KR101587324B1 - Sulfur-carbon composite and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 출원은 황-탄소 복합체 및 그의 제조방법에 관한 것으로 본 출원에 따른 황-탄소 복합체는 입자 크기와 모양이 균일하므로 황에 효율적으로 전도성을 부여해줄 수 있고, 전극에 적용시에 전극 및 전지의 성능을 개선시킬 수 있다. The present invention relates to a sulfur-carbon composite material and a method of manufacturing the same. The sulfur-carbon composite material according to the present application has uniform particle size and shape, and can thus impart conductivity to sulfur efficiently. Performance can be improved.

Figure 112013094410668-pat00001
Figure 112013094410668-pat00001

Description

황-탄소 복합체 및 그의 제조방법{SULFUR-CARBON COMPOSITE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME} FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a sulfur-

본 출원은 황-탄소 복합체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present application relates to sulfur-carbon composites and methods for their preparation.

리튬-황 전지는 황-황 결합을 갖는 황 계열 화합물을 양극 활물질로 사용하고, 리튬과 같은 알칼리 금속 또는 리튬 이온과 같은 금속 이온의 삽입 및 탈삽입이 일어나는 탄소계 물질을 음극 활물질로 사용하는 이차 전지이다. 환원 반응인 방전시 황-황 결합이 끊어지면서 황의 산화수가 감소하고, 산화 반응인 충천시 황의 산화수가 증가하면서 황-황 결합이 다시 형성되는 산화-환원 반응을 이용하여 전기적 에너지를 저장하고 생성한다. The lithium-sulfur battery uses a sulfur-based compound having a sulfur-sulfur bond as a cathode active material and a carbon-based material in which an alkali metal such as lithium or a metal ion such as lithium ion is intercalated or deintercalated is used as a negative active material Battery. The reduction of the sulfur-sulfur bond during the reduction reaction leads to a decrease in the oxidation number of sulfur and an oxidation-reduction reaction in which the sulfur-sulfur bond is regenerated while the oxidation number of the sulfuric acid is increased .

리튬-황 전지는 음극 활물질로 사용되는 리튬 금속을 사용할 경우 에너지 밀도가 3830mAh/g 이고, 양극 활물질로 사용되는 황(S8)을 사용할 경우 에너지 밀도가 1675mAh/g 으로 에너지 밀도면에서 유망한 전지이다. 또한, 양극 활물질로 사용되는 황계 물질은 값이 싸고 환경친화적인 물질이라는 장점이 있다. The lithium-sulfur battery has an energy density of 3830 mAh / g when lithium metal is used as an anode active material, and an energy density of 1675 mAh / g when sulfur (S 8 ) used as a cathode active material is used. . In addition, the sulfur compound used as the cathode active material is advantageous in that it is a cheap and environmentally friendly substance.

그러나 황은 전기전도도가 5×10-30S/cm 로 부도체에 가까우므로 전기화학 반응으로 생성된 전자의 이동이 어려운 문제가 있다. 그래서 원활한 전기 화학적 반응 사이트를 제공할 수 있는 탄소와 같은 전기적 도전재를 사용할 필요가 있었다. 이때, 도전재와 황이 단순 혼합되어 사용된 경우는 산화-환원 반응 시에 황이 전해질로 유출되어 전지 수명이 열화될 뿐 아니라, 적절한 전해액을 선택하지 못하였을 경우에 황의 환원 물질인 리튬 폴리설파이드가 용출되어 더 이상 전기화학반응에 참여하지 못하게 되는 문제점이 있었다.However, sulfur has an electric conductivity of 5 × 10 -30 S / cm, which is close to non-conducting, and thus there is a problem that electrons generated by the electrochemical reaction are difficult to migrate. Therefore, it has been necessary to use an electrically conductive material such as carbon which can provide a smooth electrochemical reaction site. In this case, when the conductive material and sulfur are used in a simple mixture, not only the life of the battery is deteriorated due to the leakage of sulfur into the electrolyte during the oxidation-reduction reaction, and when the appropriate electrolyte is not selected, lithium polysulfide, So that it is no longer possible to participate in the electrochemical reaction.

그래서 황이 전해질로 유출되는 것을 감소시키고, 황이 포함된 전극의 전자 전도도를 높이기 위해 탄소와 황의 혼합 품질을 개선할 필요가 있었다.  Thus, there was a need to improve the mixing quality of carbon and sulfur to reduce the flux of sulfur into the electrolyte and to increase the electronic conductivity of the electrode containing sulfur.

한국 공개 특허 제10-2007-0083384호Korean Patent Publication No. 10-2007-0083384

본 출원이 해결하려는 과제는, 입자 크기가 균일하고, 탄소가 황 입자의 내부 및 외부에 효율적으로 전도성을 부여할 수 있는 구조의 황-탄소 복합체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present application is to provide a method for producing a sulfur-carbon composite having a structure in which the particle size is uniform and carbon can efficiently impart conductivity to the inside and the outside of sulfur particles.

또한, 본 출원이 해결하려는 다른 과제는, 상기 황-탄소 복합체를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present application is to provide the sulfur-carbon composite.

본 출원의 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present application are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 출원의 하나의 실시상태는 유기용매에 황과 탄소를 분산하여 용액을 얻는 단계; 상기 용액을 가열하여 황을 용융시키며 혼합하여 황-탄소 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 용액을 교반하면서 냉각하여 황-탄소 복합체의 입자 크기를 조절하는 단계를 포함하는 황-탄소 복합체의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present application relates to a method for preparing a solution, comprising: dispersing sulfur and carbon in an organic solvent to obtain a solution; Heating the solution to melt and mix the sulfur to form a sulfur-carbon composite; And cooling the solution while stirring to adjust the particle size of the sulfur-carbon composite.

본 출원의 다른 실시상태는 황-탄소 복합체로서, 내부에 적어도 하나의 탄소 입자가 포함된 황 입자; 및 상기 황 입자 표면의 일부 또는 전부에 위치하는 탄소 입자들로 이루어지고, 상기 황-탄소 복합체 입자의 직경은 0.1 마이크로미터 이상 10 마이크로미터 이하이며, 상기 황-탄소 복합체 입자 내에서 탄소 입자의 직경은 100 나노미터 이하인 황-탄소 복합체를 제공한다.Another embodiment of the present application is a sulfur-carbon composite comprising: a sulfur particle having at least one carbon particle therein; Carbon composite particles having a diameter of not less than 0.1 micrometer and not more than 10 micrometers, wherein the diameter of the carbon particles in the sulfur-carbon composite particle Provides a sulfur-carbon composite of less than 100 nanometers.

본 출원의 다른 실시상태는 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 리튬-황 전지용 양극을 제공한다.Another embodiment of the present application provides a positive electrode for a lithium-sulfur battery comprising the sulfur-carbon composite.

본 출원의 다른 실시상태는 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 리튬-황 전지용 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막을 포함하는 리튬-황 전지를 제공한다.Another embodiment of the present application relates to a positive electrode for a lithium-sulfur battery comprising the sulfur-carbon composite; cathode; And a separator disposed between the anode and the cathode.

본 출원의 다른 실시상태는 상기 리튬-황 전지를 단위전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.Another embodiment of the present application provides a battery module including the lithium-sulfur battery as a unit battery.

본 출원의 하나의 실시상태에 따른 황-탄소 복합체는 입자 크기와 모양이 균일하므로 황에 효율적으로 전도성을 부여해줄 수 있다. 따라서, 황이 전해질로 유출되는 것을 감소시킬 수 있고, 전자 전도성을 높여주며, 전극의 용량 및 성능을 개선시킬 수 있는 장점이 있다. The sulfur-carbon composite according to one embodiment of the present application can impart conductivity to sulfur efficiently because the particle size and shape are uniform. Accordingly, it is possible to reduce the outflow of sulfur into the electrolyte, increase the electron conductivity, and improve the capacity and performance of the electrode.

도 1은 본 출원의 하나의 실시상태에 따른 황-탄소 복합체 입자의 단면을 나타낸 것이다. 도 1에서 도면 부호 100은 황-탄소 복합체이고, 도면 부호 10은 황 입자, 도면 부호 20은 탄소 입자를 나타낸 것이다.
도 2는 본 출원의 하나의 실시상태에 따른 황-탄소 복합체의 제조과정을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조한 황-탄소 복합체의 주사전자현미경(SEM: Scanning electron microscope) 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 이미지를 확대한 것이다.
도 5는 실시예 2에 따라 제조한 황-탄소 복합체의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 3에 따라 제조한 황-탄소 복합체의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6의 이미지를 확대한 것이다.
도 8은 실시예 4에 따라 제조한 황-탄소 복합체의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 9는 비교예 1에 따라 제조한 황-탄소 복합체의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 10은 비교예 2에 따라 제조한 황-탄소 복합체의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 1을 적용하여 제조한 리튬-황 전지 코인 셀의 충방전 특성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 12는 비교예 1을 적용하여 제조한 리튬-황 전지 코인 셀의 충방전 특성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
1 shows a cross section of a sulfur-carbon composite particle according to one embodiment of the present application. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a sulfur-carbon composite, reference numeral 10 denotes sulfur particles, and reference numeral 20 denotes carbon particles.
2 shows a process for producing a sulfur-carbon composite according to one embodiment of the present application.
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) image of the sulfur-carbon composite prepared according to Example 1. FIG.
4 is an enlarged view of the image of Fig.
5 shows an SEM image of the sulfur-carbon composite prepared according to Example 2. Fig.
6 is an SEM image of the sulfur-carbon composite prepared according to Example 3. Fig.
Fig. 7 is an enlarged view of the image of Fig.
8 is an SEM image of the sulfur-carbon composite prepared according to Example 4. Fig.
9 is an SEM image of the sulfur-carbon composite prepared according to Comparative Example 1. Fig.
10 is an SEM image of a sulfur-carbon composite prepared according to Comparative Example 2. [Fig.
FIG. 11 shows the results of measurement of the charge-discharge characteristics of a lithium-sulfur battery coin cell manufactured by applying Example 1. FIG.
FIG. 12 shows the results of measurement of charge-discharge characteristics of a lithium-sulfur battery coin cell manufactured by applying Comparative Example 1. FIG.

본 출원의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시상태들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 출원은 이하에서 개시되는 실시상태들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이고, 단지 본 실시상태들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 출원은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.Brief Description of the Drawings The advantages and features of the present application, and how to accomplish them, will be apparent with reference to the embodiments described below in conjunction with the accompanying drawings. The present application, however, is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles of the invention as defined in the appended claims. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and this application is only defined by the scope of the claims. The dimensions and relative sizes of the components shown in the figures may be exaggerated for clarity of description.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 기술 및 과학적 용어를 포함하는 모든 용어는 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms, including technical and scientific terms used herein, may be used in a manner that is commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this application belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

이하, 본 출원을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present application will be described in detail.

본 출원의 하나의 실시상태는 유기용매에 황과 탄소를 분산하여 용액을 얻는 단계(S10); 상기 용액을 가열하여 황을 용융시키며 혼합하여 황-탄소 복합체를 형성하는 단계(S20); 및 상기 용액을 교반하면서 냉각하여 황-탄소 복합체의 입자 크기를 조절하는 단계(S30)를 포함하는 황-탄소 복합체의 제조방법을 제공한다. One embodiment of the present application includes a step (S10) of dispersing sulfur and carbon in an organic solvent to obtain a solution; Heating the solution to melt and mix sulfur to form a sulfur-carbon composite (S20); And cooling the solution while stirring to adjust the particle size of the sulfur-carbon composite (S30).

본 출원의 하나의 실시상태에 따른 황-탄소 복합체의 제조방법은 상기 황-탄소 복합체의 입자 크기를 조절하는 단계(S30) 이후에, 유기용매를 세척하고 건조하여 황-탄소 복합체 분말을 얻는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다. The method for preparing a sulfur-carbon composite according to one embodiment of the present application includes the step of adjusting the particle size of the sulfur-carbon composite (S30), washing and drying the organic solvent to obtain a sulfur-carbon composite powder (S40).

본 출원의 하나의 실시상태는 상기 제조방법에 따라 제조된 황-탄소 복합체를 제공한다. One embodiment of the present application provides a sulfur-carbon composite produced according to the above process.

본 출원의 하나의 실시상태는 황-탄소 복합체로서, 내부에 적어도 하나의 탄소 입자가 포함된 황 입자; 및 상기 황 입자 표면의 일부 또는 전부에 위치하는 탄소 입자들로 이루어지고, 상기 황-탄소 복합체 입자의 직경은 0.1 마이크로미터 이상 10 마이크로미터 이하이며, 상기 황-탄소 복합체 입자 내에서 탄소 입자의 직경은 100 나노미터 이하인 황-탄소 복합체를 제공한다.One embodiment of the present application is a sulfur-carbon composite comprising: a sulfur particle having at least one carbon particle therein; Carbon composite particles having a diameter of not less than 0.1 micrometer and not more than 10 micrometers, wherein the diameter of the carbon particles in the sulfur-carbon composite particle Provides a sulfur-carbon composite of less than 100 nanometers.

도 1은 본 출원의 하나의 실시상태에 따른 황-탄소 복합체 입자의 단면을 나타낸 것이다. 도 1에서 도면 부호 100은 황-탄소 복합체이고, 도면 부호 10은 황 입자, 도면 부호 20은 탄소 입자를 나타낸 것이다. 1 shows a cross section of a sulfur-carbon composite particle according to one embodiment of the present application. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a sulfur-carbon composite, reference numeral 10 denotes sulfur particles, and reference numeral 20 denotes carbon particles.

상기 황-탄소 복합체는 복합체 내의 황과 탄소 사이의 부착력이 향상되고, 인접한 복합체 사이의 부착력도 향상되어 황의 전도성이 높아질 수 있다. The sulfur-carbon composite improves the adhesion between sulfur and carbon in the composite and improves the adhesion between adjacent complexes, thereby enhancing the conductivity of the sulfur.

종래에는 황과 포러스한 탄소를 혼합하고 열처리하여 탄소의 기공으로 황을 함침시키는 방법을 사용하였는데, 이 경우 탄소의 기공 내로 황이 함침되어야 하나 황의 함량이 탄소의 함침 범위를 넘게 되면 탄소 외부를 황이 둘러싸게 되어 황에게 전자 전도성을 부여해주기 어려워지는 문제가 있어 황의 함량 변화에 따라 제약을 받는다는 단점이 있었다. Conventionally, sulfur and porous carbon are mixed and heat treated to impregnate sulfur with carbon pores. In this case, sulfur should be impregnated into the pores of the carbon, but if the sulfur content exceeds the carbon impregnation range, And it is difficult to give electron conductivity to the sulfur so that it is restricted by the change of sulfur content.

또한 종래의 다른 방법으로서, 황 분말과 탄소 분말을 혼합하고 볼밀하여 황-탄소 복합체를 제조하는 방법을 사용하였는데, 이 경우 제조방법이 간단하나, 복합체의 크기나 모양을 균일하게 제어하기 어려운 단점이 있었다. As another method of the prior art, a method of mixing sulfur powder and carbon powder and ball milling to prepare a sulfur-carbon composite material is used. In this case, the manufacturing method is simple, but it is difficult to control the size and shape of the composite material uniformly there was.

그러나, 본 출원의 하나의 실시상태에 따른 제조방법으로 제조한 황-탄소 복합체는 황 입자의 내부와 외부에 탄소 입자들이 포함되는 구조이므로 황과 탄소가 균일한 비율로 혼합될 수 있어서, 도전재인 탄소가 황에게 전자 전도성을 효과적으로 부여해줄 수 있다는 장점이 있다.However, the sulfur-carbon composite produced by the manufacturing method according to one embodiment of the present application has a structure in which carbon particles are contained inside and outside the sulfur particles, so that sulfur and carbon can be mixed at a uniform ratio, Carbon has the advantage that it can effectively impart electron conductivity to sulfur.

도 2는 본 출원의 하나의 실시상태에 따른 황-탄소 복합체의 제조과정을 나타낸 것이다.2 shows a process for producing a sulfur-carbon composite according to one embodiment of the present application.

상기 제조방법에서, 실시상태는 유기용매에 황과 탄소를 분산하여 용액을 얻는 단계(S10)를 설명하면 하기와 같다. In the above-mentioned production method, a state (S10) of obtaining a solution by dispersing sulfur and carbon in an organic solvent is as follows.

황 입자나 탄소 입자들을 잘 분산하여 반응시켜야 황 입자와 탄소 입자가 고르게 접촉할 수 있고, 이를 통해 부도체인 황의 전기전도도 특성을 향상시킬 수 있으므로 유기 용매를 사용하여 분산시키는 것이 바람직하다. The sulfur particles and the carbon particles must be dispersed and reacted in order to uniformly contact the sulfur particles with the carbon particles, and thereby the electric conductivity of the non-conductive sulfur can be improved. Therefore, it is preferable to disperse the sulfur particles using an organic solvent.

본 출원의 하나의 실시상태에 있어서 상기 유기 용매는 비점이 150℃ 이상인 극성 유기 용매일 수 있고, 구체적으로 디메틸설폭시드(150℃), 이소아밀프로피오네이트(156℃), 에틸 락테이트(154℃), 에틸에톡시아세테이트(156℃), 2-에톡시에틸아세테이트(156℃), 2-헵타논(150℃), 2-메틸-3-헵타논(159℃), 에틸-2-히드록시-프로피오네이트(154℃), 및 에틸-3-메톡시프로피오네이트(158℃), 2-메톡시 에틸에테르(162℃), 3℃-메톡시부틸아세테이트(170℃), 2-에톡시에틸 에테르(185℃), 2-부톡시에탄올(171℃), 3-에톡시-프로판올(161℃), 디에틸렌글리콜도데실에테르(169℃), 디프로필렌글리콜메틸에테르(188℃), 2,6-디메틸-4-헵타논(169℃), 2-옥타논(173℃), 3-옥타논(168℃), 3-노나논(188℃), 5-노나논(187℃), 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논(166℃), 2-메틸시클로헥사논(163℃), 3-메틸시클로헥사논(170℃), 4-메틸시클로헥사논(170℃), 2,6-디메틸시클로헥사논(175℃), 2,2,6-트리메틸시클로헥사논(179℃), 시클로햅타논(179℃), 헥실아세테이트(169℃), 아밀부티레이트(185℃), 이소프로필락테이트(167℃), 부틸락테이트(186℃), 에틸-3-히드록시부티레이트(170℃), 에틸-3-에톡시프로피오네이트(170℃), 에틸-3-히드록시 부티레이트(180℃), 프로필-2-히드록시-프로피오네이트(169℃), 프로필렌글리콜디아세테이트(186℃), 프로필렌글리콜부틸에테르(170℃), 프로필렌글리콜 메틸에테르 프로피오네이트(160℃), 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르(162℃), 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르 아세테이트(165℃), 디프로필렌글리콜메틸에테르(188℃), 디프로필렌글리콜디메틸에테르(171℃), 에틸렌글리콜부틸에테르(171℃), 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르(176℃), 디에틸렌글리콜메틸이소프로필에테르(179℃), 에틸렌글리콜디에틸에테르(189℃), 부틸부티레이트(165℃), 에틸-3-에톡시프로피오네이트(170℃), 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(194℃), 4-에틸시클로헥사논(193℃), 및 2-부톡시에틸아세테이트(192℃), 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(202℃), 부티롤락톤(204℃), 헥실부틸레이트(205℃), 디에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트(209℃), 디에틸렌글리콜부틸 메틸 에테르(212℃), N-메틸-2-피롤리돈(212℃), 트리프로필글리콜디메틸 에테르(215℃), 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(216℃), 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트(217℃), 디에틸렌글리콜부틸에테르아세테이트(245℃), 3-에폭시-1,2-프로판디올 (222℃), 에틸-4-아세틸부티레이트(222℃), 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(231℃), 트리프로필글리콜메틸 에테르(242℃), 디에틸렌글리콜(245℃), 2-(2-부톡시에톡시)에틸아세테이트(245℃), 카테콜(245℃), 트리에틸렌글리콜 메틸에테르(249℃), 디에틸렌글리콜디부틸에테르(256℃), 트리에틸렌글리콜 에틸에테르(256℃), 디에틸렌글리콜모노헥틸에테르(260℃), 트리에틸렌글리콜 부틸 메틸 에테르(261℃), 트리에틸렌글리콜브틸에테르(271℃), 트리프로필글리콜(273℃), 및 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르(276℃)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 상기 구체적인 유기 용매의 종류에서 괄호로 병기한 부분은 그 용매의 비점을 의미한다. In one embodiment of the present application, the organic solvent may be a polar organic solvent having a boiling point of 150 ° C or higher. Specifically, dimethyl sulfoxide (150 ° C), isoamyl propionate (156 ° C), ethyl lactate 2-heptanone (150 占 폚), 2-methyl-3-heptanone (159 占 폚), ethyl-2-hydroxynaphthalene (156 占 폚), ethyl methoxyacetate Methoxypropionate (158 占 폚), 2-methoxyethyl ether (162 占 폚), 3 占 폚 -methoxybutyl acetate (170 占 폚), 2- Propanol (161 占 폚), diethylene glycol dodecyl ether (169 占 폚), dipropylene glycol methyl ether (188 占 폚), 2-butoxyethanol (171 占 폚) Octanone (168 占 폚), 3-nonanone (188 占 폚), 5-nonanone (187 占 폚) Methyl-2-pentanone (166 占 폚), 2-methylcyclohexanone (163 占 폚), 3-methylcyclohexane (170 DEG C), 4-methylcyclohexanone (170 DEG C), 2,6-dimethylcyclohexanone (175 DEG C), 2,2,6-trimethylcyclohexanone (179 DEG C), cycloheptanone ), Ethyl acetate (169 占 폚), amyl butyrate (185 占 폚), isopropyl lactate (167 占 폚), butyl lactate (186 占 폚), ethyl 3-hydroxybutyrate Propoxy) propionate (170 DEG C), ethyl-3-hydroxybutyrate (180 DEG C), propyl- 170 DEG C), propylene glycol methyl ether propionate (160 DEG C), diethylene glycol dimethyl ether (162 DEG C), diethylene glycol dimethyl ether acetate (165 DEG C), dipropylene glycol methyl ether (188 DEG C) Dimethyl ether (171 C), ethylene glycol butyl ether (171 C), diethylene glycol methyl ethyl ether (176 C), diethylene glycol methyl iso Ethyl 3-ethoxypropionate (170 占 폚), diethylene glycol monomethyl ether (194 占 폚), 4-ethylhexyl methacrylate (179 占 폚), ethylene glycol diethyl ether Diethyleneglycol monoethyl ether (202 占 폚), butyrolactone (204 占 폚), hexylbutylate (205 占 폚), di N-methyl-2-pyrrolidone (212 占 폚), tripropyl glycol dimethyl ether (215 占 폚), triethylene glycol dimethyl ether (219 占 폚), ethylene glycol methyl ether acetate (209 占 폚), diethylene glycol butyl methyl ether (216 DEG C), diethylene glycol ethyl ether acetate (217 DEG C), diethylene glycol butyl ether acetate (245 DEG C), 3-epoxy-1,2-propanediol (222 DEG C) ), Diethylene glycol monobutyl ether (231 占 폚), tripropyl glycol methyl ether (242 占 폚), diethylene glycol (245 占 폚), 2- Diethylene glycol dibutyl ether (256 占 폚), triethylene glycol ethyl ether (256 占 폚), diethylene glycol dibutyl ether (25 占 폚), diethylene glycol dibutyl ether Ethylene glycol monohexyl ether (260 占 폚), triethylene glycol butyl methyl ether (261 占 폚), triethylene glycol butyl ether (271 占 폚), tripropyl glycol (273 占 폚), and tetraethylene glycol dimethyl ether Or one or more selected from the group consisting of In the above-mentioned specific organic solvent type, the portion indicated by parentheses means the boiling point of the solvent.

상기 탄소 용액 내에서 유기 용매의 함량은 탄소 중량의 500배 이상 2,000배 이하일 수 있다. 용매의 함량이 탄소 중량 대비 500배 이상이어야 탄소 입자가 용매 내에 고르게 분산될 수 있고, 2000배 이하이어야 황 입자의 용해도가 너무 커지지 않게 하여 최종 생성물의 수득률이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. The content of the organic solvent in the carbon solution may be 500 times or more and 2,000 times or less the weight of the carbon. The content of the solvent should be at least 500 times as much as the weight of carbon, so that the carbon particles can be dispersed evenly in the solvent. If the amount is less than 2000 times, the solubility of the sulfur particles is not excessively increased, and the yield of the final product can be prevented from being lowered.

본 출원의 하나의 실시상태에 있어서 상기 탄소는 결정질 또는 비정질 탄소일 수 있고, 도전성 탄소일 수 있다. 구체적으로, 그라파이트(graphite), 그래핀(graphene), 수퍼 P(Super P), 카본 블랙, 덴카 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소 섬유, 탄소 나노 섬유, 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 와이어, 탄소 나노 링, 탄소 직물 및 플러렌(C60)으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the carbon may be crystalline or amorphous carbon and may be conductive carbon. Specific examples of the carbon black include graphite, graphene, Super P, carbon black, denka black, acetylene black, ketjen black, channel black, perneic black, lamp black, Carbon nanotubes, carbon nanowires, carbon nanorings, carbon fabrics, and fullerenes (C 60 ).

본 출원의 하나의 실시상태에 있어서 상기 황은 황 원소(S8) 또는 S-S 결합을 가지는 황 화합물일 수 있다. In one embodiment of the present application, the sulfur may be a sulfur element (S 8 ) or a sulfur compound having an SS bond.

상기 용액을 가열하여 황을 용융시키며 혼합하여 황-탄소 복합체를 형성하는 단계(S20)를 설명하면 하기와 같다. The step (S20) of heating the solution to melt and mix sulfur to form a sulfur-carbon composite will now be described.

상기 가열 온도는 황이 용융되는 온도이면 무방하고, 구체적으로 120℃ 이상, 150℃ 이상일 수 있고, 180℃ 이하일 수 있다. 상기 가열 온도가 120℃ 미만일 경우 황 입자가 용융되지 않아 황-탄소 복합체 구조가 제대로 형성되지 않을 수 있고, 180℃ 초과이면 반응 시간 동안 유기 용매가 증발할 수 있다.The heating temperature may be any temperature at which sulfur is melted. Specifically, the heating temperature may be 120 ° C or higher, 150 ° C or higher, and 180 ° C or lower. If the heating temperature is lower than 120 ° C, the sulfur particles may not be melted and the sulfur-carbon composite structure may not be properly formed. If the heating temperature is higher than 180 ° C, the organic solvent may evaporate during the reaction time.

상기 가열 시간은 황의 함량에 따라 조절할 수 있고, 구체적으로, 10분 이상일 수 있고, 30분 이하일 수 있다. The heating time can be adjusted according to the content of sulfur, specifically, it may be 10 minutes or more, and may be 30 minutes or less.

상기 혼합 방법은 예를 들어, 일정 시간동안 교반하여 수행할 수 있으나, 제한되지 않는다. 이때 혼합 시간은 10분 이상, 30분 이하일 수 있다. 이때 교반하여 혼합하는 경우 그 속도는 500 rpm 이상 10,000 rpm 이하일 수 있다. The mixing method may be carried out, for example, by stirring for a certain period of time, but is not limited thereto. At this time, the mixing time may be 10 minutes or more and 30 minutes or less. At this time, when mixing by stirring, the speed may be 500 rpm or more and 10,000 rpm or less.

상기 혼합물 용액을 교반하면서 냉각하여 황-탄소 복합체의 입자 크기를 조절하는 단계(S30)를 설명하면 하기와 같다. The step (S30) of controlling the particle size of the sulfur-carbon composite by cooling the mixture solution while stirring is explained as follows.

상기 교반은 혼합물 용액에 물을 첨가하여 수행할 수 있다. 이때, 상기 혼합물 용액 내에서 물과 유기용매의 중량비는 5:1 내지 1:2 일 수 있다. 물의 중량이 유기 용매의 중량보다 0.5배 이상이어야 냉각시에 재결정이 잘 일어날 수 있다. The stirring may be performed by adding water to the mixture solution. In this case, the weight ratio of water to organic solvent in the mixture solution may be 5: 1 to 1: 2. The weight of water should be at least 0.5 times the weight of the organic solvent so that recrystallization may occur during cooling.

상기 교반 속도는 구체적으로 500 rpm 이상, 더욱 구체적으로 1,000 rpm 이상일 수 있고, 구체적으로 10,000 rpm 이하, 더욱 구체적으로 3,000 rpm 이하일 수 있다. 교반 속도에 따라 형성되는 황-탄소 복합체 입자의 크기가 달라질 수 있다. 교반 속도가 클수록 입자의 크기가 작아지고, 작을수록 입자의 크기가 커진다. The stirring speed may be specifically 500 rpm or more, more specifically 1,000 rpm or more, specifically 10,000 rpm or less, more specifically 3,000 rpm or less. The size of the sulfur-carbon composite particles formed according to the stirring speed may be varied. The larger the stirring speed, the smaller the particle size, and the smaller the particle size, the larger the particle size.

상기 교반 시간은 10분 이상, 30분 이하일 수 있다.The stirring time may be 10 minutes or more and 30 minutes or less.

상기 냉각 온도는 0℃ 초과 4℃ 이하일 수 있다. 혼합물 용액을 냉각하면 용융된 황이 재결정화되면서 황-탄소 복합체가 형성될 수 있다. 4℃를 초과하면 황의 재결정화가 잘 일어나지 않을 수 있고, 0℃ 이하이면 혼합물 용액이 얼게 되어 황의 황의 재결정화가 잘 일어나지 않을 수 있어서 황-탄소 복합체가 제대로 형성되지 않을 수 있다. The cooling temperature may be more than 0 ° C and not more than 4 ° C. When the solution of the mixture is cooled, the molten sulfur is recrystallized and a sulfur-carbon composite can be formed. If the temperature is higher than 4 ° C, recrystallization of sulfur may not occur. If the temperature is lower than 0 ° C, the solution of the mixture may freeze and recrystallization of sulfur may not occur easily, so that the sulfur-carbon composite may not be properly formed.

상기 황-탄소 복합체에서 황의 중량은 탄소의 중량보다 구체적으로 2배 이상, 더욱 구체적으로 5배 이상일 수 있고, 구체적으로 10배 이하일 수 있다. 황의 중량이 탄소의 중량보다 10배를 초과하면 황이 용융(molten)되면서 탄소와 결합하지 못한 황이 그들끼리 뭉치게 되고, 전자를 받기 어려워서 전극 반응에 직접적으로 참여하기 어렵게 될 수 있다. 황의 중량이 탄소의 중량보다 2배 미만이면 황 입자의 표면에 존재하는 탄소 이외의 탄소 입자들이 많아지고, 탄소 함량이 증가함에 따라 비표면적이 증가하여 양극 슬러리 제조시에 바인더 첨가량을 증가시켜 주어야 한다. 바인더 첨가량의 증가는 결국 전극의 면저항을 증가시키기게 되고 전자 이동(electron pass)을 막는 절연체 역할을 하게 되어 셀 성능을 저하시킬 수 있다. 황의 중량이 탄소의 중량보다 5배 이상 10배 이하인 것이 전극 성능에 있어서 더 바람직하다.The weight of sulfur in the sulfur-carbon composite may be at least two times, more specifically at least five times, and specifically at most ten times the weight of carbon. If the weight of sulfur exceeds 10 times the weight of carbon, the sulfur is molten and the sulfur which is not bonded with carbon becomes aggregated and becomes difficult to participate directly in the electrode reaction because it is difficult to receive electrons. When the weight of sulfur is less than twice the weight of carbon, carbon particles other than carbon existing on the surface of the sulfur particles are increased and the specific surface area is increased as the carbon content is increased, so that the amount of the binder added during the preparation of the cathode slurry must be increased . The increase in the amount of the binder increases the sheet resistance of the electrode, and acts as an insulator to prevent electron transfer, which may degrade the cell performance. It is more preferable for the electrode performance that the weight of sulfur is 5 times or more and 10 times or less than the weight of carbon.

상기 황-탄소 복합체 입자의 직경은 구체적으로 0.5 마이크로미터 이상, 더욱 구체적으로 1 마이크로미터 이상일 수 있고, 구체적으로 10 마이크로미터 이하, 더욱 구체적으로 5 마이크로미터 이하일 수 있다. 본 명세서에서 황-탄소 복합체 입자의 직경이란 황-탄소 복합체 입자의 단면의 지름 중에서 가장 큰 지름을 의미한다. The diameter of the sulfur-carbon composite particles may be specifically 0.5 micrometer or more, more specifically 1 micrometer or more, specifically 10 micrometer or less, more specifically 5 micrometer or less. In the present specification, the diameter of the sulfur-carbon composite particles means the largest diameter of the cross-sectional diameter of the sulfur-carbon composite particles.

상기 황-탄소 복합체 입자 내에서 탄소 입자의 직경은 1 나노미터 이상 100 나노미터 이하일 수 있다. The diameter of the carbon particles in the sulfur-carbon composite particle may be 1 nm or more and 100 nm or less.

상기 황-탄소 복합체 입자 내에서 황 입자의 직경은 0.1 마이크로미터 이상 10 마이크로미터 이하일 수 있다. 황 입자의 크기가 상기 범위보다 커지면, 전극 내 전해액과의 웨팅(wetting) 면적 및 리튬 이온과의 반응 사이트(site)가 감소하게 되고, 복합체 크기 대비 전자의 전달 양이 적어져서 반응이 늦어지게 된다. 그래서 방전 용량이 감소될 수 있다. 또한, 황 입자의 크기가 작을수록 황-탄소 복합체의 크기도 작아지게 되고, 이에 따라 단위 중량당 표면적이 커지므로 황의 전자 전도성도 좋아지게 되어 전극의 용량이 증가되는 효과가 있다.The diameter of the sulfur particles in the sulfur-carbon composite particle may be 0.1 micrometer or more and 10 micrometer or less. When the size of the sulfur particles is larger than the above range, the wetting area with the electrolytic solution in the electrode and the reaction sites with lithium ions are reduced, and the amount of electrons transferred to the complex size is decreased, so that the reaction is delayed . So that the discharge capacity can be reduced. Also, the smaller the size of the sulfur particles, the smaller the size of the sulfur-carbon composite. As a result, the surface area per unit weight is increased, so that the electron conductivity of sulfur is also improved and the capacity of the electrode is increased.

본 출원의 하나의 실시상태에 따른 황-탄소 복합체의 제조방법은 상기 용액을 교반하면서 냉각하여 황-탄소 복합체의 입자 크기를 조절하는 단계 (S30) 이후에 상기 유기용매를 제거하고 건조하여 황-탄소 복합체 분말을 얻는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다. 상기 혼합물 용액에서 유기 용매의 제거는 혼합물 용액을 세척하고 여과하여 수행할 수 있고, 그 방법은 제한되지 않는다. The method of manufacturing a sulfur-carbon composite according to one embodiment of the present application is characterized in that the solution is cooled while stirring to adjust the particle size of the sulfur-carbon composite (S30), and then the organic solvent is removed, Carbon composite powder (S40). The removal of the organic solvent in the mixture solution can be performed by washing and filtering the mixture solution, and the method is not limited.

본 출원의 하나의 실시상태는 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 리튬-황 전지용 양극을 제공한다. 상기 황-탄소 복합체는 양극 내에서 양극 활물질로 포함될 수 있다.One embodiment of the present application provides a cathode for a lithium-sulfur battery comprising the sulfur-carbon composite. The sulfur-carbon composite may be included in the anode as a cathode active material.

상기 양극은 상기 양극 활물질 이외에 전이금속 원소, ⅢA족 원소, ⅣA족 원소, 이들 원소들의 황 화합물, 및 이들 원소들과 황의 합금 중에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition to the positive electrode active material, the positive electrode may further include at least one additive selected from a transition metal element, a group IIIA element, a group IVA element, a sulfur compound of these elements, and an alloy of these elements and sulfur.

상기 전이금속 원소로는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au 또는 Hg 등이 포함되고, 상기 ⅢA족 원소로는 Al, Ga, In, Ti 등이 포함되며, 상기 ⅣA족 원소로는 Ge, Sn, Pb 등이 포함될 수 있다.The transition metal element may be at least one element selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Os, Hg and the like, and the Group IIIA element includes Al, Ga, In, and Ti, and the Group IVA element may include Ge, Sn, Pb, and the like.

상기 양극은 양극 활물질, 또는 선택적으로 첨가제와 함께, 전자가 양극 내에서 원활하게 이동하도록 하기 위한 전기전도성 도전재 및 양극 활물질을 집전체에 잘 부착시키기 위한 바인더를 더 포함할 수 있다.The positive electrode may further include a positive electrode active material or, optionally, an additive, an electrically conductive conductive material for allowing electrons to smoothly move in the positive electrode, and a binder for adhering the positive electrode active material to the current collector.

상기 도전재로는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 한정하지 않으나, KS6와 같은 흑연계 물질; 슈퍼 P(Super-P), 덴카 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 카본 블랙과 같은 카본 블랙; 탄소 나노튜브나 플러렌 등의 탄소 유도체; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 또는 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 등의 전도성 고분자를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, but may be a graphite based material such as KS6; Carbon black such as Super P, Super Black, Denka Black, Acetylene Black, Ketjen Black, Channel Black, Ferneic Black, Lamp Black, Summer Black and Carbon Black; Carbon derivatives such as carbon nanotubes and fullerene; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Or conductive polymers such as polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole may be used alone or in combination.

상기 도전재의 함량은 상기 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 30 중량%로 첨가될 수 있다. The conductive material may be added in an amount of 0.01 wt% to 30 wt% based on the total weight of the mixture including the cathode active material.

상기 바인더로는 폴리(비닐 아세테이트), 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 피롤리돈, 알킬레이티드 폴리에틸렌 옥사이드, 가교결합된 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 에테르, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌과 폴리비닐리덴플루오라이드의 코폴리머(상품명: Kynar), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리스티렌, 이들의 유도체, 블랜드, 코폴리머 등이 사용될 수 있다.Examples of the binder include poly (vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, crosslinked polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methyl methacrylate) (Trade name: Kynar), poly (ethyl acrylate), polytetrafluoroethylene polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, polystyrene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, Derivatives thereof, blends, copolymers and the like can be used.

상기 바인더의 함량은 상기 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 30 중량%로 첨가될 수 있다. 바인더의 함량이 0.5 중량% 미만이면, 양극의 물리적 성질이 저하되어 양극 내 활물질과 도전재가 탈락할 수 있고, 30 중량%를 초과하면 양극에서 활물질과 도전재의 비율이 상대적으로 감소되어 전지 용량이 감소할 수 있다.The content of the binder may be 0.5 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. If the content of the binder is less than 0.5 wt%, the physical properties of the anode may be deteriorated and the active material and the conductive material may fall off. If the amount exceeds 30 wt%, the ratio of the active material and the conductive material is relatively decreased, can do.

본 출원의 양극을 제조하는 방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저, 슬러리를 제조하기 위한 용매에 상기 바인더를 용해시킨 다음, 도전재를 분산시킨다. 슬러리를 제조하기 위한 용매로는 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 균일하게 분산시킬 수 있으며, 쉽게 증발되는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 대표적으로는 아세토니트릴, 메탄올, 에탄올, 테트라하이드로퓨란, 물, 이소프로필알콜 등을 사용할 수 있다. 다음으로 양극 활물질을, 또는 선택적으로 첨가제와 함께, 상기 도전재가 분산된 용매에 다시 균일하게 분산시켜 양극 슬러리를 제조한다. 슬러리에 포함되는 용매, 양극 활물질, 또는 선택적으로 첨가제의 양은 본 출원에 있어서 특별히 중요한 의미를 가지지 않으며, 단지 슬러리의 코팅이 용이하도록 적절한 점도를 가지면 충분하다.The method for producing the positive electrode of the present application will be described in detail. First, the binder is dissolved in a solvent for preparing a slurry, and then the conductive material is dispersed. As the solvent for preparing the slurry, the cathode active material, the binder and the conductive material can be uniformly dispersed, and those which are easily evaporated are preferably used. Typical examples thereof include acetonitrile, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, Propyl alcohol and the like can be used. Next, the cathode active material, or alternatively, together with the additive, is again uniformly dispersed in the solvent in which the conductive material is dispersed to prepare a cathode slurry. The amount of the solvent, the cathode active material, or optionally the additive contained in the slurry has no particular significance in the present application, and it is sufficient if it has an appropriate viscosity so as to facilitate coating of the slurry.

이와 같이 제조된 슬러리를 집전체에 도포하고, 진공 건조하여 양극을 형성한다. 상기 슬러리는 슬러리의 점도 및 형성하고자 하는 양극의 두께에 따라 적절한 두께로 집전체에 코팅할 수 있다. The slurry thus prepared is applied to a current collector, and vacuum dried to form a positive electrode. The slurry may be coated on the current collector with an appropriate thickness according to the viscosity of the slurry and the thickness of the anode to be formed.

상기 집전체로는 일반적으로 3 마이크로미터 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들 수 있고, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특히 제한하지 않는다. 구체적으로 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 티타늄 등의 도전성 물질을 사용할 수 있고, 더욱 구체적으로 카본-코팅된 알루미늄 집전체를 사용할 수 있다. 탄소가 코팅된 알루미늄 기판을 사용하는 것이 탄소가 코팅되지 않은 것에 비해 활물질에 대한 접착력이 우수하고, 접촉 저항이 낮으며, 알루미늄의 폴리설파이드에 의한 부식을 방지할 수 있는 장점이 있다. 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체 또는 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The current collector generally has a thickness of 3 micrometers to 500 micrometers and is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Specifically, a conductive material such as stainless steel, aluminum, copper, or titanium can be used, and more specifically, a carbon-coated aluminum current collector can be used. The use of a carbon-coated aluminum substrate is advantageous in that it has an excellent adhesion to an active material, has a low contact resistance, and can prevent corrosion caused by aluminum polysulfide, as compared with a carbon-coated aluminum substrate. The current collector may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam or a nonwoven fabric.

본 출원의 하나의 실시상태는 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막을 포함하는 리튬-황 전지를 제공한다.One embodiment of the present application relates to a positive electrode comprising the sulfur-carbon composite; cathode; And a separator disposed between the anode and the cathode.

상기 리튬-황 전지는 양극 활물질로서 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 양극; 음극 활물질로서 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극; 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막; 및 상기 음극, 양극 및 분리막에 함침되어 있으며, 리튬염과 유기 용매를 포함하는 전해질;을 포함할 수 있다. The lithium-sulfur battery comprises: a cathode comprising the sulfur-carbon composite as a cathode active material; A negative electrode comprising lithium metal or a lithium alloy as a negative electrode active material; A separation membrane positioned between the anode and the cathode; And an electrolyte impregnated with the negative electrode, the positive electrode, and the separator, and including the lithium salt and the organic solvent.

상기 음극은 음극 활물질로서 리튬이온을 가역적으로 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 또는 리튬 합금을 사용할 수 있다. The negative electrode may be a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions as a negative electrode active material, a material capable of reversibly reacting with lithium ions to form a lithium-containing compound, a lithium metal or a lithium alloy .

상기 리튬이온을 가역적으로 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 물질은 예를 들어, 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions may be, for example, crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof.

상기 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질은 예를 들어, 산화주석, 티타늄나이트레이트, 또는 실리콘일 수 있다. The material capable of reacting with the lithium ion to form a lithium-containing compound reversibly may be, for example, tin oxide, titanium nitrate, or silicon.

상기 리튬 합금은 예를 들어, 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로 이루어지는 군에서 선택되는 금속과의 합금일 수 있다. The lithium alloy may be, for example, an alloy of lithium and a metal selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al and Sn.

상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막은 양극과 음극을 서로 분리 또는 절연시키고, 양극과 음극 사이에 리튬 이온 수송을 가능하게 하는 것으로 다공성 비전도성 또는 절연성 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 분리막은 필름과 같은 독립적인 부재일 수도 있고, 양극 및/또는 음극에 부가된 코팅층일 수도 있다.The separation membrane located between the anode and the cathode may be made of a porous nonconductive or insulating material which separates or insulates the anode and the cathode from each other and enables transport of lithium ions between the anode and the cathode. Such a separation membrane may be an independent member such as a film, or may be a coating layer added to the anode and / or the cathode.

상기 분리막을 이루는 물질은 예를 들어 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 유리 섬유 여과지 및 세라믹 물질이 포함되나, 이에 한정되지 않고, 그 두께는 약 5 마이크로미터 내지 약 50 마이크로미터, 상세하게는 약 5 마이크로미터 내지 약 25 마이크로미터 일 수 있다.The material forming the separation membrane includes, for example, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, glass fiber filter paper, and ceramic material, but is not limited thereto and may have a thickness of about 5 micrometers to about 50 micrometers, Micrometer to about 25 micrometers.

상기 음극, 양극 및 분리막에 함침되어 있는 전해질은 리튬염 및 유기 용매를 포함한다.The electrolyte impregnated into the negative electrode, the positive electrode and the separator includes a lithium salt and an organic solvent.

상기 리튬염의 농도는, 전해질 용매 혼합물의 정확한 조성, 염의 용해도, 용해된 염의 전도성, 전지의 충전 및 방전 조건, 작업 온도 및 리튬 배터리 분야에 공지된 다른 요인과 같은 여러 요인에 따라, 0.2 M 내지 2 M, 구체적으로 0.6 M 내지 2 M, 더욱 구체적으로 0.7 M 내지 1.7 M일 수 있다. 0.2 M 미만으로 사용하면 전해질의 전도도가 낮아져서 전해질 성능이 저하될 수 있고, 2 M 을 초과하여 사용하면전해질의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소될 수 있다. 본 출원에 사용하기 위한 리튬염의 예로는, LiSCN, LiBr, LiI, LiPF6, LiBF4, LiSO3CF3, LiClO4, LiSO3CH3, LiB(Ph)4, LiC(SO2CF3)3 및 LiN(SO2CF3)2로 이루어진 군으로부터 하나 이상이 포함될 수 있다.The concentration of the lithium salt may vary from 0.2 M to 2 M depending on various factors such as the precise composition of the electrolyte solvent mixture, the solubility of the salt, the conductivity of the dissolved salt, the charging and discharging conditions of the cell, M, specifically 0.6 M to 2 M, more specifically 0.7 M to 1.7 M. If it is used at less than 0.2 M, the conductivity of the electrolyte may be lowered and the performance of the electrolyte may be deteriorated. If it is used in excess of 2 M, the viscosity of the electrolyte may increase and the mobility of the lithium ion may be decreased. Lithium salt for example for use in the present application, LiSCN, LiBr, LiI, LiPF 6, LiBF 4, LiSO 3 CF 3, LiClO 4, LiSO 3 CH 3, LiB (Ph) 4, LiC (SO 2 CF 3) 3 and LiN (SO 2 CF 3) may include one or more from the group consisting of 2.

상기 유기 용매는 단일 용매를 사용할 수도 있고 2 이상의 혼합 유기 용매를 사용할 수도 있다. 2 이상의 혼합 유기 용매를 사용하는 경우 약한 극성 용매 그룹, 강한 극성 용매 그룹, 및 리튬 메탈 보호 용매 그룹 중 두 개 이상의 그룹에서 하나 이상의 용매를 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.The organic solvent may be a single solvent or two or more mixed organic solvents. When two or more mixed organic solvents are used, it is preferable to use at least one solvent selected from two or more of the weak polar solvent group, the strong polar solvent group, and the lithium metal protective solvent group.

상기 약한 극성 용매는 아릴 화합물, 바이사이클릭 에테르, 비환형 카보네이트 중에서 황 원소를 용해시킬 수 있는 유전 상수가 15보다 작은 용매로 정의되고, 강한 극성 용매는 비사이클릭 카보네이트, 설폭사이드 화합물, 락톤 화합물, 케톤 화합물, 에스테르 화합물, 설페이트 화합물, 설파이트 화합물 중에서 리튬 폴리설파이드를 용해시킬 수 있는 유전 상수가 15보다 큰 용매로 정의되며, 리튬 메탈 보호 용매는 포화된 에테르 화합물, 불포화된 에테르 화합물, N, O, S 또는 이들의 조합이 포함된 헤테로 고리 화합물과 같은 리튬 금속에 안정한 SEI(Solid Electrolyte Interface)를 형성하는 충방전 사이클 효율(cycle efficiency)이 50% 이상인 용매로 정의된다.The weak polar solvent is defined as a solvent having a dielectric constant of less than 15 which is capable of dissolving a sulfur element in an aryl compound, a bicyclic ether, or a cyclic carbonate, and the strong polar solvent is a bicyclic carbonate, a sulfoxide compound, a lactone compound , A ketone compound, an ester compound, a sulfate compound, and a sulfite compound, wherein the lithium metal protective solvent is a saturated ether compound, an unsaturated ether compound, an N, Is defined as a solvent having a charge / discharge cycle efficiency of 50% or more to form a stable SEI (Solid Electrolyte Interface) on a lithium metal such as a heterocyclic compound containing O, S, or a combination thereof.

상기 약한 극성 용매의 구체적인 예로는 자일렌(xylene), 디메톡시에탄, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 톨루엔, 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디글라임 또는 테트라글라임 등이 있다.Specific examples of the weak polar solvent include xylene, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, toluene, dimethyl ether, diethyl ether, diglyme or tetraglyme .

상기 강한 극성 용매의 구체적인 예로는 헥사메틸 포스포릭 트리아마이드(hexamethyl phosphoric triamide), γ-부티로락톤, 아세토니트릴, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, N-메틸피롤리돈, 3-메틸-2-옥사졸리돈, 디메틸 포름아마이드, 설포란, 디메틸 아세트아마이드, 디메틸 설폭사이드, 디메틸 설페이트, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 디메틸 설파이트, 또는 에틸렌 글리콜 설파이트 등이 있다.Specific examples of the strong polar solvent include hexamethyl phosphoric triamide,? -Butyrolactone, acetonitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, N-methylpyrrolidone, 3-methyl- Dimethyl formamide, sulfolane, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfate, ethylene glycol diacetate, dimethyl sulfite, or ethylene glycol sulfite.

상기 리튬 보호용매의 구체적인 예로는 테트라하이드로 퓨란, 에틸렌 옥사이드, 디옥솔란, 3,5-디메틸 이속사졸, 퓨란, 2-메틸 퓨란, 1,4-옥산 또는 4-메틸디옥솔란 등이 있다.Specific examples of the lithium protecting solvent include tetrahydrofuran, ethylene oxide, dioxolane, 3,5-dimethylisoxazole, furan, 2-methylfuran, 1,4-oxane or 4-methyldioxolane.

본 출원의 하나의 실시상태는 상기 리튬-황 전지를 단위전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다. One embodiment of the present application provides a battery module comprising the lithium-sulfur battery as a unit cell.

상기 전지모듈은 구체적으로 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장장치의 전원으로 사용될 수 있다. The battery module may be specifically used as a power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.

이하, 본 출원을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 출원에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 출원을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples and comparative examples in order to specifically explain the present application. However, the embodiments according to the present application can be modified in various other forms, and the scope of the present application is not construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present application are provided to more fully describe the present application to those of ordinary skill in the art.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

유기 용매로 NMP(N-메틸-2-피롤리돈)를 사용하여 황 1.5g과 탄소 0.15g의 중량을 분산하였고, 이 용액을 150℃로 가열하여 황을 용융시키면서 교반하여 황-탄소 복합체를 형성한 후, 용액을 1,000rpm으로 교반하면서 1℃로 냉각하여 제조한 황-탄소 복합체를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 직경 10 마이크로미터 크기의 입자들이 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있었다. 1.5 g of sulfur and 0.15 g of carbon were dispersed using NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) as an organic solvent, and this solution was heated to 150 캜 to stir sulfur while melting the sulfur, After forming, the sulfur-carbon composite prepared by cooling the solution to 1 캜 while stirring the solution at 1,000 rpm is shown in FIG. 3 and FIG. It was confirmed that particles having a diameter of 10 micrometers were uniformly formed.

<실시예 2> &Lt; Example 2 >

실시예 1에서 유기용매로 DMF(디메틸설폭시드)를 사용한 것 외에는 동일한 방법을 사용하여 제조하였다. 이때 제조된 황-탄소 복합체를 도 5에 나타내었다. 직경 10 마이크로미터 크기의 입자들이 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있었다. The same procedure was followed as in Example 1 except that DMF (dimethylsulfoxide) was used as an organic solvent. The prepared sulfur-carbon composite is shown in Fig. It was confirmed that particles having a diameter of 10 micrometers were uniformly formed.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

실시예 1에서 교반 속도를 3,000rpm으로 조절한 것 외에는 동일한 방법을 사용하여 제조하였다. 이때 제조된 황-탄소 복합체를 도 6 및 도 7에 나타내었다. 직경 2 마이크로미터 ~ 5 마이크로미터 크기의 입자들이 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있었다. The same procedure was used as in Example 1 except that the stirring speed was adjusted to 3,000 rpm. The prepared sulfur-carbon composite is shown in FIGS. 6 and 7. FIG. It was confirmed that particles having a diameter of 2 micrometers to 5 micrometers were uniformly formed.

<실시예 4><Example 4>

실시예 1에서 황 0.3g과 탄소 0.15g을 사용한 것 외에는 동일한 방법을 사용하여 제조하였다. 이때 제조된 황-탄소 복합체를 도 8에 나타내었다.The procedure of Example 1 was repeated except that 0.3 g of sulfur and 0.15 g of carbon were used. The prepared sulfur-carbon composite is shown in FIG.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

볼밀 방법으로 황-탄소 복합체를 제조한 경우를 도 9에 나타내었다. 입자 크기가 불균일한 것을 확인할 수 있다. FIG. 9 shows a case where a sulfur-carbon composite is produced by a ball mill method. It can be confirmed that the particle size is uneven.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

상온에서 냉각하여 제조한 황-탄소 복합체를 도 10에 나타내었다. 입자크기가 크고, 불균일한 것을 확인할 수 있다. The sulfur-carbon composite prepared by cooling at room temperature is shown in Fig. It can be confirmed that the particle size is large and uneven.

<시험예><Test Example>

실시예 1과 비교예 1에서 제조한 황-탄소 복합체를 포함하는 양극 활물질 70 g, 도전재인 카본 블랙 20 g과 바인더 PVDF(폴리피닐덴디플루오리드) 10g의 양극 합제를 용매 NMP(N-methyl-2-pyrolidone)에 첨가하여 양극 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 집전체 상에 코팅하여 양극을 제조하였다. 음극으로 약 150 마이크로미터 두께를 갖는 리튬 호일을, 전해액으로 1M LiN(CF3SO2)2가 용해된 디메톡시에탄과 디옥솔란(5:4 부피비)의 혼합 전해액을 사용하고, 세퍼레이터로 16 마이크로미터 폴리올레핀을 사용하여 리튬-황 전지 코인셀을 제조하였다.A positive electrode mixture of 70 g of the positive electrode active material containing the sulfur-carbon composite prepared in Example 1 and Comparative Example 1, 20 g of carbon black as a conductive material, and 10 g of binder PVDF (polyphenyldinedifluoride) was dissolved in a solvent NMP (N-methyl- 2-pyrolidone) to prepare a positive electrode slurry, and then coated on an aluminum current collector to prepare a positive electrode. A lithium foil having a thickness of about 150 micrometers was used as a negative electrode and a mixed electrolyte of dimethoxyethane and dioxolane (5: 4 by volume) in which 1 M LiN (CF 3 SO 2 ) 2 was dissolved as an electrolyte was used. Molecular polyolefin was used to prepare a lithium-sulfur battery coin cell.

상기 코인셀로 충방전 측정 장치를 이용하여 0.1C 조건에서 충방전 특성 변화를 시험하였고, 그 결과를 도 11과 도 12에 나타내었다. The charge / discharge characteristics of the coin cell were measured at 0.1 C using a charge / discharge measuring apparatus. The results are shown in FIGS. 11 and 12.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 실시예를 설명하였으나, 본 출원은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 출원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect.

100: 황-탄소 복합체 입자
10: 황 입자
20: 탄소 입자
100: sulfur-carbon composite particles
10: sulfur particles
20: Carbon particles

Claims (18)

유기용매에 황과 탄소를 분산하여 용액을 얻는 단계;
상기 용액을 가열하여 황을 용융시키며 혼합하여 황-탄소 복합체를 형성하는 단계; 및
상기 용액을 500 rpm 이상 10,000 rpm 이하의 속도로 교반하면서 냉각하여 황-탄소 복합체의 입자 직경이 0.5 마이크로미터 이상 10 마이크로미터 이하가 되도록 조절하는 단계를 포함하는 황-탄소 복합체의 제조방법.
Dispersing sulfur and carbon in an organic solvent to obtain a solution;
Heating the solution to melt and mix the sulfur to form a sulfur-carbon composite; And
And cooling the solution while stirring at a rate of 500 rpm to 10,000 rpm to adjust the particle diameter of the sulfur-carbon composite to be 0.5 micrometer or more and 10 micrometer or less.
청구항 1에 있어서,
황-탄소 복합체의 입자 크기를 조절하는 단계 이후에,
유기용매를 제거하고 건조하여 황-탄소 복합체 분말을 얻는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
After adjusting the particle size of the sulfur-carbon composite,
Further comprising the step of removing the organic solvent and drying to obtain a sulfur-carbon composite powder.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 온도는 0℃ 초과 4℃ 이하인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling temperature is in the range of more than 0 ° C to 4 ° C.
청구항 1에 있어서,
상기 황-탄소 복합체의 입자 크기를 조절하는 단계에서 교반은 혼합물 용액에 물을 첨가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of controlling the particle size of the sulfur-carbon composite is performed by adding water to the mixture solution.
청구항 4에 있어서,
상기 혼합물 용액 내에서 물과 유기용매의 중량비는 5:1 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체의 제조방법.
The method of claim 4,
Wherein the weight ratio of water to organic solvent in the mixture solution is from 5: 1 to 1: 2.
청구항 1에 있어서,
상기 가열 온도는 120℃ 이상 180℃ 이하인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heating temperature is not less than 120 ° C and not more than 180 ° C.
청구항 1에 있어서,
상기 유기 용매는 비점이 150℃ 이상인 극성 유기 용매인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic solvent is a polar organic solvent having a boiling point of 150 ° C or higher.
청구항 1에 있어서,
상기 유기 용매는 디메틸설폭시드(150℃), 이소아밀프로피오네이트(156℃), 에틸 락테이트(154℃), 에틸에톡시아세테이트(156℃), 2-에톡시에틸아세테이트(156℃), 2-헵타논(150℃), 2-메틸-3-헵타논(159℃), 에틸-2-히드록시-프로피오네이트(154℃), 및 에틸-3-메톡시프로피오네이트(158℃), 2-메톡시 에틸에테르(162℃), 3℃-메톡시부틸아세테이트(170℃), 2-에톡시에틸 에테르(185℃), 2-부톡시에탄올(171℃), 3-에톡시-프로판올(161℃), 디에틸렌글리콜도데실에테르(169℃), 디프로필렌글리콜메틸에테르(188℃), 2,6-디메틸-4-헵타논(169℃), 2-옥타논(173℃), 3-옥타논(168℃), 3-노나논(188℃), 5-노나논(187℃), 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논(166℃), 2-메틸시클로헥사논(163℃), 3-메틸시클로헥사논(170℃), 4-메틸시클로헥사논(170℃), 2,6-디메틸시클로헥사논(175℃), 2,2,6-트리메틸시클로헥사논(179℃), 시클로햅타논(179℃), 헥실아세테이트(169℃), 아밀부티레이트(185℃), 이소프로필락테이트(167℃), 부틸락테이트(186℃), 에틸-3-히드록시부티레이트(170℃), 에틸-3-에톡시프로피오네이트(170℃), 에틸-3-히드록시 부티레이트(180℃), 프로필-2-히드록시-프로피오네이트(169℃), 프로필렌글리콜디아세테이트(186℃), 프로필렌글리콜부틸에테르(170℃), 프로필렌글리콜 메틸에테르 프로피오네이트(160℃), 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르(162℃), 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르 아세테이트(165℃), 디프로필렌글리콜메틸에테르(188℃), 디프로필렌글리콜디메틸에테르(171℃), 에틸렌글리콜부틸에테르(171℃), 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르(176℃), 디에틸렌글리콜메틸이소프로필에테르(179℃), 에틸렌글리콜디에틸에테르(189℃), 부틸부티레이트(165℃), 에틸-3-에톡시프로피오네이트(170℃), 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(194℃), 4-에틸시클로헥사논(193℃), 및 2-부톡시에틸아세테이트(192℃), 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(202℃), 부티롤락톤(204℃), 헥실부틸레이트(205℃), 디에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트(209℃), 디에틸렌글리콜부틸 메틸 에테르(212℃), N-메틸-2-피롤리돈(212℃), 트리프로필글리콜디메틸 에테르(215℃), 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(216℃), 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트(217℃), 디에틸렌글리콜부틸에테르아세테이트(245℃), 3-에폭시-1,2-프로판디올 (222℃), 에틸-4-아세틸부티레이트(222℃), 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(231℃), 트리프로필글리콜메틸 에테르(242℃), 디에틸렌글리콜(245℃), 2-(2-부톡시에톡시)에틸아세테이트(245℃), 카테콜(245℃), 트리에틸렌글리콜 메틸에테르(249℃), 디에틸렌글리콜디부틸에테르(256℃), 트리에틸렌글리콜 에틸에테르(256℃), 디에틸렌글리콜모노헥틸에테르(260℃), 트리에틸렌글리콜 부틸 메틸 에테르(261℃), 트리에틸렌글리콜브틸에테르(271℃), 트리프로필글리콜(273℃), 및 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르(276℃)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The organic solvent is selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide (150 ° C), isoamyl propionate (156 ° C), ethyl lactate (154 ° C), ethyl ethoxyacetate (156 ° C), 2-ethoxyethyl acetate (15O <0> C), ethyl-2-hydroxy-propionate (154 <0> C), and ethyl-3- methoxypropionate Methoxybutyl acetate (170 占 폚), 2-ethoxyethyl ether (185 占 폚), 2-butoxyethanol (171 占 폚), 3-ethoxy -Propanol (161 占 폚), diethylene glycol dodecyl ether (169 占 폚), dipropylene glycol methyl ether (188 占 폚), 2,6-dimethyl-4-heptanone ), 3-octanone (168 占 폚), 3-nonanone (188 占 폚), 5-nonanone (187 占 폚), 4-hydroxy- Methyl cyclohexanone (170 占 폚), 4-methylcyclohexanone (170 占 폚), 2,6-dimethylcyclohexanone (175 占 폚), 2,2,6-trimethyl Cyclohexanone (179 (179 ° C), hexyl acetate (169 ° C), amyl butyrate (185 ° C), isopropyl lactate (167 ° C), butyl lactate (186 ° C), ethyl 3-hydroxybutyrate 170 ° C), ethyl-3-ethoxypropionate (170 ° C), ethyl-3-hydroxybutyrate (180 ° C), propyl-2-hydroxypropionate (169 ° C), propylene glycol diacetate 186 占 폚), propylene glycol butyl ether at 170 占 폚, propylene glycol methyl ether propionate at 160 占 폚, diethylene glycol dimethyl ether at 162 占 폚, diethylene glycol dimethyl ether acetate at 165 占 폚, (178 ° C), diethylene glycol dimethyl ether (171 ° C), ethylene glycol butyl ether (171 ° C), diethylene glycol methyl ethyl ether (176 ° C), diethylene glycol methyl isopropyl ether Diethyl ether (189 占 폚), butyl butyrate (165 占 폚), ethyl-3-ethoxypropyl (193 ° C), and 2-butoxyethyl acetate (192 ° C), diethylene glycol monoethyl ether (202 ° C), diethylene glycol monomethyl ether ), Butyrolactone (204 DEG C), hexyl butyrate (205 DEG C), diethylene glycol methyl ether acetate (209 DEG C), diethylene glycol butyl methyl ether (212 DEG C) 212 ° C), tripropyl glycol dimethyl ether (215 ° C), triethylene glycol dimethyl ether (216 ° C), diethylene glycol ethyl ether acetate (217 ° C), diethylene glycol butyl ether acetate (245 ° C) Diethyleneglycol monobutyl ether (231 占 폚), tripropylglycol methyl ether (242 占 폚), diethylene glycol (245 占 폚), 1,2-propanediol (222 占 폚) (245 占 폚), catechol (245 占 폚), triethylene glycol methyl ether (249 占 폚), diethylene glycol Diethylene glycol monohexyl ether (260 占 폚), triethylene glycol butyl methyl ether (261 占 폚), triethylene glycol butyl ether (271 占 폚), and triethyleneglycol butyl ether (273 占 폚), and tetraethylene glycol dimethyl ether (276 占 폚). The method for producing a sulfur-carbon composite according to any one of claims 1 to 5,
청구항 1에 있어서,
상기 황-탄소 복합체에서 황의 중량은 탄소의 중량보다 2배 이상 10배 이하인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the weight of sulfur in the sulfur-carbon composite is 2 to 10 times the weight of carbon.
삭제delete 삭제delete 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 황-탄소 복합체.A sulfur-carbon composite produced by the method of any one of claims 1 to 9. 황-탄소 복합체로서,
내부에 적어도 하나의 탄소 입자가 포함된 황 입자; 및
상기 황 입자 표면의 일부 또는 전부에 위치하는 탄소 입자들로 이루어지고,
상기 황-탄소 복합체 입자의 직경은 0.5 마이크로미터 이상 10 마이크로미터 이하이며,
상기 황-탄소 복합체 입자 내에서 탄소 입자의 직경은 100 나노미터 이하인 황-탄소 복합체.
As the sulfur-carbon composite,
A sulfur particle containing at least one carbon particle therein; And
And carbon particles located on part or all of the surface of the sulfur particles,
The diameter of the sulfur-carbon composite particles is 0.5 micrometers or more and 10 micrometers or less,
Wherein the diameter of the carbon particles in the sulfur-carbon composite particle is 100 nm or less.
청구항 13에 있어서,
상기 황-탄소 복합체에서 황의 중량은 탄소의 중량보다 2배 이상 10배 이하인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
14. The method of claim 13,
Wherein the weight of sulfur in the sulfur-carbon composite is 2 to 10 times the weight of carbon.
청구항 13에 있어서,
상기 황-탄소 복합체 입자의 직경은 1 마이크로미터 초과 5 마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
14. The method of claim 13,
Wherein the diameter of the sulfur-carbon composite particles is greater than 1 micrometer but less than 5 micrometers.
청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항의 황-탄소 복합체를 포함하는 리튬-황 전지용 양극.A positive electrode for a lithium-sulfur battery comprising the sulfur-carbon composite according to any one of claims 13 to 15. 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항의 황-탄소 복합체를 포함하는 리튬-황 전지용 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막을 포함하는 리튬-황 전지.A cathode for a lithium-sulfur battery comprising the sulfur-carbon composite according to any one of claims 13 to 15; cathode; And a separator disposed between the anode and the cathode. 청구항 17의 리튬-황 전지를 단위전지로 포함하는 전지 모듈.
A battery module comprising the lithium-sulfur battery of claim 17 as a unit cell.
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