JP2003123840A - Electrolyte for lithium-sulfur battery and lithium - sulfur battery containing the same - Google Patents

Electrolyte for lithium-sulfur battery and lithium - sulfur battery containing the same

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JP2003123840A
JP2003123840A JP2002166622A JP2002166622A JP2003123840A JP 2003123840 A JP2003123840 A JP 2003123840A JP 2002166622 A JP2002166622 A JP 2002166622A JP 2002166622 A JP2002166622 A JP 2002166622A JP 2003123840 A JP2003123840 A JP 2003123840A
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lithium
sulfur battery
salt
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sulfur
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Japanese (ja)
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Kim Soku
キム ソク
Yongju Jung
ジュン ヨン−ジュ
Inseki Sai
允 碩 崔
Jandee Kim
ディ キム ザン
Soo Seok Choi
水 石 崔
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium - sulfur battery having a large capacity and excellent life characteristics, large current discharging characteristics and low temperature characteristics. SOLUTION: The lithium - sulfur battery comprises a positive electrode containing at least one positive electrode active material selected from the group consisting of a sulfur element, Li2 Sn (n>=1), Li2 Sn (n>=1) dissolved in a catholyte, organic sulfur compounds and carbon - sulfur polymers ((C2 Sx )n ; x=2.5 to 50, n>=2); an electrolyte containing a salt having a cation; and a negative electrode containing a negative electrode active material selected from the group consisting of a substance capable of reversibly introducing or eliminating a lithium ion, a substance capable of reacting with a lithium ion to reversibly form a lithium-containing compound, lithium metal and lithium alloys.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はリチウム−硫黄電池
用電解液及びこれを含むリチウム−硫黄電池に関し、さ
らに詳しくは電池容量、高率、寿命、低温特性のような
電気化学的特性に優れたリチウム−硫黄電池用電解液及
びこれを含むリチウム−硫黄電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolyte for lithium-sulfur batteries and a lithium-sulfur battery containing the same, and more particularly to excellent electrochemical properties such as battery capacity, high rate, life and low temperature characteristics. The present invention relates to an electrolytic solution for a lithium-sulfur battery and a lithium-sulfur battery including the electrolytic solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯電子機器の発展で軽くて高容量の二
次電池に対する要求がますます高まっている。このよう
な要求を満足させる多様な二次電池の中で硫黄系物質を
正極材料として用いるリチウム−硫黄電池に対する開発
が活発に行われている。
2. Description of the Related Art With the development of portable electronic devices, the demand for light and high capacity secondary batteries is increasing. Among various secondary batteries satisfying such requirements, development of a lithium-sulfur battery using a sulfur-based material as a positive electrode material has been actively conducted.

【0003】リチウム−硫黄電池はS−S結合(Sul
fur−Sulfur linkage)を有する硫黄
系物質を正極活物質として用い、リチウムのようなアル
カリ金属、またはリチウムイオンなどのような金属イオ
ンの挿入/脱挿入が起こる炭素系物質を負極活物質とし
て用いる二次電池である。リチウム−硫黄電池は還元反
応の時(放電時)S−S結合が切れながらSの酸化数が
減少し、酸化反応時(充電時)Sの酸化数が増加しなが
らS−S結合が再び形成される酸化−還元反応を利用し
て電気的エネルギーを保存及び生成する。
Lithium-sulfur batteries are S--S bonded (Sul).
A sulfur-based material having a fur-Sulfur linkage) is used as a positive electrode active material, and a carbon-based material that causes insertion / deinsertion of an alkali metal such as lithium or a metal ion such as lithium ion is used as a negative electrode active material. It is the next battery. In a lithium-sulfur battery, the S-S bond decreases during the reduction reaction (during discharge) and the S oxidation number decreases, and the S-S bond forms again while the S oxidation number increases during the oxidation reaction (charge). The electric energy is stored and generated by utilizing the oxidation-reduction reaction.

【0004】リチウム−硫黄電池は現在まで開発されて
いる電池の中でエネルギー密度面で最も有望である。負
極活物質として用いられるリチウム金属を使用する場
合、エネルギー密度が3830mAh/gであり、正極
活物質として用いられる硫黄(S)を使用する場合、
エネルギー密度が1675mAh/gであるためであ
る。また、正極活物質として用いられる硫黄系物質はそ
れ自体が安くて環境親和的な物質であるという長所があ
る。
Lithium-sulfur batteries are the most promising in terms of energy density among batteries developed to date. When using lithium metal used as the negative electrode active material, the energy density is 3830 mAh / g, and when using sulfur (S 8 ) used as the positive electrode active material,
This is because the energy density is 1675 mAh / g. In addition, the sulfur-based material used as the positive electrode active material has the advantage that it is inexpensive and environmentally friendly.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、まだリチウム
硫黄電池システムで商用化に成功した例はないのが実情
である。リチウム硫黄電池が商用化できない理由は、ま
ず硫黄を活物質として用いると投入された硫黄の量に対
し電池内電気化学的酸化還元反応に関与する硫黄の量を
示す利用率が低くて、きわめて低い電池容量を示すとい
うことである。
However, the fact is that there is no example of successful commercialization of a lithium-sulfur battery system yet. The reason why a lithium-sulfur battery cannot be commercialized is that it is very low when the sulfur is used as an active material, because the utilization factor indicating the amount of sulfur involved in the electrochemical redox reaction in the battery is low relative to the amount of sulfur that is input. It means to indicate the battery capacity.

【0006】また、酸化還元反応時に硫黄が電解質に溶
出して電池寿命が劣化し、適切な電解液が選択できなか
った場合、硫黄の還元物質であるリチウムスルファイド
(LiS)が析出して、それ以上電気化学反応に関与
できなくなる問題点がある。
[0006] Further, when sulfur is eluted into the electrolyte during the redox reaction and the battery life is deteriorated and an appropriate electrolyte cannot be selected, lithium sulfide (Li 2 S) which is a sulfur reducing substance is deposited. However, there is a problem that it is no longer possible to participate in the electrochemical reaction.

【0007】米国特許第6,030,720号では主溶
媒がR(CHCHO)(ここでnは2乃至
10であり、R及びRはアルキルまたはアルコキシ
グループ)、共溶媒はドナーナンバー(donor n
umber)が15以上である混合溶媒を使用する。ま
た、クラウンエーテル(crown ether)、ク
リプタンド(cryptand)、ドナー溶媒のうちの
少なくとも一つを含む液体電解液を使用し、この電解液
は放電した後、結果的にカソード液(catholyt
e)になる電解液である。しかし、このような電解液を
使用してもリチウム−硫黄電池の容量、高率特性または
寿命特性は満足するほどの水準に至らない。
In US Pat. No. 6,030,720, the main solvent is R 1 (CH 2 CH 2 O) n R 2 (where n is 2 to 10 and R 1 and R 2 are alkyl or alkoxy groups). , The cosolvent is the donor number (donor n
A mixed solvent having a umber of 15 or more is used. Also, a liquid electrolyte containing at least one of a crown ether, a cryptand, and a donor solvent is used, and after the electrolyte is discharged, as a result, a catholyte is formed.
It is an electrolytic solution that becomes e). However, even if such an electrolytic solution is used, the capacity, high rate characteristics or life characteristics of the lithium-sulfur battery do not reach a satisfactory level.

【0008】現在、リチウムイオン電池に用いられるた
めの電解液成分として、高いイオンの伝導度と共に高い
酸化電位を示す電解質ソルトと有機溶媒に関する研究が
活発に行われている。リチウムイオン電池では主にLi
ClO、LiBF、LiPFのようなリチウムソ
ルトが用いられている。米国特許第5,827,602
号にはトリフレート(triflate)、イミド(i
mide)、メチド(methide)系陰イオンを含
むリチウムソルトを使用する非水系電池について記載さ
れている。
[0008] At present, as an electrolyte solution component for use in a lithium-ion battery, active research is being carried out on an electrolyte salt and an organic solvent exhibiting a high ionic conductivity and a high oxidation potential. Li-ion batteries are mainly Li
Lithium salts such as ClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 have been used. US Pat. No. 5,827,602
No. is a triflate, imide (i
A non-aqueous battery using a lithium salt containing a middle) and a methide-based anion is described.

【0009】しかし、前記のようなリチウムイオン電池
用電解液はリチウムイオン電池では優れた性能を示す
が、リチウム−硫黄電池では電池特性が劣化するなどの
問題があって、リチウムイオン電池の電解液をリチウム
−硫黄電池の電解液としてそのまま利用していない。こ
れはリチウムイオン電池に主に用いられるカーボネート
系電解液で、ポリスルファイドの電気化学反応が非常に
不安定なためである。リチウム−硫黄電池の電解液とし
て用いられるためには、ポリスルファイドの電気化学反
応が安定に起こり、生成された高濃度のポリスルファイ
ドが溶解できる電解液の開発が持続的に要求されてい
る。
However, although the above-mentioned lithium-ion battery electrolyte exhibits excellent performance in lithium-ion batteries, lithium-sulfur batteries have problems such as deterioration of battery characteristics. Is not used as it is as an electrolyte of a lithium-sulfur battery. This is because the carbonate-based electrolytic solution is mainly used for lithium-ion batteries, and the electrochemical reaction of polysulfide is extremely unstable. In order to be used as an electrolyte for lithium-sulfur batteries, the electrochemical reaction of polysulfide occurs stably, and there is a continuous demand for the development of an electrolyte that can dissolve the produced high-concentration polysulfide. .

【0010】最近、高容量キャパシタやバッテリーのよ
うな電気保存装置への応用のために、イミダゾリウム
(Imidazolium)陽イオンを基本とするイオ
ン性液体(Ionic Liquids(商標))とい
う常温で液体状態に存在するソルトが様々な電気化学素
子の非水系電解質ソルトとして注目を浴びつつある(K
och, et al., J.Electroche
m. Soc., vol. 143, p155,
1996)。米国特許第5,965,054号(Cov
alent Associates, Inc.)によ
れば1−エチル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフル
オロホスフェート(EMIPF)のような液体ソルト
を含む電解質の場合、高い電導度(>13mS/c
m)、優れた電気化学安定性(>2.5V)、高いソル
ト濃度(>1M)、高い熱的安定性(>100℃)、そ
して活性炭素電極を使用した二重層キャパシタである場
合、高いキャパシタンス(>100F/g)を示す。
Recently, for application to electric storage devices such as high-capacity capacitors and batteries, ionic liquids (Ionic Liquids (trademark)) based on imidazolium cations have been made into a liquid state at room temperature. The existing salt is attracting attention as a non-aqueous electrolyte salt for various electrochemical devices (K
och, et al. , J. Electroche
m. Soc. , Vol. 143, p155,
1996). US Pat. No. 5,965,054 (Cov
alent Associates, Inc. ), An electrolyte containing a liquid salt such as 1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (EMIPF 6 ) has a high conductivity (> 13 mS / c).
m), excellent electrochemical stability (> 2.5V), high salt concentration (> 1M), high thermal stability (> 100 ° C), and high when it is a double layer capacitor using an activated carbon electrode. Capacitance (> 100 F / g) is shown.

【0011】また、最近発表された論文(A.B. M
cEwen et al., J.Electroch
em. Soc., vol. 146, p168
7,1999)では、液体ソルトとこれを様々なカーボ
ネート系有機溶媒と混合した電解質の特性を発表した。
このような電解質はさらに特性が向上してイオンの伝導
度(60mS/cm)、優れた電気化学安定性(20u
A/cmで >4V)、高いソルト濃度(>3M)値
を示した。米国特許第5,973,913号にはこのよ
うな液体ソルトを含む電解質を電気化学キャパシタやバ
ッテリーのような電気保存装置に応用して高いキャパシ
タンスと高いエネルギー密度を得ることができると記載
されている。
Recently published papers (AB M
cEwen et al. , J. Electroch
em. Soc. , Vol. 146, p168
7, 1999), the characteristics of a liquid salt and an electrolyte prepared by mixing it with various carbonate-based organic solvents were presented.
Such an electrolyte has further improved characteristics such as ionic conductivity (60 mS / cm) and excellent electrochemical stability (20 u).
> 4V at A / cm 2 and high salt concentration (> 3M) values. US Pat. No. 5,973,913 describes that an electrolyte containing such a liquid salt can be applied to an electric storage device such as an electrochemical capacitor or a battery to obtain a high capacitance and a high energy density. There is.

【0012】リチウム−硫黄電池は電解液として利用さ
れるソルト及び有機溶媒の種類と組成によって電池特性
が大きく変わる。それにも拘わらず、前記特許と論文に
は高容量と優れた高率特性及び低温特性を示すリチウム
−硫黄電池に適した最適のソルト及び有機溶媒の種類と
組成については具体的に示されていない。特に、液体ソ
ルトをリチウム−硫黄電池に適用した開発は今までなか
った。
Battery characteristics of a lithium-sulfur battery vary greatly depending on the type and composition of salt and organic solvent used as an electrolyte. Nevertheless, the above patents and papers do not specifically describe the type and composition of the optimum salt and organic solvent suitable for lithium-sulfur batteries that exhibit high capacity and excellent high rate characteristics and low temperature characteristics. . In particular, there has been no development in which the liquid salt is applied to a lithium-sulfur battery.

【0013】本発明は上述した問題点を解決するための
ものであって、本発明の目的は、高容量と優れた寿命特
性、高率放電特性及び低温特性を有するリチウム−硫黄
電池を提供することにある。
The present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a lithium-sulfur battery having high capacity and excellent life characteristics, high rate discharge characteristics and low temperature characteristics. Especially.

【0014】[0014]

【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、硫黄元素、Li(n≧1)、カソ
ード液に溶解されたLi(n≧1)、有機硫黄化
合物、及び炭素−硫黄ポリマー((C:x=
2.5乃至50、n≧2)からなる群より選択される少
なくとも一つの正極活物質を含む正極;有機陽イオンを
有するソルトを含む電解液;及びリチウムイオンを可逆
的に挿入または脱離できる物質、リチウムイオンと反応
して可逆的にリチウム含有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からなるリチウム−硫
黄電池を提供する。
To SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present invention is elemental sulfur, Li 2 S n (n ≧ 1), Li was dissolved in catholyte 2 S n (n ≧ 1) , organic sulfur compounds, and carbon - sulfur polymer ((C 2 S x) n : x =
2.5 to 50, n ≧ 2) and a positive electrode containing at least one positive electrode active material selected from the group consisting of: an electrolytic solution containing a salt having an organic cation; and reversible lithium ion insertion or desorption. Provided is a lithium-sulfur battery including a negative electrode including a negative electrode active material selected from the group consisting of a substance, a substance capable of reacting with lithium ions to reversibly form a lithium-containing compound, a lithium metal and a lithium alloy.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below.

【0016】リチウム−硫黄電池を放電させると、正極
で硫黄元素が還元されてスルファイド(S2−)または
ポリスルファイド(S 、S 2−、ここでn≧2)
が生成する。したがって、リチウム−硫黄電池は硫黄元
素、硫化リチウム(LiS)、またはリチウムポリス
ルファイド(Li、n=2、4、6、8)を正極
活物質として用いる。二重硫黄は極性が小さく、リチウ
ムスルファイドやリチウムポリスルファイドは極性が大
きいイオン性化合物であり、硫化リチウムは有機溶媒に
沈殿状態で存在するが、リチウムポリスルファイドはほ
とんど溶解した状態で存在する。このような様々な特性
を有する硫黄系物質が電気化学反応を円滑に遂行するた
めには、これら硫黄系物質をよく溶解する電解液を選択
するのが重要である。従来のリチウム−硫黄電池の電解
液としては有機溶媒に固体状態のリチウムソルトを添加
して使用している。
When a lithium-sulfur battery is discharged, elemental sulfur is reduced at the positive electrode and sulfide (S 2− ) or polysulfide (S n , S n 2− , where n ≧ 2).
Is generated. Therefore, a lithium - sulfur batteries elemental sulfur, using lithium sulfide (Li 2 S), or a lithium polysulfide (Li 2 S n, n = 2,4,6,8) as a positive electrode active material. Double sulfur has a small polarity, and lithium sulfide and lithium polysulfide are ionic compounds with a large polarity.Lithium sulfide exists in an organic solvent in a precipitated state, but lithium polysulfide exists in an almost dissolved state. To do. In order for the sulfur-based substances having such various characteristics to smoothly carry out the electrochemical reaction, it is important to select an electrolytic solution in which these sulfur-based substances are well dissolved. As an electrolyte of a conventional lithium-sulfur battery, lithium salt in a solid state is added to an organic solvent for use.

【0017】本発明のリチウム−硫黄電池では、硫黄系
正極活物質に対する溶解度が優れていて高いイオンの伝
導度を示す、有機陽イオンを有するソルトを電解液とし
て使用する。
In the lithium-sulfur battery of the present invention, a salt having an organic cation, which has excellent solubility in a sulfur-based positive electrode active material and exhibits high ionic conductivity, is used as an electrolytic solution.

【0018】前記有機陽イオンを有するソルトはLiイ
オンを含有しない。また、蒸気圧が低く、発火点温度
(flash point)が非常に高く、非燃焼性を
有するので電池の安定性を向上させることができ、非腐
蝕性を有し、機械的に安定したフィルム形態に製造可能
であるという長所がある。本発明に好ましく用いること
ができるソルトは、ファンデルワールス体積が100Å
以上の大きい有機陽イオンを含む。このような陽イオ
ンのファンデルワールス体積が大きいほど、分子の格子
エネルギー(lattice energy)が減少し
てイオン電導度が優れている。本発明のソルトを含む電
解液は、リチウム−硫黄電池の硫黄利用率を向上させる
ことができる。
The salt having the organic cation does not contain Li ion. In addition, since the vapor pressure is low, the flash point is very high, and the non-combustibility is provided, the stability of the battery can be improved, and the non-corrosive and mechanically stable film is formed. Has the advantage of being manufacturable. The salt preferably used in the present invention has a van der Waals volume of 100Å
Contains 3 or more large organic cations. The larger the van der Waals volume of such cations, the lower the lattice energy of the molecule and the better the ionic conductivity. The electrolytic solution containing the salt of the present invention can improve the sulfur utilization rate of a lithium-sulfur battery.

【0019】前記ソルトは、広い温度範囲で液状に存在
することができ、特に電池の作動温度で主に液状に存在
してソルト自体を電解液として使用可能である。本発明
に用いられるソルトは100℃以下の温度で液状で存在
するのが好ましく、50℃以下の温度で液状で存在する
のがさらに好ましく、25℃以下の温度で液状で存在す
るのが最も好ましい。適用方法によって異なる温度で液
状で存在することも使用可能であるのは当然のことであ
る。
The salt can exist in a liquid state in a wide temperature range, and particularly in a liquid state at the operating temperature of the battery, the salt itself can be used as an electrolytic solution. The salt used in the present invention is preferably in a liquid state at a temperature of 100 ° C. or lower, more preferably in a liquid state at a temperature of 50 ° C. or lower, and most preferably in a liquid state at a temperature of 25 ° C. or lower. . As a matter of course, it is also possible to use the liquid state at different temperatures depending on the application method.

【0020】前記ソルトの有機陽イオンとしてはヘテロ
環式化合物の陽イオンが好ましい。ヘテロ環式化合物の
ヘテロ原子はN、O、Sまたはこれらの組み合わせより
選択され、ヘテロ原子の数は1つ乃至4つが好ましく、
1つ乃至2つがさらに好ましい。このようなヘテロ環式
化合物の陽イオンには、ピリジニウム(Pyridin
ium)、ピリダジニウム(Pyridaziniu
m)、ピリミジニウム(Pyrimidinium)、
ピラジニウム(Pyrazinium)、イミダゾリウ
ム(Imidazolium)、ピラゾリウム(Pyr
azolium)、チアゾリウム(Thiazoliu
m)、オキサゾリウム(Oxazolium)、及びト
リアゾリウム(Triazolium)からなる群より
選択される化合物またはこれらの置換された化合物の陽
イオンがある。このような化合物の中で1−エチル−3
−メチルイミダゾリウム(EMI)、1,2−ジメチル
−3−プロピルイミダゾリウム(DMPI)、1−ブチ
ル−3−メチルイミダゾリウム(BMI)などのような
イミダゾリウム化合物の陽イオンを好ましく用いること
ができる。
The organic cation of the salt is preferably a cation of a heterocyclic compound. The heteroatoms of the heterocyclic compound are selected from N, O, S or combinations thereof, and the number of heteroatoms is preferably 1 to 4,
One or two is more preferable. The cation of such a heterocyclic compound is pyridinium (Pyridine).
ium), Pyridazinium (Pyridaziniu)
m), Pyrimidinium,
Pyrazinium, Imidazolium, Pyrazolium
azolium), thiazolium (Thiazoliu)
m), oxazolium (Oxazolium), and triazolium (Triazolium), or a cation of a substituted compound thereof. Among such compounds, 1-ethyl-3
It is preferable to use a cation of an imidazolium compound such as -methylimidazolium (EMI), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium (DMPI) and 1-butyl-3-methylimidazolium (BMI). it can.

【0021】前記陽イオンと結合する陰イオンは、ビス
(パーフルオロエチルスルホニル)イミド(N(C
SO 、Beti)、ビス(トリフルオロメチ
ルスルホニル)イミド)(N(CFSO 、I
m)、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド
(C(CFSO 、Me)、トリフルオロメタ
ンスルホンイミド、トリフルオロメチルスルホンイミ
ド、トリフルオロメチルスルホン酸塩、AsF 、C
lO 、PF 、BF のうちの一つである。
The anion bound to the cation is bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (N (C 2 F 2
5 SO 2) 2 -, Beti ), bis (trifluoromethylsulfonyl) imide) (N (CF 3 SO 2 ) 2 -, I
m), tris (trifluoromethylsulfonyl) methide (C (CF 3 SO 2) 2 -, Me), trifluoromethane sulfonimide, trifluoromethyl sulfonimide, trifluoromethylsulfonate, AsF 6 -, C
lO 4 -, PF 6 -, BF 4 - is one of.

【0022】本発明に好ましく用いることができるソル
トの例としては、1−エチル−3−メチルイミダゾリウ
ムビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド(EM
IBeti)、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダ
ゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド
(DMPIIm)、1−ブチル−3メチルイミダゾリウ
ムヘキサフルオロホスフェート(BMIPF)などが
ある。
As an example of the salt which can be preferably used in the present invention, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (EM
IBeti), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (DMPIIm), 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIPF 6 ) and the like.

【0023】前記ソルトは、全電解液に対して80体積
%以下含まれることが好ましく、0.001乃至60体
積%含まれることがさらに好ましく、0.01乃至40
体積%含まれることがより好ましく、0.01乃至20
体積%含まれることがより好ましく、5乃至20体積%
含まれることがより好ましく、5乃至10体積%含まれ
ることが最も好ましい。また、前記ソルトは全電解液に
対して90重量%以下含まれることが好ましく、0.0
01乃至70重量%含まれることがさらに好ましく、
0.01乃至50重量%含まれることがより好ましい。
The salt is preferably contained in an amount of 80% by volume or less, more preferably 0.001 to 60% by volume, and 0.01 to 40% by total electrolyte.
More preferably, the content is 0.01% to 20% by volume.
More preferably, the content is 5% to 20% by volume.
It is more preferably contained, and most preferably 5 to 10% by volume. In addition, the salt is preferably contained in an amount of 90% by weight or less based on the total electrolyte,
It is more preferable that the content is 01 to 70% by weight,
More preferably, it is contained in an amount of 0.01 to 50% by weight.

【0024】本発明では、前記有機陽イオンを有するソ
ルトだけでもリチウム−硫黄電池の電解液として使用す
ることができるが、前記ソルトに固体状態のリチウムソ
ルトを添加した混合液を電解液として使用することもで
きる。前記リチウムソルトとしては、従来の電池用電解
液に添加される全てのリチウムソルトを用いることがで
きる。これらの例としては、LiPF、LiBF
LiSbF、LiAsF、LiClO、LiCF
SO、Li(CFSON、LiC
、LiSbF、LiAlO、LiAlCl
LiN(C 2x+1SO)(C2y+1
)(ここで、x及びyは自然数である)、LiC
l、及びLiIがある。この中で、リチウムヘキサフル
オロホスフェート(LiPF)、リチウムテトラフル
オロボレート(LiBF)、リチウムヘキサフルオロ
アルセナート(LiAsF)、過塩素酸リチウム(L
iClO )、リチウムビス(トリフルオロメチルスル
ホニル)イミド(LiN(CFSO、リチウム
ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド(LiN
(CSO、リチウムトリフルオロスルホン
酸塩(CFSOLi)などを好ましく用いることが
できる。前記リチウムソルトの濃度は0乃至4Mの範囲
にあるのが好ましく、0.05乃至1.5Mの範囲にあ
るのがさらに好ましい。
In the present invention, the solute having the above organic cation is used.
Can be used as an electrolyte for lithium-sulfur batteries.
However, the solid state lithium
It is also possible to use a mixed solution containing salt as an electrolyte.
Wear. As the lithium salt, a conventional battery electrolytic
It is possible to use all the lithium salt added to the solution.
Wear. Examples of these include LiPF6, LiBFFour,
LiSbF6, LiAsF6, LiClOFour, LiCF
ThreeSOThree, Li (CFThreeSOTwo)TwoN, LiC FourF9S
OThree, LiSbF6, LiAlOFour, LiAlClFour,
LiN (CxF 2x + 1SOTwo) (CyF2y + 1S
OTwo) (Where x and y are natural numbers), LiC
1 and LiI. In this, lithium hexaflu
Orophosphate (LiPF6), Lithium tetraful
Oroborate (LiBFFour), Lithium hexafluoro
Arsenate (LiAsF6), Lithium perchlorate (L
iClO Four), Lithium bis (trifluoromethylsulfur)
Honyl) imide (LiN (CFThreeSOTwo)Two,lithium
Bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (LiN
(CTwoF5SOTwo)Two, Lithium trifluorosulfone
Acid salt (CFThreeSOThreeLi) or the like is preferably used
it can. The concentration of the lithium salt is in the range of 0 to 4M.
Preferably in the range of 0.05 to 1.5M.
More preferably.

【0025】本発明の電解液は前記有機陽イオンを有す
るソルトに有機溶媒をさらに含むことができる。前記有
機溶媒としては、従来のリチウム−硫黄電池に用いられ
る全ての有機溶媒が使用可能である。このような有機溶
媒のうち好ましい例としてジメトキシエタン、ジオキソ
ランなどがある。ジメトキシエタンは全電解液のうち0
乃至90体積%用いられ、0乃至80体積%用いられる
のがさらに好ましい。ジオキソランは全電解液のうち0
乃至60体積%用いられ、0乃至30体積%用いられる
のが好ましい。
The electrolyte solution of the present invention may further include an organic solvent in the salt having the organic cation. As the organic solvent, all organic solvents used in conventional lithium-sulfur batteries can be used. Preferred examples of such organic solvents include dimethoxyethane and dioxolane. Dimethoxyethane is 0 in the total electrolyte
To 90% by volume, more preferably 0 to 80% by volume. Dioxolane is 0 out of all electrolytes
To 60% by volume, preferably 0 to 30% by volume.

【0026】本発明の電解液に用いられる有機溶媒とし
ては、単一溶媒を使用することもでき2以上の混合有機
溶媒を使用することもできる。二つ以上の混合有機溶媒
を使用する場合、弱い極性溶媒グループ、強い極性溶媒
グループ、及びリチウムメタル保護溶媒グループのうち
二つ以上のグループで一つ以上の溶媒を選択して用いる
のが好ましい。
As the organic solvent used in the electrolytic solution of the present invention, a single solvent may be used or a mixed organic solvent of two or more may be used. When two or more mixed organic solvents are used, it is preferable to select and use one or more solvents from two or more groups of a weak polar solvent group, a strong polar solvent group, and a lithium metal protective solvent group.

【0027】弱い極性溶媒はアリール化合物、二環式エ
ーテル、非環式カーボネートの中から硫黄元素を溶解さ
せることができる誘電常数が15より小さい溶媒に定義
され、強い極性溶媒は二環式カーボネート、スルホキシ
ド化合物、ラクトン化合物、ケトン化合物、エステル化
合物、スルフェート化合物、硫酸化合物の中からリチウ
ムポリスルファイドを溶解させることができる誘電常数
が15より大きい溶媒に定義され、リチウム保護溶媒は
飽和エーテル化合物、不飽和エーテル化合物、N、O、
Sまたはこれらの組み合わせが含まれたヘテロ環式化合
物のようなリチウム金属に安定したSEI(Solid
Electrolyte Interface)フィ
ルムを形成する充放電サイクル効率(cycle ef
ficiency)が50%以上である溶媒に定義され
る。
A weak polar solvent is defined as a solvent having a dielectric constant of less than 15 capable of dissolving elemental sulfur among aryl compounds, bicyclic ethers, and acyclic carbonates, and a strong polar solvent is a bicyclic carbonate, A sulfoxide compound, a lactone compound, a ketone compound, an ester compound, a sulfate compound, a sulfuric acid compound is defined as a solvent having a dielectric constant of more than 15 capable of dissolving lithium polysulfide, and a lithium protective solvent is a saturated ether compound, Saturated ether compound, N, O,
SEI (Solid Solid) stable to lithium metal such as a heterocyclic compound containing S or a combination thereof.
Charge / discharge cycle efficiency (cycle ef) for forming an Electrolyte Interface film
ficinity) is defined as a solvent having a ficity of 50% or more.

【0028】弱い極性溶媒の具体的な例としては、キシ
レン、ジメトキシエタン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ト
ルエン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジグラ
イム、テトラグライムなどがある。
Specific examples of the weak polar solvent include xylene, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, toluene, dimethyl ether, diethyl ether, diglyme and tetraglyme.

【0029】強い極性溶媒の具体的な例として、はヘキ
サメチルリン酸トリアミド(hexamethyl p
hosphoric triamide)、ガンマ−ブ
チロラクトン、アセトニトリル、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、N−メチルピロリドン、
3−メチル−2−オキサゾリドン(3−methyl−
2−oxazolidone)、ジメチルホルムアミ
ド、スルホラン、ジメチルアセトアミドまたはジメチル
スルホキシド、ジメチルスルフェート、エチレングリコ
ールジアセテート、ジメチルサルファイト、エチレング
リコールサルファイトなどがある。
As a specific example of the strong polar solvent, hexamethylphosphoric triamide (hexamethyl p
phosporic triamide), gamma-butyrolactone, acetonitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, N-methylpyrrolidone,
3-methyl-2-oxazolidone (3-methyl-
2-oxazolidene), dimethylformamide, sulfolane, dimethylacetamide or dimethylsulfoxide, dimethylsulfate, ethylene glycol diacetate, dimethylsulfite, ethyleneglycolsulfite and the like.

【0030】リチウム保護溶媒の具体的な例としては、
テトラヒドロフラン、エチレンオキシド、ジオキソラ
ン、3,5−ジメチルイソキサゾ−ル、2,5−ジメチ
ルフラン、フラン、2−メチルフラン、1,4−ジオキ
サン、4−メチルジオキソランなどがある。
Specific examples of the lithium protective solvent include:
There are tetrahydrofuran, ethylene oxide, dioxolane, 3,5-dimethylisoxazole, 2,5-dimethylfuran, furan, 2-methylfuran, 1,4-dioxane, 4-methyldioxolane and the like.

【0031】本発明によるリチウム硫黄電池1は、図1
に示すように正極3、負極4、及び前記正極3と負極4
との間に位置したセパレータを含む電池缶5を含む。前
記正極3と負極4の間に有機陽イオンを含むソルト電解
液を注入する。
The lithium-sulfur battery 1 according to the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the positive electrode 3, the negative electrode 4, and the positive electrode 3 and the negative electrode 4
And a battery can 5 including a separator positioned between and. A salt electrolyte containing organic cations is injected between the positive electrode 3 and the negative electrode 4.

【0032】本発明のリチウム硫黄電池の正極3は硫黄
元素、Li(n≧1)、カソード液に溶解された
Li(n≧1)、有機硫黄化合物、及び炭素−硫
黄ポリマー((C:x=2.5乃至50、n
≧2)からなる群より選択される少なくとも一つの正極
活物質を含む。
The positive electrode 3 of the lithium sulfur battery of the present invention is elemental sulfur, Li 2 S n (n ≧ 1), Li was dissolved in catholyte 2 S n (n ≧ 1) , organic sulfur compounds, and carbon - sulfur Polymer ((C 2 S x ) n : x = 2.5 to 50, n
It contains at least one positive electrode active material selected from the group consisting of ≧ 2).

【0033】前記正極3は遷移金属、IIIA族、IVA族
金属、これらの合金、またはこれら金属を含む硫黄化合
物からなる群より選択される一つ以上の添加剤をさらに
含むことができる。前記遷移金属はSc、Ti、V、C
r、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、
Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、T
a、W、Re、Os、Ir、Pt、Au及びHgからな
る群より選択されるのが好ましい。前記IIIA族金属は
Al、Ga、In及びTlからなる群より選択されるの
が好ましい。前記IVA族金属はSi、Ge、Sn及びP
bからなる群より選択されるのが好ましい。
The positive electrode 3 may further include one or more additives selected from the group consisting of transition metals, Group IIIA metals, Group IVA metals, alloys thereof, and sulfur compounds containing these metals. The transition metals are Sc, Ti, V, C
r, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr,
Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, T
It is preferably selected from the group consisting of a, W, Re, Os, Ir, Pt, Au and Hg. The Group IIIA metal is preferably selected from the group consisting of Al, Ga, In and Tl. The group IVA metals are Si, Ge, Sn and P.
It is preferably selected from the group consisting of b.

【0034】また、電子が正極極板3内を円滑に移動で
きるようにする電気導電性導電剤をさらに含むことがで
きる。前記導電剤は特に限定しないが、黒鉛系物質、カ
ーボン系物質などのような電導性物質または導電性高分
子を好ましく用いることができる。前記黒鉛系物質では
KS 6(Timcal社製品)があり、カーボン系物
質ではスーパーP(MMM社製品)、ケッチェンブラッ
ク(ketchenblack)、デンカブラック(d
enka black)、アセチレンブラック、カーボ
ンブラックなどがある。前記導電性高分子の例としては
ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ
ピロールなどがある。これら導電剤は単独で使用したり
二つ以上を混合して使用することもできる。
Further, an electrically conductive agent may be further included to allow electrons to move smoothly in the positive electrode plate 3. The conductive agent is not particularly limited, but a conductive material such as a graphite-based material or a carbon-based material or a conductive polymer can be preferably used. The graphite-based material includes KS 6 (a product of Timcal), and the carbon-based material includes Super P (a product of MMM), Ketchenblack, and Denka Black (d).
Enka black), acetylene black, carbon black and the like. Examples of the conductive polymer include polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole. These conductive agents may be used alone or in combination of two or more.

【0035】前記正極活物質はバインダーによって電流
集電体に付着される。前記バインダーとしてはポリ(ビ
ニルアセテート)、ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ンオキシド、ポリビニルピロリドン、アルキル化された
ポリエチレンオキシド、架橋結合されたポリエチレンオ
キシド、ポリビニルエーテル、ポリ(メチルメタクリレ
ート)、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプ
ロピレンとフッ化ポリビニリデンのコポリマー(商品
名:Kynar)、ポリ(アクリル酸エチル)、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロ
ニトリル、ポリビニルピリジン、ポリスチレン、これら
の誘導体、混合物、コポリマーなどを用いることができ
る。
The positive electrode active material is attached to the current collector by a binder. Examples of the binder include poly (vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, cross-linked polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methyl methacrylate), polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene. Polyvinylidene fluoride copolymer (trade name: Kynar), poly (ethyl acrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyvinyl pyridine, polystyrene, their derivatives, mixtures, and copolymers can be used. it can.

【0036】本発明の正極を製造するためには、まず、
スラリーを製造するための溶媒にバインダーを溶解させ
た後、導電剤を分散させる。スラリーを製造するための
溶媒としては硫黄化合物、バインダー及び導電剤を均一
に分散させることができ、容易に蒸発されるものを用い
るのが好ましく、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、イソプロピ
ルアルコール、ジメチルホルムアミドなどがある。次
に、硫黄系列活物質と添加剤を前記導電剤が分散された
スラリーに再び均一に分散させて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、硫黄化合物または
選択的に加える添加剤の量は、本発明において特に重要
な意味を持たず、単にスラリーのコーティングが容易に
なるように適切な粘度を有するようにすれば良い。
In order to manufacture the positive electrode of the present invention, first,
After the binder is dissolved in the solvent for producing the slurry, the conductive agent is dispersed. As the solvent for producing the slurry, it is preferable to use a solvent that can uniformly disperse a sulfur compound, a binder and a conductive agent, and that is easily evaporated, typically acetonitrile, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, water. , Isopropyl alcohol, dimethylformamide, etc. Next, the sulfur-based active material and the additive are uniformly dispersed again in the slurry in which the conductive agent is dispersed to produce a positive electrode active material slurry. The amount of solvent, sulfur compound or selectively added additive contained in the slurry is not particularly important in the present invention, and it suffices that the slurry has a proper viscosity so as to facilitate coating of the slurry. .

【0037】このように製造されたスラリーを集電体に
塗布し、真空乾燥して正極極板3を形成した後、これを
電池1組立に使用する。スラリーは粘度及び形成しよう
とする正極極板の厚さによって適切な厚さで集電体にコ
ーティングすれば良い。前記集電体としては特に制限し
ないが、ステンレススチール、アルミニウム、銅、チタ
ニウムなどの導電性物質を用いるのが好ましく、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。炭素がコーティングされたアルミニウ
ム基板を用いた方が、炭素がコーティングされないもの
に比べて活物質に対する接着力が優れており、接触抵抗
が低く、アルミニウムのポリスルファイドによる腐食を
防止することができるという長所がある。
The thus prepared slurry is applied to a current collector and vacuum dried to form a positive electrode plate 3, which is then used for assembling the battery 1. The slurry may be coated on the current collector with an appropriate thickness depending on the viscosity and the thickness of the positive electrode plate to be formed. The current collector is not particularly limited, but a conductive material such as stainless steel, aluminum, copper, or titanium is preferably used, and a carbon-coated aluminum current collector is more preferably used. The carbon-coated aluminum substrate has better adhesion to the active material than the carbon-uncoated aluminum substrate, lower contact resistance, and can prevent aluminum from being corroded by polysulfide. There are advantages.

【0038】本発明のリチウム−硫黄電池1の負極4は
リチウムイオンを可逆的に挿入または脱離することがで
きる物質、リチウムイオンと反応して可逆的にリチウム
含有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。
The negative electrode 4 of the lithium-sulfur battery 1 of the present invention is a substance capable of reversibly inserting or releasing lithium ions, and a substance capable of reacting with lithium ions to reversibly form a lithium-containing compound. , A negative electrode active material selected from the group consisting of lithium metal and lithium alloy.

【0039】前記リチウムイオンを可逆的に挿入/脱離
できる物質は炭素物質であって、リチウムイオン二次電
池で一般に用いられる炭素系負極活物質はいずれのもの
で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、前記リチウムイオンと反応して可逆的にリ
チウム含有化合物を形成できる物質の代表的な例として
は、酸化錫(SnO)、チタニウムナイトレート、シ
リコンなどがあるが、これに限られるわけではない。リ
チウム合金としてはリチウムとNa、K、Rb、Cs、
Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Al及び
Snからなる群より選択される金属の合金を用いること
ができる。
The material capable of reversibly inserting / releasing lithium ions is a carbon material, and any of the carbon-based negative electrode active materials generally used in lithium-ion secondary batteries can be used. As a specific example, crystalline carbon, amorphous carbon, or these can be used together. In addition, typical examples of the substance capable of reversibly forming a lithium-containing compound by reacting with the lithium ion include tin oxide (SnO 2 ), titanium nitrate, and silicon, but are not limited thereto. Absent. As a lithium alloy, lithium and Na, K, Rb, Cs,
An alloy of a metal selected from the group consisting of Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al and Sn can be used.

【0040】リチウム金属表面に無機質保護膜(pro
tective layer)、有機質保護膜、または
これらが積層された物質も負極として用いられることが
できる。前記無機質保護膜としては、Mg、Al、B、
C、Sn、Pb、Cd、Si、In、Ga、リチウムシ
リケート、リチウムボレート、リチウムホスフェート、
リチウムホスホルナイトライド(lithium ph
osphornitride)、リチウムシリコスルフ
ァイド(lithium silicosulfid
e)、リチウムボロスルファイド、リチウムアルミノス
ルファイド及びリチウムホスホスルファイドからなる群
より選択される物質からなる。前記有機質保護膜として
は、ポリ(p−フェニレン)、ポリアセチレン、ポリ
(p−フェニレンビニレン)、ポリアニリン、ポリピロ
ール、ポリチオフェン、ポリ(2,5−エチレンビニレ
ン)、アセチレン、ポリ(フェリーナフタレン)、ポリ
アセン、及びポリ(ナフタレン−2,6−ジイル)から
なる群より選択される導電性を有するモノマー、オリゴ
マーまたは高分子からなる。
An inorganic protective film (pro
A negative layer may also be formed of a luminescent layer, an organic protective film, or a material in which these are stacked. As the inorganic protective film, Mg, Al, B,
C, Sn, Pb, Cd, Si, In, Ga, lithium silicate, lithium borate, lithium phosphate,
Lithium Phosphor Nitride (lithium ph
osphonnitride), lithium silicosulfid (lithium silicosulfid)
e), a material selected from the group consisting of lithium borosulfide, lithium aluminosulfide, and lithium phosphosulfide. Examples of the organic protective film include poly (p-phenylene), polyacetylene, poly (p-phenylene vinylene), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, poly (2,5-ethylene vinylene), acetylene, poly (ferrinaphthalene), polyacene, And a conductive monomer, oligomer or polymer selected from the group consisting of poly (naphthalene-2,6-diyl).

【0041】また、リチウム−硫黄電池を充放電する過
程で、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表面に付着されることがある。こ
のように不活性硫黄(inactive sulfu
r)とは、硫黄が多様な電気化学的または化学的反応を
経て正極の電気化学反応にそれ以上寄与できない状態の
硫黄をいい、リチウム負極表面に形成された不活性硫黄
はリチウム負極の保護膜(protective la
yer)としての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、例えば硫化リチウムを負極として使用することもで
きる。
Further, in the process of charging / discharging the lithium-sulfur battery, the sulfur used as the positive electrode active material may change to an inactive material and be attached to the surface of the lithium negative electrode. Thus, inactive sulfur (inactive sulfur)
r) refers to sulfur in a state where it cannot contribute to the electrochemical reaction of the positive electrode through various electrochemical or chemical reactions, and the inert sulfur formed on the surface of the lithium negative electrode is a protective film of the lithium negative electrode. (Protective la
It also has the advantage of acting as a yer). Therefore, lithium metal and inert sulfur formed on this lithium metal, such as lithium sulfide, can also be used as the negative electrode.

【0042】リチウム−硫黄電池において、前記極板の
気孔度は電解液の含浸量と関係があるので非常に重要で
ある。気孔度が低すぎると局部的に放電が起こってリチ
ウムポリスルファイドの濃度が非常に高まり、沈殿が極
めて容易に形成されることによって硫黄の利用率が落ち
る可能性が非常に高く、気孔度が高すぎると合剤密度が
低くなって高い容量の電池を製造するのが難しい。好ま
しい正極極板の気孔度は全正極極板体積の5%以上、さ
らに好ましくは10%以上、最も好ましくは15乃至5
0%である。
In the lithium-sulfur battery, the porosity of the electrode plate is very important because it is related to the impregnated amount of the electrolytic solution. If the porosity is too low, a local discharge will occur and the concentration of lithium polysulfide will be very high, and it is very likely that the sulfur utilization rate will be reduced due to the extremely easy formation of a precipitate. If it is too high, the mixture density will be low and it will be difficult to manufacture a high capacity battery. The porosity of the positive electrode plate is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and most preferably 15 to 5 of the total volume of the positive electrode plate.
It is 0%.

【0043】正極と負極に存在するセパレータとしては
ポリエチレンまたはポリプロピレンなどの高分子膜また
はこれらの多重膜が用いられる。
As the separator existing on the positive electrode and the negative electrode, a polymer film such as polyethylene or polypropylene or a multi-layer film of these is used.

【0044】[0044]

【実施例】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、本発明がこれに限られるわけではな
い。
EXAMPLES Preferred examples and comparative examples of the present invention will be described below. However, the following embodiment is only one preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this.

【0045】(実施例1)硫黄元素67.5重量%、導
電剤としてケッチェンブラック11.4重量%及びバイ
ンダーとしてポリエチレンオキシド21.1重量%をア
セトニトリル溶媒で混合してリチウム−硫黄電池用正極
活物質スラリーを製造した。このスラリーを炭素−コー
ティングされたアルミニウム電流集電体にコーティング
し、スラリーがコーティングされた電流集電体を12時
間以上60℃真空オーブンで乾燥して25×50mm
の大きさを有する、2mAh/cmの正極板を製造し
た。正極板、真空乾燥されたセパレータ及び負極の順に
リチウム電極を重ねた後、パウチに挿入した。0.5M
LiSOCFが溶解されたジメトキシエタン/1
−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(パーフルオ
ロエチルスルホニル)イミド(EMIBeti)/ジオ
キソランを75:5:20の体積比で混合した電解液を
前記パウチに注入した。電解液注入後、シーリングして
パウチ形テストセルを組立てた。
(Example 1) 67.5% by weight of elemental sulfur, 11.4% by weight of Ketjen black as a conductive agent, and 21.1% by weight of polyethylene oxide as a binder were mixed with an acetonitrile solvent to prepare a positive electrode for a lithium-sulfur battery. An active material slurry was produced. The slurry was coated on a carbon-coated aluminum current collector, and the slurry-coated current collector was dried in a vacuum oven at 60 ° C. for 12 hours or more to obtain 25 × 50 mm 2.
A positive electrode plate of 2 mAh / cm 2 having a size of 2 mm was manufactured. A positive electrode plate, a vacuum-dried separator, and a negative electrode were stacked on a lithium electrode in this order, and then inserted into a pouch. 0.5M
LiSO 3 CF 3 dissolved dimethoxyethane / 1
An electrolytic solution prepared by mixing -ethyl-3-methylimidazolium bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (EMIBeti) / dioxolane in a volume ratio of 75: 5: 20 was injected into the pouch. After injecting the electrolyte, the pouch type test cell was assembled by sealing.

【0046】(実施例2)0.5M LiSOCF
が溶解されたジメトキシエタン/EMIBeti/ジオ
キソランを70:10:20の体積比で混合した溶液を
電解液として使用したことを除いては実施例1と同様な
方法でテストセルを組立てた。
Example 2 0.5M LiSO 3 CF 3
A test cell was assembled in the same manner as in Example 1 except that a solution prepared by mixing dimethoxyethane / EMIBeti / dioxolane in a volume ratio of 70:10:20 was used as an electrolyte.

【0047】(実施例3)0.5M LiPFが溶解
されたジメトキシエタン/EMIPF/ジオキソラン
を75:5:20の体積比で混合した溶液を電解液とし
て使用したことを除いては実施例1と同様な方法でテス
トセルを組立てた。
Example 3 Example 3 except that a solution of 0.5M LiPF 6 dissolved in dimethoxyethane / EMIPF 6 / dioxolane at a volume ratio of 75: 5: 20 was used as an electrolytic solution. A test cell was assembled in the same manner as in 1.

【0048】(実施例4)0.5M LiPFが溶解
されたジメトキシエタン/EMIPF/ジオキソラン
を70:10:20の体積比で混合した溶液を電解液と
して使用したことを除いては実施例1と同様な方法でテ
ストセルを組立てた。
Example 4 Example 4 except that a solution prepared by mixing 0.5M LiPF 6 dissolved in dimethoxyethane / EMIPF 6 / dioxolane in a volume ratio of 70:10:20 was used as an electrolytic solution. A test cell was assembled in the same manner as in 1.

【0049】(実施例5)EMIBetiを電解液とし
て使用したことを除いては実施例1と同様な方法でテス
トセルを組立てた。
Example 5 A test cell was assembled in the same manner as in Example 1 except that EMIBeti was used as the electrolytic solution.

【0050】(実施例6)0.5M LiSOCF
が溶解されたEMIBetiを電解液として使用したこ
とを除いては実施例1と同様な方法でテストセルを組立
てた。
Example 6 0.5M LiSO 3 CF 3
A test cell was assembled in the same manner as in Example 1 except that EMIBeti in which was dissolved was used as an electrolytic solution.

【0051】(比較例1)1.0M LiSOCF
が溶解されたジメトキシエタン/ジオキソランを80:
20の体積比で混合した電解液を使用したことを除いて
は実施例1と同様な方法でテストセルを組立てた。
Comparative Example 1 1.0M LiSO 3 CF 3
Was dissolved in dimethoxyethane / dioxolane 80:
A test cell was assembled in the same manner as in Example 1 except that an electrolytic solution mixed in a volume ratio of 20 was used.

【0052】(比較例2)1.0M LiPFが溶解
されたジメトキシエタン/ジオキソランを80:20の
体積比で混合した電解液を使用したことを除いては実施
例1と同様な方法でテストセルを組立てた。
Comparative Example 2 A test was conducted in the same manner as in Example 1 except that an electrolyte solution prepared by mixing dimethoxyethane / dioxolane in which 1.0M LiPF 6 was dissolved at a volume ratio of 80:20 was used. The cell was assembled.

【0053】(比較例3)1.0M LiSOCF
が溶解されたジメトキシエタン/ジグライム/スルホラ
ン/ジオキソランを20:20:10:50の体積比で
混合した電解液を使用したことを除いては実施例1と同
様な方法でテストセルを組立てた。
Comparative Example 3 1.0M LiSO 3 CF 3
A test cell was assembled in the same manner as in Example 1 except that an electrolyte solution prepared by mixing dimethoxyethane / diglyme / sulfolane / dioxolane in a volume ratio of 20: 20: 10: 50 was used.

【0054】寿命特性評価 実施例1乃至6及び比較例1乃至3のテストセルの寿命
特性を常温で評価した。リチウム−硫黄電池の場合、テ
ストセル製作時に充電状態であるので、まず放電電流密
度0.2mA/cmで1サイクル放電させた。放電電
流の変化によって容量変化を調査するために充電時の電
流密度は0.4mA/cmに同一に固定して放電電流
を0.2、0.4、1.0、2.0mA/cm(それ
ぞれのC−rateは0.1C、0.2C、0.5C、
1C)に変化させながら1サイクルずつ行った後、1.
0mA/cm(0.5C)放電電流を固定して50サ
イクル充放電を行った。充放電の時、カット−オフ電圧
は1.5〜2.8Vとした。
Evaluation of Life Characteristics The life characteristics of the test cells of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated at room temperature. In the case of the lithium-sulfur battery, since it was in a charged state when the test cell was manufactured, it was first discharged for one cycle at a discharge current density of 0.2 mA / cm 2 . In order to investigate the change in capacity according to the change in discharge current, the current density during charging was fixed at 0.4 mA / cm 2 and the discharge current was 0.2, 0.4, 1.0, 2.0 mA / cm 2. 2 (each C-rate is 0.1C, 0.2C, 0.5C,
1C) and then 1 cycle at a time, 1.
The discharge current was fixed at 0 mA / cm 2 (0.5 C), and the battery was charged and discharged for 50 cycles. During charge and discharge, the cut-off voltage was set to 1.5 to 2.8V.

【0055】実施例1、2及び比較例1によって製造さ
れたセルのサイクル回数による寿命特性を図2に示し
た。図2のように、EMIBetiソルトを含有した電
解液を含む実施例1及び2のセルが初期サイクルでは放
電容量値が比較例1のセルに比べて多少低いが、30サ
イクル以降に比較例1のセルは容量が急激に低下する
が、実施例1と2のセルは50サイクルまで容量が低下
しなかった。実施例3、4及び比較例2によって製造さ
れたセルの寿命特性を図3に図示した。図3に示すよう
に、比較例2のセルは30サイクル以降に容量が急激に
低下するが、実施例3と4のセルは100サイクルまで
容量が優れていることを示した。したがって、本発明に
よる実施例のセルは硫黄利用率が優れていて安定した寿
命特性を見せることが分かる。
The life characteristics of the cells manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 depending on the number of cycles are shown in FIG. As shown in FIG. 2, the cells of Examples 1 and 2 including the electrolyte solution containing EMIBeti salt had a discharge capacity value slightly lower than that of the cell of Comparative Example 1 in the initial cycle, but after 30 cycles, The capacity of the cells decreased sharply, but the capacity of the cells of Examples 1 and 2 did not decrease until 50 cycles. The life characteristics of the cells manufactured in Examples 3 and 4 and Comparative Example 2 are shown in FIG. As shown in FIG. 3, the capacity of the cell of Comparative Example 2 dropped sharply after 30 cycles, but the capacity of the cells of Examples 3 and 4 was excellent up to 100 cycles. Therefore, it can be seen that the cells of Examples according to the present invention have an excellent sulfur utilization rate and exhibit stable life characteristics.

【0056】放電特性評価 実施例1乃至6及び比較例1乃至3のセルに対してカッ
ト−オフ電圧を1.8〜2.8Vとしたことを除いては
前記寿命特性評価と同様な方法で充放電を行った。放電
電流が1.0mA/cm(0.5C)である時、実施
例1、2及び比較例1のテスト結果を図4に図示し、放
電電流が2.0mA/cm(1C)である時のテスト
結果を図5に図示した。セルのエネルギー密度(spe
cific energy, mWh/g)は平均放電
電圧と放電容量を測定して計算した。図4と図5でx軸
はエネルギー密度(平均放電電圧×放電容量)、y軸は
電圧を示す。
Evaluation of Discharge Characteristics The same method as in the evaluation of life characteristics was applied to the cells of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 except that the cut-off voltage was set to 1.8 to 2.8V. It was charged and discharged. When the discharge current is 1.0 mA / cm 2 (0.5 C), the test results of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 are shown in FIG. 4, and the discharge current is 2.0 mA / cm 2 (1 C). The test results at one time are shown in FIG. Cell energy density (spe
(Cific energy, mWh / g) was calculated by measuring the average discharge voltage and discharge capacity. 4 and 5, the x-axis represents the energy density (average discharge voltage x discharge capacity) and the y-axis represents the voltage.

【0057】図4及び図5に示すように、実施例1及び
2のセルが比較例1のセルに比べて平均放電電圧とエネ
ルギー密度がはるかに優れていることを示した。平均放
電電圧とエネルギー密度の差は低率(1.0mA/cm
)(0.5C))放電時より高率(2.0mA/cm
)1C))放電時にさらに大きいことを示した。した
がって、本発明による実施例1及び2のセルは低率でだ
けでなく高率でも放電特性が優れていることが確認でき
る。
As shown in FIGS. 4 and 5, the cells of Examples 1 and 2 were far superior to the cells of Comparative Example 1 in average discharge voltage and energy density. The difference between the average discharge voltage and the energy density is low (1.0 mA / cm
2 ) (0.5C)) Higher rate than discharge (2.0mA / cm)
2 ) 1C)) It was shown to be even greater during discharge. Therefore, it can be confirmed that the cells of Examples 1 and 2 according to the present invention have excellent discharge characteristics not only at a low rate but also at a high rate.

【0058】また、5体積%のEMIBetiを含む電
解液を使用した実施例1のセルより10体積%のEMI
Betiを含む電解液を使用した実施例2のセルが放電
平均電圧が高まった。1.0mA/cm(0.5C)
で放電する時、実施例1と実施例2のエネルギー密度は
類似しているが、2.0mA/cm(1C)で放電す
る場合には実施例1より実施例2がエネルギー密度がさ
らに増加した。
In addition, 10% by volume of EMI was obtained from the cell of Example 1 using an electrolytic solution containing 5% by volume of EMIBeti.
The discharge average voltage was increased in the cell of Example 2 using the electrolyte solution containing Beti. 1.0 mA / cm 2 (0.5 C)
The energy densities of Example 1 and Example 2 are similar to each other when discharged at 2, but when discharged at 2.0 mA / cm 2 (1 C), Example 2 has a higher energy density than Example 1. did.

【0059】実施例1に用いられた電解液でEMIBe
tiの含量を電解液に対して0から30体積%に変化さ
せながら平均放電電圧と放電容量を測定して各々図6及
び図7に図示した。図6と図7に示すように、EMIB
etiソルトの含量が電解液に対して5乃至10体積%
にある場合に平均放電電圧と放電容量が優れていること
が確認できる。
EMIBe with the electrolyte used in Example 1
The average discharge voltage and the discharge capacity were measured while changing the content of ti from 0 to 30% by volume with respect to the electrolytic solution, and are shown in FIGS. 6 and 7, respectively. As shown in FIG. 6 and FIG.
The content of eti salt is 5 to 10% by volume with respect to the electrolyte.
It can be confirmed that the average discharge voltage and the discharge capacity are excellent in the case of.

【0060】低温特性評価 実施例1、2及び比較例1のテストセルの低温特性を評
価した。セルをまず放電電流密度0.2mA/cm
1サイクル放電させた後、充電時電流密度は0.4mA
/cmに同一に固定し、放電電流を0.2、0.4、
1.0、2.0mA/cm(それぞれのC−rate
は0.1C、0.2C、0.5C、1C)に変化させて
1サイクルずつ行った。その後、0.4mA/cm
充放電を実施してこれを常温での放電容量とした。以
後、常温で0.4mA/cmで充電して−10℃及び
−20℃の低温雰囲気を有する装置に移した後、2時間
程度放置した後、0.4mA/cmに放電した。この
時の放電容量を常温での放電容量を基準に百分率に換算
して下記の表1に示した。充放電時のカット−オフ電圧
は1.5〜2.8Vとした。
Evaluation of low temperature characteristics The low temperature characteristics of the test cells of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were evaluated. The cell was first discharged at a discharge current density of 0.2 mA / cm 2 for one cycle, and then the current density during charging was 0.4 mA.
/ Cm 2 fixed to the same, discharge current 0.2, 0.4,
1.0, 2.0 mA / cm 2 (each C-rate
Was changed to 0.1 C, 0.2 C, 0.5 C, 1 C), and each cycle was performed. After that, charging / discharging was carried out at 0.4 mA / cm 2 to obtain the discharge capacity at room temperature. Then, the battery was charged at room temperature at 0.4 mA / cm 2 , transferred to a device having a low temperature atmosphere of −10 ° C. and −20 ° C., left for about 2 hours, and then discharged to 0.4 mA / cm 2 . The discharge capacity at this time was converted into a percentage based on the discharge capacity at room temperature and shown in Table 1 below. The cut-off voltage during charge / discharge was set to 1.5 to 2.8V.

【0061】[0061]

【表1】 [Table 1]

【0062】前記表1において、実施例1のセルが比較
例1より低温でより優れた放電容量を見せることが分か
る。
In Table 1, it can be seen that the cell of Example 1 exhibits a better discharge capacity at a lower temperature than Comparative Example 1.

【0063】下記の参考例では本発明のリチウム−硫黄
電池の電解液をリチウムイオン電池に適用した場合の電
気化学的特性を評価した。
In the following reference examples, the electrochemical characteristics when the electrolytic solution of the lithium-sulfur battery of the present invention was applied to a lithium ion battery were evaluated.

【0064】(参考例1)バインダー(ポリフッ化ビニ
リデン)をN−メチルピロリドン(NMP)に添加して
製造したバインダー溶液に導電剤(スーパーP)及び平
均粒径が10μmであるLiCoO正極活物質を添加
して正極活物質スラリーを製造した。正極活物質/導電
剤/バインダーの重量比は96/2/2とした。前記ス
ラリーを炭素−コーティングされたAlホイルにコーテ
ィングして、スラリーがコーティングされたAlホイル
を12時間以上60℃真空オーブンで乾燥して25×5
0mmの大きさを有する、2mAh/cmの正極板
を製造した。正極板、真空乾燥されたセパレータ及び負
極としてリチウム電極を順次に重ねた後、パウチに挿入
した。電解液として1.0M LiSOCFが溶解
されたエチレンカーボネートとジメチルカーボネート
(体積比:1/1)の混合溶液を使用してパウチ形リチ
ウムイオンセルを製造した。
Reference Example 1 A binder solution prepared by adding a binder (polyvinylidene fluoride) to N-methylpyrrolidone (NMP) was added with a conductive agent (Super P) and a LiCoO 2 positive electrode active material having an average particle size of 10 μm. Was added to produce a positive electrode active material slurry. The weight ratio of the positive electrode active material / conductive agent / binder was 96/2/2. The slurry was coated on a carbon-coated Al foil, and the slurry-coated Al foil was dried in a vacuum oven at 60 ° C. for 12 hours or more and then dried at 25 × 5.
A positive electrode plate of 2 mAh / cm 2 having a size of 0 mm 2 was manufactured. A positive electrode plate, a vacuum-dried separator, and a lithium electrode as a negative electrode were sequentially stacked and then inserted into a pouch. A pouch type lithium ion cell was manufactured using a mixed solution of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio: 1/1) in which 1.0 M LiSO 3 CF 3 was dissolved as an electrolytic solution.

【0065】(参考例2)電解液としてEMIBeti
を使用したことを除いては前記参考例1と同様な方法で
リチウムイオンセルを製造した。
Reference Example 2 EMIBeti as an electrolyte
A lithium ion cell was manufactured in the same manner as in Reference Example 1 except that the above was used.

【0066】(参考例3)電解液として1.0M Li
SOCFが溶解されたEMIBetiを使用したこ
とを除いては前記参考例1と同様な方法でリチウムイオ
ンセルを製造した。
Reference Example 3 1.0 M Li as an electrolyte
A lithium ion cell was manufactured in the same manner as in Reference Example 1 except that EMIBeti in which SO 3 CF 3 was dissolved was used.

【0067】(参考例4)電解液として1.0M Li
SOCFが溶解されたジメトキシエタン/EMIB
eti/ジオキソランを70:10:20の体積比で混
合した溶液を使用したことを除いては前記参考例1と同
様な方法でリチウムイオンセルを製造した。
Reference Example 4 1.0 M Li as an electrolyte
SO 3 dimethoxyethane CF 3 was dissolved / EMIB
A lithium ion cell was manufactured in the same manner as in Reference Example 1 except that a solution in which eti / dioxolane was mixed at a volume ratio of 70:10:20 was used.

【0068】前記参考例2乃至4によるリチウムイオン
セルはカーボネート系溶媒を電解液として使用した参考
例1によるリチウムイオンセルの放電容量の20%未満
であることを示し、前記実施例によるセルの放電容量の
約10%未満であることを示した。つまり、リチウム−
硫黄電池の特性を改善させる電解液がリチウムイオン電
池ではそのような特性を示さないことが確認できる。従
って、リチウムイオン電池とリチウム−硫黄電池とは電
気化学反応に寄与する活物質が互いに異なることによっ
て互いに異なる電解液特性を要求することが分かる。
It is shown that the lithium ion cells according to Reference Examples 2 to 4 are less than 20% of the discharge capacity of the lithium ion cell according to Reference Example 1 using a carbonate-based solvent as an electrolytic solution. It was shown to be less than about 10% of capacity. That is, lithium-
It can be confirmed that the electrolytic solution for improving the characteristics of the sulfur battery does not show such characteristics in the lithium ion battery. Therefore, it is understood that the lithium-ion battery and the lithium-sulfur battery require different electrolytic solution characteristics because the active materials contributing to the electrochemical reaction are different from each other.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明のリチウム硫黄電池はリチウムイ
オンでない有機陽イオンを有し、常温でイオン電導度が
優れたソルトを電解液として使用して硫黄の利用率が優
れていて寿命と放電特性(放電容量及び平均放電電圧)
及び低温特性が既存の電解液を使用した電池に比べて非
常に優れている。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The lithium-sulfur battery of the present invention has an organic cation that is not a lithium ion and uses a salt having an excellent ionic conductivity at room temperature as an electrolytic solution, which has an excellent sulfur utilization factor and a long life and discharge characteristics. (Discharge capacity and average discharge voltage)
In addition, the low temperature characteristics are extremely superior to the batteries using the existing electrolyte.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の好ましい実施例によって製造されたリ
チウム−硫黄電池の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a lithium-sulfur battery manufactured according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2】実施例1、実施例2、及び比較例1によって製
造されたセルの寿命特性を示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing life characteristics of cells manufactured in Example 1, Example 2 and Comparative Example 1.

【図3】実施例3、実施例4、及び比較例2によって製
造されたセルの寿命特性を示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing life characteristics of cells manufactured in Example 3, Example 4, and Comparative Example 2.

【図4】実施例1、実施例2、及び比較例1によって製
造されたセルの低率放電特性を示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing low rate discharge characteristics of cells manufactured according to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1.

【図5】実施例1、実施例2、及び比較例1によって製
造されたセルの高率放電特性を示したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing high rate discharge characteristics of cells manufactured in Example 1, Example 2 and Comparative Example 1.

【図6】本発明の電解液にソルトの含量によるリチウム
−硫黄電池の平均放電電圧を示した図面面である。
FIG. 6 is a drawing showing the average discharge voltage of a lithium-sulfur battery according to the content of salt in the electrolyte of the present invention.

【図7】本発明の電解液にソルトの含量によるリチウム
−硫黄電池の放電容量を示した図面である。
FIG. 7 is a diagram showing a discharge capacity of a lithium-sulfur battery according to a content of a salt in an electrolyte of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨン−ジュ ジュン 大韓民国 デジョン−シティ ユソン−ク ソンガン−ドン ソンガンマウルアパー ト 202−602 (72)発明者 崔 允 碩 大韓民国忠清南道天安市双龍洞日星アパー ト507棟401号 (72)発明者 ザン ディ キム 大韓民国 ソウル ジューンラン−ク ミ ョンモク 5−ドン 153−4 (72)発明者 崔 水 石 大韓民国忠清南道天安市白石洞191−3番 地現代アパート105棟1002号 Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AK05 AK15 AK19 AL02 AL12 AL18 AM02 AM03 AM04 AM07 AM09 BJ04 BJ12 DJ08 EJ07 EJ12 HJ02 HJ07 HJ10 HJ14 5H050 AA06 AA07 AA08 BA16 CA11 CA26 CA29 CB02 CB12 CB29 DA02 DA09 DA11 EA15 EA24 FA02 HA02 HA07 HA10 HA14   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yong-Joo Jun             Republic of Korea Daejeon City Yousung               Song Gun-Dong Song Gamma Ul Aper             To 202-602 (72) Inventor Choi Yu Sui             Chungcheongnam-do, Cheonan-do, South Korea             507 building 401 (72) Inventor Zandy Kim             South Korea Seoul June Run-Kumi             Jongmok 5-Don 153-4 (72) Inventor Choi Suishi             191-3 Shiraishi-dong, Cheonan-si, Chungcheongnam-do, South Korea             Local modern apartment 105, 1002 F term (reference) 5H029 AJ03 AJ05 AK05 AK15 AK19                       AL02 AL12 AL18 AM02 AM03                       AM04 AM07 AM09 BJ04 BJ12                       DJ08 EJ07 EJ12 HJ02 HJ07                       HJ10 HJ14                 5H050 AA06 AA07 AA08 BA16 CA11                       CA26 CA29 CB02 CB12 CB29                       DA02 DA09 DA11 EA15 EA24                       FA02 HA02 HA07 HA10 HA14

Claims (49)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウム硫黄電池の硫黄系正極活物質を
溶解して高いイオン導電性を有する有機陽イオンを有す
るソルトを含むリチウム−硫黄電池用電解液。
1. An electrolytic solution for a lithium-sulfur battery, which contains a salt having an organic cation having high ionic conductivity by dissolving a sulfur-based positive electrode active material of a lithium-sulfur battery.
【請求項2】 前記ソルトが100℃以下の温度で液状
で存在することを特徴とする、請求項1に記載のリチウ
ム−硫黄電池用電解液。
2. The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 1, wherein the salt exists in a liquid state at a temperature of 100 ° C. or lower.
【請求項3】 前記ソルトが50℃以下の温度で液状で
存在することを特徴とする、請求項2に記載のリチウム
−硫黄電池用電解液。
3. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 2, wherein the salt exists in a liquid state at a temperature of 50 ° C. or lower.
【請求項4】 前記ソルトが25℃以下の温度で液状で
存在することを特徴とする、請求項3に記載のリチウム
−硫黄電池用電解液。
4. The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 3, wherein the salt exists in a liquid state at a temperature of 25 ° C. or lower.
【請求項5】 前記ソルトが100Å以上のファンデ
ルワールス体積を有する有機陽イオンを含むことを特徴
とする、請求項1に記載のリチウム−硫黄電池用電解
液。
5. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 1, wherein the salt contains an organic cation having a van der Waals volume of 100Å 3 or more.
【請求項6】 前記ソルトがヘテロ環式化合物の陽イオ
ンを含むことを特徴とする、請求項1に記載のリチウム
−硫黄電池用電解液。
6. The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 1, wherein the salt contains a cation of a heterocyclic compound.
【請求項7】 前記ヘテロ環式化合物がN、O、S及び
これらの組み合わせからなる群より選択されるヘテロ原
子を含むことを特徴とする、請求項6に記載のリチウム
−硫黄電池用電解液。
7. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 6, wherein the heterocyclic compound contains a hetero atom selected from the group consisting of N, O, S and combinations thereof. .
【請求項8】 前記ヘテロ環式化合物が1つ乃至4つの
ヘテロ原子を含むことを特徴とする、請求項6に記載の
リチウム−硫黄電池用電解液。
8. The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 6, wherein the heterocyclic compound contains 1 to 4 heteroatoms.
【請求項9】 前記ヘテロ環式化合物が1つ乃至2つの
ヘテロ原子を含むことを特徴とする、請求項8に記載の
リチウム−硫黄電池用電解液。
9. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 8, wherein the heterocyclic compound contains one or two heteroatoms.
【請求項10】 前記ヘテロ環式化合物の陽イオンは、
ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラ
ジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウ
ム、オキサゾリウム、及びトリアゾリウムからなる群よ
り選択される化合物またはこれらの置換された化合物の
陽イオンである、請求項7に記載のリチウム−硫黄電池
用電解液。
10. The cation of the heterocyclic compound is
The lithium-sulfur battery according to claim 7, which is a compound selected from the group consisting of pyridinium, pyridazinium, pyrimidinium, pyrazinium, imidazolium, pyrazolium, thiazolium, oxazolium, and triazolium or a cation of these substituted compounds. Electrolyte.
【請求項11】 前記ソルトがイミダゾリウム化合物の
陽イオンを含むことを特徴とする、請求項1に記載のリ
チウム−硫黄電池用電解液。
11. The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 1, wherein the salt contains a cation of an imidazolium compound.
【請求項12】 前記イミダゾリウム化合物が1−エチ
ル−3−メチルイミダゾリウム(EMI)、1,2−ジ
メチル−3−プロピルイミダゾリウム(DPMI)、及
び1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム(BMI)か
らなる群より選択される化合物である、請求項11に記
載のリチウム−硫黄電池用電解液。
12. The imidazolium compound is 1-ethyl-3-methylimidazolium (EMI), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium (DPMI), and 1-butyl-3-methylimidazolium (BMI). The lithium-sulfur battery electrolyte according to claim 11, which is a compound selected from the group consisting of:
【請求項13】 前記ソルトが有機陽イオンに結合する
陰イオンをさらに含み、前記陰イオンはビス(パーフル
オロエチルスルホニル)イミド(N(C SO
、Beti)、ビス(トリフルオロメチルスルホニ
ル)イミド(N(CFSO 、Im)、トリス
(トリフルオロメチルスルホニル)メチド(C(CF
SO 、Me)、トリフルオロメタンスルホンイ
ミド、トリフルオロメチルスルホンイミド、トリフルオ
ロメチルスルホン酸塩、AsF 、ClO 、PF
、及びBF からなる群より選択される少なくと
も一つである、請求項1に記載のリチウム−硫黄電池用
電解液。
13. The salt binds to an organic cation
Further comprising an anion, wherein the anion is bis (perffluent
Oroethylsulfonyl) imide (N (CTwoF 5SOTwo)
Two , Beti), bis (trifluoromethylsulfoni)
) Imide (N (CFThreeSOTwo)Two , Im), Tris
(Trifluoromethylsulfonyl) methide (C (CFThree
SOTwo)Two , Me), trifluoromethanesulfone
Mido, trifluoromethylsulfonimide, trifluor
Romethyl sulfonate, AsF 6 , ClOFour , PF
6 , And BFFour At least selected from the group consisting of
The lithium-sulfur battery according to claim 1, which is also one.
Electrolyte.
【請求項14】 前記ソルトが1−エチル−3−メチル
イミダゾリウムビス(パーフルオロエチルスルホニル)
イミド(EMIBeti)、1,2−ジメチル−3−プ
ロピルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホ
ニル)イミド(DMPIIm)、1−ブチル−3メチル
イミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート(BMIP
)及びこれらの組み合わせからなる群より選択され
るソルトである、請求項1に記載のリチウム−硫黄電池
用電解液。
14. The salt is 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (perfluoroethylsulfonyl).
Imide (EMIBeti), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (DMPIIm), 1-butyl-3methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIP)
The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 1, which is a salt selected from the group consisting of F 6 ) and combinations thereof.
【請求項15】 前記電解液が有機陽イオンを有するソ
ルトと混合される有機溶媒をさらに含むことを特徴とす
る、請求項1に記載のリチウム−硫黄電池用電解液。
15. The electrolyte of claim 1, wherein the electrolyte further comprises an organic solvent mixed with a salt having an organic cation.
【請求項16】 前記ソルトが80体積%以下で存在す
る、請求項15に記載のリチウム−硫黄電池用電解液。
16. The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 15, wherein the salt is present at 80% by volume or less.
【請求項17】 前記ソルトが5乃至10体積%含まれ
て存在する、請求項15に記載のリチウム−硫黄電池用
電解液。
17. The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 15, wherein the salt is present in an amount of 5 to 10% by volume.
【請求項18】 前記有機溶媒はジメトキシエタン、ジ
オキソランまたはこれらの混合溶媒である、請求項15
に記載のリチウム−硫黄電池用電解液。
18. The organic solvent is dimethoxyethane, dioxolane or a mixed solvent thereof.
The lithium-sulfur battery electrolyte solution according to.
【請求項19】 前記有機溶媒がジメトキシエタンであ
り、ジメトキシエタンは全電解液のうち90体積%以下
の量で用いられることを特徴とする、請求項18に記載
のリチウム−硫黄電池用電解液。
19. The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 18, wherein the organic solvent is dimethoxyethane, and the dimethoxyethane is used in an amount of 90% by volume or less of the total electrolytic solution. .
【請求項20】 前記有機溶媒がジオキソランであり、
ジオキソランは全電解液のうち60体積%以下の量で用
いられることを特徴とする、請求項18に記載のリチウ
ム−硫黄電池用電解液。
20. The organic solvent is dioxolane,
The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to claim 18, wherein dioxolane is used in an amount of 60% by volume or less of the total electrolytic solution.
【請求項21】 前記有機溶媒は弱い極性溶媒グルー
プ、強い極性溶媒グループ、及びリチウムメタル保護溶
媒グループのうち二つ以上のグループで一つ以上の溶媒
を選択して混合した溶媒である、請求項15に記載のリ
チウム−硫黄電池用電解液。
21. The organic solvent is a solvent in which one or more solvents are selected and mixed from two or more groups of a weak polar solvent group, a strong polar solvent group, and a lithium metal protective solvent group. 15. The lithium-sulfur battery electrolyte solution according to 15.
【請求項22】 前記弱い極性溶媒はアリール化合物、
二環式エーテル、及び非環式カーボネートからなる群よ
り選択され、前記強い極性溶媒は二環式カーボネート、
スルホキシド化合物、ラクトン化合物、ケトン化合物、
エステル化合物、スルフェート化合物、及び硫酸化合物
からなる群より選択され、前記リチウム保護溶媒は飽和
エーテル化合物、不飽和エーテル化合物、N、O、Sま
たはこれらの組み合わせが含まれたヘテロ環式化合物か
らなる群より選択されることを特徴とする、請求項21
に記載のリチウム−硫黄電池用電解液。
22. The weakly polar solvent is an aryl compound,
Selected from the group consisting of bicyclic ethers, and acyclic carbonates, the strong polar solvent is a bicyclic carbonate,
Sulfoxide compound, lactone compound, ketone compound,
The compound selected from the group consisting of an ester compound, a sulfate compound, and a sulfuric acid compound, wherein the lithium protecting solvent is a group consisting of a saturated ether compound, an unsaturated ether compound, N, O, S, or a heterocyclic compound containing a combination thereof. 22. It is further selected,
The lithium-sulfur battery electrolyte solution according to.
【請求項23】 前記電解液がリチウム固体ソルトをさ
らに含むことを特徴とする、請求項21に記載のリチウ
ム−硫黄電池用電解液。
23. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 21, wherein the electrolyte solution further comprises a lithium solid salt.
【請求項24】 前記リチウム固体ソルトがLiP
、LiBF、LiSbF、LiAsF、Li
ClO、LiCFSO、Li(CFSO
N、LiCSO、LiSbF、LiAl
、LiAlCl、LiN(CxF2x+1
)(C2y+1SO)(ここで、x及びyは
自然数である)、LiCl、及びLiIからなる群より
選択される少なくとも一つである、請求項23に記載の
リチウム−硫黄電池用電解液。
24. The solid lithium salt is LiP.
F6, LiBFFour, LiSbF6, LiAsF6, Li
ClOFour, LiCFThreeSOThree, Li (CFThreeSO Two)Two
N, LiCFourF9SOThree, LiSbF6, LiAl
OFour, LiAlClFour, LiN (CxF2x + 1S
OTwo) (CyF2y + 1SOTwo) (Where x and y are
A natural number), LiCl, and LiI
24. At least one selected, according to claim 23.
Electrolyte for lithium-sulfur batteries.
【請求項25】 前記リチウム固体ソルトの濃度が0乃
至4Mの範囲にある、請求項23に記載のリチウム−硫
黄電池用電解液。
25. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 23, wherein the concentration of the lithium solid salt is in the range of 0 to 4M.
【請求項26】 前記リチウムソルトの濃度が0.05
乃至1.5Mの範囲にある、請求項25に記載のリチウ
ム−硫黄電池用電解液。
26. The concentration of lithium salt is 0.05.
26. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 25, which is in the range of 1 to 1.5M.
【請求項27】 硫黄元素、硫黄系化合物及びこれらの
混合物からなる群より選択される少なくとも一つの正極
活物質を含む正極;有機陽イオンを有するソルトを含む
電解液;リチウムイオンを可逆的に挿入または脱離でき
る物質、リチウムイオンと反応して可逆的にリチウム含
有化合物が形成できる物質、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か
らなるリチウム−硫黄電池。
27. A positive electrode containing at least one positive electrode active material selected from the group consisting of elemental sulfur, a sulfur-based compound and a mixture thereof; an electrolytic solution containing a salt having an organic cation; and reversibly inserting lithium ions. Alternatively, a lithium-sulfur battery including a negative electrode including a desorbable substance, a substance capable of reversibly forming a lithium-containing compound by reacting with lithium ions, and a negative electrode active material selected from the group consisting of lithium metal and lithium alloy.
【請求項28】 前記正極活物質は硫黄元素、Li
(n≧1)、カソード液に溶解されたLiSn(n
≧1)、有機硫黄化合物、及び炭素−硫黄ポリマー
((C:x=2.5乃至50、n≧2)から
なる群より選択される少なくとも一つの正極活物質であ
る、請求項27に記載のリチウム−硫黄電池。
28. The positive electrode active material is elemental sulfur, Li 2 S
n (n ≧ 1), Li 2 Sn (n
≧ 1), an organic sulfur compound, and a carbon-sulfur polymer ((C 2 S x ) n : x = 2.5 to 50, n ≧ 2), which is at least one positive electrode active material selected from the group consisting of: The lithium-sulfur battery of claim 27.
【請求項29】 前記正極が遷移金属、IIIA族、IVA
族金属、これらの合金、またはこれら金属を含む硫黄化
合物からなる群より選択される一つ以上の添加剤をさら
に含むことを特徴とする、請求項27に記載のリチウム
−硫黄電池。
29. The positive electrode is a transition metal, Group IIIA or IVA.
28. The lithium-sulfur battery of claim 27, further comprising one or more additives selected from the group consisting of group metals, alloys thereof, or sulfur compounds containing these metals.
【請求項30】 前記遷移金属はSc、Ti、V、C
r、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、
Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、T
a、W、Re、Os、Ir、Pt、Au及びHgからな
る群より選択される少なくとも一つの元素であり、前記
IIIA族金属はAl、Ga、In及びTlからなる群よ
り選択される少なくとも一つの元素であり、前記IVA族
金属はSi、Ge、Sn及びPbからなる群より選択さ
れる少なくとも一つの元素である、請求項29に記載の
リチウム−硫黄電池。
30. The transition metal is Sc, Ti, V, C
r, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr,
Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, T
at least one element selected from the group consisting of a, W, Re, Os, Ir, Pt, Au and Hg, and
The Group IIIA metal is at least one element selected from the group consisting of Al, Ga, In, and Tl, and the Group IVA metal is at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, and Pb. 30. The lithium-sulfur battery of claim 29.
【請求項31】 前記正極が電子の円滑な移動を助ける
電気導電性導電剤をさらに含む、請求項27に記載のリ
チウム−硫黄電池。
31. The lithium-sulfur battery of claim 27, wherein the positive electrode further comprises an electrically conductive agent that facilitates smooth movement of electrons.
【請求項32】 前記正極が電流集電体及び正極活物質
を前記電流集電体に付着させるバインダーをさらに含
み、前記バインダーはポリ(ビニルアセテート)、ポリ
ビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニル
ピロリドン、アルキル化されたポリエチレンオキシド、
架橋結合されたポリエチレンオキシド、ポリビニルエー
テル、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリフッ化ビニ
リデン、ポリヘキサフルオロプロピレンとフッ化ポリビ
ニリデンのコポリマー(商品名:Kynar)、ポリ
(アクリル酸エチル)、ポリテトラフルオロエチレン、
ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピ
リジン、ポリスチレン、及びこれらの誘導体、混合物、
またはコポリマーからなる群より選択される少なくとも
一つである、請求項27に記載のリチウム−硫黄電池。
32. The positive electrode further comprises a current collector and a binder for attaching a positive electrode active material to the current collector, the binder being poly (vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, alkylated. Polyethylene oxide,
Cross-linked polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methyl methacrylate), polyvinylidene fluoride, copolymer of polyhexafluoropropylene and polyvinylidene fluoride (trade name: Kynar), poly (ethyl acrylate), polytetrafluoroethylene,
Polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyvinyl pyridine, polystyrene, and their derivatives, mixtures,
28. The lithium-sulfur battery according to claim 27, which is at least one selected from the group consisting of copolymers.
【請求項33】 前記電解液は有機溶媒をさらに含み、
前記ソルトの含量は電解液総量に対して5乃至10体積
%である、請求項27に記載のリチウム−硫黄電池。
33. The electrolytic solution further contains an organic solvent,
The lithium-sulfur battery according to claim 27, wherein the content of the salt is 5 to 10% by volume based on the total amount of the electrolytic solution.
【請求項34】 前記ソルトが100℃以下の温度で液
状で存在することを特徴とする、請求項27に記載のリ
チウム−硫黄電池。
34. The lithium-sulfur battery according to claim 27, wherein the salt exists in a liquid state at a temperature of 100 ° C. or lower.
【請求項35】 前記ソルトが100Å以上のファン
デルワールス体積を有する有機陽イオンを含むことを特
徴とする、請求項27に記載のリチウム−硫黄電池。
35. The lithium-sulfur battery of claim 27, wherein the salt comprises an organic cation having a van der Waals volume of 100Å 3 or more.
【請求項36】 前記ソルトがヘテロ環式化合物の陽イ
オンを含むことを特徴とする、請求項27に記載のリチ
ウム−硫黄電池。
36. The lithium-sulfur battery of claim 27, wherein the salt comprises a cation of a heterocyclic compound.
【請求項37】 前記ヘテロ環式化合物の陽イオンには
ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラ
ジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウ
ム、オキサゾリウム、及びトリアゾリウムからなる群よ
り選択される化合物またはこれらの置換された化合物の
陽イオンである、請求項36に記載のリチウム−硫黄電
池。
37. The cation of the heterocyclic compound is a compound selected from the group consisting of pyridinium, pyridazinium, pyrimidinium, pyrazinium, imidazolium, pyrazolium, thiazolium, oxazolium, and triazolium, or a substituted compound thereof. 37. The lithium-sulfur battery of claim 36, which is a cation.
【請求項38】 前記ソルトが有機陽イオンに結合され
る陰イオンをさらに含み、前記陰イオンはビス(パーフ
ルオロエチルスルホニル)イミド(N(C
、Beti)、ビス(トリフルオロメチルス
ルホニル)イミド(N(CFSO 、Im)、
トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチド(C
(CFSO 、Me)、トリフルオロメタンス
ルホンイミド、トリフルオロメチルスルホンイミド、ト
リフルオロメチルスルホン酸塩、AsF 、ClO
、PF 、及びBF からなる群より選択される
少なくとも一つである、請求項37に記載のリチウム−
硫黄電池。
38. The salt further comprises an anion bonded to an organic cation, the anion being bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (N (C 2 F 5 S
O 2) 2 -, Beti) , bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (N (CF 3 SO 2) 2 -, Im),
Tris (trifluoromethylsulfonyl) methide (C
(CF 3 SO 2) 2 - , Me), trifluoromethane sulfonimide, trifluoromethyl sulfonimide, trifluoromethylsulfonate, AsF 6 -, ClO 4
-, PF 6 -, and BF 4 - is at least one selected from the group consisting of lithium according to claim 37 -
Sulfur battery.
【請求項39】 前記ソルトが1−エチル−3−メチル
イミダゾリウムビス(パーフルオロエチルスルホニル)
イミド(EMIBeti)、1,2−ジメチル−3−プ
ロピルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホ
ニル)イミド(DMPIIm)、1−ブチル−3メチル
イミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート(BMIP
)及びこれらの組み合わせからなる群より選択され
るソルトである、請求項27に記載のリチウム−硫黄電
池。
39. The salt is 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (perfluoroethylsulfonyl).
Imide (EMIBeti), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (DMPIIm), 1-butyl-3methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIP)
F 6) and a salt selected from the group consisting of lithium according to claim 27 - sulfur battery.
【請求項40】 前記電解液が有機陽イオンを有するソ
ルトと混合される、ジメトキシエタン、ジオキソラン及
びこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも
一つの有機溶媒をさらに含むことを特徴とする、請求項
1に記載のリチウム−硫黄電池用電解液。
40. The electrolytic solution further comprises at least one organic solvent selected from the group consisting of dimethoxyethane, dioxolane, and a mixture thereof, which is mixed with a salt having an organic cation. Item 1. The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to Item 1.
【請求項41】 100℃以下の温度で液状で存在する
ソルトを含むリチウム−硫黄電池用電解液。
41. An electrolytic solution for a lithium-sulfur battery, which comprises a salt that exists in a liquid state at a temperature of 100 ° C. or lower.
【請求項42】 前記ソルトがヘテロ環式化合物の陽イ
オンを含み、前記陽イオンはピリジニウム、ピリダジニ
ウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウ
ム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、及
びトリアゾリウムからなる群より選択される化合物また
はこれらの置換された化合物の陽インである、請求項4
1に記載のリチウム−硫黄電池用電解液。
42. The salt comprises a cation of a heterocyclic compound, the cation being a compound selected from the group consisting of pyridinium, pyridazinium, pyrimidinium, pyrazinium, imidazolium, pyrazolium, thiazolium, oxazolium, and triazolium, or 5. The yangine of these substituted compounds, 5.
The electrolytic solution for a lithium-sulfur battery according to 1.
【請求項43】 前記ソルトが有機陽イオンに結合され
る陰イオンをさらに含み、前記陰イオンはビス(パーフ
ルオロエチルスルホニル)イミド(N(C
、Beti)、ビス(トリフルオロメチルス
ルホニル)イミド)(N(CFSO 、I
m)、トリス(トリフルオロメチルスルホニルメチド)
(C(CFSO 、Me)、トリフルオロメタ
ンスルホンイミド、トリフルオロメチルスルホンイミ
ド、トリフルオロメチルスルホン酸塩、AsF 、C
lO 、PF 、及びBF からなる群より選択
される少なくとも一つである、請求項41に記載のリチ
ウム−硫黄電池用電解液。
43. The salt further comprises an anion bound to an organic cation, the anion being bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (N (C 2 F 5 S
O 2) 2 -, Beti) , bis (trifluoromethylsulfonyl) imide) (N (CF 3 SO 2 ) 2 -, I
m), tris (trifluoromethylsulfonylmethide)
(C (CF 3 SO 2) 2 -, Me), trifluoromethane sulfonimide, trifluoromethyl sulfonimide, trifluoromethylsulfonate, AsF 6 -, C
lO 4 -, PF 6 -, and BF 4 - is at least one selected from the group consisting of lithium according to claim 41 - sulfur battery electrolyte solution.
【請求項44】 前記ソルトが1−エチル−3−メチル
イミダゾリウムビス(パーフルオロエチルスルホニル)
イミド(EMIBeti)、1,2−ジメチル−3−プ
ロピルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホ
ニル)イミド(DMPIIm)、1−ブチル−3メチル
イミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート(EMIP
)及びこれらの組み合わせからなる群より選択され
るソルトである、請求項41に記載のリチウム−硫黄電
池用電解液。
44. The salt is 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (perfluoroethylsulfonyl).
Imide (EMIBeti), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (DMPIIm), 1-butyl-3methylimidazolium hexafluorophosphate (EMIP)
F 6) and a salt selected from the group consisting of lithium according to claim 41 - sulfur battery electrolyte solution.
【請求項45】 前記ソルトが50℃以下の温度で液状
で存在することを特徴とする、請求項41に記載のリチ
ウム−硫黄電池用電解液。
45. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 41, wherein the salt exists in a liquid state at a temperature of 50 ° C. or lower.
【請求項46】 前記ソルトが25℃以下の温度で液状
で存在することを特徴とする、請求項41に記載のリチ
ウム−硫黄電池用電解液。
46. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 41, wherein the salt exists in a liquid state at a temperature of 25 ° C. or lower.
【請求項47】 前記電解液がリチウム固体ソルトをさ
らに含むことを特徴とする、請求項41に記載のリチウ
ム−硫黄電池用電解液。
47. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery according to claim 41, wherein the electrolyte solution further contains a solid lithium salt.
【請求項48】 前記リチウム固体ソルトがLiP
、LiBF、LiSbF、LiAsF、Li
ClO、LiCFSO、Li(CFSO
N、LiCSO、LiSbF、LiAl
、LiAlCl、LiN(C2x+1
)(C2y+1SO)(ここで、x及びyは
自然数である)、LiCl、及びLiIからなる群より
選択される少なくとも一つである、請求項47に記載の
リチウム−硫黄電池用電解液。
48. The solid lithium salt is LiP.
F6, LiBFFour, LiSbF6, LiAsF6, Li
ClOFour, LiCFThreeSOThree, Li (CFThreeSO Two)Two
N, LiCFourF9SOThree, LiSbF6, LiAl
OFour, LiAlClFour, LiN (CxF2x + 1S
OTwo) (CyF2y + 1SOTwo) (Where x and y are
A natural number), LiCl, and LiI
48. At least one selected, according to claim 47.
Electrolyte for lithium-sulfur batteries.
【請求項49】 1−エチル−3−メチルイミダゾリウ
ムビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド(EM
IBeti)、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダ
ゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド
(DMPIIm)、1−ブチル−3メチルイミダゾリウ
ムヘキサフルオロホスフェート(BMIPF)及びこ
れらの組み合わせからなる群より選択される、リチウム
硫黄電池の硫黄系正極活物質を溶解して高いイオン導電
性を有する、有機陽イオンを有するソルト;及びLiP
、LiBF、LiSbF、LiAsF、Li
ClO、LiCFSO、Li(CFSO
N、LiCSO、LiSbF、LiAl
、LiAlCl、LiN(C2x+1
)(C y+1SO)(ここで、x及びyは
自然数である)、LiCl、及びLiIからなる群より
選択される少なくとも一つであるリチウム固体ソルトを
含むリチウム−硫黄電池用電解液。
49. 1-Ethyl-3-methylimidazolium bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (EM
IBeti), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (DMPIIm), 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIPF 6 ) and combinations thereof. And a LiP having a high ionic conductivity by dissolving a sulfur-based positive electrode active material of a lithium-sulfur battery;
F 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , Li
ClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2
N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiAl
O 4 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 S
O 2 ) (C y F 2 y + 1 SO 2 ), where x and y are natural numbers, LiCl, and lithium containing at least one lithium solid salt selected from the group consisting of LiI. Electrolyte for sulfur batteries.
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