KR100551005B1 - Positive electrode for lithium-sulfur battery and lithium-sulfur battery comprising same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬-설퍼 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지로서, 상기 양극은 황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 카본나노튜브(Carbon nano tube; CNT), 그라파이트 나노 파이버(Graphite nano fiber; GNF), 카본 나노 파이버(Carbon nano fiber; CNF), 활성화 탄소 파이버(Activated carbon fiber; ACF) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 50nm 이하의 평균직경을 가지는 전기전도성 선형 파이버를 포함한다.The present invention is a lithium-sulfur battery positive electrode and a lithium-sulfur battery comprising the same, the positive electrode is a sulfur-based positive electrode active material; bookbinder; Conducting agents; And carbon nanotube (CNT), graphite nano fiber (GNF), carbon nano fiber (CNF), activated carbon fiber (ACF) and mixtures thereof. It includes an electrically conductive linear fiber having an average diameter of 50nm or less selected from the group.

상기 전기전도성 선형 파이버를 포함하는 양극은 전극 내부 구조의 내구성이 우수하여 충방전시 구조가 붕괴되지 않고 유지되며 전자 전달이 우수하여 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.The positive electrode including the electrically conductive linear fiber has excellent durability of the internal structure of the electrode so that the structure is not collapsed during charge and discharge, and the electron transfer is excellent, thereby improving the performance of the battery.

선형 파이버, 전극 구조 지지체, 리튬설퍼전지, 카본나노튜브, 그라파이트 나노 파이버, 카본 나노 파이버, 활성탄소 파이버Linear fiber, electrode structure support, lithium sulfur battery, carbon nanotube, graphite nanofiber, carbon nanofiber, activated carbon fiber

Description

리튬-설퍼 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지{POSITIVE ELECTRODE FOR LITHIUM-SULFUR BATTERY AND LITHIUM-SULFUR BATTERY COMPRISING SAME}A positive electrode for a lithium-sulfur battery, and a lithium-sulfur battery including the same {POSITIVE ELECTRODE FOR LITHIUM-SULFUR BATTERY AND LITHIUM-SULFUR BATTERY COMPRISING SAME}

도 1은 리튬 설퍼 전지의 사시도이다.1 is a perspective view of a lithium sulfur battery.

도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 리튬-설퍼 전지의 사이클 수명을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the cycle life of the lithium-sulfur battery of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 of the present invention.

도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 양극의 충방전 전 후의 전자 현미경 사진이다.3 and 4 are electron micrographs before and after the charge and discharge of the positive electrode prepared according to Example 2 of the present invention, respectively.

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 리튬-설퍼 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 구조의 내구성이 우수하여 사이클 수명 특성이 우수한 리튬-설퍼 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium-sulfur battery positive electrode and a lithium-sulfur battery comprising the same, and more particularly, to a lithium-sulfur battery positive electrode having a superior durability of an electrode structure and having excellent cycle life characteristics, and a lithium-sulfur battery including the same. It is about.

[종래 기술][Prior art]

휴대용 전자기기의 급속한 발전에 따라 이차 전지의 수요가 증가되고 있다. 특히, 휴대용 전자기기의 작고, 가볍고, 얇고, 작아지는 추세에 부응할 수 있는 고 에너지 밀도의 전지의 등장이 지속적으로 요구되고 있으며, 또한, 값싸고 안전하며 환경친화적인 면을 만족시켜야 하는 전지가 요구되고 있다.With the rapid development of portable electronic devices, the demand for secondary batteries is increasing. In particular, there is a continuous demand for the emergence of high energy density batteries that can meet the trend toward smaller, lighter, thinner and smaller portable electronic devices, and batteries that must satisfy inexpensive, safe and environmentally friendly aspects. It is required.

리튬-설퍼 전지는 사용되는 활물질 자체가 값싸고 환경친화적인 물질이며, 에너지 밀도 측면에서 리튬의 에너지 밀도는 3830 mAh/g이고, 황의 에너지 밀도는 1675 mAh/g으로 에너지 밀도가 높을 것으로 예상됨에 따라 상기 조건을 만족시키는 가장 유망한 전지로 부각되고 있다.Lithium-sulfur batteries are inexpensive and environmentally friendly materials, and the energy density of lithium is 3830 mAh / g in terms of energy density, and the energy density of sulfur is expected to be high at 1675 mAh / g. It is emerging as the most promising battery which satisfies the above conditions.

이러한 리튬-설퍼 전지는 황-황 결합(Sulfur-Sulfur combination)을 가지는 황 계열 화합물을 양극 활물질로 사용하고, 리튬과 같은 알카리 금속 또는 리튬 이온 등과 같은 금속 이온의 삽입 및 탈삽입이 일어나는 탄소계 물질을 음극 활물질로 사용하는 이차 전지로서, 환원 반응시(방전시) S-S 결합이 끊어지면서 S의 산화수가 감소하고, 산화 반응시(충전시) S의 산화수가 증가하면서 S-S 결합이 다시 형성되는 산화-환원 반응을 이용하여 전기적 에너지를 저장 및 생성한다.The lithium-sulfur battery uses a sulfur-based compound having a sulfur-sulfur combination as a positive electrode active material, and an alkali metal such as lithium or a carbon-based material in which insertion and deintercalation of metal ions such as lithium ions occur. As a negative electrode active material, wherein the oxidation number of S decreases as the SS bond is broken during the reduction reaction (discharge), and the oxidation of the SS bond is formed again when the oxidation number of S increases during the oxidation reaction (charging). Reduction reactions are used to store and generate electrical energy.

리튬-설퍼 전지는 음극 활물질로 리튬 금속을 사용할 경우 에너지 밀도가 3830mAh/g이고, 양극 활물질로 원소 황(S8)을 사용할 경우 에너지 밀도가 1675mAh/g으로, 현재까지 개발되고 있는 전지 중에서 에너지 밀도면에서 가장 유망한 전지이다. 또한 양극 활물질로 사용되는 황계 물질은 자체가 값싸고 환경친화적인 물질이라는 장점이 있다.The lithium-sulfur battery has an energy density of 3830 mAh / g when using lithium metal as a negative electrode active material, and an energy density of 1675 mAh / g when using elemental sulfur (S 8 ) as a positive electrode active material. It is the most promising battery in terms of quality. In addition, the sulfur-based material used as the positive electrode active material has the advantage that it is cheap and environmentally friendly material.

그러나 아직 리튬-설퍼 전지 시스템으로 상용화에 성공한 예는 없는 실정이 다. 리튬-설퍼 전지가 상용화되지 못한 이유는 우선 황을 활물질로 사용하면 투입된 황의 양에 대한 전지 내 전기화학적 산화환원 반응에 참여하는 황의 양을 나타내는 이용율이 낮아, 이론 용량과 달리 실제로는 극히 낮은 전지 용량을 나타내기 때문이다. However, there are no examples of successful commercialization with lithium-sulfur battery systems. The reason why the lithium-sulfur battery has not been commercialized is that when sulfur is used as an active material, the utilization rate indicating the amount of sulfur participating in the electrochemical redox reaction in the battery relative to the amount of sulfur input is low. Because it represents.

따라서 전기화학적 산화환원 반응을 증가시켜 용량을 증가시키기 위한 연구가 진행중이나 만족할만한 효과를 아직 얻지 못하고 있다.Therefore, studies to increase the capacity by increasing the electrochemical redox reaction are ongoing, but the satisfactory effect has not yet been obtained.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 황 이용률을 향상시켜 전지성능을 우수하게 개선할 수 있는 리튬-설퍼 전지용 양극을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a positive electrode for a lithium-sulfur battery that can improve sulfur performance and improve battery performance.

본 발명은 또한 상기 양극을 포함하는 리튬-설퍼 전지를 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a lithium-sulfur battery comprising the positive electrode.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 카본나노튜브(Carbon nano tube; CNT), 그라파이트 나노 파이버(Graphite nano fiber; GNF), 카본 나노 파이버(Carbon nano fiber; CNF), 활성화 탄소 파이버(Activated carbon fiber; ACF) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 50nm 이하의 평균직경을 가지는 전기전도성 선형 파이버를 포함하는 리튬-설퍼 전지용 양극을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is a sulfur-based cathode active material; bookbinder; Conducting agents; And carbon nanotube (CNT), graphite nano fiber (GNF), carbon nano fiber (CNF), activated carbon fiber (ACF), and mixtures thereof. It includes a positive electrode for a lithium-sulfur battery comprising an electrically conductive linear fiber having an average diameter of 50nm or less selected from the group.

본 발명은 또한 황 화합물을 포함하는 황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 카본나노튜브, 그라파이트 나노 파이버, 카본 나노 파이버, 활성화 탄소 파이버 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 50nm 이하의 평균직경을 가지는 전기전도성 선형 파이버를 포함하는 양극; 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 리튬염과 유기 용매를 포함하는 전해질을 포함하는 리튬-설퍼 전지를 제공한다.The present invention also comprises a sulfur-based positive electrode active material containing a sulfur compound; bookbinder; Conducting agents; And an anode including an electrically conductive linear fiber having an average diameter of 50 nm or less selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite nanofibers, carbon nanofibers, activated carbon fibers and mixtures thereof; A negative electrode including a negative electrode active material selected from the group consisting of a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions, a material capable of forming a compound reversibly with lithium, a lithium metal and a lithium alloy; And it provides a lithium-sulfur battery comprising an electrolyte comprising a lithium salt and an organic solvent.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 리튬-설퍼 전지용 양극은 황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 카본나노튜브, 그라파이트 나노 파이버, 카본 나노 파이버, 활성화 탄소 파이버 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 50nm 이하의 평균직경을 가지는 전기전도성 선형 파이버를 포함한다.The positive electrode for a lithium-sulfur battery of the present invention comprises a sulfur-based positive electrode active material; bookbinder; Conducting agents; And electroconductive linear fibers having an average diameter of 50 nm or less selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite nanofibers, carbon nanofibers, activated carbon fibers and mixtures thereof.

본 발명에서는 충방전시 전극 내 구조를 견고하게 유지하고 도전제와 함께 도전 네트워크를 형성하여 전자전달이 원활하게 이루어지도록 하는 전기전도성 선형 파이버를 양극에 사용한다. 상기 전기 전도성 선형 파이버는 50nm 이하, 바람직하게는 10 내지 50nm, 보다 더 바람직하게는 10 내지 30nm의 평균직경을 가지는 것이 바람직하다. 선형 파이버는 극판에서 황계 양극 활물질을 감싸 네트워크를 형성하는데 선형 파이버의 평균직경이 50nm를 초과하면 이러한 네트워크를 형성하는데 문제가 있다. In the present invention, an electrically conductive linear fiber is used for the anode to maintain the structure in the electrode during charging and discharging and to form a conductive network together with the conductive agent so that electron transfer can be performed smoothly. The electrically conductive linear fiber preferably has an average diameter of 50 nm or less, preferably 10 to 50 nm, even more preferably 10 to 30 nm. The linear fiber forms a network by wrapping the sulfur-based cathode active material in the electrode plate, but when the average diameter of the linear fiber exceeds 50 nm, there is a problem in forming such a network.

상기 선형 파이버의 함량은 양극에 대하여 2 내지 20 중량%인 것이 바람직하 다. 선형 파이버의 함량이 2 중량% 미만일 때는 극판 내에서 효과를 나타내기가 힘들며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 극판내 활물질의 양이 상대적으로 줄어들어야 하므로 전극 전체 용량이 줄어드는 문제점이 있다. The content of the linear fiber is preferably 2 to 20% by weight based on the positive electrode. When the content of the linear fiber is less than 2% by weight, it is difficult to show the effect in the electrode plate. When the amount of the linear fiber exceeds 20% by weight, the amount of the active material in the electrode plate should be relatively reduced, thereby reducing the total electrode capacity.

상기 도전제와 선형 파이버는 10:90 내지 90:10의 중량비로 사용가능하며, 도전제와 선형 파이버의 중량비가 15:85 내지 85:15인 것이 더 바람직하다. 선형파이버의 함량이 너무 높아지면 전극의 구조는 견고하게 될지라도 도전제에 비해 상대적으로 비표면적이 작은 선형 파이버가 많이 지는 것이므로 전극의 반응사이트가 줄어들어 방전용량이 저하되는 문제점이 있다. The conductive agent and the linear fiber may be used in a weight ratio of 10:90 to 90:10, and more preferably the weight ratio of the conductive agent and the linear fiber is 15:85 to 85:15. If the content of the linear fiber is too high, even though the structure of the electrode is solid, since the linear fiber having a relatively small specific surface area becomes larger than that of the conductive agent, the reaction site of the electrode is reduced, thereby reducing the discharge capacity.

상기 양극 활물질로는 황(elemental sulfur, S8) 고체 Li2Sn(n≥ 1), Li 2Sn(n≥ 1)가 용해된 캐쏠라이트, 유기황 화합물 및 탄소-황 폴리머[(C2Sx)n , x = 2.5 내지 50, n ≥ 2]로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 황계 물질이 사용될 수 있다.The cathode active material may be a cathode, an organic sulfur compound, and a carbon-sulfur polymer in which sulfur (elemental sulfur, S 8 ) solid Li 2 S n (n ≧ 1), Li 2 S n (n ≧ 1) is dissolved [(C 2 S x ) n , x = 2.5 to 50, n ≥ 2] may be used at least one sulfur-based material selected from the group consisting of.

상기 양극 활물질과 함께 전자가 양극활물질 내에서 원활하게 이동하도록 하기 위한 도전제로는 특히 한정하지 않으나, 흑연계 물질, 카본계 물질 등과 같은 전도성 물질 또는 전도성 고분자가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 흑연계 물질로는 KS 6(Timcal사 제품)가 있고 카본계 물질로는 수퍼 P(MMM사 제품), 케첸 블랙(ketjen black), 덴카 블랙(denka black), 아세틸렌 블랙, 카본 블랙 등이 있다. 상기 전도성 고분자의 예로는 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 등이 있다. 이들 전도성 도전제들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. The conductive agent for allowing electrons to move smoothly in the positive electrode active material together with the positive electrode active material is not particularly limited, but a conductive material such as a graphite material, a carbon material, or a conductive polymer may be preferably used. The graphite material is KS 6 (manufactured by Timcal) and the carbon material is super P (MMM company), ketjen black, denka black, acetylene black, carbon black, and the like. . Examples of the conductive polymer include polyaniline, polythiophene, polyacetylene, polypyrrole, and the like. These conductive conductive agents may be used alone or in combination of two or more thereof.

또한, 양극 활물질을 집전체에 부착시키는 역할을 하는 바인더로는 폴리(비닐 아세테이트), 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 피롤리돈, 알킬레이티드 폴리에틸렌 옥사이드, 가교결합된 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 에테르, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌과 폴리비닐리덴 플루오라이드의 코폴리머(상품명: Kynar), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리스티렌, 이들의 유도체, 블랜드, 코폴리머 등이 사용될 수 있다.In addition, binders that serve to attach the positive electrode active material to the current collector include poly (vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, crosslinked 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, polyvinylpyridine, polystyrene, derivatives thereof, blends, copolymers and the like can be used.

본 발명의 양극은 또한 고분자, 무기물, 유기물 또는 이들의 혼합물로 이루어진 코팅층을 더욱 포함할 수도 있다.The anode of the present invention may also further comprise a coating layer composed of a polymer, an inorganic material, an organic material or a mixture thereof.

상기 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 코폴리머, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 부티랄-코-비닐 알콜-코-비닐 아세테이트), 폴리(메틸메타크릴레이트-코-에틸 아크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리 비닐 클로라이드-코-비닐 아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리(1-비닐피롤리돈-코-비닐 아세테이트), 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리비닐 에테르, 아크릴로니트릴-부타디엔 러버, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌, 설포네이티드 스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌 트리블록 코폴리머, 폴리에틸렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.The polymers are polyvinylidene fluoride, copolymers of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, poly (vinyl acetate), poly (vinyl butyral-co-vinyl alcohol-co-vinyl acetate), poly (methylmetha) Acrylate-co-ethyl acrylate), polyacrylonitrile, polyvinyl chloride-co-vinyl acetate, polyvinyl alcohol, poly (1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate), cellulose acetate, polyvinylpyrroly Don, polyacrylate, polymethacrylate, polyolefin, polyurethane, polyvinyl ether, acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene styrene, sulfonated styrene / ethylene-butylene / styrene Triblock copolymers, polyethylene oxides and mixtures thereof can be used.

상기 무기물로는 콜로이달 실리카, 비정질 실리카, 표면 처리된 실리카, 콜로이달 알루미나, 비정질 알루미나, 틴 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 타타늄 설파이드(TiS2), 바나듐 옥사이드, 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 산화철(Iron Oxide), 황화철(Iron Sulfide, FeS), 티탄산 철(Iron titanate, FeTiO3), 티탄산 바륨(Vanadium titanate, BaTiO3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있고, 상기 유기물로는 도전성 카본을 사용할 수 있다. The inorganic materials include colloidal silica, amorphous silica, surface treated silica, colloidal alumina, amorphous alumina, tin oxide, titanium oxide, titanium sulfide (TiS 2 ), vanadium oxide, zirconium oxide (ZrO 2 ), iron oxide (Iron). Oxide), iron sulfide (Iron Sulfide, FeS), iron titanate (Iron titanate, FeTiO 3 ), barium titanate (Vanadium titanate, BaTiO 3 ) and a mixture thereof may be used, and the organic material may be conductive Carbon can be used.

본 발명의 양극은 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 선형 파이버를 용매에 분산시킨 조성물을 집전체에 코팅하고 건조하여 제조한다. 슬러리를 제조하기 위한 용매로는 황계 활물질, 바인더 및 도전제를 균일하게 분산시킬 수 있으며, 쉽게 증발되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 대표적으로는 아세토니트릴, 메탄올, 에탄올, 테트라하이드로퓨란, 물, 이소프로필알콜, 디메틸 포름아마이드 등을 사용할 수 있다. 다음으로 황계 활물질과 첨가제를 상기 도전제가 분산된 슬러리에 다시 균일하게 분산시켜 양극 활물질 슬러리를 제조한다. 슬러리에 포함되는 용매, 황 화합물 또는 선택적으로 첨가제의 양은 본 발명에 있어서 특별히 중요한 의미를 가지지 않으며, 단지 슬러리의 코팅이 용이하도록 적절한 점도를 가지면 충분하다.The positive electrode of the present invention is prepared by coating and drying a composition in which a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and a linear fiber are dispersed in a solvent. The solvent for preparing the slurry can uniformly disperse the sulfur-based active material, the binder and the conductive agent, and it is preferable to use one that is easily evaporated. Typically, acetonitrile, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, water and iso Propyl alcohol, dimethyl formamide and the like can be used. Next, the sulfur-based active material and the additive are uniformly dispersed again in the slurry in which the conductive agent is dispersed to prepare a cathode active material slurry. The amount of solvent, sulfur compound or optionally additives included in the slurry does not have a particularly important meaning in the present invention, it is sufficient only to have a suitable viscosity to facilitate the coating of the slurry.

상기 집전체로는 특히 제한하지 않으나 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 티타늄 등의 도전성 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 카본-코팅된 알루미늄 집전체를 사용하면 더욱 바람직하다. 탄소가 코팅된 Al 기판을 사용하는 것이 탄소가 코팅되지 않은 것에 비해 활물질에 대한 접착력이 우수하고, 접촉 저항이 낮으며, 알루미늄의 폴리설파이드에 의한 부식을 방지할 수 있는 장점이 있다.The current collector is not particularly limited, but conductive materials such as stainless steel, aluminum, copper, titanium, and the like are preferably used, and more preferably, a carbon-coated aluminum current collector is used. The use of an Al substrate coated with carbon has an advantage in that the adhesion to the active material is excellent, the contact resistance is low, and the corrosion by polysulfide of aluminum can be prevented, compared with the non-carbon coated Al substrate.

상기 양극을 포함하는 리튬-설퍼 전지(1)는 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서 보는 바와 같이 리튬-설퍼 전지는 양극(3), 음극(4), 및 상기 양극(3)과 음극(4) 사이에 위치한 세퍼레이터를 포함하는 전지 캔(5)을 포함한다. A lithium-sulfur cell 1 comprising the positive electrode is shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, a lithium-sulfur battery includes a battery can 5 including a positive electrode 3, a negative electrode 4, and a separator positioned between the positive electrode 3 and the negative electrode 4.

상기 음극으로는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극 활물질로 제조된 것을 사용한다. As the negative electrode, a material made of a negative electrode active material including a material capable of reversibly intercalating lithium ions, a material capable of reversibly forming a compound with lithium metal, or a lithium metal or a lithium alloy is used.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질의 대표적인 예로는 산화 주석(SnO2), 티타늄 나이트레이트, 실리콘(Si) 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 리튬 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다. As a material capable of reversibly intercalating lithium ions, any carbon negative active material generally used in a lithium ion secondary battery may be used, and representative examples thereof include crystalline carbon, amorphous carbon, or a combination thereof. Can be used. Representative examples of the material capable of reacting with the lithium ions to form a lithium-containing compound reversibly include tin oxide (SnO 2 ), titanium nitrate, silicon (Si) and the like, but is not limited thereto. As the lithium alloy, an alloy of a metal selected from the group consisting of lithium and Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, and Sn may be used.

리튬 금속 표면에 무기질 보호막(protective layer), 유기질 보호막 또는 이들이 적층된 물질도 음극으로 사용될 수 있다. 상기 무기질 보호막으로는 Mg, Al, B, C, Sn, Pb, Cd, Si, In, Ga, 리튬 실리케이트, 리튬 보레이트, 리튬 포스페이트, 리튬 포스포로나이트라이드, 리튬 실리코설파이드, 리튬 보로설파이드, 리튬 알루미노설파이드 및 리튬 포스포설파이드로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 이루어진다. 상기 유기질 보호막으로는 폴리(p-페닐렌), 폴리아세틸렌, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리(2,5-에틸렌 비닐렌), 아세틸렌, 폴리(페리나프탈렌), 폴리아센, 및 폴리(나프탈렌-2,6-디일)로 이루어진 군에서 선택되는 도전성을 가지는 모노머, 올리고머 또는 고분자로 이루어진다. An inorganic protective layer, an organic protective layer, or a material in which these layers are stacked on a lithium metal surface may also be used as a cathode. The inorganic protective film is Mg, Al, B, C, Sn, Pb, Cd, Si, In, Ga, lithium silicate, lithium borate, lithium phosphate, lithium phosphoronide, lithium silicon sulfide, lithium borosulfide, lithium aluminium It consists of a material selected from the group consisting of nosulfide and lithium phosphosulfide. The organic protective film is poly (p-phenylene), polyacetylene, poly (p-phenylene vinylene), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, poly (2,5-ethylene vinylene), acetylene, poly (ferry) Naphthalene), polyacene, and poly (naphthalene-2,6-diyl), and a monomer, oligomer or polymer having conductivity selected from the group consisting of.

또한, 리튬-설퍼 전지를 충방전하는 과정에서, 양극 활물질로 사용되는 황이 비활성 물질로 변화되어, 리튬 음극 표면에 부착될 수 있다. 이와 같이 비활성 황(inactive sulfur)은 황이 여러 가지 전기화학적 또는 화학적 반응을 거쳐 양극의 전기화학 반응에 더이상 참여할 수 없는 상태의 황을 말하며, 리튬 음극 표면에 형성된 비활성 황은 리튬 음극의 보호막(protective layer)으로서 역할을 하는 장점도 있다. 따라서, 리튬 금속과 이 리튬 금속 위에 형성된 비활성 황, 예를 들어 리튬 설파이드를 음극으로 사용할 수도 있다.In addition, in the process of charging and discharging the lithium-sulfur battery, sulfur used as the positive electrode active material may be changed into an inert material and adhered to the surface of the lithium negative electrode. As described above, inactive sulfur refers to sulfur in which sulfur is no longer able to participate in the electrochemical reaction of the anode through various electrochemical or chemical reactions, and inert sulfur formed on the surface of the lithium cathode is a protective layer of the lithium cathode. There is also an advantage to act as. Therefore, lithium metal and inert sulfur formed on the lithium metal, for example lithium sulfide, may be used as the negative electrode.

본 발명의 양극과 함께 사용되는 전해질은 지지 전해염으로 리튬염을 포함하고, 비수성 유기 용매를 포함한다. 리튬-설퍼 전지에서 사용되는 전해질의 유기 용매는 적절히 황 원소(S8), 리튬 설파이드(Li2S), 리튬 폴리설파이드(Li2 Sn, n = 2, 4, 6, 8...)를 잘 용해시키는 것을 사용한다. 상기 유기 용매로는 벤젠, 플루오로벤젠, 톨루엔, 트리플루오로톨루엔, 자일렌, 사이클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 사이클록헥사논, 에탄올, 이소프로필알콜, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 디메톡시 에탄, 1,3-디옥솔란, 디글라임, 테트라글라임, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤 및 설포란으로 이루어진 군에서 선택되는 용매를 하나 이상 사용한다.The electrolyte used with the positive electrode of the present invention includes a lithium salt as a supporting electrolytic salt and a non-aqueous organic solvent. The organic solvent of the electrolyte used in the lithium-sulfur battery is suitably the elemental sulfur (S 8 ), lithium sulfide (Li 2 S), lithium polysulfide (Li 2 S n , n = 2, 4, 6, 8 ...) Dissolve well. The organic solvent may be benzene, fluorobenzene, toluene, trifluorotoluene, xylene, cyclohexane, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, cyclohexanone, ethanol, isopropyl alcohol, dimethyl carbonate, ethyl Methyl carbonate, diethyl carbonate, methylpropyl carbonate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethoxy ethane, 1,3-dioxolane, diglyme, tetraglyme, ethylene carbonate At least one solvent selected from the group consisting of propylene carbonate, γ-butyrolactone and sulfolane.

상기 전해염인 리튬염으로는 리튬 트리플루오로메탄설폰이미드(lithium trifluoromethansulfonimide), 리튬 트리플레이트(lithium triflate), 리튬 퍼클로레이트(lithium perclorate), 리튬 헥사플루오로아제네이트(LiAsF6), 리튬 트리플루오로메탄설포네이트(CF3SO3Li), LiPF6, LiBF4 또는 테트라알킬암모늄, 예를 들어 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트, 또는 상온에서 액상인 염, 예를 들어 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 비스(퍼플루오로에틸 설포닐) 이미드와 같은 이미다졸리움 염 등을 하나 이상 사용할 수 있다. 상기 전해질은 리튬염을 0.5 내지 2.0M의 농도로 포함한다.The electrolytic salt lithium salt is lithium trifluoromethansulfonimide (lithium trifluoromethansulfonimide), lithium triflate (lithium triflate), lithium perchlorate (lithium perclorate), lithium hexafluoro azenate (LiAsF 6 ), lithium trifluor Romethanesulfonate (CF 3 SO 3 Li), LiPF 6 , LiBF 4 or tetraalkylammonium, for example tetrabutylammonium tetrafluoroborate, or a liquid salt at room temperature, for example 1-ethyl-3-methyl One or more imidazolium salts such as imidazolium bis (perfluoroethyl sulfonyl) imide and the like can be used. The electrolyte contains a lithium salt in a concentration of 0.5 to 2.0M.

상기 전해질은 액상 전해질로 사용할 수도 있고, 고체 상태의 전해질 세퍼레이터 형태로도 사용할 수 있다. 액상 전해질로 사용할 경우에는 전극을 물리적으로 분리하는 기능을 갖는 물리적인 분리막으로서 다공성 유리, 플라스틱, 세라믹 또는 고분자 등으로 이루어진 세퍼레이터를 더욱 포함한다. The electrolyte may be used as a liquid electrolyte, or may be used in the form of a solid electrolyte separator. When used as a liquid electrolyte, a physical separator having a function of physically separating an electrode further includes a separator made of porous glass, plastic, ceramic, or polymer.

상기 전해질 세퍼레이터는 전극을 물리적으로 분리하는 기능과 금속 이온을 이동시키기 위한 이동 매질의 기능을 하는 것으로서, 전기 화학적으로 안정한 전기 및 이온 도전성 물질이 모두 사용될 수 있다. 이와 같은 전기 및 이온 전도성 물 질로는 유리 전해질(glass electrolyte), 고분자 전해질 또는 세라믹 전해질 등이 사용될 수 있다. 특히 바람직한 고체 전해질로는 폴리에테르, 폴리이민, 폴리티오에테르 등과 같은 고분자 전해질에 상기 지지 전해염을 혼합하여 사용한다. 상기 고체 상태의 전해질 세퍼레이터는 약 20 중량% 미만의 비수성 유기 용매를 포함할 수 도 있으며, 이 경우에는 유기 용매의 유동성을 줄이기 위하여 적절한 겔 형성 화합물(gelling agent)을 더욱 포함할 수 도 있다.The electrolyte separator functions as a physical separation of the electrode and a transfer medium for moving metal ions, and both electrochemically stable electric and ion conductive materials may be used. As such an electrically and ionically conductive material, a glass electrolyte, a polymer electrolyte, or a ceramic electrolyte may be used. As a particularly preferred solid electrolyte, the supported electrolyte salt is mixed with a polymer electrolyte such as polyether, polyimine, polythioether, or the like. The solid electrolyte separator may include less than about 20% by weight of the non-aqueous organic solvent, and in this case, may further include a suitable gelling agent to reduce the fluidity of the organic solvent.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only one preferred embodiment of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

황 원소(S8) 분말, 탄소 도전제, 바인더 및 선형 파이버를 84 : 2 : 4 : 10의 중량비로 물에 첨가한 후 24시간 볼밀링하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 바인더로는 스티렌-부타디엔 고무/카르복시메틸 셀룰로오스를 사용하였고 상기 선형 파이버로는 평균직경 25nm인 카본나노튜브를 사용하였다. 제조된 양극 활물질 슬러리를 카본 코팅된 Al 전류 집전체에 코팅한 후, 60℃의 열풍오븐에서 건조하였다. 건조된 극판을 25ⅹ50mm의 크기로 잘라서 전지용량 25mAh급의 평가용 전지로 제조하였다. 음극은 산화되지 않은 리튬 금속 호일(두께 200㎛)을 사용하였다.An elemental sulfur (S 8 ) powder, a carbon conductive agent, a binder, and a linear fiber were added to water in a weight ratio of 84: 2: 4: 10 and then ball milled for 24 hours to prepare a cathode active material slurry. Styrene-butadiene rubber / carboxymethyl cellulose was used as the binder, and carbon nanotubes having an average diameter of 25 nm were used as the linear fiber. The prepared positive electrode active material slurry was coated on a carbon-coated Al current collector, and then dried in a hot air oven at 60 ° C. The dried electrode plate was cut into a size of 25 mm 50 mm to prepare a battery for evaluation having a battery capacity of 25 mAh. As the negative electrode, an unoxidized lithium metal foil (thickness 200 mu m) was used.

(실시예 2) (Example 2)

선형 파이버로 평균직경이 10nm인 카본나노튜브를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다. A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that carbon nanotubes having an average diameter of 10 nm were used as the linear fibers.

(실시예 3)(Example 3)

선형 파이버로 평균직경이 10nm인 그라파이트 나노 파이버(GNF)를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that graphite nanofibers (GNF) having an average diameter of 10 nm were used as the linear fibers.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

선형 파이버를 첨가하지 않고 제조된 양극을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a positive electrode prepared without adding a linear fiber was used.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

선형 파이버로 평균직경이 9㎛인 활성화 탄소 파이버를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an activated carbon fiber having an average diameter of 9 μm was used as the linear fiber.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

선형 파이버로 평균직경이 0.5㎛인 카본 나노 파이버를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that carbon nanofibers having an average diameter of 0.5 μm were used as the linear fiber.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

선형 파이버로 평균직경이 125nm인 그라파이트 나노 파이버를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that graphite nanofibers having an average diameter of 125 nm were used as the linear fibers.

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4의 테스트셀을 2.8-1.5V의 컷-오프 전압범위에서 1.0C 방전, 0.5C 충전하여 50회 충방전 사이클 수명 특성을 측정하여 도 2에 도시하였다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따른 평균직경 범위를 가 지는 선형 파이버를 포함하는 양극으로 제조된 실시예 1 내지 3의 전지가 비교예 1 내지 4의 전지에 수명특성이 우수함을 확인할 수 있다.The test cells of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4 were 1.0C discharged and 0.5C charged in a cut-off voltage range of 2.8-1.5V to measure 50 charge and discharge cycle life characteristics, and are shown in FIG. 2. . As shown in Figure 2, it can be seen that the battery of Examples 1 to 3 made of a positive electrode including a linear fiber having an average diameter range according to the present invention has excellent life characteristics in the battery of Comparative Examples 1 to 4. .

실시예 2에 따라 제조된 양극의 충방전 전후의 전자현미경 사진을 각각 도 3와 4에 도시하였다. 도 3에서 보는 바와 같이 충방전 전의 극판 표면은 도전제로 사용되는 카본이 카본나노튜브 선형 파이버들과 함께 바인더에 의해 균일하게 분포하고 있다. 도 4의 충방전 후의 극판 표면 사진은 충방전 반응을 수행한 후 극판을 세척하여 전자현미경을 통하여 전극의 내부를 관찰한 결과이다. 충방전동안 액상으로 존재하는 황은 세척과정에서 제거되었고 도전제로 사용된 카본과 카본나노튜브가 얽혀서 견고한 형태로 존재하고 있다. 또한 이로 인하여 카본 매트릭스가 붕괴되지 않고 남아있는 것을 관찰 할 수 있다. 이렇게 분포하고 있는 카본나노튜브는 전자의 전달을 용이하게 하고, 극판의 물리적 특성을 향상시키며, 전기화학 반응 사이트를 유지시켜준다. 또한 설퍼전지의 특성상 초기상태에 고상으로 존재하던 설퍼는 충방전동안 액상으로 상 변이가 발생하여 전극내부 구조변화에도 잘 견디게 해주는 역할을 한다.  3 and 4 show electron micrographs before and after charging and discharging the positive electrode prepared according to Example 2, respectively. As shown in FIG. 3, the surface of the electrode plate before charging and discharging is uniformly distributed by a binder together with carbon nanotube linear fibers used as a conductive agent. 4 is a result of observing the inside of the electrode through an electron microscope by washing the electrode plate after the charge and discharge reaction after performing the charge and discharge reaction. Sulfur, which is present in the liquid phase during charging and discharging, is removed in the washing process, and carbon and carbon nanotubes used as a conductive agent are entangled and present in a solid form. It can also be observed that this leaves the carbon matrix intact. The carbon nanotubes distributed in this way facilitate the transfer of electrons, improve the physical properties of the electrode plate, and maintain the electrochemical reaction site. In addition, the sulfur, which existed in the initial state in the solid state due to the characteristics of the sulfur battery, plays a role in enduring the structural change of the electrode by generating a phase change in the liquid phase during charge and discharge.

본 발명의 전기전도성 선형 파이버를 포함하는 양극은 전극 내부 구조의 내구성이 우수하여 충방전시 구조가 붕괴되지 않고 유지되며 전자 전달이 우수하여 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.The positive electrode including the electroconductive linear fiber of the present invention has excellent durability of the internal structure of the electrode so that the structure is not collapsed during charging and discharging and excellent electron transfer can improve the performance of the battery.

Claims (17)

황계 양극 활물질; Sulfur-based positive electrode active material; 바인더; bookbinder; 도전제; 및 Conducting agents; And 카본나노튜브(Carbon nano tube; CNT), 그라파이트 나노 파이버(Graphite nano fiber; GNF), 카본 나노 파이버(Carbon nano fiber; CNF), 활성화 탄소 파이버(Activated carbon fiber; ACF) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 10 내지 50nm의 평균직경을 가지는 전기전도성 선형 파이버Carbon nanotube (CNT), Graphite nano fiber (GNF), Carbon nano fiber (CNF), Activated carbon fiber (ACF) and mixtures thereof Electroconductive linear fiber with an average diameter of 10 to 50 nm selected from 를 포함하는 리튬-설퍼 전지용 양극.A positive electrode for a lithium-sulfur battery comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 선형 파이버는 10 내지 30nm의 평균직경을 가지는 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.The positive electrode for a lithium-sulfur battery of claim 1, wherein the linear fiber has an average diameter of 10 to 30 nm. 제1항에 있어서, 상기 선형 파이버는 양극에 대하여 2 내지 20 중량%로 사용되는 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.The positive electrode for a lithium-sulfur battery of claim 1, wherein the linear fiber is used in an amount of 2 to 20 wt% based on the positive electrode. 제1항에 있어서, 상기 도전제:전기전도성 선형 파이버는 10:90 내지 90:10의 중량비로 사용되는 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.The positive electrode for a lithium-sulfur battery of claim 1, wherein the conductive agent: electrically conductive linear fiber is used in a weight ratio of 10:90 to 90:10. 제1항에 있어서, 상기 양극 활물질은 황(elemental sulfur, S8), 고체 Li2Sn(n ≥ 1), Li2Sn(n ≥ 1)가 용해된 캐쏠라이트, 유기황 화합물 및 탄소-황 폴리머[(C2Sx)n, x = 2.5 내지 50, n ≥ 2]로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 황 화합물을 포함하는 리튬-설퍼 전지용 양극.The cathode active material of claim 1, wherein the cathode active material is a cathode, an organic sulfur compound, and carbon in which elemental sulfur (S 8 ), solid Li 2 S n (n ≧ 1), and Li 2 S n (n ≧ 1) are dissolved A positive electrode for a lithium-sulfur battery comprising at least one sulfur compound selected from the group consisting of sulfur polymers [(C 2 S x ) n , x = 2.5 to 50, n ≧ 2]. 제1항에 있어서, 상기 양극은 고분자 코팅층, 무기물 코팅층 및 유기물 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 코팅층을 더욱 포함하는 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.The positive electrode of claim 1, wherein the positive electrode further comprises a coating layer selected from the group consisting of a polymer coating layer, an inorganic coating layer, and an organic coating layer. 제7항에 있어서, 상기 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 코폴리머, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 부티랄-코-비닐 알콜-코-비닐 아세테이트), 폴리(메틸메타크릴레이트-코-에틸 아크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리 비닐 클로라이드-코-비닐 아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리(1-비닐피롤리돈-코-비닐 아세테이트), 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리비닐 에테르, 아크릴로니트릴-부타디엔 러버, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌, 설포네이티드 스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌 트리블록 코폴리머, 폴리에틸렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.The method of claim 7, wherein the polymer is a polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, poly (vinyl acetate), poly (vinyl butyral-co-vinyl alcohol-co-vinyl acetate ), Poly (methylmethacrylate-co-ethyl acrylate), polyacrylonitrile, polyvinyl chloride-co-vinyl acetate, polyvinyl alcohol, poly (1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate), cellulose Acetate, polyvinylpyrrolidone, polyacrylate, polymethacrylate, polyolefin, polyurethane, polyvinyl ether, acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene styrene, sulfonated styrene / Lithium-sulfur former selected from the group consisting of ethylene-butylene / styrene triblock copolymers, polyethylene oxides and mixtures thereof Positive for. 제7항에 있어서, 상기 무기물은 콜로이달 실리카, 비정질 실리카, 표면 처리된 실리카, 콜로이달 알루미나, 비정질 알루미나, 틴 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 타타늄 설파이드(TiS2), 바나듐 옥사이드, 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 산화철(Iron Oxide), 황화철(Iron Sulfide, FeS), 티탄산 철(Iron titanate, FeTiO3), 티탄산 바륨(Vanadium titanate, BaTiO3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 유기물은 도전성 카본인 리튬-황 전지용 양극.The method of claim 7, wherein the inorganic material is colloidal silica, amorphous silica, surface-treated silica, colloidal alumina, amorphous alumina, tin oxide, titanium oxide, titanium sulfide (TiS 2 ), vanadium oxide, zirconium oxide (ZrO 2 ), Iron oxide (Iron Oxide), iron sulfide (Iron Sulfide, FeS), iron titanate (Iron titanate, FeTiO 3 ), barium titanate (Vanadium titanate, BaTiO 3 ) and mixtures thereof, the organic material is conductive Positive electrode for lithium-sulfur battery which is carbon. 황계 양극 활물질; Sulfur-based positive electrode active material; 바인더; bookbinder; 도전제; 및 Conducting agents; And 카본나노튜브(Carbon nano tube; CNT), 그라파이트 나노 파이버(Graphite nano fiber; GNF), 카본 나노 파이버(Carbon nano fiber; CNF), 활성화 탄소 파이버(Activated carbon fiber; ACF) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 50nm 이하의 평균직경을 가지는 전기전도성 선형 파이버Carbon nanotube (CNT), Graphite nano fiber (GNF), Carbon nano fiber (CNF), Activated carbon fiber (ACF) and mixtures thereof Conductive linear fiber with an average diameter of 50 nm or less selected from 를 포함하는 양극;Anode comprising a; 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및A negative electrode including a negative electrode active material selected from the group consisting of a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions, a material capable of forming a compound reversibly with lithium, a lithium metal and a lithium alloy; And 리튬염과 유기 용매를 포함하는 전해질Electrolyte Containing Lithium Salt And Organic Solvent 을 포함하는 리튬-설퍼 전지.Lithium-sulfur battery comprising a. 제10항에 있어서, 상기 선형 파이버는 10 내지 50nm의 평균직경을 가지는 것인 리튬-설퍼 전지.The lithium-sulfur battery of claim 10, wherein the linear fiber has an average diameter of 10 to 50 nm. 제10항에 있어서, 상기 선형 파이버는 양극에 대하여 2 내지 20 중량%로 사용되는 것인 리튬-설퍼 전지.The lithium-sulfur battery of claim 10, wherein the linear fiber is used in an amount of 2 to 20 wt% based on the positive electrode. 제10항에 있어서, 상기 도전제:전기전도성 선형 파이버는 10:90 내지 90:10의 중량비로 사용되는 것인 리튬-설퍼 전지.The lithium-sulfur battery of claim 10, wherein the conductive agent: electrically conductive linear fiber is used in a weight ratio of 10:90 to 90:10. 제10항에 있어서, 상기 양극 활물질은 황 원소, 고체 Li2Sn(n ≥ 1), Li2 Sn(n ≥ 1)가 용해된 캐쏠라이트, 유기황 화합물 및 탄소-황 폴리머[(C2Sx)n , x = 2.5 내지 50, n ≥ 2)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 황 화합물을 포함하는 것은 리튬-설퍼 전지.The cathode active material of claim 10, wherein the cathode active material is a cathode, an organic sulfur compound, and a carbon-sulfur polymer in which elemental sulfur, solid Li 2 S n (n ≧ 1), Li 2 S n (n ≧ 1) are dissolved [(C 2 S x ) n , x = 2.5 to 50, n ≥ 2) containing at least one sulfur compound selected from the group consisting of lithium-sulfur battery. 제10항에 있어서, 상기 유기 용매는 벤젠, 플루오로벤젠, 톨루엔, 트리플루오로톨루엔, 자일렌, 사이클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 사이클록헥사논, 에탄올, 이소프로필알콜, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 디메톡시 에탄, 1,3-디옥솔란, 디글라임, 테트라글라임, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤 및 설포란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용매인 리튬-설퍼 전지.The method of claim 10, wherein the organic solvent is benzene, fluorobenzene, toluene, trifluorotoluene, xylene, cyclohexane, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, cyclohexanone, ethanol, isopropyl alcohol , Dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate, methylpropyl carbonate, methylpropionate, ethylpropionate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethoxy ethane, 1,3-dioxolane, diglyme, tetra Lithium-sulfur battery, which is at least one solvent selected from the group consisting of glyme, ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone and sulfolane. 제10항에 있어서, 상기 리튬염은 리튬 트리플루오로메탄설폰이미드(lithium trifluoromethansulfonimide), 리튬 트리플레이트(lithium triflate), 리튬 퍼클로레이트(lithium perclorate), 리튬 헥사플루오로아제네이트(LiAsF6), 리튬 트리플루오로메탄설포네이트(CF3SO3Li), LiPF6, LiBF4, 테트라알킬암모늄, 및 상온에서 액상인 염으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물 하나 이상인 것인 리튬-설퍼 전지.The method of claim 10, wherein the lithium salt is lithium trifluoromethansulfonimide (lithium trifluoromethansulfonimide), lithium triflate (lithium triflate), lithium perclorate (lithium perclorate), lithium hexafluoro azenate (LiAsF 6 ), lithium At least one compound selected from the group consisting of trifluoromethanesulfonate (CF 3 SO 3 Li), LiPF 6 , LiBF 4 , tetraalkylammonium, and a liquid salt at room temperature. 제16항에 있어서, 상기 전해질은 리튬염을 0.5 내지 2.0M의 농도로 포함하는 것인 리튬-설퍼 전지.The lithium-sulfur battery of claim 16, wherein the electrolyte comprises lithium salt at a concentration of 0.5 to 2.0M.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102201567A (en) * 2011-04-18 2011-09-28 武汉工程大学 Preparation method for anode of lithium-sulfur battery
WO2017099272A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 주식회사 엘지화학 Lithium secondary battery positive electrode material slurry comprising at least two types of conductive materials, and lithium secondary battery using same

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI274084B (en) * 2003-08-05 2007-02-21 Lg Chemical Ltd Hybrid membrane-electrode assembly with minimal interfacial resistance and preparation method thereof
EP3745494A1 (en) 2004-09-02 2020-12-02 Lg Chem, Ltd. Organic/inorganic composite porous film and electrochemical device prepared thereby
KR100590113B1 (en) * 2005-01-24 2006-06-14 삼성에스디아이 주식회사 Positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery comprising same
KR100803189B1 (en) 2005-04-14 2008-02-14 삼성에스디아이 주식회사 Electrode, method for preparing the same, binder composition and lithium battery containing the materials
CN101313428B (en) * 2005-12-06 2010-08-25 Lg化学株式会社 Electrode with enhanced safety and electrochemical device having the same
KR100790849B1 (en) * 2006-01-27 2008-01-02 삼성에스디아이 주식회사 Polyurethane binder, electrodes containing the same and the lithium battery containing the electrodes
KR100966024B1 (en) 2007-04-24 2010-06-24 주식회사 엘지화학 A electrochemical device having a different kind of separators
EP2339674B1 (en) 2009-12-23 2018-05-30 Robert Bosch GmbH Lithium-sulphur cell and method for manufacturing
KR20110075631A (en) * 2009-12-28 2011-07-06 롯데알미늄 주식회사 Separator with nano-scaled pores and energy storage system including the same
CN102324507B (en) * 2011-09-10 2014-01-29 中南大学 Preparation method for lithium-sulfur battery composite anode material
KR101997261B1 (en) * 2011-12-23 2019-07-08 현대자동차주식회사 Fabrication of Sulfur infiltrated Mesoporous Carbon nanocomposites with vacant Mesoporous Carbon for cathode of Lithium-Sulfur secondary batteries
KR101475763B1 (en) * 2012-07-09 2014-12-23 부산대학교 산학협력단 Positive electrode for lithium-sulfur battery and lithium-sulfur battery comprising the same
WO2014169122A1 (en) 2013-04-10 2014-10-16 University Of Houston System Aqueous energy storage devices with organic electrode materials
KR101501267B1 (en) * 2013-07-31 2015-03-12 주식회사 포스코 Positive electrode material for lithium-sulfur battery, method of manufacturing the same and lithium-sulfur battery
RU2619080C1 (en) 2013-08-16 2017-05-11 ЭлДжи КЕМ, ЛТД. Cathode for lithium-sulfur battery and method of its preparation
KR101698052B1 (en) 2014-09-05 2017-01-19 한국과학기술원 Sulfur carbon nano structure, and positive electrode of lithium-sulfur battery and battery by using the same
KR101671664B1 (en) 2016-01-28 2016-11-02 한국기술교육대학교 산학협력단 Lithium sulfur thermal battery
KR20200126205A (en) 2019-04-29 2020-11-06 주식회사 엘지화학 Positive electrode slurry for lithium secondary battery, method for preparing the same, positive electrode and lithium secondary battery comprising the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102201567A (en) * 2011-04-18 2011-09-28 武汉工程大学 Preparation method for anode of lithium-sulfur battery
WO2017099272A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 주식회사 엘지화학 Lithium secondary battery positive electrode material slurry comprising at least two types of conductive materials, and lithium secondary battery using same
US10128508B2 (en) 2015-12-09 2018-11-13 Lg Chem, Ltd. Positive electrode material slurry for lithium secondary battery including at least two conductive materials and lithium secondary battery using the same

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