなどを溶解させた後、電気的に導電性を
有する物質を分散させる。スラリーを製造するための溶
媒としては硫黄系化合物、バインダー及び電気的に導電
性を有する物質を均一に分散させることができ、容易に
蒸発できるものを用いることが好ましく、代表的にはア
セトニトリル、メタノール、エタノール、テトラヒドロ
フラン、水などを用いることができる。次に硫黄系列正
極活物質である硫黄元素、固体Ｌｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）、
有機−硫黄化合物及び炭素−硫黄ポリマーからなる硫黄
系化合物の中で選択される一つ以上の硫黄系化合物を、
前記電気的に導電性を有する物質が分散されたスラリー
に再び均一に分散させて硫黄系列正極活物質スラリーを
製造する。スラリーに含まれる溶媒及び硫黄系化合物の
量は本発明において特別に重要な意味を有せず、単にス
ラリーのコーティングが容易であるように適切な粘度を
有すれば充分である。
【００２３】このように製造されたスラリーを多孔性電
流集電体に塗布し、真空乾燥して正極３を形成した後、
これを電池製造に使用する。スラリーはスラリーの粘度
及び形成しようとする正極３の厚さによって適切な厚さ
で多孔性電流集電体にコーティングすれば充分である。
【００２４】このように製造された本発明の正極３の構
造を概略的に図２に示した。図２に示したように、多孔
性電流集電体を含む正極３は反応面積が今まで用いられ
ていた金属箔タイプの電流集電体より大きく、本発明の
電流集電体の気孔に正極活物質が挿入されるので正極活
物質の周囲に導電材が存在しない場合でも電流集電体の
導電性により導電性を有することができる。従って、従
来の箔タイプの電流集電体を使用する場合に電流集電体
から遠く離れた活物質の周囲に導電材が存在しない現象
が発生して、この活物質が導電性を失うようになる問題
を防止することができる。従って、本発明は硫黄系列正
極活物質の利用率を増加させることができるので高い容
量を示すリチウム−硫黄電池を提供することができる。
また正極活物質が電流集電体の内部に挿入されているの
で、充放電の時に活物質の脱落を防止できて、充放電効
率を向上させることができる。
【００２５】本発明の正極３は固体状態の電解質セパレ
ータ２または液状電解質と共に用いることができる。前
記電解質セパレータ２は電極を物理的に分離する機能と
金属イオンを移動させるための移動媒質の機能を有し、
電気化学的に安定な電気及びイオン導電性物質の全てを
用いることができる。
【００２６】このような電気及びイオン伝導性物質とし
てはガラス電解質、高分子電解質またはセラミック電解
質などを用いることができる。特に好ましい固体電解質
としてはポリエーテル、ポリイミン、ポリチオエーテル
などのような高分子電解質に適切な電解塩を混合して使
用する。前記固体状態の電解質セパレータ２は約２０重
量％未満の非水性有機溶媒を含むこともでき、この場合
には非水性有機溶媒の流動性を減らすために適切なゲル
形成化合物をさらに含むこともできる。前記非水性有機
溶媒としては一般にリチウム−硫黄電池で用いられてい
るものであればいずれも用いることができ、その代表的
な例として１，３−ジオキソラン、ジグライム、スルホ
ラン、ジメトキシエタンまたはこれらの混合物を用いる
ことができる。前記電解塩としてはリチウム塩が一般的
であり、リチウム−硫黄電池で用いられているものであ
ればいずれも用いることができ、その代表的な例として
ＬｉＳＯ３ＣＦ３、リチウムトリフレート（lithium tr
iflate）、過塩素酸リチウム（lithium perchlorat
e）、ＬｉＰＦ６またはＬｉＢＦ４などを用いることが
できる。
【００２７】本発明の正極３と共に用いることができる
液状電解質としては前記非水性有機溶媒を広範囲に用い
ることができ、この場合には物理的な分離膜として多孔
性ガラス、プラスチック、セラミックまたは高分子など
からなるセパレータを液状電解質内にさらに含む。
【００２８】本発明の硫黄系列正極活物質と共に用いら
れる負極４としてはリチウムイオンを可逆的に挿入また
は離脱することができる物質、リチウムと可逆的に化合
物を形成することができる物質、リチウム金属及びリチ
ウム合金からなる群より選択される負極活物質を含むも
のである。リチウム合金としてはリチウム／アルミニウ
ム合金、リチウム／錫合金を用いることができる。ま
た、リチウム−硫黄電池を充放電する過程で、硫黄系列
正極活物質として用いられる硫黄が不活性物質に変化し
て、リチウム負極４表面に付着することがある。このよ
うな不活性硫黄とは、硫黄が多様な電気化学的または化
学的反応を経て正極３の電気化学反応にそれ以上参加で
きない状態の硫黄のことを言い、リチウム負極４表面に
形成された不活性硫黄はリチウム負極４の保護膜として
役割を果たす長所もある。従って、リチウム金属とこの
リチウム金属上に形成された不活性硫黄、例えばリチウ
ムサルファイドを負極４として使用することもできる。
【００２９】前記リチウムイオンを可逆的に挿入または
離脱することができる物質としては炭素物質があり、リ
チウムイオン二次電池で一般に用いられる炭素負極活物
質はいずれも用いることができ、その代表的な例として
は結晶質炭素、非晶質炭素またはこれらを共に用いるこ
とができる。また、前記リチウム金属と可逆的に化合物
を形成することができる物質の代表的な例としてはチタ
ニウムナイトレートがあるがこれに限られるわけではな
い。
【００３０】以下、本発明の好ましい実施例及び比較例
を記載する。しかし、下記の実施例は本発明の好ましい
一実施例にすぎず、本発明が下記の実施例に限られるわ
けではない。
【００３１】（実施例１）アクリロニトリル溶媒にポリ
ビニルアセテートバインダーを溶かしてバインダー溶液
を作り、前記バインダー溶液にカーボン粉末（スーパー
Ｐ）導電材を添加して分散させた。得られた分散液に平
均粒度２０μｍ程度に粉砕された硫黄粉末を添加してボ
ールミルで一日以上分散し、リチウム−硫黄電池用正極
活物質スラリーを製造した。この時、硫黄粉末、ポリビ
ニルアセテート及びカーボン粉末の重量比（重量％）は
６０／２０／２０であった。
【００３２】製造された正極活物質スラリーを気孔率が
８０％であるニッケルフォームにコーティングした後、
６０℃乾燥炉で１時間乾燥し、乾燥された極板をロール
プレスを利用して極板の厚さが５０μｍになるように圧
延してリチウム−硫黄電池用正極を製造した。
【００３３】（実施例２）気孔率が８０％であるニッケ
ルフォームの代わりに気孔率が８０％である不織布にニ
ッケルをコーティングした電流集電体を使用したことを
除いては実施例１と同一に実施した。
【００３４】（実施例３）気孔率が８０％であるニッケ
ルフォームの代わりに気孔率が８０％である不織布を電
流集電体として用いたことを除いては実施例１と同一に
実施した。
【００３５】（比較例１）アクリロニトリル溶媒にポリ
ビニルアセテートバインダーを溶かしてバインダー溶液
を作り、前記バインダー溶液にカーボン粉末（スーパー
Ｐ）導電材を添加して分散させた。得られた分散液に平
均粒度２０μｍ程度に粉砕された硫黄粉末を添加してボ
ールミルで一日以上分散して、リチウム−硫黄電池用正
極活物質スラリーを製造した。この時、硫黄粉末、ポリ
ビニルアセテート及び硫黄粉末の重量比（重量％）は６
０／２０／２０重量％であった。
【００３６】製造された正極活物質スラリーをアルミニ
ウム箔にコーティングした後、６０℃乾燥炉で１時間乾
燥し、乾燥された極板をロールプレスを利用して極板の
厚さが５０μｍになるように圧延してリチウム−硫黄電
池用正極を製造した。
【００３７】以上の各実施例及び比較例１の方法で製造
された正極を真空オーブン（６０℃）で一日以上放置し
た後、水分と酸素が制御されるグローブボックスに移し
てそれ以降の作業はグローブボックスで行った。正極と
負極を一定の大きさに切断して正極と負極用タップを付
着させた後、ポリエチレンセパレータを隔てて一定の張
力を加えながら巻取りし、電池の外装材であるパウチに
挿入して電解液が注入される部分だけ除いて残りの部分
は密封した。この時、負極としては酸化されていないリ
チウムメタル箔（厚さ５０μｍ）を使用した。次に、電
解液として１ＭＬｉＳＯ３ＣＦ３が溶解された１，３−
ジオキソラン、ジグライム、スルホラン及びジメトキシ
エタン（体積比＝５０／２０／１０／２０）混合物を前
記パウチに注入してリチウム−硫黄電池を製造した。
【００３８】製造された電池を０．１Ｃ充放電を４回実
施し、０．２Ｃ充放電を３回実施した後、０．５Ｃ充放
電を３回実施した。各サイクル数による正極活物質重量
あたりの容量（ｍＡｈ／ｇ）を測定し、容量維持率
（％）（各サイクル数による正極活物質重量あたりの容
量／１サイクルによる正極活物質重量あたりの容量×１
００）を算出した。その結果を下記表１に示した。
【００３９】
【表１】 前記表１に示したように、実施例１〜３で得られた正極
を用いて製造したリチウム−硫黄電池は、比較例１で得
られた正極を用いて製造したリチウム−硫黄電池と比較
して、１サイクルの正極活物質重量あたりの容量が高
く、充放電時の正極活物質の利用率が高いことが分かる。
また、容量維持率も高いことから、容量の減少が少なく
寿命が長いことが分かる。
【００４０】
【発明の効果】上述のように、本発明のリチウム−硫黄
電池は硫黄系列正極活物質の利用率を増加させることが
できるので容量特性を向上させることができ、また、活
物質の脱落を防止することができるので寿命特性も向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来電流集電体を使用して製造されたリチウム
−硫黄電池用正極を示す図である。
【図２】本発明の電流集電体を使用して製造されたリチ
ウム−硫黄電池用正極を示す図である。
【図３】本発明のリチウム−硫黄電池を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 4/80 Ｈ０１Ｍ 4/80 Ｃ 10/40 10/40 Ｂ Ｚ (72)発明者 ヨン ジュ ジュン 大韓民国 チュンチェオンナム−ド チェ オナン−シティ セオンセオン−ドン 508 (72)発明者 崔 水 石 大韓民国忠清南道天安市聖城洞508番地 (72)発明者 黄 徳 哲 大韓民国忠清南道天安市聖城洞508番地 (72)発明者 金 周 石 大韓民国忠清南道天安市聖城洞508番地 Ｆターム(参考） 5H017 AA03 AS02 AS10 BB04 BB08 BB10 BB14 BB16 CC25 CC27 CC28 DD05 EE04 EE05 EE06 HH01 HH02 5H029 AJ03 AJ05 AK05 AL01 AL04 AL06 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM12 AM16 BJ02 BJ14 CJ02 CJ12 CJ13 CJ23 CJ24 DJ04 DJ07 DJ08 DJ11 DJ13 DJ14 DJ15 EJ01 EJ04 EJ06 EJ08 EJ12 EJ13 HJ01 HJ09 5H050 AA07 AA08 BA16 BA17 BA18 CA11 CA14 CA26 CB01 CB05 CB07 CB12 DA02 DA04 DA06 DA08 DA10 DA11 DA13 DA14 EA02 EA08 EA23 EA24 FA05 FA13 FA14 FA16 FA18 GA02 GA12 GA13 GA22 GA24 HA01 HA02 HA09

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多孔性電流集電体ならびに、前記集電体
    に充填された硫黄系列正極活物質、電気的に導電性を有
    する物質及びバインダーを含むリチウム−硫黄電池用正
    極。
  2. 【請求項２】 前記硫黄系列正極活物質は硫黄元素、固
    体Ｌｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）、Ｌｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）が溶解
    されたカソライト、有機−硫黄化合物及び炭素−硫黄ポ
    リマーからなる群より選択される少なくとも一つの物質
    である、請求項１に記載のリチウム−硫黄電池用正極。
  3. 【請求項３】 前記多孔性電流集電体は全体体積の６０
    ％以上の気孔率を有する、請求項１に記載のリチウム−
    硫黄電池用正極。
  4. 【請求項４】 前記多孔性電流集電体は全体体積の８０
    乃至９８％の気孔率を有する、請求項１に記載のリチウ
    ム−硫黄電池用正極。
  5. 【請求項５】 前記多孔性電流集電体は樹脂発泡体に金
    属をコーティングした後、金属をコーティングした樹脂
    発泡体を熱分解して製造されるものである、請求項１に
    記載のリチウム−硫黄電池用正極。
  6. 【請求項６】 前記多孔性電流集電体が導電材をさらに
    含む、請求項５に記載のリチウム−硫黄電池用正極。
  7. 【請求項７】 前記多孔性電流集電体は不織布に金属を
    コーティングして製造されるものである、請求項１に記
    載のリチウム−硫黄電池用正極。
  8. 【請求項８】 前記多孔性電流集電体は炭素繊維で製造
    されるものである、請求項１に記載のリチウム−硫黄電
    池用正極。
  9. 【請求項９】 前記コーティングは電気メッキまたは無
    電解メッキ方法によるものである、請求項５に記載のリ
    チウム−硫黄電池用正極。
  10. 【請求項１０】 前記コーティングは電気メッキまたは
    無電解メッキ方法によるものである、請求項７に記載の
    リチウム−硫黄電池用正極。
  11. 【請求項１１】 前記金属はニッケル、アルミニウムか
    らなる群より選択される少なくとも一つの金属である、
    請求項５に記載のリチウム−硫黄電池用正極。
  12. 【請求項１２】 前記金属はニッケル、アルミニウムか
    らなる群より選択される少なくとも一つの金属である、
    請求項７に記載のリチウム−硫黄電池用正極。
  13. 【請求項１３】 リチウムイオンを可逆的に挿入または
    離脱することができる物質、リチウムと可逆的に化合物
    を形成することができる物質、リチウム金属及びリチウ
    ム合金からなる群より選択される負極活物質を含む負
    極；多孔性電流集電体に充填された硫黄系列正極活物
    質、電気的に導電性を有する物質及びバインダーを含む
    正極；前記正極と負極との間に位置するセパレータ；及
    び前記負極、正極及びセパレータに含浸されて、リチウ
    ム塩と有機溶媒とを含む電解質を含むリチウム−硫黄電
    池。
  14. 【請求項１４】 前記硫黄系列正極活物質は硫黄元素、
    固体Ｌｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）、Ｌｉ２Ｓｘ（ｘ≧１）が溶
    解されたカソライト、有機−硫黄化合物及び炭素−硫黄
    ポリマーからなる群より選択される少なくとも一つの物
    質である、請求項１３に記載のリチウム−硫黄電池。
  15. 【請求項１５】 前記多孔性電流集電体は全体体積の６
    ０％以上の気孔率を有する、請求項１３に記載のリチウ
    ム−硫黄電池。
  16. 【請求項１６】 前記多孔性電流集電体は全体体積の８
    ０乃至９８％の気孔率を有する、請求項１３に記載のリ
    チウム−硫黄電池。
  17. 【請求項１７】 前記多孔性電流集電体は樹脂発泡体に
    金属をコーティングした後、金属をコーティングした樹
    脂発泡体を熱分解して製造されるものである、請求項１
    ３に記載のリチウム−硫黄電池。
  18. 【請求項１８】 前記多孔性電流集電体が導電材をさら
    に含むものである、請求項１７に記載のリチウム−硫黄
    電池。
  19. 【請求項１９】 前記多孔性電流集電体は不織布に金属
    をコーティングして製造されるものである、請求項１３
    に記載のリチウム−硫黄電池。
  20. 【請求項２０】 前記多孔性電流集電体は炭素繊維で製
    造されるものである、請求項１３に記載のリチウム−硫
    黄電池。
  21. 【請求項２１】 前記コーティングは電気メッキまたは
    無電解メッキ方法によるものである、請求項１７に記載
    のリチウム−硫黄電池。
  22. 【請求項２２】 前記コーティングは電気メッキまたは
    無電解メッキ方法によるものである、請求項１９に記載
    のリチウム−硫黄電池。
  23. 【請求項２３】 前記金属がニッケル、アルミニウムか
    らなる群より選択される少なくとも一つの金属である、
    請求項１７に記載のリチウム−硫黄電池。
  24. 【請求項２４】 前記金属がニッケル、アルミニウムか
    らなる群より選択される少なくとも一つの金属である、
    請求項１９に記載のリチウム−硫黄電池。
  25. 【請求項２５】 気孔を有しており、少なくとも前記気
    孔の一部が導電性壁面を有する多孔性電流集電体及び前
    記導電性壁面を有する気孔に硫黄系列正極活物質が含浸
    された正極合剤を含む正極；リチウムイオンを可逆的に
    挿入または離脱することができる物質、リチウムと可逆
    的に化合物を形成することができる物質、リチウム金属
    及びリチウム合金からなる群より選択される負極活物質
    を含む負極；及び金属イオンを伝達し前記正極及び負極
    を分離する電解質を含むリチウム−硫黄電池。
  26. 【請求項２６】 前記電解質はガラス電解質、高分子電
    解質及びセラミック電解質からなる群より選択される、
    請求項２５に記載のリチウム−硫黄電池。
  27. 【請求項２７】 前記電解質は電解塩をさらに含む、請
    求項２６に記載のリチウム−硫黄電池。
  28. 【請求項２８】 前記電解質は２０重量％以下の非水性
    有機溶媒及びゲル化剤をさらに含む、請求項２７に記載
    のリチウム−硫黄電池。
  29. 【請求項２９】 前記多孔性電流集電体は全体体積の６
    ０％以上の気孔率を有する、請求項２５に記載のリチウ
    ム−硫黄電池。
  30. 【請求項３０】 前記多孔性電流集電体は金属がコーテ
    ィングされた樹脂発泡体である、請求項２５に記載のリ
    チウム−硫黄電池。
  31. 【請求項３１】 前記多孔性電流集電体は金属がコーテ
    ィングされた不織布である、請求項２５に記載のリチウ
    ム−硫黄電池。
  32. 【請求項３２】 気孔を有しており、少なくとも前記気
    孔の一部が導電性壁面を有する集電体を準備する段階；
    及び前記導電性壁面と接触している気孔に硫黄系列正極
    活物質を含む正極合剤を注入する段階を含むリチウム−
    硫黄電池用正極の製造方法。
  33. 【請求項３３】 前記多孔性電流集電体を準備する段階
    は金属で樹脂発泡体をコーティングする段階；及び金属
    をコーティングした樹脂発泡体を熱分解する段階を含
    む、請求項３２に記載のリチウム−硫黄電池用正極の製
    造方法。
  34. 【請求項３４】 樹脂発泡体をコーティングする前に導
    電材をさらに添加して多孔性電流集電体を準備する段階
    を含む、請求項３３に記載のリチウム−硫黄電池用正極
    の製造方法。
  35. 【請求項３５】 前記コーティングは電気メッキまたは
    無電解メッキ方法によるものである、請求項３３に記載
    のリチウム−硫黄電池用正極の製造方法。
  36. 【請求項３６】 前記金属はニッケル、アルミニウムか
    らなる群より選択される少なくとも一つの金属である、
    請求項３３に記載のリチウム−硫黄電池用正極の製造方
    法。
  37. 【請求項３７】 前記電流集電体を準備する段階は金属
    で不織布をコーティングする段階を含む、請求項３２に
    記載のリチウム−硫黄電池用正極の製造方法。
  38. 【請求項３８】 前記不織布は炭素繊維を含む、請求項
    ３７に記載のリチウム−硫黄電池用正極の製造方法。
  39. 【請求項３９】 前記コーティングは電気メッキまたは
    無電解メッキ方法によるものである、請求項３７に記載
    のリチウム−硫黄電池用正極の製造方法。
  40. 【請求項４０】 前記金属はニッケル、アルミニウムか
    らなる群より選択される少なくとも一つの金属である、
    請求項３７に記載のリチウム−硫黄電池用正極の製造方
    法。
  41. 【請求項４１】 前記硫黄系列正極活物質は固体硫黄化
    合物を含み、バインダー及び導電材を有機溶媒に溶解し
    て分散液を得る段階；及び固体硫黄化合物を前記分散液
    に添加して均一に分散させてスラリーを製造する段階を
    含み、多孔性電流集電体を前記スラリーでコーティング
    して正極合剤を注入する、請求項３２に記載のリチウム
    −硫黄電池用正極の製造方法。
JP2001356239A 2000-11-22 2001-11-21 リチウム−硫黄電池用正極及びそれを含むリチウム−硫黄電池 Pending JP2002203542A (ja)

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