KR102672159B1 - 고비용량을 갖는 리튬 이차전지 - Google Patents
고비용량을 갖는 리튬 이차전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102672159B1 KR102672159B1 KR1020230133558A KR20230133558A KR102672159B1 KR 102672159 B1 KR102672159 B1 KR 102672159B1 KR 1020230133558 A KR1020230133558 A KR 1020230133558A KR 20230133558 A KR20230133558 A KR 20230133558A KR 102672159 B1 KR102672159 B1 KR 102672159B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sulfur
- lithium
- battery
- weight
- positive electrode
- Prior art date
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims description 69
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 59
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 173
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 181
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 130
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 130
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 claims description 116
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 51
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 51
- GJEAMHAFPYZYDE-UHFFFAOYSA-N [C].[S] Chemical compound [C].[S] GJEAMHAFPYZYDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 34
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 32
- 229910018091 Li 2 S Inorganic materials 0.000 claims description 29
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 claims description 11
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 26
- -1 disulfide compound Chemical class 0.000 description 25
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 22
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 22
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 22
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 18
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- VQKFNUFAXTZWDK-UHFFFAOYSA-N 2-Methylfuran Chemical compound CC1=CC=CO1 VQKFNUFAXTZWDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 14
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 13
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 12
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 12
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 9
- GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N lithium sulfide Chemical compound [Li+].[Li+].[S-2] GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 8
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 7
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 7
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 6
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003660 carbonate based solvent Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OXMIDRBAFOEOQT-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethyloxolane Chemical compound CC1CCC(C)O1 OXMIDRBAFOEOQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 4
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- ABDKAPXRBAPSQN-UHFFFAOYSA-N veratrole Chemical compound COC1=CC=CC=C1OC ABDKAPXRBAPSQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DPZNOMCNRMUKPS-UHFFFAOYSA-N 1,3-Dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=CC(OC)=C1 DPZNOMCNRMUKPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSROMLOMDFTVMJ-UHFFFAOYSA-O 1h-imidazol-1-ium;nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[NH2+]1C=CN=C1 XSROMLOMDFTVMJ-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- SZNYYWIUQFZLLT-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1-(2-methylpropoxy)propane Chemical compound CC(C)COCC(C)C SZNYYWIUQFZLLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AIXZBGVLNVRQSS-UHFFFAOYSA-N 5-tert-butyl-2-[5-(5-tert-butyl-1,3-benzoxazol-2-yl)thiophen-2-yl]-1,3-benzoxazole Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C2OC(C3=CC=C(S3)C=3OC4=CC=C(C=C4N=3)C(C)(C)C)=NC2=C1 AIXZBGVLNVRQSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N Tetraethylene glycol, Natural products OCCOCCOCCOCCO UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N caesium nitrate Chemical compound [Cs+].[O-][N+]([O-])=O NLSCHDZTHVNDCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 2
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 2
- JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N gamma-caprolactone Chemical compound CCC1CCC(=O)O1 JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 2
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 2
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 2
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 2
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 2
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- NUMQCACRALPSHD-UHFFFAOYSA-N tert-butyl ethyl ether Chemical compound CCOC(C)(C)C NUMQCACRALPSHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N titanium nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Ti](O[N+]([O-])=O)(O[N+]([O-])=O)O[N+]([O-])=O QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N trimethyl orthoformate Chemical compound COC(OC)OC PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QYGBYAQGBVHMDD-XQRVVYSFSA-N (z)-2-cyano-3-thiophen-2-ylprop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C(\C#N)=C/C1=CC=CS1 QYGBYAQGBVHMDD-XQRVVYSFSA-N 0.000 description 1
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical group FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYIGRWUIQAVBFG-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(2-ethenoxyethoxy)ethane Chemical compound C=COCCOCCOCCOC=C CYIGRWUIQAVBFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZXHDVRATSGZISC-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenoxy)ethane Chemical compound C=COCCOC=C ZXHDVRATSGZISC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FCGXLCNBWYIEAA-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazol-6-ylmethanamine Chemical compound NCC1=CC=C2N=CSC2=C1 FCGXLCNBWYIEAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WDCYWAQPCXBPJA-UHFFFAOYSA-N 1,3-dinitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC([N+]([O-])=O)=C1 WDCYWAQPCXBPJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPMCFKAXXHZLMX-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxocan-2-one Chemical compound O=C1OCCCCCO1 PPMCFKAXXHZLMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYLLZXPMJRMUHH-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(2-methoxyethoxy)ethoxy]butane Chemical compound CCCCOCCOCCOC HYLLZXPMJRMUHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxy-2-(2-ethoxyethoxy)ethane Chemical compound CCOCCOCCOCC RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CAQYAZNFWDDMIT-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxy-2-methoxyethane Chemical compound CCOCCOC CAQYAZNFWDDMIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NVJUHMXYKCUMQA-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxypropane Chemical compound CCCOCC NVJUHMXYKCUMQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NALZTFARIYUCBY-UHFFFAOYSA-N 1-nitrobutane Chemical compound CCCC[N+]([O-])=O NALZTFARIYUCBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JSZOAYXJRCEYSX-UHFFFAOYSA-N 1-nitropropane Chemical compound CCC[N+]([O-])=O JSZOAYXJRCEYSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PKJBRKTYYNRVSN-UHFFFAOYSA-N 10-(aminomethyl)-9,10-dihydroanthracene-1,2-diol Chemical compound OC1=CC=C2C(CN)C3=CC=CC=C3CC2=C1O PKJBRKTYYNRVSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEWZVZIVELJPQZ-UHFFFAOYSA-N 2,2-dimethoxypropane Chemical compound COC(C)(C)OC HEWZVZIVELJPQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIJBDWPVNAYVGY-UHFFFAOYSA-N 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane Chemical compound CC1(C)OCCO1 SIJBDWPVNAYVGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUPDGJAVWKTTJW-UHFFFAOYSA-N 2,3-dinitropyridine Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CN=C1[N+]([O-])=O RUPDGJAVWKTTJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DYSXLQBUUOPLBB-UHFFFAOYSA-N 2,3-dinitrotoluene Chemical compound CC1=CC=CC([N+]([O-])=O)=C1[N+]([O-])=O DYSXLQBUUOPLBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GFISDBXSWQMOND-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethoxyoxolane Chemical compound COC1CCC(OC)O1 GFISDBXSWQMOND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 2-(2-sulfanylethyl)isoindole-1,3-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)N(CCS)C(=O)C2=C1 UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJBIZCOYFBKBIM-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-methoxyethoxy)ethoxy]propane Chemical compound COCCOCCOC(C)C RJBIZCOYFBKBIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKBHSBATGOQADJ-UHFFFAOYSA-N 2-ethenyl-1,3-dioxolane Chemical compound C=CC1OCCO1 KKBHSBATGOQADJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JQYYUWHWGCJWTN-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyoxolane Chemical compound CCOC1CCCO1 JQYYUWHWGCJWTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPZFLZYXYGBAPL-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolane Chemical compound CCC1(C)OCCO1 UPZFLZYXYGBAPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VRAYTNFBRROPJU-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-1,3-dioxolane Chemical compound COC1OCCO1 VRAYTNFBRROPJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HTWIZMNMTWYQRN-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1,3-dioxolane Chemical compound CC1OCCO1 HTWIZMNMTWYQRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROGIWVXWXZRRMZ-UHFFFAOYSA-N 2-methylbuta-1,3-diene;styrene Chemical compound CC(=C)C=C.C=CC1=CC=CC=C1 ROGIWVXWXZRRMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HLTDBMHJSBSAOM-UHFFFAOYSA-N 2-nitropyridine Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=N1 HLTDBMHJSBSAOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UNJKRLGRDWZYOW-UHFFFAOYSA-N 4,5-diethyl-1,3-dioxolane Chemical compound CCC1OCOC1CC UNJKRLGRDWZYOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CC1OC(=O)OC1C LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GGQOXKOHMFKMLR-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1,3-dioxolane Chemical compound CC1OCOC1C GGQOXKOHMFKMLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWKXQCMPXDOLFS-UHFFFAOYSA-N 4-ethyl-1,3-dioxolane Chemical compound CCC1COCO1 KWKXQCMPXDOLFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBUOHGKIOVRDKY-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1,3-dioxolane Chemical compound CC1COCO1 SBUOHGKIOVRDKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 4-propyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CCCC1COC(=O)O1 AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JQJPBYFTQAANLE-UHFFFAOYSA-N Butyl nitrite Chemical compound CCCCON=O JQJPBYFTQAANLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QQZWEECEMNQSTG-UHFFFAOYSA-N Ethyl nitrite Chemical compound CCON=O QQZWEECEMNQSTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015044 LiB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013372 LiC 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOBKSJJDNFUZPF-UHFFFAOYSA-N Methoxyethane Chemical compound CCOC XOBKSJJDNFUZPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910014103 Na-S Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014147 Na—S Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018095 Ni-MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical class ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018477 Ni—MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- DHXVGJBLRPWPCS-UHFFFAOYSA-N Tetrahydropyran Chemical compound C1CCOCC1 DHXVGJBLRPWPCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZFNGPAYDKGCRB-XCPIVNJJSA-M [(1s,2s)-2-amino-1,2-diphenylethyl]-(4-methylphenyl)sulfonylazanide;chlororuthenium(1+);1-methyl-4-propan-2-ylbenzene Chemical compound [Ru+]Cl.CC(C)C1=CC=C(C)C=C1.C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)[N-][C@@H](C=1C=CC=CC=1)[C@@H](N)C1=CC=CC=C1 AZFNGPAYDKGCRB-XCPIVNJJSA-M 0.000 description 1
- BEKPOUATRPPTLV-UHFFFAOYSA-N [Li].BCl Chemical compound [Li].BCl BEKPOUATRPPTLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005822 acrylic binder Polymers 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- CAMXVZOXBADHNJ-UHFFFAOYSA-N ammonium nitrite Chemical compound [NH4+].[O-]N=O CAMXVZOXBADHNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical compound [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052795 boron group element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 229910052800 carbon group element Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- AJAFRMGZWFDZAS-UHFFFAOYSA-M cesium;nitrite Chemical compound [Cs+].[O-]N=O AJAFRMGZWFDZAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 229940019778 diethylene glycol diethyl ether Drugs 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N dimethoxymethane Chemical compound COCOC NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POLCUAVZOMRGSN-UHFFFAOYSA-N dipropyl ether Chemical compound CCCOCCC POLCUAVZOMRGSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 150000002019 disulfides Chemical class 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 229940093499 ethyl acetate Drugs 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QKBJDEGZZJWPJA-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound [CH2]COC(=O)OCCC QKBJDEGZZJWPJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001424 field-emission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N francium atom Chemical compound [Fr] KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- NDEMNVPZDAFUKN-UHFFFAOYSA-N guanidine;nitric acid Chemical compound NC(N)=N.O[N+]([O-])=O.O[N+]([O-])=O NDEMNVPZDAFUKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- IDNHOWMYUQKKTI-UHFFFAOYSA-M lithium nitrite Chemical compound [Li+].[O-]N=O IDNHOWMYUQKKTI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YQCIWBXEVYWRCW-UHFFFAOYSA-N methane;sulfane Chemical compound C.S YQCIWBXEVYWRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N methanediol Chemical compound OCO CKFGINPQOCXMAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LRMHVVPPGGOAJQ-UHFFFAOYSA-N methyl nitrate Chemical compound CO[N+]([O-])=O LRMHVVPPGGOAJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OIRDBPQYVWXNSJ-UHFFFAOYSA-N methyl trifluoromethansulfonate Chemical compound COS(=O)(=O)C(F)(F)F OIRDBPQYVWXNSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSDTZUBPSYWZDX-UHFFFAOYSA-N n-pentyl nitrite Chemical compound CCCCCON=O CSDTZUBPSYWZDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLZLOWPYUQHHCG-UHFFFAOYSA-N nitromethylbenzene Chemical compound [O-][N+](=O)CC1=CC=CC=C1 VLZLOWPYUQHHCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000927 poly(p-phenylene benzobisoxazole) Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010289 potassium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 239000004304 potassium nitrite Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 description 1
- KAOQVXHBVNKNHA-UHFFFAOYSA-N propyl nitrite Chemical compound CCCON=O KAOQVXHBVNKNHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLABPPWWFVQMBZ-UHFFFAOYSA-O pyridin-1-ium;nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.C1=CC=[NH+]C=C1 XLABPPWWFVQMBZ-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000834 vinyl ether Drugs 0.000 description 1
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 238000003260 vortexing Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/446—Initial charging measures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
- H01M4/382—Lithium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
- H01M4/5815—Sulfides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M2010/4292—Aspects relating to capacity ratio of electrodes/electrolyte or anode/cathode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
- H01M2300/0037—Mixture of solvents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명은 고용량 및 고에너지 밀도를 갖는 리튬-황 전지에 관한 것으로서, 고용량 및 고에너지 밀도를 갖는 리튬-황 전지의 특성에 대한 신규 파라미터를 제공한다.
Description
본 발명은 리튬 이차전지, 특히 고비용량을 갖는 리튬-황 전지에 관한 것이다.
리튬 이차전지의 활용 범위가 휴대용 전자기기뿐만 아니라 전기자동차(electric vehicle; EV), 전력저장장치(electric storage system; ESS)에까지 확대되면서 고용량, 고에너지 밀도 및 장수명의 리튬 이차전지에 대한 요구가 높아지고 있다.
여러 리튬 이차전지 중에서 리튬-황 전지는 황-황 결합(sulfur-sulfur bond)을 포함하는 황 계열 물질을 양극 활물질로 사용하며, 리튬 금속, 리튬 이온의 삽입/탈삽입이 일어나는 탄소계 물질 또는 리튬과 합금을 형성하는 실리콘이나 주석 등을 음극 활물질로 사용하는 전지 시스템이다.
리튬-황 전지에서 양극 활물질의 주재료인 황은 낮은 원자당 무게를 가지며, 자원이 풍부하여 수급이 용이하며 값이 저렴하고, 독성이 없으며, 환경친화적 물질이라는 장점이 있다.
또한, 리튬-황 전지는 양극에서 리튬 이온과 황의 변환(conversion) 반 응(S8+16Li++16e- → 8Li2S)으로부터 나오는 이론 상의 비용량(specific capacity)이 1,675 mAh/g에 이르고, 음극으로 리튬 금속을 사용하는 경우 2,600 Wh/kg의 이론 에너지 밀도를 나타낸다. 이는 현재 연구되고 있는 다른 전지 시스템 (Ni-MH 전지: 450 Wh/kg, Li-FeS 전지: 480 Wh/kg, Li-MnO2 전지: 1,000 Wh/kg, Na-S 전지: 800 Wh/kg) 및 리튬 이온 전지(250 Wh/kg)의 이론 에너지 밀도에 비하여 매우 높은 수치를 가지기 때문에 현재까지 개발되고 있는 이차전지 중에서 고용량, 친환경 및 저가의 리튬 이차전지로 주목 받고 있다.
리튬-황 전지는 방전 시 양극(positive electrode)에서는 황이 전자를 받아들여 환원 반응이 일어나는데, 이때 양극에서 리튬폴리설파이드(lithium polysulfide, Li2Sx, x=1~8)가 생성되고, 이들 중 일부는 전해액으로 쉽게 용해되어 전지 내에서 부반응을 일으켜 전지의 퇴화를 촉진시키며 충전과정 중 셔틀 반응(shuttle reaction)을 일으켜 충·방전 효율을 크게 저하시킨다. 이로 인해 현재까지 개발되고 있는 리튬-황 전지는 이론 비용량에 크게 못 미치는 비용량을 나타내고 있는 실정이다.
따라서, 이론 비용량 수준으로 높은 비용량을 갖는 리튬-황 전지에 대한 개발이 필요한 상황이다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하고, 이론 비용량 수준으로 높은 비용량을 갖는 리튬-황 전지를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 고에너지 밀도의 리튬-황 전지를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 구현예들의 리튬-황 전지가 제공된다.
제1 구현예에 따른 리튬-황 전지는,
황-탄소 복합체를 포함하는 양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 개재된 분리막, 및 전해액을 포함하는 리튬황 전지로서,
하기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비(RSL)가 15% 이하인 것으로 한다.
[식 1]
RSL (%) = WSE/WSP X 100
상기 식 1에서,
WSE는 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이며,
WSP는 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이다.
제2 구현예에 따르면, 제1 구현예에 있어서,
상기 식 1에서 WSE 및 WSP는 각각 1.7 V 내지 1.9 V 방전 상태에서 측정된 값을 나타내는 것일 수 있다.
제3 구현예에 따르면, 제1 구현예 또는 제2 구현예에 있어서,
상기 전해액에 존재하는 황계 화합물은, 무기 황(S8), 리튬폴리설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
제4 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제3 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 양극에 존재하는 황계 화합물은, 무기 황(S8)을 포함하는 것일 수 있다.
제5 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제4 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 WSE는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 15 중량% 이하인 것일 수 있다.
제6 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제5 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 WSP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 65 중량% 이상인 것일 수 있다.
제7 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제6 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 WSP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 75.5 중량% 이상인 것일 수 있다.
제8 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제7 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 리튬-황 전지는 하기 식 2를 만족하는 것일 수 있다.
[식 2]
W'SP > 1.2 X W'SE + 56.86
상기 식 2에서,
W'SE는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 총 중량을 기준으로, 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이며,
W'SP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 총 중량을 기준으로, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이다.
제9 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제8 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 리튬-황 전지는 하기 식 3을 만족하는 것일 수 있다.
[식 3]
10.667 X RS/C - 10.633 > RSL
상기 식 3에서,
상기 RSL은 상기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비이며,
상기 RS/C는 상기 황-탄소 복합체 내 황(S) 및 탄소(C)의 중량 비율이다.
제10 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제9 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 황-탄소 복합체는 황/탄소의 중량 비율(S/C weight ratio)이 2.5 g/g 이하인 것일 수 있다.
제11 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제10 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 양극은 집전체 및 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 양극 활물질층을 포함하고,
상기 양극 활물질층 총 중량을 기준으로 상기 황-탄소 복합체의 중량이 80 중량% 이상인 것일 수 있다.
제12 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제11 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 전해액 및 상기 황-탄소 복합체 내 황의 중량 비율(El/S weight ratio)이 3.5 g/g 이하인 것일 수 있다.
제13 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제12 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 전해액은 비환형 에테르, 환형 에테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
제14 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제13 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 전해액은 상기 비환형 에테르 및 상기 환형 에테르의 혼합물을 포함하며, 상기 비환형 에테르 및 상기 환형 에테르의 부피 비율이 5:95 내지 95:5 (v/v)인 것일 수 있다.
제15 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제14 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물의 총 함량으로부터 계산되는 이론 상의 비용량 대비 60% 이상의 비용량을 갖는 것일 수 있다.
제16 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제15 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 황계 화합물은, 무기 황(S8), 리튬 (폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
제17 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제16 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 리튬-황 전지의 비용량이 1,000 mAh/g 이상일 수 있다.
제18 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제17 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 리튬-황 전지의 에너지 밀도가 300 Wh/kg 이상일 수 있다.
제19 구현예에 따르면, 제1 구현예 내지 제18 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 리튬-황 전지는 코인형 전지, 파우치형 전지 또는 원통형 전지인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하기 구현예들의 리튬-황 전지의 비용량을 평가하는 방법이 제공된다.
제20 구현예에 따른 리튬-황 전지의 비용량을 평가하는 방법은,
황-탄소 복합체를 포함하는 양극, 음극, 상기 양극 및 상기 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해액을 포함하는 리튬-황 전지의 비용량을 평가하는 방법으로서,
상기 양극 및 상기 전해액 중 하나 이상은 황계 화합물을 포함하고,
하기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비(RSL)가 15% 이하인 리튬-황 전지를 고(high) 비용량의 전지로 판단하는 단계를 포함한다.
[식 1]
RSL (%) = WSE/WSP X 100
상기 식 1에서,
WSE는 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이며,
WSP는 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이다.
제21 구현예에 따르면, 제20 구현예에 있어서,
상기 고 비용량의 전지는 1,000 mAh/g 이상의 비용량을 갖는 전지일 수 있다.
일 측면에 따르면, 본 발명의 리튬-황 전지는 이론 비용량 수준의 비용량을 가질 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 리튬-황 전지는 1,000 mAh/g 이상의 비용량을 가질 수 있다.
일 측면에 따르면, 본 발명의 리튬-황 전지는 높은 에너지 밀도를 가질 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 리튬-황 전지는 300 Wh/kg 이상의 에너지 밀도를 가질 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함한다(include, comprise)", "갖는다(have)" 또는 "구비한다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 「약」, 「실질적으로」 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로서 사용되고 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 명세서 전체에서, 'A 및/또는 B'의 기재는 'A 또는 B 또는 이들 모두를 의미한다.
본 명세서에서 사용되고 있는 용어 "복합체(composite)"란 두 가지 이상의 재료가 조합되어 물리적ㆍ화학적으로 서로 다른 상(phase)을 형성하면서 보다 유효한 기능을 발현하는 물질을 의미한다.
본 명세서에서 사용되고 있는 용어 "(폴리)설파이드"는 "(폴리)설파이드 이온(Sx 2-, 1≤ x ≤8)" 및 "리튬(폴리)설파이드(Li2Sx 또는 Li2Sx -, 1≤ x ≤8)"를 모두 포함하는 개념이다.
본 명세서에서, 용어 “폴리설파이드”는 "폴리설파이드 이온(Sx 2-, 1< x ≤8)" 및 "리튬폴리설파이드(Li2Sx 또는 Li2Sx -, 1< x ≤8)"를 모두 포함하는 개념이다.
본 명세서에서 사용되는 단위 "mAh/gs"는 특별히 언급되는 바가 없는 한, 황(S)의 무게 당 용량을 나타내기 위함이며, mAh/g(s), mAh/gs 등의 다른 표현 방식과 혼용되어 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 단위 "mgs/cm2"는 특별히 언급되는 바가 없는 한, 단위 면적 당 황(S)의 무게를 나타내기 위함이며, mg(s)/cm2, mAh/gs 등의 다른 표현 방식과 혼용되어 사용될 수 있다.
리튬-황 전지는 충ㆍ방전시 양극에서 황(S8)의 환원 반응에 의해 형성되는 리튬폴리설파이드가 양극으로부터 전해액으로 용출되고 이로 인해 전지의 용량이 이론 용량을 나타내지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 높은 용량, 구체적으로 높은 비용량을 갖는 리튬-황 전지가 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따른 리튬-황 전지는, 황-탄소 복합체를 포함하는 양극, 음극, 상기 양극 및 상기 음극 사이에 개재된 분리막, 및 전해액을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 구체적으로 상기 리튬-황 전지는 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 양극, 음극 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극 조립체; 상기 전해액; 및 상기 전극 조립체가 수납된 케이스;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 리튬-황 전지는 하기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비(RSL)가 15% 이하인 것으로 한다.
[식 1]
RSL (%) = WSE/WSP X 100
상기 식 1에서,
WSE는 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이며,
WSP는 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이다.
상술한 바와 같이, 리튬-황 전지는 양극 활물질로서 무기 황(S8)을 포함한다. 상기 리튬-황 전지 내에는, 방전 시 양극에서의 환원 반응을 통해 리튬(폴리)설파이드가 형성된다. 형성된 리튬(폴리)설파이드가 전해액에 의해 용해되어 양극으로부터 전해액 상으로 용출되면, 상기 리튬-황 전지의 충전 시 양극에서 산화되는 리튬(폴리)설파이드의 양이 줄어들게 되고 이에 따라 결과적으로 리튬-황 전지의 용량 저하를 야기할 수 있다.
본 발명의 발명자들은 상술한 식 1에 따른 RSL 값이 15% 이하인 리튬-황 전지가 높은 용량을 발현할 수 있음을 발견하였다. 즉, 리튬-황 전지의 양극에 존재하는 활물질 대비 전해액에 존재하는 활물질이 특정 기준 이하로 유지될 때 높은 용량을 구현하는데 유리한 효과가 있으며, 이를 정량화하기 위해서 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량 비율(WSP) 대비 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량 비율(WSE)로서 상기 RSL 을 신규로 정의하였다.
이러한 기작을 참고하여, 본 명세서에서, 상기 리튬-황 전지의 양극 활물질로부터 유래하는, 황 원소(S)를 함유하는 물질을 통틀어 "황계 화합물"이라고 한다. 상기 황계 화합물은 예를 들어 무기 황(S8)의 환원 반응 또는 리튬설파이드(Li2S)의 산화 반응을 통해 형성될 수 있는 모든 황 함유 화합물을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 무기 황(S8), 리튬 설파이드(Li2S), 리튬 폴리설파이드(Li2Sx, 1 < x ≤ 8), 디설파이드 화합물, 탄소-황 폴리머((C2Sy)n, y = 2.5 내지 50, n ≥ 2), 또는 이들 중 2 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 서술의 편의를 위해서, 상기 리튬설파이드(Li2S)를 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, x=1)에 포함하여 설명할 수 있으며, 이때 상기 리튬(폴리)설파이드를 Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8의 화학식으로 표현할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 황계 화합물은 예를 들어 무기 황(S8), 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들 중 2 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 높은 비용량을 나타낼 수 있는, 리튬-황 전지의 양극에 존재하는 황 원소(S)의 양 대비 전해액에 존재하는 황 원소(S)의 양의 비율이 신규로 제안된다.
구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비(RSL)가 15% 이하인 리튬-황 전지가 제공된다.
상기 RSL는 리튬-황 전지의 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량 대비 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량의 비율 퍼센트(%)를 나타낸다. 구체적으로, 하기 식 1에 따른 RSL를 15% 이하로 제어함으로써 높은 용량을 구현하는 리튬-황 전지가 제공된다.
[식 1]
RSL (%) = WSE/WSP X 100
상기 식 1에서,
WSE는 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이며,
WSP는 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 고비용량을 갖는 리튬-황 전지는 충·방전 상태에 상관없이 상기 RSL가 15% 이하인 것일 수 있다. 다만, 바람직하게는 리튬-황 전지가 방전될 때 양극에서 형성되는 리튬(폴리)설파이드가 전해액 상으로 용해되어 양극으로부터 소실되는 비율을 제어할 필요가 있으므로, 상기 RSL는 리튬-황 전지의 방전 상태에서 15% 이하를 나타내는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 고비용량을 갖는 리튬-황 전지는 상기 RSL가 14% 이하, 13% 이하, 또는 12% 이하를 나타내는 것일 수 있다. 상기 RSL가 작을수록 리튬-황 전지의 용량이 높아지는 효과를 나타낼 수 있으므로 그 하한이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 RSL는 상술한 범위를 만족하는 범위에서 0.5% 이상, 1% 이상, 3% 이상, 5% 이상, 7% 이상 또는 10% 이상의 값을 나타내는 것일 수 있다. 다른 예로, 상기 RSL는 0.5% 내지 15%, 1% 내지 14%, 2% 내지 13%, 3% 내지 12%, 4% 내지 12.5% 또는 5% 내지 12%일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 RSL의 측정방법에 관하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 RSL는 리튬-황 전지가 1.7 V 내지 1.9 V, 예를 들어 1.8 V까지 방전된 상태에서 측정될 수 있다.
구체적으로, 상기 RSL는 리튬-황 전지의 방전 상태, 예를 들어 1.7 V 내지 1.9 V, 구체적으로 1.8 V까지 방전된 상태에 있는 리튬-황 전지를 분해하여 전해액 상에 존재하는 황계 화합물로부터 유래하는 황(S)의 중량 및 양극 상에 존재하는 황계 화합물로부터 유래하는 황(S)의 중량의 비율을 통해 측정될 수 있다.
상기 식 1에서, 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물에 존재하는 황 원소(S)의 중량을 'WSE'라고 하며, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물에 존재하는 황 원소(S)의 중량을 'WSP'라고 한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 WSE 및 WSP 각각은 상술한 바와 같이, 리튬-황 전지의 방전 상태, 예를 들어 1.7 V 내지 1.9 V, 구체적으로 1.8 V까지 방전된 상태에서 리튬-황 전지를 분해하여 측정될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지의 전해액에 존재하는 황계 화합물은 리튬-황 전지의 구동 시 양극으로부터 용출되어 유래하는 것일 수 있으며, 이러한 황계 화합물은 예를 들어 무기 황(S8), 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물은 상기 리튬-황 전지의 전해액에 의해 용해될 수 있는 물질로서 리튬폴리설파이드(Li2Sx, 1 < x ≤8)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 WSE는 상기 전해액에 존재하는 무기 황(S8), 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들의 혼합물의 총 중량일 수 있다. 바람직하게는, 상기 WSE는 상기 전해액에 존재하는 리튬폴리설파이드(Li2Sx, 1 < x ≤ 8)의 총 중량일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 WSE는 상기 전해액에 존재하는 리튬폴리설파이드(Li2Sx, 2 < x ≤ 8)의 총 중량, 보다 더 바람직하게는 리튬폴리설파이드(Li2Sx, 3 ≤ x ≤ 4)의 총 중량일 수 있다.
상기 WSE는 리튬-황 전지의 전해액 중에 용해된 황계 화합물 중 황 원소(S)의 함량을 측정하는 공지의 방법에 따라 측정될 수 있으며, 또는 신규로 개발되는 방법에 따라 측정될 수 있으며, 그 측정방법이 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 WSE는 다음과 같은 방법에 따라 측정될 수 있다.
먼저, 측정 대상의 리튬-황 전지를 분해하여 양극/분리막/음극을 분리하고, 분리된 양극/분리막/음극을 각각 정해진 질량의 용매가 담긴 용기에 넣고 황계 화합물을 추출한다. 이때, 상기 황계 화합물의 추출은 예를 들어 20분 이상, 구체적으로 20분 동안 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 추출 후 글로브박스에 보관할 수 있다. 따라서, 양극, 분리막 및 음극의 추출 용매는 분리되어, 또는 결합되어 보관될 수 있으며, 바람직하게는 서로 분리되어 보관될 수 있다. 잔류하는 양극, 분리막 및 음극은 글로브 박스에 보관된다. 상기 글로브 박스는 비활성 가스, 예를 들어 질소 또는 아르곤 가스로 채워질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 추출용매는 예를 들어 디메톡시에탄(dimethoxyethane)에 유도체화 시약을 첨가하여 볼텍싱(voltexing)한 후 각 전극의 추출물을 첨가하여 볼텡식 후 HPLC를 이용하여 분석하는 것일 수 있다. 일반적으로 유도체화된 리튬(폴리)설파이드(LiPS)는 단사슬(short chain) LiPS (Me2S3~4) 및/또는 장사슬(long hain) LiPS (Me2S5~8)로 존재할 수 있다. HPLC를 이용하여 분석한 데이터는 유도체화된 LiPS과 무기 황(S8)로 분리되는데, 표준품을 가지고 있는 단사슬 LiPS 및 무기 황의 농도 별 캘리브레이션 곡선(calibration curve)을 이용하여 정량분석을 한다. 장사슬 LiPS는 분취작업을 통해 얻어진 시료를 정량분석하여 희석배율을 이용하여 원액의 농도를 산출한다.
이때, 추출 대상의 황계 화합물 각각에 대해서 적합한 추출 용매를 이용할 수 있으며, 또는 전해액 내 비수계 용매의 조성과 동일한 용매를 이용할 수도 있다. 추출이 완료되면 각 용매를 수득하여 분석함으로써 전해액에 존재하는 황계 화합물의 양을 측정하고 이를 합산함으로써 전해액 중 황 원소(S)의 중량을 계산한다.
후술하는 바와 같이, 이때 상기 양극은 추출 이후에 상온에서 1시간 이상, 예를 들어 1시간 동안 건조한 후 이를 집전체로부터 긁어낸 이후 원소분석을 통해 양극 내에 존재하는 황 원소의 중량(WSP)을 계산할 수 있다.
상기 분리된 전해액에서 황계 화합물을 추출하는 방법은 예를 들어 액체상 크로마토그래피(Liquid chromatography)를 이용할 수 있으나, 추출 수단이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지의 양극에 존재하는 황계 화합물은 리튬-황 전지의 제조 시 투입되거나 리튬-황 전지의 구동 시 산화 환원 반응을 통해 형성된 물질일 수 있으며, 이러한 황계 화합물은 특히 무기 황(S8), 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 후술하는 바와 같이, 상기 WSP는 리튬황 전지를 방전한 후 분해하여 측정하므로, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물은 리튬황 전지의 방전 상태에서 존재하는 황계 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물은 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8), 구체적으로 리튬 설파이드(Li2S), 리튬폴리설파이드(Li2Sx, 1 < x < 3) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물은 리튬 설파이드(Li2S), 리튬폴리설파이드(Li2Sx, 1 < x ≤ 2) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물은 리튬설파이드(Li2S), 리튬폴리설파이드(Li2S2) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 WSP는 상기 양극에 존재하는 무기 황(S8), 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들의 혼합물의 총 중량일 수 있다. 바람직하게는, 상기 WSP는 상기 양극에 존재하는 리튬설파이드(Li2S), 리튬폴리설파이드(Li2Sx, 1 < x ≤ 2) 또는 이들의 혼합물의 총 중량일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 WSP는 상기 양극에 존재하는 리튬설파이드(Li2S), 리튬폴리설파이드(Li2S2) 또는 이들의 혼합물의 총 중량일 수 있다.
상기 WSP는 리튬-황 전지의 양극 중에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 함량을 측정하는 공지의 방법에 따라 측정될 수 있으며, 또는 신규로 개발되는 방법에 따라 측정될 수 있으며, 그 측정방법이 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 WSP는 상기 분해/건조 이후의 양극을 집전체로부터 긁어내고 이 분말에 대한 원소분석을 시행하여 얻을 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 있어서, 여러 개의 전극을 집전체로부터 긁어내어 시료의 불균일성을 제거한 시료를 이용하여 분석을 진행할 수 있다. 일 예로, 시료는 열분해 방식을 도입한 원소 분석기로 분석을 진행하며, 해당 분석 방법을 통하여 무기 황(S8)에 해당되는 성분을 분석할 수 있다. 상기 무기 황(S8)의 함량을 분석하는 방법은 양극에 존재하는 무기 황(S8) 외에 황(S)과 화합물을 형성한 성분을 배제하여 분석하는 방법이라면, 구체적인 수단 및 방법에 특별히 제한되지 않는다. 이때, 상기 분석 방법은 황 원소(S)의 함량은 황(S) 이외의 모든 성분에 대해 분석할 수 있어야 하며, 분석된 모든 성분과 mass balance를 이루는 원소 황(S)의 중량% 함량을 기준으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 WSP는 상기 WSE 측정 방법에서 상술한 바와 같이 측정 대상의 리튬-황 전지를 분해하여 양극/분리막/음극을 분리하고 분리된 양극으로부터 전해액에 존재하는 황계 화합물을 추출한 후, 상온에서 1시간 이상 건조한 후 집전체로부터 집전체 상의 활물질층을 긁어내어 수득되는 분말에 대해 원소분석을 수행하여 측정될 수 있다.
따라서, 일 구현예에서, 양극에 존재하는 황의 중량(WSP)은 상술한 바와 같이 전해액 중 황의 중량을 측정하기 위해 황계 화합물을 추출하는 용매를 사용하여 추출되지 않은 황(S)의 중량을 나타낼 수 있다. 즉, 양극에 존재하는 황의 중량(WSP)은 용매에서 20분 이상, 바람직하게는 20분 이내에 추출되지 않는 황 화합물을 의미할 수 있다. 1시간 이상, 바람직하게는 1시간 경과 후 건조된 양극으로부터 집전체를 완전히 긁어내어 양극으로부터 혼합물에 포함될 수 있는 황(S)을 얻고, 이렇게 얻은 황(S)을 포함하는 혼합물의 중량을 측정하고, 원소 분석을 수행하여 양극에 존재하는 황의 중량(WSP)을 구한다. 따라서, 일 구현예에서 상기 양극에 존재하는 황의 중량(WSP)은 리튬-황 전지를 기준으로 할 수 있다.
다른 구현예에 있어서, 상기 음극 내의 황(S) 함량은 원소 분석을 통해 측정될 수 있다. 따라서, 리튬-황 전지를 분해하고, 전해액에 존재하는 황의 중량(WSE)을 측정하는 방법에 대해 전술한 바와 같이 음극으로부터 용매로 추출 가능한 황계 화합물을 추출한 후, 음극을 건조시킨 후, 원소분석을 통해 음극에 존재하는 황의 중량을 측정할 수 있다. 음극에 존재하는 황의 중량은 리튬-황 전지 제조 시 또는 제조 직후에는 약 0, 바람직하게는 0일 수 있다.
또 다른 구현예에 있어서, 분리막 내의 황(S) 함량은 원소 분석에 의해 측정할 때 약 0, 바람직하게는 0일 수 있다. 분리막 중의 황(S) 함량을 측정하기 위해서는 먼저 리튬황 전지를 분해한 후, 전술한 바와 같은 전해액 내 황의 중량을 측정하기 위한 용매로 황계 화합물을 추출하여 준비될 수 있다. 그 다음 상기 분리막이 건조되고, 분리막에 존재하는 황(S) 함량이 측정될 수 있다. 리튬-황 전지에 있어서, 분리막은 황(S), 특히 황계 화합물, 특히 양극의 황-탄소 복합체에서 유래하는 황계 화합물과 화학적으로 반응하지 않으므로 황(S)이 화학적으로 결합되지 않을 수 있다. 그리고, 상기 분리막 상에, 및/또는 분리막의 기공 내에 포함될 수 있는 황계 화합물은 상술한 바와 같이 전해액에 존재하는 황 원소를 측정하기 위한 방법에 따라 용매로 추출할 때 완전히 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 원소 분석은 예를 들어, 이온 크로마토그래피(IC) 분석, 유도 결합 플라즈마 광 방출 분광계(ICP-OES) 분석, 원소 분석기(EA) 분석, ONH 분석 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 원소 분석 방법이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지의 전해액에 존재하는 황계 화합물의 함량은 예를 들어 한국 특허출원 제2021-0188588호에 기재된 방법에 따라 측정되는 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지의 양극에 존재하는 황계 화합물의 함량은 예를 들어 한국 특허출원 제2021-0173961호에 기재된 방법에 따라 측정되는 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기와 같이 측정된 WSE 및 WSP 값을 이용하여 상기 RSL을 도출할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 WSE 및 WSP 값 각각은 중량 단위로서 측정되고, 동일한 중량으로 환산한 후 그 비율을 나타내어 RSL을 도출할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 WSE 및 WSP 값 각각은 리튬-황 전지의 크기, 양극 내 황의 로딩량 등에 따라 그 값의 범위가 달라질 수 있다.
다만, 상기 WSE 및 WSP 값 각각은 리튬-황 전지에 함유되는 총 황계 화합물 중 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 중량%로 나타낼 수 있다. 또는, 상기 리튬-황 전지의 제조 시 양극 활물질로서 투입한 황계 화합물로부터 유래하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 중량%로 나타낼 수 있다. 이를 본 명세서에서 W'SE 및 W'SP라고 할 수도 있다.
즉, 그 측정방식에 따라서, 상기 W'SE 및 W'SP 값을 이용하여 하기 식 1-2에 따른 황 원소(S)의 함량비(R'SL)이 측정될 수 있다. 다만, 하기 식 1-2에서 W'SE 및 W'SP의 중량%의 기준이 되는 '리튬-황 전지에 함유되는 총 황계 화합물 중 총 황 원소(S)의 값'이 동일하므로, 식 1-2에 따른 R'SL 값이 식 1에 따른 RSL 값과 동일한 값을 가지는 것은 자명하다.
[식 1-2]
R'SL (%) = W'SE/W'SP X 100
상기 식 1-2에서,
W'SE는 상기 리튬-황 전지에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량을 기준으로, 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이며,
W'SP는 상기 리튬-황 전지에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량을 기준으로, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 식 1-2에서 상기 리튬-황 전지에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소는, 상기 리튬-황 전지의 제조 단계에서 양극 활물질로서 투입한 황계 화합물 중 총 황 원소(S)의 함량을 계산하는 방식으로 측정될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지의 제조 단계에서 양극 활물질로서 투입한 황계 화합물의 함량을 모르는 경우, 상기 리튬-황 전지를 분해하여 상술한 방법에 따라서 무기 황(S8) 및 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1≤x≤8)의 함량을 각각 측정하여 이들로부터 계산된 총 황 원소(S)의 함량을 계산하는 방식으로 측정될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 W'SE는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 15 중량% 이하일 수 있다. 예를 들어 상기 W'SE는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 15 중량%, 1 중량% 내지 15 중량%, 1 중량% 내지 10 중량%, 2 중량% 내지 9.5 중량%, 3 중량% 내지 9.5 중량%, 5 중량% 내지 9.5 중량%, 또는 7 중량% 내지 9 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 W'SP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 65 중량% 이상일 수 있다. 본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 W'SP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 75 중량% 이상, 또는 75.5 중량% 이상일 수 있다. 예를 들어 상기 WSP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 65 중량% 내지 99 중량%, 70 중량% 내지 98 중량%, 75 중량% 내지 95 중량%, 75 중량% 내지 90 중량%, 75 중량% 내지 85 중량%, 75 중량% 내지 80 중량% 또는 75.5 중량% 내지 80 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 W'SE 및 상기 W'SP는 하기 식 2를 만족하는 값을 갖는 것일 수 있다.
[식 2]
W'SP > 1.2 X W'SE + 56.86
상기 식 2에서,
W'SE는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 총 중량을 기준으로, 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이며,
W'SP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 총 중량을 기준으로, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지가 상기 식 2를 만족할 때, 상기 리튬-황 전지의 비용량 및 에너지 밀도 측면에서 더욱 향상된 효과를 나타내는 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 W'SE 및 W'SP 각각은 상기 WSE 및 WSP 의 측정 방법에 관해 상술한 바와 같이, 방전 상태의 리튬-황 전지를 기준으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 1.7V 내지 1.9 V, 예를 들어 1.8V로 방전된 리튬-황 전지를 분해하여 측정되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상술한 바와 같이, 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량은, 리튬-황 전지의 양극, 음극, 전해액 및 분리막 구성에 함유되는 황 원소(S)의 중량을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량은, 상기 리튬-황 전지에 포함되는 상기 양극, 음극, 전해액 및 분리막 각각을 분리한 후, 상기 양극, 음극, 전해액 및 분리막 각각에 존재하는 황계 화합물을 추출한 후 추출된 황계 화합물에 존재하는 황 원소의 함량을 측정하고, 측정된 함량을 합산하여 측정될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지에 함유되는 총 황 원소(S)는 리튬-황 전지의 제조 시 양극 활물질로서 이용된 황계 화합물로부터 유래되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량은 리튬-황 전지의 제조 시 혹은 제조 직후 양극에 투입된 황계 화합물 중 황 원소(S)의 함량과 일치할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지에 함유되는 총 황 원소(S)의 중량은 상기 리튬-황 전지에 포함되는 상기 양극, 음극, 전해액 및 분리막 각각에 존재하는 무기 황(S8) 및 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 에 함유된 황 원소(S)의 함량의 합을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량은 상기 리튬-황 전지의 제조 시 양극 활물질로서 첨가된 무기 황(S8)의 함량으로부터 계산된 황 원소(S)의 중량을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 RSL은 상기 리튬-황 전지의 제조 직후에 측정되는 것일 수도 있으나, 1회 이상의 충방전 이후 퇴화된 전지를 기준으로 측정되는 것일 수도 있으며, 상기 식 1에 따른 RSL 값이 15% 이하인 리튬-황 전지라면 비용량 및/또는 에너지 밀도 측면에서 우수한 효과를 나타낼 수 있으므로, 그 측정 시기에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 상기 WSE 및 WSP 는 리튬-황 전지의 제조 시 양극 활물질로서 투입한 황계 재료로부터 유래하는 것이다. 예를 들어 상기 양극 내 황-탄소 복합체로부터 유래하는 것이다. 구체적으로, 상기 리튬-황 전지의 제조 시 전해액에 리튬염 또는 기타 첨가제로서 투입되는 황계 염으로부터 유래하는 것이 아니다. 보다 구체적으로, 상술한 측정방법에 따르면 리튬염 또는 기타 첨가제에 함유되는 황계 염으로부터 유래한 황 원소의 함량이 아닌, 양극에서 유래하는 황계 재료로부터 유래한 황 원소의 함량이 측정될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 황계 염은 예를 들어 CF3SO3, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, (C2F5SO2)2NLi, (SO2F)2NLi, (CF3SO2)3CLi, 특히 (CF3SO2)2NLi (LiTFSI) 등을 나타내는 것으로서, 이들은 상술한 황계 재료(무기 황(S8), 리튬 폴리설파이드(Li2Sx, 1≤x≤8) 등)와 구별되어야 한다.
다음으로, 상기 리튬-황 전지의 각 구성요소에 관해 상세히 설명한다.
양극
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 양극은 양극 집전체와 상기 양극 집전체의 일면 또는 양면에 도포된 양극 활물질층을 포함할 수 있다.
상기 양극 집전체는 양극 활물질을 지지하며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 팔라듐, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸 표면에 카본, 니켈, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.
상기 양극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질과의 결합력을 강화시킬 수 있으며, 필름, 시트, 호일, 메쉬, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태를 사용할 수 있다.
상기 양극 활물질층은 양극 활물질을 포함하며, 도전재, 바인더 및 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 양극 활물질은 황-탄소 복합체를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 황-탄소 복합체는 다공성 탄소재; 및 다공성 탄소재의 기공 내부 및 다공성 탄소재의 외부 표면 중 적어도 하나 이상에 담지된 황계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 상기 양극 활물질로서 작용하는 황의 경우 단독으로는 전기 전도성이 없기 때문에 탄소재와 같은 전도성 소재와 복합화하여 사용되며, 황을 담지하기 위해 다공성 탄소재가 이용될 수 있다. 또한, 상기 황계 화합물은 양극 활물질로서 첨가되는 것으로서 예를 들어 무기 황(S8), 리튬 설파이드(Li2S), 리튬 폴리설파이드(Li2Sx, 1 < x ≤ 8), 디설파이드 화합물, 탄소-황 폴리머((C2Sy)n, y = 2.5 내지 50, n ≥ 2), 또는 이들 중 2 이상을 포함하는 것일 수 있다. 바람직하기로는, 상기 황계 화합물은 무기 황(S8)일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소재는 양극 활물질로서의 황계 화합물을 담지하고, 황계 화합물이 균일하고 안정적으로 고정될 수 있는 골격을 제공하면서, 양극의 도전성을 향상시키기 위한 것으로서 다공성의 탄소 소재의 물질이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.
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 ㎚ 범위이며, 기공도는 다공성 탄소재 전체 체적의 10 내지 90 부피% 범위일 수 있다. 만일 상기 기공의 평균 직경이 상기 범위 미만인 경우 기공 크기가 분자 수준에 불과하여 황의 함침이 불가능하며, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 다공성 탄소재의 기계적 강도가 약화되어 전극의 제조공정에 적용하기에 바람직하지 않다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 '기공의 평균 직경'은 당업계에서 다공성 소재의 기공의 직경을 측정하는 공지의 방법에 따라서 측정될 수 있는 것이며, 그 측정 방법에 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 기공의 직경은 주사전자현미경(SEM), 전계 방사형 전자 현미경(laser diffraction method), 레이저 회절법(laser diffraction method) 또는 BET(Brunauer-Emmett- Teller)법에 따라서 측정되는 것일 수 있다. 상기 레이저 회절법을 이용한 측정은 예를 들어 시판의 레이절 회절 입도 측정 장치(예를 들어 Microtrac MT 3000)를 이용하는 것일 수 있다. 또한, 상기 BET 법에 따른 측정은 예를 들어 BEL Japan 社의 BELSORP 시리즈의 분석기를 이용하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 '기공도'는 어느 구조체에서 전체 부피에 대해 기공이 차지하는 부피의 비율을 의미하고, 그의 단위로서 %를 사용하며, 공극율, 다공도 등의 용어와 상호 교환하여 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 기공도의 측정은 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 일 구현예에 따라서, 예를 들어 질소기체를 사용한 BET법 또는 수은 침투법 (Hg porosimeter) 및 ASTM D2873에 따라 측정될 수 있다.
상기 다공성 탄소재의 형태는 구형, 봉형, 침상형, 판상형, 튜브형 또는 벌크형으로 리튬-황 전지에 통상적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 다공성 탄소재는 다공성 구조이거나 비표면적이 높은 것으로 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이든 무방하다. 예를 들어, 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 탄소 나노튜브(SWCNT), 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT) 등의 탄소 나노튜브(CNT); 그라파이트 나노파이버(GNF), 카본 나노파이버(CNF), 활성화 탄소 파이버(ACF) 등의 탄소 섬유; 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연 등의 흑연 및 활성탄소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하기로 상기 다공성 탄소재는 탄소 나노튜브일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 탄소재는 예를 들어 탄소 나노튜브(CNT)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 황-탄소 복합체는 황/탄소의 중량 비율(S/C weight ratio)이 예를 들어 5 g/g 이하인 것일 수 있으며, 보다 구체적으로 2.5 g/g 이하인 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 황-탄소 복합체는 황/탄소의 중량 비율이 2.4 g/g 일 수 있다. 상기 황-탄소 복합체의 S/C 비율이 상술한 범위일 때 황-탄소 복합체의 전자 전달 능력(전도성) 및 전기화학적인 비표면적이 확보되는 측면에서 바람직할 수 있으며, 예를 들어 황-탄소 복합체에서 활용 가능한 표면이 많아지게 되어 양극에서의 황의 용출을 억제하는데 바람직할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 S/C 비율은 황-탄소 복합체에 존재하는 황의 중량(g) 및 탄소의 중량(g)으로부터 계산될 수 있다. 또는, 상기 황-탄소 복합체의 총 중량을 기준으로 황의 중량(중량%) 및 탄소의 중량(중량%)로부터 계산될 수 있다. 이와 같이, 상기 S/C 비율은 단위를 갖지 않는 값일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 S/C 중량 비율은 예를 들어 0.5 내지 2.5, 1.0 내지 2.50, 1.5 내지 2.45, 2.0 내지 2.45 또는 2.35 내지 2.45의 값을 갖는 것일 수 있다. 일 예로, 상기 S/C 비율은 상기 무기 황(S8)의 중량/다공성 탄소재의 중량 비율로부터 계산될 수 있다. 예를 들어, 상기 S/C 비율은 S8/CNT의 중량 비율로부터 계산될 수 있다.
상기 황-탄소 복합체의 제조방법은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법이 사용될 수 있다. 일례로, 상기 황과 다공성 탄소재를 단순 혼합한 다음 열처리하여 복합화하는 방법이 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질은 전술한 조성 이외에 전이금속 원소, ⅢA족 원소, ⅣA족 원소, 이들 원소들의 황 화합물, 및 이들 원소들과 황의 합금 중에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
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 13족 원소로는 Al, Ga, In, Ti 등이 포함되며, 상기 14족 원소로는 Ge, Sn, Pb 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 황-탄소 복합체의 S/C 비율은 상기 RSL 값과의 관계에서 하기 식 3을 만족하는 것일 수 있다.
[식 3]
10.667 X RS/C - 10.633 > RSL
상기 식 3에서,
상기 RSL은 상기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비이며,
상기 RS/C는 상기 황-탄소 복합체 내 황(S) 및 탄소(C)의 중량 비율이다.
본 발명의 발명자들은, 리튬-황 전지가 상기 식 3을 만족할 때 비용량 및/또는 에너지 밀도가 크게 개선될 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 황-탄소 복합체는 상기 양극 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상일 수 있다. 구체적으로는, 상기 양극이 집전체 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층을 포함할 수 있고, 상기 황-탄소 복합체가 양극 활물질층에 포함될 때, 상기 황-탄소 복합체는 상기 양극 활물질층 총 중량을 기준으로 예를 들어 80 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 황-탄소 복합체는 상기 양극 활물질층 총 중량을 기준으로 80 중량% 내지 100 중량%, 보다 구체적으로 85 중량% 내지 99 중량%, 90 중량% 내지 100 중량%, 90 중량% 내지 99 중량%, 95 중량% 내지 98 중량% 또는 95 중량% 내지 97 중량%, 또는 96 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 황-탄소 복합체의 함량이 상기 범위 미만인 경우 도전재, 바인더 등의 부자재의 상대적 함량이 늘어나고 황-탄소 복합체의 함량이 감소하여 고용량, 고에너지 밀도의 전지를 구현하기 어렵고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 후술하는 도전재 또는 바인더의 함량이 상대적으로 부족하여 전극의 물리적 성질이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 양극의 로딩량은 예를 들어 1.67 mgs/cm2 이상, 구체적으로 1.67 내지 2.92 mgs/cm2, 보다 구체적으로 1.67 내지 2.08 mgs/cm2일 수 있다. 상기 로딩량은 양극 내 활물질의 함량, 및 활물질 중 황(S)의 함량으로부터 계산될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 양극의 로딩량을 용량으로 환산할 때, 예를 들어 상기 로딩량은 2.0 mAh/cm2 이상, 구체적으로 2.0 mAh/cm2 내지 3.5 mAh/cm2, 보다 구체적으로 2.0 mAh/cm2 내지 2.5 mAh/cm2일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 전해질과 양극 활물질을 전기적으로 연결시켜 주어 집전체(current collector)로부터 전자가 양극 활물질까지 이동하는 경로의 역할을 하는 물질로서, 상기 황-탄소 복합체에 함유되는 탄소와는 물리적으로 구별되는 전극의 구성 요소로서 도전성을 갖는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 도전재는 예를 들어 슈퍼 P(Super-P), 덴카 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 카본 블랙 등의 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.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 도전재의 함량은 양극 활물질총 중량에 대하여 0 내지 10 중량%, 예를 들어 1 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 도전재의 함량이 상기 범위 미만이면 양극 활물질과 집전체 간의 전자 전달이 용이하지 않아 전압 및 용량이 감소한다. 이와 반대로, 상기 범위 초과이면 상대적으로 양극 활물질의 비율이 감소하여 전지의 총 에너지(전하량)이 감소할 수 있으므로 상술한 범위 내에서 적정 함량을 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 바인더는 양극 활물질을 양극 집전체에 유지시키고, 양극 활물질 사이를 유기적으로 연결시켜 이들 간의 결착력을 보다 높이는 것으로, 당해 업계에서 공지된 모든 바인더를 사용할 수 있다.
예를 들어 상기 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVdF), 비닐리덴 플루오라이드를 반복단위로서 적어도 하나 포함하는 폴리비닐리덴 플루오라이드계 고분자, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함하는 불소 수지계 바인더; 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR), 아크릴로니트릴-부티디엔 고무, 스티렌-이소프렌 고무를 포함하는 고무계 바인더; 아크릴계 바인더; 카르복시메틸셀룰로우즈(carboxyl methyl cellulose, CMC), 전분, 히드록시 프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로오스를 포함하는 셀룰로오스계 바인더; 폴리 알코올계 바인더; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌를 포함하는 폴리 올레핀계 바인더; 폴리 이미드계 바인더; 폴리 에스테르계 바인더; 실란계 바인더; 폴리 아크릴릭산계 바인더; 및 폴리 아크릴로나이트릴계 바인더로 이루어진 군으로부터 선택된 1종, 2종 이상의 혼합물 또는 공중합체를 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 바인더는 예를 들어 폴리아크릴레이트(PAA)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 바인더의 함량은 양극 활물질층 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 바인더의 함량이 상기 범위 미만이면 양극의 물리적 성질이 저하되어 양극 활물질과 도전재가 탈락할 수 있고, 상기 범위 초과이면 양극에서 양극 활물질과 도전재의 비율이 상대적으로 감소되어 전지 용량이 감소될 수 있으므로 상술한 범위 내에서 적정 함량을 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 리튬 이차전지용 양극의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 통상의 기술자에 의해 공지의 방법 또는 이를 변형하는 다양한 방법이 사용 가능하다.
일례로, 상기 리튬 이차전지용 양극은 상술한 바의 조성을 포함하는 양극 슬러리 조성물을 제조한 후, 이를 상기 양극 집전체에 적어도 일면에 도포함으로써 상기 양극 활물질층을 형성하여 제조된 것일 수 있다.
상기 양극 슬러리 조성물은 전술한 바의 양극 활물질을 포함하며, 이외 바인더, 도전재 및 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 용매는 양극 활물질을 균일하게 분산시킬 수 있는 것을 사용한다. 이러한 용매로는 수계 용매로서 물이 가장 바람직하며, 이때 물은 증류수, 탈이온수일 수 있다. 다만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 필요한 경우 물과 쉽게 혼합이 가능한 저급 알코올이 사용될 수 있다. 상기 저급 알코올로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 및 부탄올 등이 있으며, 바람직하기로 이들은 물과 함께 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 용매의 함량은 코팅을 용이하게 할 수 있는 정도의 농도를 갖는 수준으로 함유될 수 있으며, 구체적인 함량은 도포 방법 및 장치에 따라 달라진다.
상기 양극 슬러리 조성물은 필요에 따라 해당 기술분야에서 그 기능의 향상 등을 목적으로 통상적으로 사용되는 물질을 필요에 따라 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어 점도 조정제, 유동화제, 충진제 등을 들 수 있다.
상기 양극 슬러리 조성물의 도포 방법은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 예컨대, 닥터 블레이드(doctor blade), 다이 캐스팅(die casting), 콤마 코팅(comma coating), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 방법을 들 수 있다. 또한, 별도의 기재(substrate) 위에 성형한 후 프레싱(pressing) 또는 라미네이션(lamination) 방법에 의해 양극 슬러리를 양극 집전체 상에 도포할 수도 있다.
상기 도포 후, 용매 제거를 위한 건조 공정을 수행할 수 있다. 상기 건조 공정은 용매를 충분히 제거할 수 있는 수준의 온도 및 시간에서 수행하며, 그 조건은 용매의 종류에 따라 달라질 수 있으므로 본 발명에 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 온풍, 열풍, 저습풍에 의한 건조, 진공 건조, (원)적외선 및 전자선 등의 조사에 의한 건조법을 들 수 있다. 건조 속도는 통상 응력 집중에 의해 양극 활물질층에 균열이 생기거나 양극 활물질층이 양극 집전체로부터 박리되지 않을 정도의 속도 범위 내에서 가능한 한 빨리 용매를 제거할 수 있도록 조정한다.
추가적으로, 상기 건조 후 집전체를 프레스함으로써 양극 내 양극 활물질의 밀도를 높일 수도 있다. 프레스 방법으로는 금형 프레스 및 롤 프레스 등의 방법을 들 수 있다.
전술한 바의 조성 및 제조방법으로 제조된 상기 양극, 구체적으로 양극 활물질층의 기공도는 50 내지 80 부피%, 구체적으로 60 내지 75 부피%일 수 있다. 상기 양극의 기공도가 50 부피%에 미치지 못하는 경우에는 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 양극 슬러리 조성물의 충진도가 지나치게 높아져서 양극 활물질 사이에 이온전도 및/또는 전기 전도를 나타낼 수 있는 충분한 전해질이 유지될 수 없게 되어 전지의 출력특성이나 사이클 특성이 저하될 수 있으며, 전지의 과전압 및 방전용량 감소가 심하게 되는 문제가 있다. 이와 반대로 상기 양극의 기공도가 80 부피%를 초과하여 지나치게 높은 기공도를 갖는 경우 집전체와 물리적 및 전기적 연결이 낮아져 접착력이 저하되고 반응이 어려워지는 문제가 있으며, 높아진 기공도를 전해질이 충진되어 전지의 에너지 밀도가 낮아질 수 있는 문제가 있으므로 상기 범위에서 적절히 조절한다.
음극
상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체의 일면 또는 양면에 도포된 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 또는 상기 음극은 리튬 금속판 또는 리튬 호일(foil)일 수 있다.
상기 음극 집전체는 음극 활물질층의 지지를 위한 것으로, 양극 집전체에서 설명한 바와 같다.
상기 음극 활물질층은 음극 활물질 이외에 도전재, 바인더 등을 포함할 수 있다. 이 때 상기 도전재 및 바인더는 전술한 바를 따른다.
상기 음극 활물질은 리튬 (Li+)을 가역적으로 삽입(intercalation) 또는 탈삽입(deintercalation)할 수 있는 물질, 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함할 수 있다.
상기 리튬 이온(Li+)을 가역적으로 삽입 또는 탈삽입할 수 있는 물질은 예컨대 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 리튬 이온(Li+)과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질은 예를 들어, 산화주석, 티타늄나이트레이트 또는 실리콘일 수 있다. 상기 리튬 합금은 예를 들어, 리튬(Li)과 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프랑슘(Fr), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra), 알루미늄(Al) 및 주석(Sn)으로 이루어지는 군에서 선택되는 금속의 합금일 수 있다.
바람직하게 상기 음극 활물질은 리튬 금속일 수 있으며, 구체적으로, 리튬 금속 박막 또는 리튬 금속 분말의 형태일 수 있다.
분리막
상기 분리막은 상기 양극과 음극을 서로 분리 또는 절연시키고, 양극과 음극 사이에 리튬이온 수송을 가능하게 하는 것으로 다공성 비전도성 또는 절연성 물질로 이루어질 수 있고, 통상 리튬 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별 한 제한없이 사용가능하다. 이러한 분리막은 필름과 같은 독립적인 부재일 수도 있고, 양극 및/또는 음극에 부가된 코팅층일 수도 있다.
상기 분리막으로는 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해질에 대한 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 분리막은 다공성 기재를 포함할 수 있으며, 상기 다공성 기재는 통상적으로 이차전지에 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 예를 들어, 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포 또는 폴리올레핀계 다공성 막을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다공성 기재의 재질로는 본 발명에서 특별히 한정하지 않고, 통상적으로 전기화학소자에 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하다. 예를 들어, 상기 다공성 기재는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate) 등의 폴리에스테르(polyester), 폴리아미드(polyamide), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalate), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 셀룰로오스(cellulose), 나일론(nylon), 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(poly(p-phenylene benzobisoxazole) 및 폴리아릴레이트(polyarylate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 5 내지 50 ㎛일 수 있다. 상기 다공성 기재의 두께 범위가 전술한 범위로 한정되는 것은 아니지만, 두께가 전술한 하한보다 지나치게 얇을 경우에는 기계적 물성이 저하되어 전지 사용 중 분리막이 쉽게 손상될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 기재에 존재하는 기공의 평균 직경 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.001 내지 50 ㎛ 및 10 내지 95 부피%일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 분리막은 상기 다공성 기재의 적어도 일면 상에 형성되고 무기물 입자 및 바인더를 포함하는 다공성 코팅층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 다공성 코팅층에 포함되는 무기물 입자 및 바인더는 통상적으로 분리막의 다공성 코팅층에 이용되는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 이의 제조방법 또한 특별히 제한되지 않는다.
전해액
상기 전해액은 리튬-황 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질로서 비수계 용매 및 전해질로서 리튬염을 포함한다.
상기 전해액은 리튬 이차전지, 구체적으로 리튬-황 전지에 사용할 수 있는 조성이라면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 비수계 용매는 리튬-황 전지에 사용할 수 있는 종류라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들어 에테르계 용매, 에스테르, 아미드, 선형 카보네이트 및 환형 카보네이트 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 에스테르는 예를 들어, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오 네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 선형 카보네이트는 예를 들어, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 환형 카보네이트는 예를 들어, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 있다. 이들의 할로겐화물로는 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 비수계 용매는 에테르계 용매를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 비수계 용매 총 부피를 기준으로 상기 에테르계 용매를 60 부피% 이상, 예컨대 60 부피% 내지 100 부피%, 70 부피% 내지 100 부피%, 80 부피% 내지 100 부피%, 85 부피% 내지 100 부피%, 90 부피% 내지 100 부피% 또는 95 부피% 내지 100 부피%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 비수계 용매 총 부피를 기준으로 상기 에테르계 용매의 함량이 상술한 범위인 경우 리튬염 등 전해액 구성의 용해도 측면에서 유리한 효과를 나타낼 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 에테르계 용매를 비환형 에테르, 환형 에테르 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 비환형 에테르는 예를 들어 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 디부틸 에테르, 디이소부틸 에테르, 에틸메틸 에테르, 에틸프로필 에테르, 에틸터트부틸 에테르, 디메톡시메탄, 트리메톡시메탄, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디메톡시프로판, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 디비닐에테르, 디에틸렌글리콜 디비닐에테르, 트리에틸렌글리콜 디비닐에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸렌 에테르, 부틸렌 글리콜 에테르, 디에틸렌글리콜 에틸메틸에테르, 디에틸렌글리콜 이소프로필메틸에테르, 디에틸렌글리콜 부틸메틸에테르, 디에틸렌글리콜 터트부틸에틸에테르 및 에틸렌글리콜 에틸메틸에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 및 테트라에틸렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 디메톡시에탄을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 환형 에테르는 예를 들어 2-메틸퓨란, 1,3-디옥솔란, 4,5-디메틸-디옥솔란, 4,5-디에틸-디옥솔란, 4-메틸-1,3-디옥솔란, 4-에틸-1,3-디옥솔란, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 2,5-디메틸테트라하이드로퓨란, 2,5-디메톡시테트라하이드로퓨란, 2-에톡시테트라하이드로퓨란, 2-메틸-1,3-디옥솔란, 2-비닐-1,3-디옥솔란, 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란, 2-메톡시-1,3-디옥솔란, 2-에틸-2-메틸-1,3-디옥솔란, 테트라하이드로파이란, 1,4-디옥산, 1,2-디메톡시 벤젠, 1,3-디메톡시 벤젠, 1,4-디메톡시 벤젠 및 아이소소바이드 디메틸 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 2-메틸퓨란, 1,3-디옥솔란, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란 및 2,5-디메틸테트라하이드로퓨란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 2-메틸퓨란을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 비수계 용매는 예를 들어 디메톡시에탄(DME), 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 비수계 용매는 비환형 에테르 및 환형 에테르의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 비수계 용매는 디메톡시에탄(DME) 및 2-메틸퓨란(2-MeF)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 비환형 에테르 및 상기 환형 에테르의 부피 비율이 5:95 내지 95:5 (v/v)일 수 있으며, 구체적으로 95:5 내지 50:50, 보다 구체적으로 90:10 내지 70:30, 85:15 내지 75:25 또는 80:20의 부피비(v/v)로 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 부피비는 에테르계 용매 중 "비환형 에테르의 부피%":"환형 에테르의 부피%"의 비에 대응한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 비수계 용매는 전해질의 용해도 측면에서 카보네이트계 용매를 포함하지 않는 것일 수 있다. 또는, 상기 비수계 용매는 상기 카보네이트계 용매가 리튬염의 용해도에 영향을 미치지 않을 정도로 극소량의 카보네이트계 용매를 포함할 수 있으며, 예를 들어 상기 비수계 용매가 상기 카보네이트계 용매를 포함하는 경우, 상기 카보네이트계 용매의 함량은 상기 리튬 이차전지용 전해액 총 중량을 기준으로 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하 또는 0 중량%(즉, 전혀 포함하지 않음)일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬염은 리튬 이차전지의 전해질로서 사용될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 상기 리튬염은 예를 들어 LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiC4BO8, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, (C2F5SO2)2NLi, (SO2F)2NLi, (CF3SO2)3CLi, 클로로 보란 리튬, 저급지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 리튬 이미드 또는 이들 중 2 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬염의 농도는 이온 전도도, 용해도 등을 고려하여 적절하게 결정될 수 있으며, 예를 들어 0.1 내지 4M, 바람직하게는 0.25 내지 2M, 0.5 내지 2M, 0.5 내지 1.5M 또는 0.5 내지 1.0M일 수 있다. 상기 리튬염의 농도가 상술한 범위인 경우 전지 구동에 적합한 이온 전도도를 확보하기 유리하거나, 전해액의 적절한 점도를 나타내어 리튬 이온의 이동성 향상 및 리튬염 자체의 분해 반응을 억제하는 측면에서 유리한 효과를 나타낼 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 전해액은 리튬염 외에도 전해액의 전기 전도도 향상시키고, 리튬-황 전지의 수명 향상을 위해서 질소 화합물을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 질소 화합물은 이의 효능이 이에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 리튬-황 전지의 충방전 과정에서 발생하는 폴리 설파이드의 환원 반응을 억제함으로써 폴리 설파이드의 비가역적 소모를 방지하고, 이로써 리튬-황 전지의 성능을 향상시키는 작용을 할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 질소 화합물은 리튬 이차전지, 구체적으로 리튬-황 전지의 음극인 리튬 금속 전극에 안정적인 피막을 형성하고, 충ㆍ방전 효율을 향상시키는 효과를 나타내는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들어 질산 화합물, 아질산계 화합물 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 질소 화합물은 예를 들어 질산리튬(LiNO3), 질산칼륨(KNO3), 질산세슘(CsNO3), 질산바륨(Ba(NO3)2), 질산암모늄(NH4NO3), 아질산리튬(LiNO2), 아질산칼륨(KNO2), 아질산세슘(CsNO2), 아질산암모늄(NH4NO2) 등의 무기계 질산 또는 아질산 화합물; 메틸 니트레이트, 디알킬 이미다졸륨 니트레이트, 구아니딘 니트레이트, 이미다졸륨 니트레이트, 피리디늄 니트레이트, 에틸 니트라이트, 프로필 니트라이트, 부틸 니트라이트, 펜틸 니트라이트, 옥틸 니트라이트 등의 유기계 질산 또는 아질산 화합물; 니트로메탄, 니트로프로판, 니트로부탄, 니트로벤젠, 디니트로벤젠, 니트로 피리딘, 디니트로피리딘, 니트로톨루엔, 디니트로톨루엔 등의 유기 니트로 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 질산리튬을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 질소 화합물은 상기 리튬 이차전지용 전해액 총 중량을 기준으로 예를 들어 1 중량% 내지 10 중량%, 2 중량% 내지 10 중량% 또는 3 중량% 내지 10 중량%, 구체적으로 3 중량% 내지 8 중량%, 3 중량% 내지 6 중량% 또는 3 중량% 내지 5 중량%의 함량으로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 질소 화합물이 상술한 함량으로 포함될 때 상기 질소 화합물에 의한 상기 전해액의 전기 전도도 향상 및 리튬-황 전지에 사용될 때 폴리 설파이드의 환원 억제 측면에서 더욱 유리한 효과를 나타낼 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지는 상기 전해액 및 상기 양극 활물질의 비율에 따라서 에너지 밀도를 다양하게 나타낼 수 있다. 다만, 상기 리튬-황 전지의 에너지 밀도 측면에서 상기 전해액 및 상기 양극 활물질의 비율이 작을수록 유리한 효과를 나타낼 수 있으며, 예를 들어 상기 전해액 및 상기 황-탄소 복합체 내 황의 중량 비율(El/S weight ratio) 3.5 g/g 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지는 El/S 비율이 예를 들어 3 g/g 이하, 또는 2.9 g 이하가 되도록 제조될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따라서 상술한 구성의 리튬-황 전지는 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물의 총 함량으로부터 계산되는 이론 상의 비용량 대비 60% 이상, 구체적으로 65% 이상, 70% 이상 또는 75% 이상의 비용량을 갖는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 리튬-황 전지는 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물의 총 함량으로부터 계산되는 이론 상의 비용량 대비 80% 이상, 나아가 90% 이상의 비용량을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지의 황 비용량은 예를 들어 1,000 mAh/g 이상을 나타내는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬-황 전지의 황 비용량은 1,050 mAh/g 이상, 1,080 mAh/g 이상, 구체적으로 1,000 mAh/g 내지 1,675 mAh/g, 1,000 mAh/g 내지 1,300 mAh/g, 1,050 mAh/g 내지 1,250 mAh/g 또는 1,080 mAh/g 내지 1,150 mAh/g일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지의 에너지 밀도는 예를 들어 300 Wh/kg 이상을 나타내는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬-황 전지의 에너지 밀도는 300 Wh/kg 내지 2,600 Wh/kg, 300 Wh/kg 내지 1,600 Wh/kg, 300 Wh/kg 내지 1,000 Wh/kg, 300 Wh/kg 내지 800 Wh/kg, 300 Wh/kg 내지 450 Wh/kg, 또는 330 Wh/kg 내지 400 Wh/kg를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지의 비용량 및 에너지 밀도 각각은 리튬-황 전지의 비용량 및 에너지 밀도를 측정하는 공지의 방법에 따라서 측정되는 것일 수 있으며, 측정방법에 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지의 비용량 및 에너지 밀도는 예를 들어 23℃의 상온에서 1.8 V 내지 2.5 V 범위에서 0.5 C rate로 방전 및 0.3 C rate로 충전을 함으로써 측정되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 리튬-황 전지는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 코인형, 파우치형 또는 원통형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 식 1을 이용하여 리튬-황 전지의 비용량을 평가하는 방법이 제공된다.
상기 평가 방법은, 상기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비(RSL)가 15% 이하인 리튬-황 전지를 고(high) 비용량의 전지로 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 고 비용량의 전지는 예를 들어 1,000 mAh/g 이상의 비용량을 갖는 전지일 수 있다.
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.
[리튬-황 전지의 제조]
실시예 1
양극 활물질로서 무기 황(S8) 및 탄소 나노튜브(CNT)를 혼합하여 황-탄소 복합체(S/C 중량 비율 = 2.45)를 준비하고, 준비된 황-탄소 복합체 96 중량%, 바인더로서 PAA(polyacrylate) 4 중량%를 혼합하여 양극 슬러리 조성물을 제조하였다. 상기 양극 슬러리 조성물을 알루미늄 집전체에 도포한 후 건조하여 양극을 제조하였다. 제조된 양극의 로딩은 2.08 mg(s)/cm2(2.5 mAh/cm2)이었다.
60 ㎛ 두께의 리튬 금속을 음극으로 사용하였다.
상기 양극과 음극을 대면하도록 위치시키고 그 사이에 두께 16 ㎛, 기공도 46 vol%의 폴리에틸렌 분리막을 개재하여 전극 조립체를 준비하였다.
준비된 전극 조립체를 파우치형 케이스에 수납하고 디메톡시에탄(DME):2-메틸 푸란(2-MeF)을 8:2의 부피 비율로 혼합한 용매에 리튬염(LiTFSI) 0.75 M 및 질산리튬(LiNO3) 3 wt%가 용해된 전해액을 El/S 비율이 2.9 g/g가 되도록 주입하여 리튬-황 전지를 제조하였다.
비교예 1
황-탄소 복합체의 제조 시 S/C 중량 비율이 2.9가 되도록 제조한 것 외에 실시예 1과 동일하게 리튬-황 전지를 제조하였다.
비교예 2
황-탄소 복합체의 제조 시 S/C 중량 비율이 2.6이 되도록 제조한 것 외에 실시예 1과 동일하게 리튬-황 전지를 제조하였다.
[R
SL
의 측정 및 전지의 성능 평가]
상기에서 제조한 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 리튬-황 전지 각각을 상온(23℃에서 0.3 C rate로 1.8 V 내지 2.5 V 범위로 1회 충전한 후 0.5 C rate로 1.8 V까지 1회 방전하면서 이때의 전지 용량(capacity, mAh)) 및 에너지(energy, Wh)를 측정한 후 각각의 전지 용량으로 나누어 전지의 비용량(specific capacity, mAh/g) 및 에너지 밀도(Wh/kg)를 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
다음으로, 1.8 V까지 방전된 리튬-황 전지를 분해하여 하기 식 1에 따라 RSL을 측정하였다.
[식 1]
RSL (%) = WSE/WSP X 100
상기 식 1서,
WSE는 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이며,
WSP는 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이다.
WSE 측정을 위해서, 분해된 전지를 추출용매(DME)에 넣어 48시간 동안 추출을 진행한 후, 추출액으로부터 전지를 제거한 후, 추출액에 메틸트라이플루오로메탄설포네이트(CF3SO3CH3)를 투입하여 메틸 유도체화를 수행하였다. 메틸 유도체화된 성분들을 하기 조건으로 LC(liquid chromatography)로 분석하여 분리한 후, 분획범위에 따라 분취하였다.
[LC/UV 분석 조건]
칼럼: CAPCELLPAL C18 칼럼(내경 4.6 mm, 길이 50 mm, 입자 크기 3 ㎛, OSAKA SODA)
이동상: H20/메탄올의 혼합용매, 기울기 용리법(0분: H2O/메탄올 75/25 (v/v), 10분: H2O/메탄올=0/100 (v/v), 20분: H2O/메탄올=0/100 (v/v)
유속: 0.7 ml/min
칼럼 온도: 40 ℃
주입량: 10 ㎕
검출 파장: 254 nm
이후, 한국 특허출원 제2021-0188588호에서 제조한 농도별 표준품을 이용하여 상기에서 LC/UV 분석으로 얻어진 크로마토그램에 나타난 각각의 메틸 유도체화 성분들의 성분별 피크 면적을 측정하여, 상기 추출액에 존재하는 리튬폴리설파이드의 성분별 함량을 산출한 후, 이들을 합산하여 WSE 값을 측정하였다.
WSP 측정을 위해서, 상기 WSE 측정을 위한 추출 후 분리된 양극을 상온에서 건조한 후, 한국 특허출원 제2021-0173961호에 기재된 방법에 따라서 양극 내 황 원소(S)의 함량을 측정하였다. 구체적으로, 양극 활물질층을 긁어 분취하여 Sn 캡슐에 넣고, EA 장비(Flash 2100, Thermo)에 투입하여 990℃에서 연소시켜 가스를 발생시켰다. 발생된 가스를 GC 칼럼으로 분리하여 황 원소(S)의 함량을 측정하였다. 이때, 정량 분석을 위한 표준물질로서 BBOT(2,5-Bis(5-tert-butyl-benzoxazol-2-yl)thiophene)를 사용하였다.
하기 표 1에는 각각의 전지에 사용된 황-탄소 복합체를 제조할 때 이용된 무기 황(S8)의 함량으로부터 도출된 황 원소(S)의 총 중량을 기준으로 상기에서 측정된 W'SE 및 W'SP 각각의 중량 비율을 나타내었으며, 이로부터 식 1-2에 따른 R'SL 값을 계산하고, R'SL 값이 식 1에 따른 RSL 값과 동일하므로 하기 표 1에는 RSL 값을 기재하였다.
[식 1-2]
R'SL (%) = W'SE/W'SP X 100
상기 식 1-2에서,
W'SE는 상기 리튬-황 전지에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량을 기준으로, 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이며,
W'SP는 상기 리튬-황 전지에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량을 기준으로, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이다.
또한, 상기에서 측정한 W'SE 및 W'SP 값을 이용하여 하기 식 2 및 식 3의 충족 여부를 평가하여 T(true)/F(fail) 여부를 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
[식 2]
W'SP > 1.2 X W'SE + 56.86
[식 3]
10.667 X RS/C - 10.633 > RSL
| S/ C ratio | WSE (mg) | WSP (mg) | W'SE (wt%) | W'SP (wt%) | RSL(%) | 식 2 충족 여부 | 식 3 충족 여부 | 비용량 (mAh/g) | 에너지 밀도 (Wh/kg) | |
| 실시예 1 | 2.4 | 28 | 237 | 9.1 | 76.8 | 11.9 | T | T | 1,089 | 349 |
| 비교예 1 | 2.9 | 47 | 232 | 15.2 | 75.1 | 20.3 | F | F | 979 | 312 |
| 비교예 2 | 2.6 | 38 | 221 | 12.2 | 71.5 | 17.1 | F | F | 875 | 278 |
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이 1.8 V까지 방전된 리튬-황 전지의 RSL 비율이 15% 이하인 실시예 1은 S/C ratio가 비교예 1, 비교예 2 대비 더 낮아 1,000 mAh/g 이상의 비용량을 나타내고 에너지 밀도 또한 우수한 것을 확인하였다. 그러나, 비교예 1, 2를 비교하면 비교예 1의 S/C ratio가 높은데도 불구하고 비교예 1이 비교예 2 보다 더 낮은 비용량과 에너지 밀도를 가진다. 따라서 RSL 값을 통해 비용량이 높은 리튬황전지를 확인할 수 있음을 확인하였다.
1.8 V까지 방전된 경우 더 이상 황의 환원반응이 이루어지기 어려우므로 전지가 발현할 수 있는 최대의 용량이 발현된 상태이며, RSL 값이 가장 낮은 상태이다. 따라서, 고비용량 및 고에너지 밀도를 갖는 리튬-황 전지의 구현을 위해서는 RSL이 15% 이하로 제어되어야 함을 확인할 수 있었다.
Claims (21)
- 황-탄소 복합체를 포함하는 양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 개재된 분리막, 및 전해액을 포함하는 리튬황 전지로서,
상기 양극 및 상기 전해액 중 하나 이상은 황계 화합물을 포함하고,
하기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비(RSL)가 15% 이하이며,
하기 식 1에서 WSE 및 WSP는 각각 1.7V 내지 1.9V의 전위를 갖는 방전 상태에서 측정된 값인 리튬-황 전지:
[식 1]
RSL (%) = WSE/WSP X 100
상기 식 1에서,
WSE는 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이며,
WSP는 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이다. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 전해액에 존재하는 황계 화합물은, 무기 황(S8), 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 양극에 존재하는 황계 화합물은, 무기 황(S8), 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 WSE는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 15 중량% 이하인 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 WSP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 65 중량% 이상인 리튬-황 전지. - 청구항 6에 있어서,
상기 WSP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물에 존재하는 총 황 원소(S)의 중량을 기준으로 75.5 중량% 이상인 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
하기 식 2를 만족하는, 리튬-황 전지:
[식 2]
W'SP > 1.2 X W'SE + 56.86
상기 식 2에서,
W'SE는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 총 중량을 기준으로, 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이며,
W'SP는 상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 총 중량을 기준으로, 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량%이다. - 청구항 1에 있어서,
하기 식 3을 만족하는, 리튬-황 전지:
[식 3]
10.667 X RS/C - 10.633 > RSL
상기 식 3에서,
상기 RSL은 상기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비이며,
상기 RS/C는 상기 황-탄소 복합체 내 황(S) 및 탄소(C)의 중량 비율이다. - 청구항 1에 있어서,
상기 황-탄소 복합체는 황/탄소의 중량 비율(S/C weight ratio)이 2.5 g/g 이하인 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 양극은 집전체 및 상기 황-탄소 복합체를 포함하는 양극 활물질층을 포함하고,
상기 양극 활물질층 총 중량을 기준으로 상기 황-탄소 복합체의 중량이 80 중량% 이상인 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 전해액 및 상기 황-탄소 복합체 내 황의 중량 비율(El/S weight ratio)이 3.5 g/g 이하인 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 전해액은 비환형 에테르, 환형 에테르 또는 이들의 혼합물을 포함하는 리튬-황 전지. - 청구항 13에 있어서,
상기 전해액은 상기 비환형 에테르 및 상기 환형 에테르의 혼합물을 포함하며,
상기 비환형 에테르 및 상기 환형 에테르의 부피 비율이 5:95 내지 95:5 (v/v)인 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 리튬-황 전지에 함유되는 황계 화합물의 총 함량으로부터 계산되는 이론 상의 비용량 대비 60% 이상의 비용량을 갖는 리튬-황 전지. - 청구항 15에 있어서,
상기 황계 화합물은, 무기 황(S8), 리튬(폴리)설파이드(Li2Sx, 1 ≤ x ≤ 8) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함하는 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 리튬-황 전지의 비용량이 1,000 mAh/g 이상인 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 리튬-황 전지의 에너지 밀도가 300 Wh/kg 이상인 리튬-황 전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 리튬-황 전지는 코인형 전지, 파우치형 전지 또는 원통형 전지인 리튬-황 전지. - 황-탄소 복합체를 포함하는 양극, 음극, 상기 양극 및 상기 음극 사이에 개재된 분리막 및 전해액을 포함하는 리튬-황 전지의 비용량을 평가하는 방법으로서,
상기 양극 및 상기 전해액 중 하나 이상은 황계 화합물을 포함하고,
하기 식 1에 따른 황 원소(S)의 함량비(RSL)가 15% 이하인 리튬-황 전지를 고(high) 비용량의 전지로 판단하는 단계를 포함하며,
하기 식 1에서 WSE 및 WSP는 각각 1.7V 내지 1.9V의 전위를 갖는 방전 상태에서 측정된 값인 평가 방법:
[식 1]
RSL (%) = WSE/WSP X 100
상기 식 1에서,
WSE는 상기 전해액에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이며,
WSP는 상기 양극에 존재하는 황계 화합물 중 황 원소(S)의 중량이다. - 청구항 20에 있어서,
상기 고 비용량의 전지는 1,000 mAh/g 이상의 비용량을 갖는 전지인 평가 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230057999 | 2023-05-03 | ||
| KR20230057999 | 2023-05-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102672159B1 true KR102672159B1 (ko) | 2024-06-04 |
Family
ID=88295901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230133558A KR102672159B1 (ko) | 2023-05-03 | 2023-10-06 | 고비용량을 갖는 리튬 이차전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102672159B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020011562A (ko) * | 2000-08-02 | 2002-02-09 | 김순택 | 고용량 리튬-황 전지 |
| KR20210088025A (ko) * | 2020-01-03 | 2021-07-14 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지 |
-
2023
- 2023-10-06 KR KR1020230133558A patent/KR102672159B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020011562A (ko) * | 2000-08-02 | 2002-02-09 | 김순택 | 고용량 리튬-황 전지 |
| KR20210088025A (ko) * | 2020-01-03 | 2021-07-14 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION * |
| JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY 159 (4) A421-A425 (2012)) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102590174B1 (ko) | 리튬-황 이차전지용 바인더 및 이를 포함하는 리튬-황 이차전지 | |
| EP3996170A1 (en) | Method for manufacturing lithium metal anode, lithium metal anode manufactured thereby, and lithium-sulfur battery comprising same | |
| KR20200129519A (ko) | 리튬-황 전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬-황 전지 | |
| CN114730870A (zh) | 锂硫电池用正极活性材料、其制备方法以及包含其的锂硫电池 | |
| KR20200132248A (ko) | 황-탄소 복합체 및 이를 포함하는 리튬-황 전지 | |
| KR102657497B1 (ko) | 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| KR20200136656A (ko) | 황-탄소 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬-황 전지 | |
| JP7353459B2 (ja) | リチウム－硫黄電池用電解質及びこれを含むリチウム－硫黄電池 | |
| KR102672159B1 (ko) | 고비용량을 갖는 리튬 이차전지 | |
| CN116250099A (zh) | 硫-碳复合材料、其制备方法和包含其的锂硫电池 | |
| KR102468500B1 (ko) | 황-탄소 복합체, 이를 포함하는 리튬-황 전지용 양극 및 리튬-황 전지 | |
| KR20210109455A (ko) | 리튬 금속 음극의 제조방법, 이에 의해 제조된 리튬 금속 음극 및 이를 포함하는 리튬-황 전지 | |
| EP4191736A1 (en) | Lithium secondary battery | |
| EP4250389A1 (en) | Cathode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same | |
| EP4195310A1 (en) | Positive electrode for lithium-sulfur battery and lithium-sulfur battery comprising same | |
| JP7442618B2 (ja) | リチウム－硫黄電池用電解質及びこれを含むリチウム－硫黄電池 | |
| US20240234685A1 (en) | Positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same | |
| JP7498308B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
| EP4187647A1 (en) | Cathode for lithium-sulfur battery, and lithium-sulfur battery comprising same | |
| KR20230011237A (ko) | 리튬 이차전지 | |
| KR20230087136A (ko) | 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| KR20230096833A (ko) | 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| KR20240103973A (ko) | 리튬-황 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬-황 전지 | |
| KR20230112548A (ko) | 리튬 이차전지의 양극 제조용 바인더 조성물, 및 이에 의해 제조된 리튬 이차전지의 양극 | |
| CN116982191A (zh) | 锂二次电池用电解液和包含其的锂二次电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |