KR102081774B1 - Sulfur-carbon composite and lithium-sulfur battery including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 황-탄소 복합체 및 이를 포함하는 리튬-황 전지에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 다공성 탄소재; 및 그 기공 내부 또는 표면에 황을 포함하는 황-탄소 복합체의 내부에 유기 용매가 5 중량% 이하로 잔류하는 황-탄소 복합체 및 이를 포함하는 리튬-황 전지에 관한 것이다.
본 발명은 황이 다공성 탄소재의 기공 내부에 빈 공간 없이 고르게 충진되며 다공성 탄소재의 표면에도 고르게 분포하여 전극의 성능을 개선할 뿐만 아니라 이를 포함하는 리튬-황 전지의 용량, 안정성 및 수명 특성을 개선시킬 수 있다.
The present invention relates to a sulfur-carbon composite and a lithium-sulfur battery including the same, more specifically a porous carbon material; And it relates to a sulfur-carbon composite having an organic solvent of 5% by weight or less in the sulfur-carbon composite containing sulfur in the pores or on the surface thereof and a lithium-sulfur battery comprising the same.
According to the present invention, sulfur is evenly filled without pores in the pores of the porous carbon material and is evenly distributed on the surface of the porous carbon material, thereby improving the performance of the electrode as well as improving the capacity, stability, and life characteristics of the lithium-sulfur battery including the same. You can.

Description

황-탄소 복합체 및 이를 포함하는 리튬-황 전지{SULFUR-CARBON COMPOSITE AND LITHIUM-SULFUR BATTERY INCLUDING THE SAME}Sulfur-Carbon Composites and Lithium-Sulfur Batteries Containing the Same {SULFUR-CARBON COMPOSITE AND LITHIUM-SULFUR BATTERY INCLUDING THE SAME}

본 발명은 황의 분포 특성이 개선된 황-탄소 복합체 및 이를 포함하는 리튬-황 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a sulfur-carbon composite having improved sulfur distribution characteristics and a lithium-sulfur battery including the same.

최근 전자 기기 분야와 전기 자동차 분야의 급속한 발전에 따라 이차 전지의 수요가 증가하고 있다. 특히, 휴대용 전자 기기의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 그에 부응할 수 있는 고 에너지 밀도를 갖는 이차 전지에 대한 요구가 커지고 있다.Recently, with the rapid development of the electronic device field and the electric vehicle field, the demand for secondary batteries is increasing. In particular, with the trend toward miniaturization and light weight of portable electronic devices, there is an increasing demand for secondary batteries having a high energy density that can cope with them.

이차 전지 중 리튬-황 전지는 황-황 결합을 갖는 황계 화합물을 양극 활물질로 사용하고, 리튬과 같은 알칼리 금속 또는 리튬 이온과 같은 금속 이온의 삽입 및 탈삽입이 일어나는 탄소계 물질 또는 리튬과 합금을 형성하는 실리콘이나 주석 등을 음극 활물질로 사용하는 이차 전지이다. 구체적으로, 환원 반응인 방전시 황-황 결합이 끊어지면서 황의 산화수가 감소하고, 산화 반응인 충전시 황의 산화수가 증가하면서 황-황 결합이 다시 형성되는 산화-환원 반응을 이용하여 전기적 에너지를 저장하고 생성한다.The lithium-sulfur battery of the secondary battery uses a sulfur-based compound having a sulfur-sulfur bond as a positive electrode active material, and a carbon-based material or an alloy with lithium, in which insertion and deintercalation of alkali metals such as lithium or metal ions such as lithium ions occur. It is a secondary battery using silicon, tin, etc. to form as a negative electrode active material. Specifically, the electrical energy is stored by using an oxidation-reduction reaction in which the sulfur-sulfur bond is broken when the sulfur-sulfur bond is broken during the reduction reaction, and the sulfur-sulfur bond is formed again when the sulfur-oxide bond is increased when the oxidation-charging charge is increased. And generate

특히, 리튬-황 전지에 양극 활물질로 사용되는 황은 이론 에너지 밀도가 1675 mAh/g으로, 기존의 리튬 이차 전지에 사용되는 양극 활물질에 비해 5배 정도 높은 이론 에너지 밀도를 가지고 있어 고출력, 고 에너지 밀도의 발현이 가능한 전지이다. 이에 더해서 황은 값이 저렴하고 매장량이 풍부해 수급이 용이하며 환경친화적이라는 이점 때문에 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 전기 자동차와 같은 중대형 장치의 에너지원으로 주목받고 있다.In particular, sulfur used as a positive electrode active material in a lithium-sulfur battery has a theoretical energy density of 1675 mAh / g, and has a theoretical energy density of about five times higher than that of a conventional positive electrode active material used in a lithium secondary battery. Is a battery capable of expression. In addition, sulfur is attracting attention as an energy source for medium and large devices such as electric vehicles as well as portable electronic devices due to its low cost, rich reserves, and easy supply and environmental friendliness.

그러나, 황은 전기 전도도가 5Х10-30 S/㎝로 전기 전도성이 없는 부도체이므로 전기화학 반응으로 생성된 전자의 이동이 어려운 문제가 있다. 이에 전기화학적 반응 사이트를 제공할 수 있는 탄소와 같은 전기적 도전재와 함께 사용되고 있다.However, since sulfur has an electrical conductivity of 5Х10 -30 S / cm, since sulfur is an insulator that does not have electrical conductivity, it is difficult to move electrons generated by an electrochemical reaction. It is therefore used in conjunction with an electrically conductive material, such as carbon, which can provide an electrochemical reaction site.

이때 도전재와 황이 단순 혼합되어 사용된 경우 산화-환원 반응시에 황이 전해질로 유출되어 전지 수명이 열화될 뿐 아니라, 황의 환원 물질인 리튬 폴리설파이드가 용출되어 더 이상 전기화학 반응에 참여하지 못하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 전극 내 황이 과량으로 로딩(loading)되는 경우 용량이 감소하는 문제점도 있다. 이에 도전재와 황의 혼합 품질을 개선을 위한 다양한 기술이 제안되었다.In this case, when the conductive material and sulfur are simply mixed and used, sulfur is leaked into the electrolyte during the oxidation-reduction reaction, thereby deteriorating the battery life, and lithium polysulfide, which is a reducing material of sulfur, is eluted and no longer participates in the electrochemical reaction. There was a problem. In addition, there is a problem in that the capacity decreases when sulfur in the electrode is excessively loaded. Accordingly, various techniques have been proposed to improve the mixing quality of the conductive material and sulfur.

일례로, 대한민국 공개특허 제2014-0086811호는 다량의 유황을 함침시킨 유황-다공성 도전재 복합체를 기계적 밀링을 통해 분쇄함으로써 유황 함량을 높이는 기술을 제시하고 있다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0086811 proposes a technique for increasing the sulfur content by pulverizing a sulfur-porous conductive material composite impregnated with a large amount of sulfur through mechanical milling.

또한, 대한민국 공개특허 제2015-0026098호는 망상 구조의 다공성 탄소 폼에 용융 황을 담지한 리튬-황 전지용 양극에 관한 것으로, 바인더 수지를 포함하지 않아 황 로딩양 및 전지 용량을 높일 수 있음을 개시하고 있다.In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0026098 relates to a positive electrode for a lithium-sulfur battery in which molten sulfur is supported on a porous carbon foam having a network structure, and does not include a binder resin, thereby increasing sulfur loading and battery capacity. Doing.

또한, 대한민국 공개특허 제2016-0037084호는 황을 포함하는 탄소나노튜브 응집체에 그래핀을 코팅함으로써 황-탄소나노튜브 복합체의 도전성 및 황 로딩양을 증가시킬 수 있음을 개시하고 있다.In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0037084 discloses that by coating the graphene on the carbon nanotube aggregate containing sulfur can increase the conductivity and sulfur loading of the sulfur-carbon nanotube composite.

이들 특허에서 제시하는 황-탄소 복합체는 제조방법 또는 조성을 변경하여 황의 함량을 어느 정도 개선하였으나 그 효과가 충분치 않다. 따라서 혼합 균일성을 개선하여 우수한 반응성 및 품질을 나타내는 황-탄소 복합체에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.The sulfur-carbon composites proposed in these patents improve the sulfur content to some extent by changing the manufacturing method or composition, but the effect is not sufficient. Therefore, there is a need for further research on sulfur-carbon composites that exhibit excellent reactivity and quality by improving mixing uniformity.

대한민국 공개특허 제2014-0086811호(2014.07.08), 리튬유황 이차전지 양극용 유황-다공성 도전재 나노 복합체의 제조 방법Republic of Korea Patent Publication No. 2014-0086811 (2014.07.08), Method of manufacturing sulfur-porous conductive material nanocomposite for lithium sulfur secondary battery positive electrode 대한민국 공개특허 제2015-0026098호(2015.03.11), 리튬-황 전지용 양극 및 이의 제조 방법Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0026098 (2015.03.11), a positive electrode for a lithium-sulfur battery and a manufacturing method thereof 대한민국 공개특허 제2016-0037084호(2016.04.05), 황-탄소나노튜브 복합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬-황 전지용 캐소드 활물질 및 이를 포함한 리튬-황 전지Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0037084 (2016.04.05), sulfur-carbon nanotube composite, a manufacturing method thereof, a cathode active material for a lithium-sulfur battery including the same and a lithium-sulfur battery including the same

이에 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하고자 다각적으로 연구를 수행한 결과, 황-탄소 복합체 내부에 특정 유기 용매를 소량 포함함으로써 황이 보다 균일하게 분포하며 탄소재의 기공 내부에 충분히 충진될 수 있음을 확인하였다.Accordingly, the present inventors conducted various studies to solve the above problems, and confirmed that sulfur is more uniformly distributed by filling a specific organic solvent in the sulfur-carbon composite and filled sufficiently in the pores of the carbon material. It was.

이에 본 발명의 목적은 내부에 소량의 유기 용매가 잔류하여 황이 균일하게 분포하는 황-탄소 복합체를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a sulfur-carbon composite in which sulfur is uniformly distributed due to a small amount of organic solvent remaining therein.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 양극 및 이를 포함하는 리튬-황 전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a positive electrode including the sulfur-carbon composite and a lithium-sulfur battery including the same.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내부에 유기 용매가 5 중량% 이하로 잔류하는 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sulfur-carbon composite, characterized in that the organic solvent remaining in 5% by weight or less.

상기 유기 용매의 잔류량은 0.001 내지 5 중량% 이하인 것을 특징으로 한다.Residual amount of the organic solvent is characterized in that 0.001 to 5% by weight or less.

이때 상기 유기 용매는 끓는점이 155 내지 300 ℃인 것을 특징으로 한다.At this time, the organic solvent is characterized in that the boiling point of 155 to 300 ℃.

상기 황-탄소 복합체는 다공성 탄소재; 및 그 기공 내부 또는 표면에 황을 포함하는 것을 특징으로 한다.The sulfur-carbon composite is a porous carbon material; And sulfur in or on the surface of the pores.

또한, 본 발명은 내부에 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디옥솔란, 디메톡시에탄, 자일렌 및 설포란으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 유기 용매가 5 중량% 이하로 잔류하는 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체를 제공한다.In addition, the present invention is sulfur-carbon, characterized in that at least two organic solvents selected from the group consisting of diethylene glycol dimethyl ether, dioxolane, dimethoxyethane, xylene and sulfolane remain at 5% by weight or less. To provide a complex.

또한, 본 발명은 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 리튬-황 전지용 양극을 제공한다.In addition, the present invention provides a positive electrode for a lithium-sulfur battery including the sulfur-carbon composite.

아울러, 본 발명은 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 전해질을 포함하는 리튬-황 전지를 제공한다.In addition, the present invention is a positive electrode comprising the sulfur-carbon composite; cathode; And it provides a lithium-sulfur battery comprising an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode.

본 발명에 따른 황-탄소 복합체는 내부에 소량의 특정 유기 용매가 잔류하여 황이 다공성 탄소재의 기공 내부에 빈 공간 없이 충분히 충진될 수 있고, 황의 분산 특성이 개선되어 다공성 탄소재의 표면에도 고르게 분포될 수 있다.The sulfur-carbon composite according to the present invention has a small amount of a specific organic solvent remaining therein so that sulfur can be sufficiently filled without voids in the pores of the porous carbon material, and the dispersion property of sulfur is improved to distribute evenly on the surface of the porous carbon material. Can be.

이에 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 양극 및 리튬-황 전지는 안정성, 사이클 특성 및 용량 특성이 개선될 수 있다.Accordingly, the positive electrode and the lithium-sulfur battery including the sulfur-carbon composite may have improved stability, cycle characteristics, and capacity characteristics.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 황-탄소 복합체의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 황-탄소 복합체의 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 황-탄소 복합체의 열물성 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예1 및 비교예 1을 적용하여 제조한 리튬-황 전지 코인 셀의 충방전 특성 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a SEM photograph of a sulfur-carbon composite prepared according to Example 1 of the present invention.
2 is a SEM photograph of a sulfur-carbon composite prepared according to Comparative Example 1 of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the thermal properties of the sulfur-carbon composite prepared according to Example 1 of the present invention.
4 is a graph showing charge and discharge characteristics of the lithium-sulfur battery coin cell manufactured by applying Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid in understanding the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concepts of terms in order to best describe their invention. There is

원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Based on the principle, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

본 명세서에서 사용되고 있는 용어 “복합체(composite)”란 두 가지 이상의 재료가 조합되어 물리적·화학적으로 서로 다른 상(phase)를 형성하면서 보다 유효한 기능을 발현하는 물질을 의미한다.As used herein, the term “composite” refers to a substance in which two or more materials are combined to form physically and chemically different phases and express more effective functions.

리튬-황 전지는 기존의 리튬 이차 전지에 비해 월등히 높은 이론 에너지 밀도를 가지며, 양극 활물질로 사용되는 황은 자원이 풍부하여 가격이 저렴하므로 전지의 제조단가를 낮츨 수 있다는 장점으로 인해 차세대 전지로 각광받고 있다.Lithium-sulfur batteries have a much higher theoretical energy density than conventional lithium secondary batteries, and sulfur, which is used as a positive electrode active material, has been spotlighted as a next-generation battery because of its rich resources and low price. have.

상기 리튬-황 전지에서 황의 낮은 전기 전도도를 해결하기 위해 탄소, 고분자 등 전도성 소재를 코팅하거나 복합체를 제조한다. 복합체의 경우, 양극 내 황 대신 다른 전도성 소재가 포함되기 때문에 양극 활물질의 반응성에 영향을 주고 전지의 에너지 밀도를 저하시킬 수 있으므로 황-탄소 복합체 내 황의 함량을 최대화하고 분포를 균일화하는 것이 중요하다. 이때 다공성 탄소재, 용융 황을 사용하거나 기계적 밀링 공정을 통해 황의 함량을 늘릴 수 있다. 그러나, 황과 다공성 탄소재를 혼합 후 열처리하거나 액체 상태의 황을 함침하는 방법을 도입하는 경우에도 기공 내부에 황을 보이드(void) 없이 균일하게 충진하기에는 어려움이 있다.In order to solve the low electrical conductivity of sulfur in the lithium-sulfur battery, a conductive material such as carbon or a polymer is coated or a composite is prepared. In the case of the composite, since other conductive materials are included instead of sulfur in the positive electrode, it may affect the reactivity of the positive electrode active material and lower the energy density of the battery. Therefore, it is important to maximize the content of sulfur in the sulfur-carbon composite and to uniform the distribution. In this case, it is possible to increase the content of sulfur by using a porous carbon material, molten sulfur, or through a mechanical milling process. However, even when introducing a method of mixing and heat-treating sulfur and porous carbon material or impregnating liquid sulfur, it is difficult to uniformly fill sulfur in the pores without voids.

이에 본 발명에서는 황-탄소 복합체 내 황의 분포 및 충진 균일성을 향상시켜 황-탄소 복합체의 반응성 및 리튬-황 전지에서의 충방전 특성 개선 효과를 확보하기 위해 일정량의 유기 용매를 포함하는 황-탄소 복합체를 제공한다.Therefore, in the present invention, sulfur-carbon containing a certain amount of organic solvent to improve the distribution and filling uniformity of sulfur in the sulfur-carbon composite to secure the reactivity of the sulfur-carbon composite and the charge and discharge characteristics in the lithium-sulfur battery. To provide a complex.

구체적으로, 본 발명의 일 구현예 따른 황-탄소 복합체는 다공성 탄소재 및 그 기공 내부 또는 표면에 황을 포함하며 이때 상기 다공성 탄소재의 내부에 유기 용매가 5 중량% 이하로 잔류한다.Specifically, the sulfur-carbon composite according to the embodiment of the present invention includes sulfur in the porous carbon material and its pores or the surface thereof, and at this time, the organic solvent remains within 5% by weight or less of the porous carbon material.

상기 유기 용매는 황-탄소 복합체에 있어서, 황의 분산성을 높여 다공성 탄소재의 기공 내부 또는 표면에 황이 보다 고르게 분포될 수 있게 한다. 특히 다공성 탄소재의 기공 내부에 빈 공간 없이 충분히 황이 충진되어 양극 활물질로서 반응성 개선 뿐만 아니라 리튬-황 전지의 용량 및 수명 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.The organic solvent increases sulfur dispersibility in the sulfur-carbon composite so that sulfur may be more evenly distributed in or on the surface of the pores of the porous carbon material. In particular, sulfur is sufficiently filled without voids in the pores of the porous carbon material to improve the capacity and life characteristics of the lithium-sulfur battery as well as improving reactivity as a cathode active material.

본 발명의 일 구현예에 따른 황-탄소 복합체에서 상기 유기 용매는 0.001 내지 5 중량%로 잔류할 수 있으며, 바람직하게는 0.005 내지 1 중량%이다. 상기 유기 용매가 상기 범위 미만으로 잔류하는 경우 황의 분포 및 충진 특성의 개선 효과가 미미하며, 반대로 상기 범위를 초과하여 잔류하는 경우 양극 활물질로서의 기능 및 전지 성능에 악영향을 줄 수 있다.In the sulfur-carbon composite according to one embodiment of the present invention, the organic solvent may remain in an amount of 0.001 to 5 wt%, preferably 0.005 to 1 wt%. When the organic solvent remains below the above range, the effect of improving the distribution and filling characteristics of sulfur is insignificant, and on the contrary, when the organic solvent remains above the above range, it may adversely affect the function and battery performance as the positive electrode active material.

상기 유기 용매는 끓는점이 155 내지 300 ℃인 것으로, 황-탄소 복합체의 제조시 다공성 탄소재의 기공 내부로 황을 채우기 위한 용융-확산(melt-diffusion) 공정 중에도 휘발되지 않고 존재함으로써 다공성 탄소재의 기공 내부에 황이 균일하게 충진될 수 있도록 한다. The organic solvent has a boiling point of 155 to 300 ° C., and does not volatilize even during a melt-diffusion process for filling sulfur into pores of the porous carbon material when the sulfur-carbon composite is manufactured. Allow sulfur to be uniformly filled in the pores.

또한, 상기 유기 용매는 전술한 끓는점을 갖는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니나, 최종 제조된 황-탄소 복합체의 내부에 포함되기 때문에 전지의 다른 구성 요소들에 영향을 주지 않고, 특히 전해액과 반응하지 않거나 전해액 구성 용매 중에서 선택될 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 유기 용매는 케톤계(ketons), 에테르계(ethers), 에스테르계(esters), 알코올계(alcohols), 술폭시화물계(sulfoxides) 및 아미드계(amides)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 용매의 종류 및 이의 끓는점은 하기 표 1과 같으나, 본 발명이 하기의 예로 한정되는 것은 아니다.In addition, the organic solvent is not particularly limited to the above-mentioned boiling point, but because it is included in the final manufactured sulfur-carbon composite does not affect other components of the battery, in particular does not react with the electrolyte or the electrolyte It may be selected from constituent solvents. Organic solvents usable in the present invention are selected from the group consisting of ketones, ethers, esters, alcohols, sulfoxides and amides. It may include one or more. For example, the type of the organic solvent and its boiling point are as shown in Table 1 below, but the present invention is not limited to the following examples.

유기 용매Organic solvent 끓는점 (℃)Boiling Point (℃) 이소아밀프로피오네이트Isoamyl Propionate 156156 에틸에톡시아세테이트Ethyl ethoxy acetate 156156 2-에톡시에틸아세테이트2-ethoxyethyl acetate 156156 2-메틸-3-헵타논2-methyl-3-heptanone 159159 에틸-3-메톡시프로피오네이트Ethyl-3-methoxypropionate 158158 2-메톡시 에틸에테르2-methoxy ethyl ether 162162 3-메톡시 부틸아세테이트3-methoxy butyl acetate 170170 2-에톡시에틸 에테르2-ethoxyethyl ether 185185 2-부톡시에탄올2-butoxyethanol 171171 3-에톡시-프로판올3-ethoxy-propanol 161161 디에틸렌글리콜도데실에테르Diethylene glycol dodecyl ether 169169 디프로필렌글리콜메틸에테르Dipropylene glycol methyl ether 188188 2,6-디메틸-4 -헵타논2,6-dimethyl-4-heptanone 169169 2-옥타논2-octanone 173173 3-옥타논3-octanone 168168 3-노나논3-nonnanon 188188 5-노나논5-nonnanon 187187 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone 166166 2-메틸시클로헥사논2-methylcyclohexanone 163163 3-메틸시클로헥사논3-methylcyclohexanone 170170 4-메틸시클로헥사논4-methylcyclohexanone 170170 2,6-디메틸시클로헥사논2,6-dimethylcyclohexanone 175175 2,2,6-트리메틸시클로헥사논2,2,6-trimethylcyclohexanone 179179 시클로햅타논Cyclohaptanone 179179 헥실아세테이트Hexyl acetate 169169 아밀부티레이트Amyl butyrate 185185 이소프로필락테이트Isopropyl lactate 167167 부틸락테이트Butyl lactate 186186 에틸-3-히드록시부티레이트Ethyl-3-hydroxybutyrate 170170 에틸-3-에톡시프로피오네이트Ethyl-3-ethoxypropionate 170170 에틸-3-히드록시 부티레이트Ethyl-3-hydroxy butyrate 180180 프로필-2-히드록시-프로피오네이트Propyl-2-hydroxypropionate 169169 프로필렌글리콜 디아세테이트Propylene Glycol Diacetate 186186 프로필렌글리콜 부틸에테르Propylene Glycol Butyl Ether 170170 프로필렌글리콜 메틸에테르 프로피오네이트Propylene Glycol Methyl Ether Propionate 160160 디에틸렌글리콜 디메틸에테르Diethylene glycol dimethyl ether 162162 디에틸렌글리콜 디메틸에테르아세테이트Diethylene Glycol Dimethyl Ether Acetate 165165 디프로필렌글리콜 메틸에테르Dipropylene Glycol Methyl Ether 188188 디프로필렌글리콜 디메틸에테르Dipropylene Glycol Dimethyl Ether 171171 에틸렌글리콜 부틸에테르Ethylene Glycol Butyl Ether 171171 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르Diethylene glycol methylethyl ether 176176 디에틸렌글리콜 메틸이소프로필에테르Diethylene Glycol Methyl Isopropyl Ether 179179 에틸렌글리콜 디에틸에테르Ethylene Glycol Diethyl Ether 189189 부틸부티레이트Butyl butyrate 165165 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르Diethylene glycol monomethyl ether 194194 4-에틸시클로헥사논4-ethylcyclohexanone 193193 2-부톡시에틸아세테이트2-butoxyethyl acetate 192192 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르Diethylene glycol monoethyl ether 202202 γ-부티로락톤γ-butyrolactone 204204 헥실부티레이트Hexylbutyrate 205205 디에틸렌글리콜 메틸에테르아세테이트Diethylene Glycol Methyl Ether Acetate 209209 디에틸렌글리콜 부틸 메틸에테르Diethylene glycol butyl methyl ether 212212 N-메틸-2-피롤리돈N-methyl-2-pyrrolidone 212212 트리프로필글리콜 디메틸에테르Tripropylglycol dimethyl ether 215215 트리에틸렌글리콜 디메틸에테르Triethylene glycol dimethyl ether 216216 디에틸렌글리콜 에틸에테르아세테이트Diethylene glycol ethyl ether acetate 217217 디에틸렌글리콜 부틸에테르아세테이트Diethylene Glycol Butyl Ether Acetate 245245 3-에폭시-1,2-프로판디올3-epoxy-1,2-propanediol 222222 에틸-4-아세틸부티레이트Ethyl-4-acetylbutyrate 222222 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르Diethylene glycol monobutyl ether 231231 트리프로필글리콜 메틸에테르Tripropylglycol methyl ether 242242 디에틸렌글리콜Diethylene glycol 245245 2-(2-부톡시에톡시)에틸아세테이트2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate 245245 카테콜Catechol 245245 트리에틸렌글리콜 메틸에테르Triethylene glycol methyl ether 249249 디에틸렌글리콜 디부틸에테르Diethylene glycol dibutyl ether 256256 트리에틸렌글리콜 에틸에테르Triethylene glycol ethyl ether 256256 디에틸렌글리콜 모노헥틸에테르Diethylene glycol monohexyl ether 260260 트리에틸렌글리콜 부틸메틸에테르Triethylene glycol butyl methyl ether 261261 트리에틸렌글리콜 부틸에테르Triethylene Glycol Butyl Ether 271271 트리프로필렌글리콜Tripropylene glycol 273273 테트라에틸렌글리콜 디메틸에테르Tetraethylene Glycol Dimethyl Ether 276276 에틸렌 카보네이트Ethylene carbonate 248248 프로필렌 카보네이트Propylene carbonate 204204 설포란Sulfolane 285285

바람직하게 상기 용매는 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸에테르, γ-부티로락톤, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 및 설포란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.Preferably, the solvent may include at least one selected from the group consisting of diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate and sulfolane. have.

한편, 본 발명은 내부에 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 1-프로판올, 부탄올, 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄, 아세톤, 톨루엔, 크실렌, 아세토니트릴, 헵탄, 시클로헥산, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디옥솔란, 디메톡시에탄, 자일렌 및 설포란으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 유기 용매가 5 중량% 이하로 잔류하는 황-탄소 복합체를 포함한다. 이때 상기 황-탄소 복합체는 황의 균일한 분포를 도모하면서도 전해질을 구성하는 용매를 포함하기 때문에 전극으로 전지에 도입시 성능과 안정성 측면에서 바람직하다.On the other hand, the present invention is methanol, ethanol, isopropanol, 1-propanol, butanol, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, acetone, toluene, xylene, acetonitrile, heptane, cyclohexane, diethylene glycol dimethyl ether, dioxolane, And sulfur-carbon complexes in which at least two organic solvents selected from the group consisting of dimethoxyethane, xylene and sulfolane remain at most 5% by weight. At this time, the sulfur-carbon composite is preferable in terms of performance and stability when introduced into the battery as an electrode because it contains a solvent constituting the electrolyte while achieving a uniform distribution of sulfur.

상기 다공성 탄소재는 황이 균일하고 안정적으로 고정화될 수 있는 골격을 제공하고 황의 낮은 전기 전도도를 보완하여 전기화학 반응이 원활하게 진행될 수 있게 한다.The porous carbon material provides a framework in which sulfur can be uniformly and stably immobilized, and complements low electrical conductivity of sulfur to allow the electrochemical reaction to proceed smoothly.

상기 다공성 탄소재는 일반적으로 다양한 탄소 재질의 전구체를 탄화시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 다공성 탄소재는 내부에 일정하지 않은 기공을 포함하며 상기 기공의 평균 직경은 1 내지 200 ㎚ 범위이면서 공극률 또는 기공도가 체적의 10 내지 90 % 범위일 수 있다. 만일 상기 기공의 평균 직경이 1 ㎚ 미만인 경우 기공 크기가 분자 수준에 불과하여 황의 함침이 불가능하며, 반대로 200 ㎚를 초과하는 경우 생성되는 황-탄소 복합체의 크기가 커지므로 바람직하지 않다. The porous carbon material may generally be prepared by carbonizing precursors of various carbon materials. The porous carbon material may include non-uniform pores therein, and the average diameter of the pores may be in the range of 1 to 200 nm and porosity or porosity may range from 10 to 90% of the volume. If the average diameter of the pores is less than 1 nm, the pore size is only molecular level, so impregnation of sulfur is impossible, and conversely, if the average pore size exceeds 200 nm, the size of the sulfur-carbon composite is large, which is not preferable.

또한 상기 다공성 탄소재의 형태로서 구형, 봉형, 침상형, 판상형, 튜브형, 또는 벌크형으로 존재하는 것이 사용될 수 있다.In addition, the spherical, rod-shaped, needle-shaped, plate-shaped, tubular, or bulk type may be used as the form of the porous carbon material.

상기 다공성 탄소재는 다공성 구조이거나 비표면적이 높은 것이면 어느 것이든 무방하다. 구체적으로, 상기 다공성 탄소재로는 그래파이트(graphite); 그래핀(graphene); 덴카 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본 블랙; 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 등의 탄소나노튜브(CNT); 그라파이트 나노파이버(GNF), 카본 나노파이버(CNF), 활성화 탄소 파이버(ACF) 등의 탄소 섬유; 및 CMK-3, CMK-8, MSU-F-C 등의 메조포러스 탄소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The porous carbon material may be any one as long as it has a porous structure or a high specific surface area. Specifically, the porous carbon material is graphite (graphite); Graphene; Carbon blacks such as denka black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and summer black; Carbon nanotubes (CNT) such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT); Carbon fibers such as graphite nanofibers (GNF), carbon nanofibers (CNF), and activated carbon fibers (ACF); And may be one or more selected from the group consisting of mesoporous carbon, such as CMK-3, CMK-8, MSU-F-C, but is not limited thereto.

상기 황은 무기 황(S8), Li2Sn(n ≥ 1), 유기 황 화합물 및 탄소-황 폴리머[(C2Sx)n, x=2.5 내지 50, n ≥ 2]로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 무기 황(S8)을 사용할 수 있다.The sulfur is from the group consisting of inorganic sulfur (S 8 ), Li 2 S n (n ≧ 1), organic sulfur compound and carbon-sulfur polymer [(C 2 S x ) n , x = 2.5 to 50, n ≧ 2] It may be one or more selected. Preferably inorganic sulfur (S 8 ) can be used.

본 발명에 따른 황-탄소 복합체에서 전술한 다공성 탄소재와 황의 중량비는 1:9 내지 5:5, 바람직하게는 2:9 내지 3:7일 수 있다. 만약 상기 중량비 범위 미만인 경우 다공성 탄소재의 함량이 증가함에 따라 양극 슬러리 제조시에 필요한 바인더 첨가량이 늘어난다. 이러한 바인더 첨가량의 증가는 결국 전극의 면저항을 증가시키기게 되고 전자 이동(electron pass)을 막는 절연체 역할을 하게 되어 셀 성능을 저하시킬 수 있다. 반대로 상기 중량비 범위를 초과하는 경우 황이 그들끼리 뭉치게 되고, 전자를 받기 어려워서 전극 반응에 직접적으로 참여하기 어렵게 될 수 있다.In the sulfur-carbon composite according to the present invention, the weight ratio of the aforementioned porous carbon material and sulfur may be 1: 9 to 5: 5, preferably 2: 9 to 3: 7. If less than the weight ratio range, as the content of the porous carbonaceous material is increased, the amount of binder required for preparing the positive electrode slurry increases. Increasing the amount of binder added may eventually increase the sheet resistance of the electrode and serve as an insulator that prevents electron pass, thereby degrading cell performance. On the contrary, when the weight ratio exceeds the range, sulfur may be agglomerated among them, and it may be difficult to directly participate in the electrode reaction because it is difficult to receive electrons.

또한, 상기 황은 상기 다공성 탄소재의 기공 내부 뿐만 아니라 표면에 위치하며 이때 상기 다공성 탄소재의 외부 전체 표면의 100% 미만, 바람직하게는 1 내지 80 %, 더욱 바람직하게는 50 내지 80 % 영역에 존재할 수 있다. 상기 황이 다공성 탄소재의 표면에 상기 범위 내에 있을 때 전자 전달 면적 및 전해액의 젖음성 면에서 최대 효과를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 범위 영역에서 황이 다공성 탄소재의 표면에 얇고 고르게 함침되므로 충방전 과정에서 전자 전달 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 만약, 상기 황이 다공성 탄소재의 표면의 100% 영역에 위치하는 경우, 상기 다공성 탄소재가 완전히 황으로 덮여 전해액의 젖음성이 떨어지고 전극 내 포함되는 도전재와 접촉성이 떨어져 전자 전달을 받지 못해 반응에 참여할 수 없게 된다. In addition, the sulfur is located on the surface as well as inside the pores of the porous carbon material, wherein the sulfur is present in less than 100%, preferably 1 to 80%, more preferably 50 to 80% region of the entire outer surface of the porous carbon material. Can be. When the sulfur is in the above range on the surface of the porous carbon material may exhibit the maximum effect in terms of the electron transfer area and the wettability of the electrolyte. Specifically, since the sulfur is thinly and evenly impregnated on the surface of the porous carbon material in the above range region, the electron transfer contact area may be increased during the charge and discharge process. If the sulfur is located at 100% of the surface of the porous carbon material, the porous carbon material is completely covered with sulfur, so that the wettability of the electrolyte is inferior and the contact with the conductive material included in the electrode is poor, and thus the electrons cannot be transferred to participate in the reaction. It becomes impossible.

또한, 본 발명은 상기 황-탄소 복합체의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing the sulfur-carbon composite.

본 발명에 따른 황-탄소 복합체의 제조방법은 특별히 한정되지 않고 당업계에서 통상적으로 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다.The method for producing the sulfur-carbon composite according to the present invention is not particularly limited and may be prepared by methods commonly known in the art.

예컨대, 상기 황-탄소 복합체의 제조방법은 황, 다공성 도전재 및 유기 용매를 혼합하는 단계 및 상기 혼합물을 가열하여 황을 용융시키며 혼합하여 황-탄소 복합체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the method of manufacturing the sulfur-carbon composite may include mixing sulfur, a porous conductive material and an organic solvent, and heating the mixture to melt and mix sulfur to form a sulfur-carbon composite.

상기 가열 온도는 황이 용융되는 온도이면 무방하고 구체적으로 120 내지 180 ℃, 바람직하게는 150 내지 180 ℃일 수 있다. 상기 가열 온도가 120 ℃미만인 경우 황이 충분히 용융되지 않아 황-탄소 복합체의 구조가 제대로 형성되지 않을 수 있고, 180 ℃를 초과하는 경우 유기 용매가 잔류하지 못해 목적한 효과를 얻기 어렵다. 이에 더해서, 상기 가열 시간은 황의 함량에 따라 조절될 수 있다. The heating temperature may be any temperature at which sulfur is melted, and may be specifically 120 to 180 ° C., preferably 150 to 180 ° C. If the heating temperature is less than 120 ℃ sulfur may not be sufficiently melted structure of the sulfur-carbon composite is not properly formed, if it exceeds 180 ℃ organic solvent does not remain difficult to obtain the desired effect. In addition, the heating time may be adjusted according to the content of sulfur.

상기 혼합 방법은 원료인 황, 다공성 도전재 및 유기 용매의 혼합도를 높이기 위한 것으로 당업계에서 통상적으로 사용되는 교반 장치를 이용하여 수행할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이때 혼합 시간 및 속도 또한 원료의 함량 및 조건에 따라 선택적으로 조절될 수 있다.The mixing method is to increase the degree of mixing of the raw material sulfur, the porous conductive material and the organic solvent can be performed using a stirring device commonly used in the art, but is not limited thereto. In this case, the mixing time and speed may also be selectively adjusted according to the content and conditions of the raw materials.

전술한 제조방법을 통해 형성된 황-탄소 복합체는 내부에 5 중량% 이하의 유기 용매가 잔류하도록 건조하여 최종적으로 황-탄소 복합체 분말로 제조될 수 있다.The sulfur-carbon composite formed through the above-described manufacturing method may be dried to have an organic solvent of 5% by weight or less remaining therein, and finally, may be manufactured as a sulfur-carbon composite powder.

또한, 본 발명은 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 리튬-황 전지용 양극을 제공한다. 상기 황-탄소 복합체는 양극 내에서 양극 활물질로 포함될 수 있다.In addition, the present invention provides a positive electrode for a lithium-sulfur battery including the sulfur-carbon composite. The sulfur-carbon composite may be included as a cathode active material in a cathode.

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.The positive electrode may further include at least one additive selected from transition metal elements, group IIIA elements, group IVA elements, sulfur compounds of these elements, and alloys of these elements and sulfur in addition to the positive electrode active material.

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 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au or Hg and the like, the Group IIIA element may include Al, Ga, In, Ti, and the like, 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 move smoothly in the positive electrode, and a binder for attaching 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 conductivity without causing chemical changes to the battery, but may include graphite-based materials such as KS6; Carbon blacks such as Super-P, Denka Black, Acetylene Black, Ketjen Black, Channel Black, Furnace Black, Lamp Black, Summer Black, Carbon Black; Carbon derivatives such as carbon nanotubes and fullerenes; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder 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 내지 30 중량%로 첨가될 수 있다.The conductive material may be added in an amount of 0.01 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), 폴리 비닐리덴 플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌과 폴리비닐리덴플루오라이드의 코폴리머(상품명: Kynar), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리스티렌, 이들의 유도체, 블랜드, 코폴리머 등이 사용될 수 있다.The binder includes poly (vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, crosslinked polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methyl methacrylate), polyvinylidene Copolymers of fluoride, polyhexafluoropropylene and polyvinylidene fluoride (trade name: Kynar), poly (ethyl acrylate), polytetrafluoroethylenepolyvinylchloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, polystyrene, Derivatives, blends, copolymers and the like thereof can be used.

상기 바인더의 함량은 상기 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 0.5 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 binder may be added in an amount of 0.5 to 30 wt% based on the total weight of the mixture including the cathode active material. If the content of the binder is less than 0.5% by weight, the physical properties of the positive electrode may be deteriorated, so that the active material and the conductive material may be dropped in the positive electrode. If the content is more than 30% by weight, the ratio of the active material and the conductive material in the positive electrode is relatively decreased, thereby reducing battery capacity. can do.

본 발명의 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.Looking at the method of manufacturing the positive electrode of the present invention in detail, first, the binder is dissolved in a solvent for preparing a slurry, and then the conductive material is dispersed. The solvent for preparing the slurry can uniformly disperse the positive electrode active material, the binder, and the conductive material, and it is preferable to use one that is easily evaporated. Typically, acetonitrile, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, water, iso Propyl alcohol and the like. Next, the positive electrode active material, or optionally together with an additive, is uniformly dispersed again in a solvent in which the conductive material is dispersed to prepare a positive electrode slurry. The amount of the solvent, the positive electrode active material, or optionally the additive included in the slurry does not have a particularly important meaning in the present application, and it is sufficient only to have an appropriate viscosity to facilitate the 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 in an appropriate thickness depending on the viscosity of the slurry and the thickness of the positive electrode to be formed.

상기 집전체로는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 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. 또한, 상기 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체 또는 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The current collector can be generally made to a thickness of 3 to 500 ㎛, and is not particularly limited as long as it has a high conductivity without causing chemical changes in the battery. Specifically, conductive materials such as stainless steel, aluminum, copper, and titanium may be used, and more specifically, a carbon-coated aluminum current collector may be used. The use of an aluminum 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 of polysulfide of aluminum is prevented, compared with the non-carbon coated aluminum substrate. In addition, the current collector may be in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam or nonwoven fabric.

또한, 본 발명은 전술한 황-탄소 복합체를 포함하는 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 전해질을 포함하는 리튬-황 전지를 제공한다.In addition, the present invention is a positive electrode comprising a sulfur-carbon composite described above; cathode; And it provides a lithium-sulfur battery comprising an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode.

상기 양극은 본 발명에 의한 것으로 앞서 언급한 바를 따른다.The anode is according to the invention and according to the foregoing.

상기 음극은 집전체와 그의 일면 또는 양면에 형성된 음극 활물질층으로 구성될 수 있다. 상기 음극 활물질은 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 include a current collector and a negative electrode active material layer formed on one or both surfaces thereof. The negative electrode active material may be a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions, a material capable of reacting with lithium ions to reversibly form a lithium-containing compound, 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 the lithium ions may be, for example, crystalline carbon, amorphous carbon or mixtures 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 ions to reversibly form a lithium-containing compound 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 with a metal selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al, and Sn.

전술한 양극과 음극 사이에는 추가적으로 분리막이 포함될 수 있다. 상기 분리막은 상기 양극과 음극을 서로 분리 또는 절연시키고, 양극과 음극 사이에 리튬이온 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.A separator may be additionally included between the positive electrode and the negative electrode. The separator may be made of a porous non-conductive or insulating material to isolate or insulate the positive electrode and the negative electrode from each other, and to enable lithium ion transport between the positive electrode and the negative electrode. The separator 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 내지 약 50 ㎛, 바람직하게는 약 5 내지 약 25 ㎛일 수 있다.Materials forming the separator include, but are not limited to, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, glass fiber filter paper, and ceramic materials, and the thickness thereof is about 5 to about 50 μm, preferably about 5 to about 25 May be μm.

상기 전해질은 양극과 음극 사이에 위치하며 리튬염 및 전해질 용매를 포함한다.The electrolyte is located between the positive electrode and the negative electrode and includes a lithium salt and an electrolyte solvent.

상기 리튬염의 농도는 전해질 용매 혼합물의 정확한 조성, 염의 용해도, 용해된 염의 전도성, 전지의 충전 및 전 조건, 작업 온도 및 리튬 배터리 분야에 공지된 다른 요인과 같은 여러 요인에 따라, 0.2 내지 2 M, 구체적으로 0.6 내지 2 M, 더욱 구체적으로 0.7 내지 1.7 M일 수 있다. 상기 리튬염의 농도가 0.2 M 미만으로 사용하면 전해질의 전도도가 낮아져서 전해질 성능이 저하될 수 있고, 2 M 을 초과하여 사용하면전해질의 점도가 증가하여 리튬이온의 이동성이 감소될 수 있다. The concentration of the lithium salt is 0.2 to 2 M, depending on several factors such as the exact composition of the electrolyte solvent mixture, the solubility of the salt, the conductivity of the dissolved salt, the charging and preconditioning of the cell, the operating temperature and other factors known in the lithium battery art, Specifically, it may be 0.6 to 2 M, more specifically 0.7 to 1.7 M. When the concentration of the lithium salt is less than 0.2 M, the conductivity of the electrolyte may be lowered, and thus the performance of the electrolyte may be lowered. When the lithium salt is used in excess of 2 M, the viscosity of the electrolyte may be increased, thereby reducing the mobility of lithium ions.

상기 리튬염의 예로는, LiSCN, LiBr, LiI, LiPF6, LiBF4, LiSO3CF3, LiClO4, LiSO3CH3, LiB(Ph)4, LiC(SO2CF3)3 및 LiN(SO2CF3)2로 이루어진 군으로부터 1종 이상이 포함될 수 있다.Examples of the lithium salt include 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 ) 2 or more may be included from the group consisting of.

상기 전해질 용매는 비수계 유기 용매로, 단일 용매를 사용할 수도 있고 둘 이상의 혼합 유기 용매를 사용할 수도 있다. 둘 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 electrolyte solvent is a non-aqueous organic solvent, a single solvent may be used, or two or more mixed organic solvents may be used. When using two or more mixed organic solvents, it is preferable to use one or more solvents selected from two or more groups among 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 elemental sulfur among aryl compounds, bicyclic ethers, and acyclic carbonates, and strong polar solvents include acyclic carbonates, sulfoxide compounds, and lactone compounds. In the ketone compound, ester compound, sulfate compound, and sulfite compound, a dielectric constant capable of dissolving lithium polysulfide is defined as greater than 15, and the lithium metal protective solvent is a saturated ether compound, unsaturated ether compound, N, It is defined as a solvent having a charge / discharge cycle efficiency of 50% or more to form a stable solid interface (SEI) on a lithium metal such as a heterocyclic compound including 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, γ-butyrolactone, acetonitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, N-methylpyrrolidone, 3-methyl-2-oxazoli Don, dimethyl formamide, sulfolane, dimethyl acetamide, 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-디메틸이속사졸, 퓨란, 2-메틸 퓨란, 1,4-옥산 또는 4-메틸디옥솔란 등이 있다.Specific examples of the lithium protective solvent include tetrahydrofuran, ethylene oxide, dioxolane, 3,5-dimethylisoxazole, furan, 2-methylfuran, 1,4-oxane or 4-methyldioxolane.

상기 전해질은 액체 전해질, 겔 중합체 전해질 및 고체 중합체 전해질로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 액체 상태의 전해질일 수 있다.The electrolyte may include one or more selected from the group consisting of a liquid electrolyte, a gel polymer electrolyte and a solid polymer electrolyte. It may be preferably an electrolyte in a liquid state.

또한, 본 발명은 상기 리튬-황 전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈을 제공한다.In addition, the present invention provides a battery module including the lithium-sulfur battery as a unit cell.

상기 전지모듈은 고온 안정성, 긴 사이클 특성 및 높은 용량 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.The battery module may be used as a power source for medium and large devices that require high temperature stability, long cycle characteristics, and high capacity characteristics.

상기 중대형 디바이스의 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle; EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle; HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle; PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(Escooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the medium-to-large device include a power tool that is driven by an electric motor; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and the like; Electric motorcycles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (Escooters); Electric golf carts; Power storage systems, etc., but is not limited thereto.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid the understanding of the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention, and various changes and modifications within the scope and spirit of the present invention are apparent to those skilled in the art, It is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

[실시예 1]Example 1

반응기에 황 4.2 g, 탄소나노튜브 1.8 g 및 테트라에틸렌글리콜 디메틸에테르(TEGDME) 2 ㎖을 고르게 혼합한 후, 155 ℃에서 30 분동안 열처리하여 황-탄소 복합체를 제조하였다.4.2 g of sulfur, 1.8 g of carbon nanotubes, and 2 ml of tetraethylene glycol dimethyl ether (TEGDME) were evenly mixed in a reactor, and then heat-treated at 155 ° C. for 30 minutes to prepare a sulfur-carbon composite.

제조된 황-탄소 복합체를 이용하여 황-탄소 복합체:도전재:바인더=90:5:5의 중량비로 슬러리를 제조한 후 20 ㎛ 두께의 알루미늄 호일의 집전체에 코팅하여 전극을 제조하였다. 이때 도전재는 카본블랙을, 바인더로는 스티렌부타디엔 고무 (Styrene-butadiene rubber), 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose)를 사용하였다.The slurry was prepared in a weight ratio of sulfur-carbon composite: conductor: binder = 90: 5: 5 using the prepared sulfur-carbon composite, and then coated on a current collector of 20 μm thick aluminum foil to prepare an electrode. In this case, carbon black was used as the conductive material, and styrene-butadiene rubber and carboxymethyl cellulose were used as the binders.

[실시예 2]Example 2

황-탄소 복합체 제조시 유기 용매로 TEGDME 대신 디옥솔란/디에틸렌글리콜 디메틸에테르/설포란/디메톡시에탄(5:2:1:2)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극을 제조하였다.The electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that dioxolane / diethylene glycol dimethylether / sulforan / dimethoxyethane (5: 2: 1: 2) was used as an organic solvent instead of TEGDME. Prepared.

[비교예 1]Comparative Example 1

황-탄소 복합체 제조시 유기 용매인 TEGDME를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극을 제조하였다.An electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that TEGDME, which is an organic solvent, was not used to prepare a sulfur-carbon composite.

실험예 1. 주사전자현미경 분석Experimental Example 1. Scanning electron microscope analysis

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 황-탄소 복합체를 주사전자현미경(S-4800, HITACHI 사)으로 관찰하였다. 이때 얻어진 결과는 하기 도 1 및 2에 나타내었다.The sulfur-carbon composites prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were observed with a scanning electron microscope (S-4800, HITACHI). The results obtained at this time are shown in FIGS. 1 and 2.

도 1 및 2에 따르면, 실시예 1에서 얻어진 황-탄소 복합체가 종래 황-탄소 복합체에 비해 동일 함량의 황이 포함된 복합체에서 황이 보다 고르게 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 특히 도 2를 보면 종래 공정으로 제조된 황-탄소 복합체의 경우 황이 탄소나노튜브와 탄소나노튜브 사이의 공간에도 존재하여 응집된 형상을 가짐을 확인할 수 있었다. 1 and 2, it can be seen that the sulfur-carbon composite obtained in Example 1 has more evenly distributed sulfur in the composite containing sulfur of the same content as compared to the conventional sulfur-carbon composite. In particular, in the case of the sulfur-carbon composite prepared by the conventional process it can be seen that sulfur is also present in the space between the carbon nanotubes and carbon nanotubes having an aggregated shape.

실험예 2. 열물성 분석 Experimental Example 2 Thermal Properties Analysis

상기 실시예 1에서 제조된 황-탄소 복합체에 대해 열중량분석법(Thermogravimetric Analysis; TGA)을 수행하였다. 상기 TGA 측정은 질소 조건 하에서 수행하였으며, 10 ℃/min의 속도로 분당 10 ℃씩 가열을 중지하는 부분 없이 꾸준히 승온하여 무게의 변화를 측정하였다. 이때 얻어진 결과를 하기 도 3에 나타내었다.Thermogravimetric Analysis (TGA) was performed on the sulfur-carbon composite prepared in Example 1 above. The TGA measurement was carried out under nitrogen conditions, and the temperature change was measured by steadily raising the temperature without stopping the heating by 10 ℃ per minute at a rate of 10 ℃ / min. The results obtained at this time are shown in FIG. 3.

도 3에 나타낸 바와 같이, 열물성 분석시 중량 감량 온도가 2개가 확인되었다. 첫번째 중량 감량 온도는 110 내지 180 ℃이고, 두번째 중량 감량 온도는 200 내지 300 ℃에서 나타남을 확인할 수 있었다. 이때 첫번째 중량 감량 온도를 통해 황-탄소 복합체 내 소량의 유기 용매가 포함되어 있음을 확인할 수 있으며, 두번째 감량 온도는 황-탄소 복합체에 포함된 황이 용융되면서 질량이 감소함을 알 수 있었다.As shown in FIG. 3, two weight loss temperatures were confirmed during thermal property analysis. The first weight loss temperature is 110 to 180 ℃, the second weight loss temperature was confirmed to appear at 200 to 300 ℃. At this time, it can be seen that the first weight loss temperature contains a small amount of the organic solvent in the sulfur-carbon composite, and the second weight loss temperature was found to decrease the mass as the sulfur contained in the sulfur-carbon composite melts.

실험예 3. 충방전 특성 평가Experimental Example 3. Evaluation of charge and discharge characteristics

실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 전극을 양극으로 사용하고, 음극으로서 150 ㎛ 두께의 리튬 호일을 사용하여 리튬-황 전지 코인 셀을 제조하였다. 이때, 상기 코인 셀은 TEGDME/DOL(dioxolane)/DME(Dimethyl ether)(1:1:1), LiN(CF3SO2)2 (LiTFSI) 1M, LiNO3 0.1M로 구성된 전해질을 사용했다.A lithium-sulfur battery coin cell was prepared using the electrodes prepared in Example 1 and Comparative Example 1 as a positive electrode and using a 150 μm thick lithium foil as a negative electrode. At this time, the coin cell used an electrolyte consisting of TEGDME / DOL (dioxolane) / DME (Dimethyl ether) (1: 1: 1), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 (LiTFSI) 1M, LiNO 3 0.1M.

제조된 코인 셀을 충방전 측정 장치를 이용하여 1.5에서 2.8V까지의 용량을 측정했다. 구체적으로, 0.1C rate CC/CV로 충전하고, 0.1C rate CC로 방전하는 사이클을 50회 반복하여 충방전 효율을 측정했다(CC: Constant Current, CV: Constant Voltage). 이때 얻어진 결과는 하기 도 4에 나타내었다.The manufactured coin cell was measured for a capacity from 1.5 to 2.8V using a charge / discharge measuring device. Specifically, charging and discharging efficiency was measured by repeating 50 cycles of charging at 0.1 C rate CC / CV and discharging at 0.1 C rate CC (CC: Constant Current, CV: Constant Voltage). The results obtained at this time are shown in FIG. 4.

도 4를 통해 비교예 1에 비하여 실시예 1의 황-탄소 복합체를 양극 활물질로 사용하는 경우 초기 방전 용량이 향상됨을 확인할 수 있었다.4, when the sulfur-carbon composite of Example 1 was used as the cathode active material compared to Comparative Example 1, it was confirmed that the initial discharge capacity was improved.

본 발명의 황-탄소 복합체는 황이 다공성 탄소재의 기공 내부에 빈 공간 없이 고르게 충진되며 다공성 탄소재의 표면에도 고르게 분포하여 전극의 성능을 개선할 뿐만 아니라 이를 포함하는 리튬-황 전지의 고용량화, 고안정화 및 장수명화를 가능하게 한다.In the sulfur-carbon composite of the present invention, sulfur is evenly filled without pores in the pores of the porous carbon material and is evenly distributed on the surface of the porous carbon material, thereby improving the performance of the electrode and increasing the capacity of the lithium-sulfur battery including the same. It enables stabilization and long life.

Claims (11)

내부에 유기 용매가 0.005 내지 5 중량%로 잔류하고,
상기 유기 용매는 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸에테르, γ-부티로락톤, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 및 설포란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
Organic solvent remains at 0.005 to 5% by weight,
The organic solvent is at least one selected from the group consisting of diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate and sulfolane Sulfur-carbon composite.
제1항에 있어서,
상기 유기 용매는 끓는점이 155 내지 300 ℃인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
The method of claim 1,
Sulfur-carbon composite, characterized in that the organic solvent has a boiling point of 155 to 300 ℃.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 황-탄소 복합체는
다공성 탄소재; 및
그 기공 내부 또는 표면에 황을 포함하는 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
The method of claim 1,
The sulfur-carbon composite is
Porous carbon material; And
Sulfur-carbon composite, characterized in that containing sulfur in or on its surface.
제4항에 있어서,
상기 다공성 탄소재는 다공성 탄소재로는 그래파이트, 그래핀, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 탄소 섬유 및 메조포러스 탄소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
The method of claim 4, wherein
The porous carbon material is sulfur-carbon composite, characterized in that the porous carbon material is at least one selected from the group consisting of graphite, graphene, carbon black, carbon nanotubes, carbon fibers and mesoporous carbon.
제4항에 있어서,
상기 다공성 탄소재의 기공의 평균 직경은 1 내지 200 ㎚인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
The method of claim 4, wherein
Sulfur-carbon composite, characterized in that the average diameter of the pores of the porous carbon material is 1 to 200 nm.
제4항에 있어서,
상기 다공성 탄소재의 기공도는 다공성 탄소재의 전체 체적의 10 내지 90 %인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
The method of claim 4, wherein
The porosity of the porous carbon material is sulfur-carbon composite, characterized in that 10 to 90% of the total volume of the porous carbon material.
제4항에 있어서,
상기 황은 무기 황(S8), Li2Sn(n ≥ 1), 유기 황 화합물 및 탄소-황 폴리머[(C2Sx)n, x=2.5 내지 50, n ≥ 2]로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
The method of claim 4, wherein
The sulfur is from the group consisting of inorganic sulfur (S 8 ), Li 2 S n (n ≧ 1), organic sulfur compound and carbon-sulfur polymer [(C 2 S x ) n , x = 2.5 to 50, n ≧ 2] Sulfur-carbon composite, characterized in that at least one selected.
제4항에 있어서,
상기 다공성 탄소재와 황의 중량비는 1:9 내지 5:5인 것을 특징으로 하는 황-탄소 복합체.
The method of claim 4, wherein
Sulfur-carbon composite, characterized in that the weight ratio of the porous carbon material and sulfur is 1: 9 to 5: 5.
제1항에 따른 황-탄소 복합체를 포함하는 리튬-황 전지용 양극.A cathode for a lithium-sulfur battery comprising the sulfur-carbon composite according to claim 1. 제1항에 따른 황-탄소 복합체를 포함하는 양극;
음극; 및
상기 양극과 음극 사이에 개재된 전해질을 포함하는 리튬-황 전지.
A positive electrode comprising a sulfur-carbon composite according to claim 1;
cathode; And
Lithium-sulfur battery comprising an electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode.
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