KR20050038897A - An electrolyte for lithium-sulfur batteries and lithium-sulfur batteries comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬-설퍼 전지용 전해액에 관한 것으로서, 에테르계 용매, 사이클릭 에테르(cyclic ether)계 용매, 및 질소 포함 고리형태 용매를 포함하는 리튬-설퍼 전지용 전해액과 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte for a lithium-sulfur battery, and relates to an electrolyte for a lithium-sulfur battery comprising an ether solvent, a cyclic ether solvent, and a nitrogen-containing cyclic solvent, and to a lithium-sulfur battery including the same. will be.

본 발명의 리튬-설퍼 전지용 전해액은 설파이드 이온의 용해도와 이온 안정성을 향상시켜 리튬-설퍼 전지의 방전용량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. The electrolyte solution for a lithium-sulfur battery of the present invention has an advantage of increasing the discharging capacity of the lithium-sulfur battery by improving solubility and ion stability of sulfide ions.

Description

리튬-설퍼 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지{An Electrolyte for Lithium-Sulfur Batteries and Lithium-Sulfur Batteries Comprising The Same}An electrolyte for a lithium-sulfur battery and a lithium-sulfur battery including the same {An Electrolyte for Lithium-Sulfur Batteries and Lithium-Sulfur Batteries Comprising The Same}

[산업상 이용분야][Industrial use]

본 발명은 리튬-설퍼 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 설파이드 이온의 용해도와 이온 안정성을 향상시켜 리튬-설퍼 전지의 방전용량을 증가시킬 수 있는 리튬-설퍼 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium-sulfur battery electrolyte and a lithium-sulfur battery including the same, and more particularly, to a lithium-sulfur battery capable of increasing dissolution capacity of sulfide ions and increasing discharge capacity of a lithium-sulfur battery. The present invention relates to an electrolyte and a lithium-sulfur battery including the same.

[종래기술][Private Technology]

휴대용 전자기기의 급속한 발전에 따라 전지의 수요를 증가시키고 있다. 휴대용 전자기기의 경박단소의 추세에 부응할 수 있는 고 에너지 밀도의 전지의 등장이 지속적으로 요구되고 있으며, 이러한 요구에 부응하기 위해서는 값싸고 안전하고 환경친화적인 면을 만족시키는 전지의 개발이 필요하다.The rapid development of portable electronic devices is increasing the demand for batteries. There is a continuous demand for high energy density batteries to meet the trend of light and small size of portable electronic devices, and to meet these demands, development of batteries that satisfy inexpensive, safe and environmentally friendly aspects is required. .

이러한 요구를 만족시키는 여러 가지 전지들 중에 리튬-설퍼 전지는 현재까지 개발되고 있는 전지 중 에너지 밀도면에서 가장 유망하다. 리튬의 에너지 밀도는 3830 mAh/g, 설퍼(S8)의 에너지 밀도가 1675 mAh/g으로 사용되는 활물질 자체가 값싸고, 환경친화적인 물질이라는 장점이 있다.Among various batteries that meet these requirements, lithium-sulfur batteries are the most promising in terms of energy density among the batteries being developed to date. The energy density of lithium is 3830 mAh / g, sulfur (S 8 ) of the energy density of 1675 mAh / g is used as the active material itself is an inexpensive, environmentally friendly material has the advantage.

그러나 아직 이 전지 시스템으로 상용화에 성공한 예는 없는 실정이다. 그 이유는 설퍼를 활물질로 사용하면 투입된 설퍼의 양에 대한 전지 내 전기화학적 산화환원 반응에 참여하는 설퍼의 양을 나타내는 이용률이 낮아 극히 낮은 전지 용량을 나타낸다는 것이다.However, there are no examples of commercialization with this battery system yet. The reason is that when the sulfur is used as the active material, the utilization rate indicating the amount of sulfur participating in the electrochemical redox reaction in the battery relative to the amount of sulfur injected is low, resulting in extremely low battery capacity.

또한, 산화환원 반응시에 설퍼가 전해액으로 유출됨으로써 야기되는 전지수명의 열화와 적절한 전해액을 선택하지 못했을 경우 설퍼의 환원물질인 리튬설파이드(Li2S)가 석출되어 더 이상 전기화학반응에 참여하지 못하게 되는 문제점이 있다.In addition, in the redox reaction, if the battery life is deteriorated due to the leakage of sulfur into the electrolyte and the appropriate electrolyte is not selected, lithium sulfide (Li 2 S), which is a reducing substance of sulfur, is precipitated and no longer participates in the electrochemical reaction. There is a problem that can not be.

현재 리튬 이온 전지에 사용하기 위한 전해액 성분으로서 높은 이온 전도도와 함께 높은 산화전위를 보이는 전해질염(salt)과 유기용매에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 리튬 이온 전지에서는 주로 LiClO4, LiBF4, LiPF6 와 같은 리튬염이 사용되고 있다.At present, research on electrolyte salts and organic solvents showing high oxidation potential as well as high ionic conductivity as an electrolyte component for use in lithium ion batteries has been actively conducted. Lithium salts such as LiClO 4 , LiBF 4 , and LiPF 6 are mainly used in lithium ion batteries.

미국 특허 제5,827,602호에는 트리플레이트(triflate), 이미드(imide), 메타이드(methide)계 음이온을 포함하는 리튬염을 사용하는 비수계 전지에 대하여 기재되어 있다. 그러나 상기와 같은 리튬 이온 전지용 전해액은 리튬 이온 전지에서는 우수한 성능을 보이나 리튬 설퍼 전지에서는 전지 특성이 열화되는 등의 문제가 있어 리튬 이온 전지의 전해액을 리튬 설퍼 전지의 전해액으로 그대로 이용하지 못하고 있다. U. S. Patent No. 5,827, 602 describes a non-aqueous battery using lithium salts comprising triflate, imide, methide anions. However, the above-described lithium ion battery electrolyte shows excellent performance in lithium ion batteries, but there is a problem such as deterioration of battery characteristics in lithium sulfur batteries. Therefore, the electrolyte solution of lithium ion batteries is not used as an electrolyte solution for lithium sulfur batteries.

이것은 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 카보네이트계 전해액에서 폴리설파이드의 전기화학 반응이 매우 불안정하기 때문이다. 리튬 설퍼 전지의 전해액으로 사용되기 위해서는 폴리설파이드의 전기화학 반응이 안정되게 일어나고 생성된 고농도의 폴리설파이드가 용해될 수 있는 전해액의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.This is because the electrochemical reaction of polysulfide is very unstable in a carbonate electrolyte mainly used in lithium ion batteries. In order to be used as an electrolyte of a lithium sulfur battery, there is a continuous demand for the development of an electrolyte in which an electrochemical reaction of polysulfide occurs stably and a high concentration of polysulfide is dissolved.

미국특허 제6,030,720호에서는 주용매가 R1(CH2CH2O)nR 2 (여기에서 n은 2 내지 10이고, R은 알킬 또는 알콕시 그룹), 공용매는 도우너(donor) 넘버가 15 이상인 혼합 용매를 사용한다. 또한, 크라운 에테르(crown ether), 크립탠드(cryptand), 도우너 용매(donor number) 중 적어도 하나를 포함하는 용매를 포함하는 액체 전해액을 사용한다. 상기 전해액은 방전된 후 결과적으로 캐솔라이트(catholyte)가 되는 전해액이다. 그러나 이러한 전해액을 사용하여도 리튬-설퍼 전지의 용량, 고효율특성 또는 수명 특성은 만족할 만한 수준에 이르지 못하고 있다.In US Pat. No. 6,030,720, the main solvent is R 1 (CH 2 CH 2 O) n R 2 (where n is 2 to 10 and R is an alkyl or alkoxy group), and the cosolvent has a donor number of at least 15 Solvent is used. In addition, a liquid electrolyte including a solvent including at least one of a crown ether, a cryptand, and a donor number is used. The electrolyte is an electrolyte that discharges and subsequently becomes catholyte. However, even when such an electrolyte is used, the capacity, high efficiency, or lifespan characteristics of the lithium-sulfur battery do not reach a satisfactory level.

지금까지 우수한 방전용량을 갖는 리튬-설퍼 전지를 얻고자 하는 많은 연구가 있었지만, 이에 가장 적합한 전해액으로서의 유기 용매와 그 조성에 대해서는 구체적인 연구가 부족한 실정이다. Many studies have been made to obtain a lithium-sulfur battery having excellent discharge capacity. However, there is a lack of specific studies on the organic solvent and its composition as the most suitable electrolyte solution.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 설파이드 이온의 용해도와 이온 안정성을 향상시켜 리튬-설퍼 전지의 방전용량을 증가시킬 수 있는 리튬-설퍼 전지용 전해액과 이를 포함하는 리튬-설퍼 전지를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to improve the solubility and ionic stability of sulfide ions to increase the discharge capacity of a lithium-sulfur battery and a lithium-sulfur battery electrolyte comprising the same It is to provide a lithium-sulfur battery.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에테르계 용매, 사이클릭 에테르(cyclic ether)계 용매, 및 질소 포함 고리형태 용매를 포함하는 유기용매 및 리튬염을 포함하는 리튬-설퍼 전지용 전해액을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an electrolyte for a lithium-sulfur battery comprising an organic solvent and a lithium salt comprising an ether solvent, a cyclic ether solvent, and a nitrogen-containing cyclic solvent.

본 발명은 또한 (a) 설퍼 원소, 설퍼계 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 양극 활물질을 포함하는 양극, (b) 에테르계 용매, 사이클릭 에테르(cyclic ether)계 용매, 및 질소 포함 고리형태 용매를 포함하는 유기용매 및 리튬염을 포함하는 전해액 및 (c) 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 음극 활물질을 포함하는 음극으로 이루어지는 리튬-설퍼 전지를 제공한다. The present invention also provides a cathode comprising at least one positive electrode active material selected from the group consisting of (a) sulfur elements, sulfur compounds and mixtures thereof, (b) ether solvents, cyclic ether solvents, And an organic solvent including a nitrogen-containing cyclic solvent and an electrolyte including lithium salts, and (c) a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions, and a lithium-containing compound reversibly reacting with lithium ions. Provided is a lithium-sulfur battery comprising a negative electrode including a negative electrode active material selected from the group consisting of a material capable of forming a lithium metal and a lithium alloy.

이하, 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described.

리튬-설퍼 전지를 방전시키면, 양극에서 설퍼 원소(S8)가 환원되어 설파이드(S-2) 또는 폴리설파이드(Sn -1, Sn -2, 여기서 n ≥ 2)가 생성된다. 그러므로 리튬-설퍼 전지는 설퍼 원소, 리튬 설파이드(Li2S), 또는 리튬 폴리설파이드(Li2S n, n= 2, 4, 6, 8)를 양극 활물질로 사용한다. 이중 설퍼는 극성이 작고, 리튬설파이드나 리튬 폴리설파이드는 극성이 큰 이온성 화합물이며, 리튬 설파이드는 유기용매에 침전 상태로 존재하나 리튬 폴리설파이드는 대체로 용해된 상태로 존재한다. 이러한 다양한 특성을 가지는 설퍼계 물질이 전기 화학 반응을 원활히 수행하기 위해서는 이들 설퍼계 물질을 잘 용해시키는 전해액을 선택하는 것이 중요하다.When the lithium-sulfur battery is discharged, the sulfur element (S 8 ) is reduced at the positive electrode to produce sulfide (S −2 ) or polysulfide (S n −1 , S n −2 , where n ≧ 2). Therefore, the lithium-sulfur battery uses a sulfur element, lithium sulfide (Li 2 S), or lithium polysulfide (Li 2 S n , n = 2, 4, 6, 8) as the positive electrode active material. Dual sulfur has a small polarity, and lithium sulfide or lithium polysulfide is an ionic compound of high polarity, and lithium sulfide is present in an organic solvent as a precipitate, but lithium polysulfide is generally dissolved. In order for a sulfur-based material having such various characteristics to perform an electrochemical reaction smoothly, it is important to select an electrolyte that dissolves these sulfur-based materials well.

본 발명자는 설퍼계 양극 활물질에 대한 용해도가 우수하고, 높은 이온전도도를 가지는 전해액으로서 질소 포함 고리형태 용매를 적당한 조성으로 포함하는 경우에는 폴리설파이드 이온의 용해도와 이온안정성이 향상되는 것을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This inventor discovered that the solubility and ion stability of a polysulfide ion improved when the nitrogen-containing cyclic solvent is contained as an electrolyte solution which is excellent in the solubility with respect to a sulfur type positive electrode active material, and has high ion conductivity. To complete.

본 발명의 리튬-설퍼 전지에서는 설퍼계 양극 활물질에 대한 용해도가 우수하고, 높은 이온 안정성을 나타내는, 질소 포함 고리형태 용매를 포함하는 전해액을 사용한다. 본 발명에서 사용하는 전해액은 3성분계 용매로서 에테르계 용매, 사이클릭 에테르계 용매, 및 질소 포함 고리형태 용매를 포함한다.In the lithium-sulfur battery of the present invention, an electrolyte solution containing a nitrogen-containing cyclic solvent which is excellent in solubility in a sulfur-based positive electrode active material and exhibits high ionic stability is used. The electrolyte solution used in the present invention includes an ether solvent, a cyclic ether solvent, and a nitrogen-containing cyclic solvent as a three component solvent.

상기 에테르계 용매의 예로는 디메톡시에탄(DME:dimethoxyethane), 디에틸에테르, 디글라임, 및 테트라글리임 등이 있고, 그 함량은 전체 유기용매 부피에 대하여 10 내지 80 부피%인 것이 바람직하며, 20 내지 40 부피%인 것이 더욱 바람직하다.Examples of the ether solvent include dimethoxyethane (DME: dimethoxyethane), diethyl ether, diglyme, tetraglyme and the like, the content of which is preferably 10 to 80% by volume with respect to the total organic solvent volume, It is more preferable that it is 20-40 volume%.

상기 사이클릭 에테르계 용매의 예로는 1,3-디옥솔란(DOX), 3,5-디메틸 이속사졸, 2,5-디메틸퓨란, 퓨란, 2-메틸 퓨란, 1,4-옥산, 및 4-메틸디옥솔란 등이 있고, 그 함량은 전체 유기용매 부피에 대하여 10 내지 30 부피%인 것이 바람직하며, 15 내지 25 부피%인 것이 더욱 바람직하다.Examples of the cyclic ether solvents include 1,3-dioxolane (DOX), 3,5-dimethyl isoxazole, 2,5-dimethylfuran, furan, 2-methyl furan, 1,4-oxane, and 4- Methyldioxolane and the like, and the content thereof is preferably 10 to 30% by volume, more preferably 15 to 25% by volume based on the total organic solvent volume.

또한, 질소 포함 고리형태 용매의 예로는 피리딘, 메틸피롤, 및 N-메틸피롤리돈(NMP:N-methylpyrrolidone) 등이 있고, 그 함량은 전체 유기용매 부피에 대하여 10 내지 40 부피%인 것이 바람직하며, 15 내지 25 부피%인 것이 더욱 바람직하다. In addition, examples of the cyclic solvent including nitrogen include pyridine, methylpyrrole, and N-methylpyrrolidone (NMP: N-methylpyrrolidone), and the content thereof is preferably 10 to 40% by volume based on the total organic solvent volume. More preferably from 15 to 25% by volume.

상기 3성분계 용매에 있어서, 함량비가 상기 최적범위를 만족할 때에 설퍼 이용률 증가의 효과를 얻을 수 있다. 특히 상기 질소 포함 고리형태 용매의 함량이 10 부피% 미만인 경우에는 설퍼 이용률 증가 효과가 작고, 40 부피%를 초과하는 경우에는 오히려 폴리설파이드 용해도를 감소시키거나, 점도를 증가시켜 이용률이 감소한다.In the three-component solvent, the effect of increasing the sulfur utilization can be obtained when the content ratio satisfies the optimum range. In particular, when the content of the nitrogen-containing cyclic solvent is less than 10% by volume, the effect of increasing the sulfur utilization is small, and when it exceeds 40% by volume, the solubility of polysulfide is decreased or the viscosity is increased by increasing the viscosity.

본 발명의 전해액은 또한 전해염으로서 리튬염을 더욱 포함할 수 있다. 상기 리튬염의 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO 4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4 , LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2 )(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, 및 LiI 등이 있으며, 0.5 내지 2.0 M의 농도로 전해액에 포함되는 것이 바람직하다.The electrolyte solution of the present invention may further include a lithium salt as an electrolytic salt. Examples of the lithium salt are LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ), where x and y are natural water, LiCl, LiI, and the like, and are in the electrolyte at a concentration of 0.5 to 2.0 M. It is preferred to be included.

본 발명에 따른 리튬 설퍼 전지(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 양극(3), 음극(4), 및 상기 양극(3)과 음극(4) 사이에 위치한 세퍼레이터를 포함하는 전지 캔(5)을 포함한다. 상기 양극(3)과 음극(4) 사이에 피롤리돈을 포함하는 상기 전해액을 주입한다.The lithium sulfur battery 1 according to the present invention includes a battery can 5 including a positive electrode 3, a negative electrode 4, and a separator positioned between the positive electrode 3 and the negative electrode 4 as shown in FIG. 1. ). The electrolyte solution containing pyrrolidone is injected between the positive electrode 3 and the negative electrode 4.

본 발명의 리튬 설퍼 전지의 양극(3)은 설퍼 원소, Li2Sn(n≥1), 캐솔라이트(catholyte)에 용해된 Li2Sn(n≥1), 유기 설퍼 화합물, 및 탄소-설퍼 폴리머((C2Sx)n: x= 2.5 내지 50, n≥2)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 양극 활물질을 포함한다.Anode 3 of the lithium sulfur battery of the present invention elemental sulfur, Li 2 S n (n≥1), dissolved in the cache solrayiteu (catholyte), Li 2 S n (n≥1), organic sulfur compounds, and carbon- Sulfur polymer ((C 2 S x ) n : x = 2.5 to 50, n≥2) at least one positive electrode active material selected from the group consisting of.

상기 양극(3)은 전이 금속, ⅢA족, ⅣA족 금속, 이들의 합금, 또는 이들 금속을 포함하는 설퍼 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 전이금속은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au 및 Hg로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기 ⅢA족 금속은 Al, Ga, In 및 Tl로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기 ⅣA족 금속은 Si, Ge, Sn 및 Pb로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. The anode 3 may further include one or more additives selected from the group consisting of transition metals, group IIIA, group IVA metals, alloys thereof, or sulfur compounds containing these metals. The transition metal is Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Ta, W, Re, It is preferably selected from the group consisting of Os, Ir, Pt, Au and Hg. The group IIIA metal is preferably selected from the group consisting of Al, Ga, In and Tl. The Group IVA metal is preferably selected from the group consisting of Si, Ge, Sn and Pb.

또한 전자가 양극 극판(3) 내에 원활하게 이동할 수 있도록 하는 전기 전도성 도전제를 더 포함할 수 있다. 상기 도전제로는 특히 한정하지 않으나, 흑연계 물질, 카본계 물질 등과 같은 전도성 물질 또는 전도성 고분자가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 흑연계 물질로는 KS 6(Timcal사 제품)가 있고 카본계 물질로는 수퍼 P(MMM사 제품), 케첸 블랙(ketjen black), 덴카 블랙(denka black), 아세틸렌 블랙, 카본 블랙 등이 있다. 상기 전도성 고분자의 예로는 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 등이 있다. 이들 전도성 도전제들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. In addition, it may further include an electrically conductive conductive agent to allow electrons to move smoothly in the positive electrode plate (3). The conductive agent is not particularly limited, but a conductive material such as a graphite material, a carbon material, or a conductive polymer may be preferably used. The graphite material is KS 6 (manufactured by Timcal) and the carbon material is super P (MMM company), ketjen black, denka black, acetylene black, carbon black, and the like. . Examples of the conductive polymer include polyaniline, polythiophene, polyacetylene, polypyrrole, and the like. These conductive conductive agents may be used alone or in combination of two or more thereof.

상기 양극 활물질은 바인더에 의하여 전류 집전체에 부착된다. 상기 바인더로는 폴리(비닐 아세테이트), 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 피롤리돈, 알킬레이티드 폴리에틸렌 옥사이드, 가교결합된 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 에테르, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌과 폴리비닐리덴플루오라이드의 코폴리머(상품명: Kynar), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리스티렌, 이들의 유도체, 블렌드, 코폴리머 등이 사용될 수 있다. The positive electrode active material is attached to the current collector by a binder. The binder includes poly (vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, crosslinked polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methyl methacrylate), polyvinylidene Copolymers of fluoride, polyhexafluoropropylene and polyvinylidene fluoride (trade name: Kynar), poly (ethyl acrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinylchloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, polystyrene , Derivatives thereof, blends, copolymers and the like can be used.

본 발명의 양극을 제조하기 위해서는 먼저, 슬러리를 제조하기 위한 용매에 바인더를 용해시킨 다음, 도전제를 분산시킨다. 슬러리를 제조하기 위한 용매로는 설퍼-화합물, 바인더 및 도전제를 균일하게 분산시킬 수 있으며, 쉽게 증발되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 대표적으로는 아세토니트릴, 메탄올, 에탄올, 테트라하이드로퓨란, 물, 이소프로필알콜, 디메틸 포름아마이드 등을 사용할 수 있다. 다음으로 설퍼계열 활물질과 첨가제를 상기 도전제가 분산된 슬러리에 다시 균일하게 분산시켜 양극 활물질 슬러리를 제조한다. 슬러리에 포함되는 용매, 설퍼 화합물 또는 선택적으로 첨가제의 양은 본 발명에 있어서 특별히 중요한 의미를 가지지 않으며, 단지 슬러리의 코팅이 용이하도록 적절한 점도를 가지면 충분하다. In order to manufacture the positive electrode of the present invention, first, a binder is dissolved in a solvent for preparing a slurry, and then a conductive agent is dispersed. As a solvent for preparing the slurry, it is possible to uniformly disperse the sulfur-compound, the binder and the conductive agent, and it is preferable to use one that is easily evaporated. Typically, acetonitrile, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, water, Isopropyl alcohol, dimethyl formamide, etc. can be used. Next, the sulfur-based active material and the additive are uniformly dispersed again in the slurry in which the conductive agent is dispersed to prepare a cathode active material slurry. The amount of solvent, sulfur compound or optionally additives included in the slurry does not have a particularly important meaning in the present invention, it is sufficient only to have a suitable viscosity to facilitate the coating of the slurry.

이와 같이 제조된 슬러리를 집전체에 도포하고, 진공 건조하여 양극 극판(3)을 형성한 후 이를 전지(1) 조립에 사용한다. 슬러리는 점도 및 형성하고자 하는 양극 극판의 두께에 따라 적절한 두께로 집전체에 코팅하면 충분하다. 상기 집전체로는 특히 제한하지 않으나 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 티타늄 등의 도전성 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 카본-코팅된 알루미늄 집전체를 사용하면 더욱 바람직하다. 탄소가 코팅된 알루미늄 기판을 사용하는 것이 탄소가 코팅되지 않은 것에 비해 활물질에 대한 접착력이 우수하고, 접촉 저항이 낮으며, 알루미늄의 폴리설파이드에 의한 부식을 방지할 수 있는 장점이 있다.The slurry thus prepared is applied to the current collector, vacuum dried to form the positive electrode plate 3, and then used for assembling the battery 1. It is sufficient that the slurry is coated on the current collector in an appropriate thickness depending on the viscosity and the thickness of the positive electrode plate to be formed. The current collector is not particularly limited, but conductive materials such as stainless steel, aluminum, copper, titanium, and the like are preferably used, and more preferably, a carbon-coated aluminum current collector is used. The use of an aluminum substrate coated with carbon has an advantage in that the adhesion to the active material is excellent, the contact resistance is low, and the corrosion of polysulfide of aluminum is prevented, compared with the non-carbon coated aluminum substrate.

본 발명의 리튬-설퍼 전지(1)의 음극(4)은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 음극 활물질을 포함한다. The negative electrode 4 of the lithium-sulfur battery 1 of the present invention is a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions, or a material capable of reacting with lithium ions to form a reversibly lithium-containing compound. And a negative electrode active material selected from the group consisting of lithium metal and lithium alloy.

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

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

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

양극과 음극에 존재하는 세퍼레이터로는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 고분자막 또는 이들의 다중막이 사용된다.As the separator present in the positive electrode and the negative electrode, a polymer film such as polyethylene or polypropylene or a multilayer thereof is used.

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

(실시예 1)(Example 1)

설퍼 원소 67.5 중량%, 도전제로 케첸 블랙11.4 중량% 및 바인더로 폴리에틸렌 옥사이드 21.1 중량%를 아세토니트릴 용매에서 혼합하여 리튬-설퍼 전지용 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 탄소-코팅된 알루미늄 전류 집전체에 코팅하고, 슬러리가 코팅된 전류 집전체를 12시간 이상 60℃ 진공 오븐에서 건조하여 25×50 ㎟ 크기를 가진, 2 mAh/cm2의 양극판을 제조하였다. 양극판, 진공 건조된 세퍼레이터 및 음극으로 리튬 전극을 차례로 얹은 다음 파우치에 삽입하였다. 1.0M 비스(트리플루오르메틸설포닐이미드)(LiN(CF3SO2)2)가 용해된 디메톡시에탄/N-메틸피롤리돈(NMP:N-methylpyrrolidone)/디옥솔란을 70:10:20의 부피비로 혼합한 전해액을 상기 파우치에 주입하였다. 전해액 주입 후 실링하여 파우치형 테스트 셀을 조립하였다.67.5 wt% of the sulfur element, 11.4 wt% of Ketjen Black as the conductive agent, and 21.1 wt% of polyethylene oxide as the binder were mixed in an acetonitrile solvent to prepare a cathode active material slurry for a lithium-sulfur battery. The slurry was coated on a carbon-coated aluminum current collector, and the slurry coated current collector was dried in a vacuum oven at 60 ° C. for at least 12 hours to prepare a 2 mAh / cm 2 positive electrode plate having a size of 25 × 50 mm 2 . It was. Lithium electrodes were sequentially placed on the positive electrode plate, the vacuum dried separator, and the negative electrode, and then inserted into the pouch. Dimethoxyethane / N-methylpyrrolidone (NMP: N-methylpyrrolidone) / dioxolane dissolved in 1.0 M bis (trifluoromethylsulfonylimide) (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ) was dissolved in 70:10: The electrolyte solution mixed at a volume ratio of 20 was injected into the pouch. Pouch-type test cells were assembled by sealing after electrolyte injection.

(실시예 2)(Example 2)

1.0M 비스(트리플루오르메틸설포닐이미드)가 용해된 디메톡시에탄/NMP/디옥솔란을 60:20:20의 부피비로 혼합한 용액을 전해액으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 테스트 셀을 조립하였다.In the same manner as in Example 1, except that dimethoxyethane / NMP / dioxolane in which 1.0 M bis (trifluoromethylsulfonylimide) was dissolved in a volume ratio of 60:20:20 was used as an electrolyte solution. The test cell was assembled.

(실시예 3)(Example 3)

1.0M 비스(트리플루오르메틸설포닐이미드)가 용해된 디메톡시에탄/NMP/디옥솔란을 40:40:20의 부피비로 혼합한 용액을 전해액으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 테스트 셀을 조립하였다.In the same manner as in Example 1, except that dimethoxyethane / NMP / dioxolane in which 1.0 M bis (trifluoromethylsulfonylimide) was dissolved at a volume ratio of 40:40:20 was used as the electrolyte solution. The test cell was assembled.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

1.0M 비스(트리플루오르메틸설포닐이미드)가 용해된 디메톡시에탄/디옥솔란을 80:20의 부피비로 혼합한 용액을 전해액으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 테스트 셀을 조립하였다.A test cell was assembled in the same manner as in Example 1, except that a solution obtained by mixing dimethoxyethane / dioxolane in which 1.0 M bis (trifluoromethylsulfonylimide) was dissolved at a volume ratio of 80:20 was used as an electrolyte. It was.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

1.0M 비스(트리플루오르메틸설포닐이미드)가 용해된 디메톡시에탄/NMP/디옥솔란을 10:70:20의 부피비로 혼합한 용액을 전해액으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 테스트 셀을 조립하였다.In the same manner as in Example 1, except that dimethoxyethane / NMP / dioxolane in which 1.0 M bis (trifluoromethylsulfonylimide) was dissolved in a volume ratio of 10:70:20 was used as the electrolyte solution. The test cell was assembled.

방전 특성 평가Discharge characteristic evaluation

실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 셀을 1.5 V 내지 2.4 V의 컷오프 전압 범위에서 0.2 C로 방전시켜 설퍼이용률을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었으며, 실시예 2 및 비교예 1, 2의 설퍼이용률 측정 그래프를 도 2에 도시하였다. Cells prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were discharged at 0.2 C in a cutoff voltage range of 1.5 V to 2.4 V to measure sulfur utilization, and the results are shown in Table 1, and Examples 2 and 2. Sulfur utilization measurement graphs of Comparative Examples 1 and 2 are shown in FIG.

[표 1]TABLE 1

1차 영역의설퍼 이용률(%)Sulfur utilization in the primary zone (%) 2차 영역의설퍼 이용률(%)Sulfur utilization in the secondary zone (%) 전체설퍼 이용률(%)Total Sulfur Utilization (%) 비교예 1Comparative Example 1 5.75.7 42.742.7 48.448.4 비교예 2Comparative Example 2 6.16.1 39.639.6 45.745.7 실시예 1Example 1 6.56.5 44.344.3 50.850.8 실시예 2Example 2 9.09.0 44.344.3 53.353.3 실시예 3Example 3 9.79.7 40.940.9 50.650.6

상기 표 1에서 보는 바와 같이 NMP를 포함하는 실시예 1 내지 3의 셀은 NMP를 포함하지 않은 비교예의 셀보다 1차영역과 2차영역에서의 설퍼이용률이 증가하였으며, 실시예 2의 경우에는 그 증가 폭이 더욱 큰 것을 알 수 있으며, 이로부터 NMP를 포함하는 전해액을 사용하는 경우 리튬-설퍼 전지의 방전용량이 증가하였음을 알 수 있다. As shown in Table 1, the cells of Examples 1 to 3 including NMP increased the sulfur utilization in the primary region and the secondary region, compared to the cells of the comparative example that does not contain NMP. It can be seen that the increase is even greater, from which it can be seen that the discharge capacity of the lithium-sulfur battery is increased when using an electrolyte containing NMP.

실시예 1 내지 3 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 셀을 1.5 V 내지2.5 V의 컷오프 전압 범위에서 1.0 C로 방전시켜 설퍼이용률을 측정하였다. 실시예 2와 비교예 1, 2의 설퍼이용률 측정 그래프를 도 3에 도시하였다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 1.0 C에서의 설퍼이용률에 있어서도 실시예 2의 셀의 설퍼이용률이 비교예 1 및 2에 비하여 우수한 것으로 나타났다. Sulfur utilization was measured by discharging the cells prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 at 1.0 C in a cutoff voltage range of 1.5 V to 2.5 V. The sulfur utilization measurement graphs of Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, the sulfur utilization of the cell of Example 2 was also superior to that of Comparative Examples 1 and 2 even at the sulfur utilization at 1.0 C. FIG .

본 발명의 질소 포함 고리형태 용매를 포함하는 전해액을 사용하여 제조된 리튬 설퍼 전지는 설퍼이용률이 증가하여 방전 용량이 증가되었음을 알 수 있다.The lithium sulfur battery manufactured using the electrolyte solution containing the nitrogen-containing cyclic solvent of the present invention can be seen that the discharge capacity was increased by increasing the sulfur utilization rate.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 리튬-설퍼 전지의 사시도이다. 1 is a perspective view of a lithium-sulfur battery prepared according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 실시예 2, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 셀의 방전전류밀도가 0.2 C 일 때의 설퍼이용률을 나타낸 곡선이다. 2 is a curve showing sulfur utilization when the discharge current density of the cells prepared according to Example 2, Comparative Examples 1 and 2 is 0.2C.

도 3은 실시예 2, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 셀의 방전전류밀도가 1.0 C 일 때의 설퍼이용률을 나타낸 곡선이다. 3 is a curve showing sulfur utilization when the discharge current density of the cells prepared according to Example 2, Comparative Examples 1 and 2 is 1.0 C.

Claims (17)

에테르계 용매, 사이클릭 에테르(cyclic ether)계 용매, 및 질소 포함 고리형태 용매를 포함하는 유기용매 및 리튬염을 포함하는 리튬-설퍼 전지용 전해액.An electrolyte solution for a lithium-sulfur battery comprising an organic solvent and a lithium salt comprising an ether solvent, a cyclic ether solvent, and a nitrogen-containing cyclic solvent. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 에테르계 용매는 디메톡시에탄(DME), 디에틸에테르, 디글라임, 및 테트라글리임으로 이루어진 군으로부터 선택되는 리튬-설퍼 전지용 전해액.The ether solvent is selected from the group consisting of dimethoxyethane (DME), diethyl ether, diglyme, and tetraglyme, lithium-sulfur battery electrolyte. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 사이클릭 에테르계 용매는 1,3-디옥솔란(DOX), 3,5-디메틸 이속사졸, 2,5-디메틸퓨란, 퓨란, 2-메틸 퓨란, 1,4-옥산, 및 4-메틸디옥솔란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 리튬-설퍼 전지용 전해액. The cyclic ether solvents include 1,3-dioxolane (DOX), 3,5-dimethyl isoxazole, 2,5-dimethylfuran, furan, 2-methyl furan, 1,4-oxane, and 4-methyldioxane The electrolyte solution for lithium-sulfur batteries selected from the group consisting of solans. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 질소 포함 고리형태 용매는 피리딘, 메틸피롤, 및 N-메틸피롤리돈(NMP:N-methylpyrrolidone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 리튬-설퍼 전지용 전해액. The nitrogen-containing cyclic solvent is pyridine, methylpyrrole, and N-methylpyrrolidone (NMP: N-methylpyrrolidone) electrolyte for lithium-sulfur battery selected from the group consisting of. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 에테르계 용매는 전체 유기용매 부피에 대하여 10 내지 80 부피%이고, 상기 사이클릭 에테르계 용매는 전체 유기용매 부피에 대하여 10 내지 30 부피%이며, 상기 질소 포함 고리형태 용매는 전체 유기용매 부피에 대하여 10 내지 40 부피%인 리튬-설퍼 전지용 전해액.The ether solvent is 10 to 80% by volume relative to the total organic solvent volume, the cyclic ether solvent is 10 to 30% by volume relative to the total organic solvent volume, the nitrogen-containing cyclic solvent to the total organic solvent volume 10 to 40% by volume of the electrolyte for lithium-sulfur battery. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 에테르계 용매는 전체 유기용매 부피에 대하여 20 내지 40 부피%인 리튬-설퍼 전지용 전해액.The ether solvent is 20 to 40% by volume based on the total organic solvent volume of the lithium-sulfur battery electrolyte. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 사이클릭 에테르계 용매는 전체 유기용매 부피에 대하여 15 내지 25 부피% 인 리튬-설퍼 전지용 전해액.The cyclic ether solvent is 15 to 25% by volume based on the total organic solvent volume of the lithium-sulfur battery electrolyte. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 질소 포함 고리형태 용매는 전체 유기용매 부피에 대하여 15 내지 25 부피%인 리튬-설퍼 전지용 전해액.The nitrogen-containing cyclic solvent is 15 to 25% by volume with respect to the total organic solvent volume of the lithium-sulfur battery electrolyte. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO 4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4 , LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2 )(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, 및 LiI로 이루어진 군에서 선택되는 리튬-설퍼 전지용 전해액.The lithium salt is LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , An electrolyte solution for a lithium-sulfur battery selected from the group consisting of LiN (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ), wherein x and y are natural water, LiCl, and LiI. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전해염의 농도가 0.5 내지 2.0 M인 리튬-설퍼 전지용 전해액.The electrolyte solution for lithium-sulfur batteries having a concentration of 0.5 to 2.0 M. 설퍼 원소, 설퍼계 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 양극 활물질을 포함하는 양극 A positive electrode comprising at least one positive electrode active material selected from the group consisting of sulfur elements, sulfur compounds and mixtures thereof 에테르계 용매, 사이클릭 에테르(cyclic ether)계 용매, 및 질소 포함 고리형태 용매를 포함하는 유기용매 및 리튬염을 포함하는 전해액 및An electrolyte solution containing an ether solvent, a cyclic ether solvent, and an organic solvent including a nitrogen-containing cyclic solvent and a lithium salt, and 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 음극 활물질을 포함하는 음극A material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions, a material capable of reacting with lithium ions to form a lithium-containing compound reversibly, and a negative electrode active material selected from the group consisting of lithium metals and lithium alloys Cathode 으로 이루어지는 리튬-설퍼 전지.Lithium-sulfur battery. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 양극 활물질은 설퍼 원소, Li2Sn(n≥1), 캐솔라이트(catholyte)에 용해된 Li2Sn(n≥1), 유기 설퍼 화합물, 및 탄소-설퍼 폴리머((C2Sx )n: x= 2.5 내지 50, n≥2)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 양극 활물질인 리튬-설퍼 전지.The positive electrode active material is elemental sulfur, Li 2 S n (n≥1), the cache solrayiteu dissolved in (catholyte) Li 2 S n ( n≥1), organic sulfur compounds, and carbon-sulfur polymers ((C 2 S x n : x = 2.5 to 50, n≥2) at least one positive electrode active material selected from the group consisting of lithium-sulfur battery. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 양극이 전이 금속, ⅢA족, ⅣA족 금속, 이들의 합금, 또는 이들 금속을 포함하는 설퍼 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것인 리튬-설퍼 전지.And the anode further comprises one or more additives selected from the group consisting of transition metals, group IIIA, group IVA metals, alloys thereof, or sulfur compounds comprising these metals. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 전이금속은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au 및 Hg로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이고, 상기 ⅢA족 금속은 Al, Ga, In 및 Tl로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소이고, 상기 ⅣA족 금속은 Si, Ge, Sn 및 Pb로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소인 리튬-설퍼 전지.The transition metal is Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Ta, W, Re, At least one element selected from the group consisting of Os, Ir, Pt, Au, and Hg, the Group IIIA metal is at least one element selected from the group consisting of Al, Ga, In, and Tl, and the Group IVA metal is A lithium-sulfur battery which is at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Sn and Pb. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 양극이 전자의 원활한 이동을 돕는 전기 전도성 도전제를 더 포함하는 리튬-설퍼 전지.The lithium-sulfur battery further comprises an electrically conductive conductive agent to help the positive movement of the electrons. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 양극이 전류 집전체 및 양극 활물질을 상기 전류 집전체에 부착시키는 바인더를 더 포함하고, The anode further comprises a binder for attaching the current collector and the positive electrode active material to the current collector, 상기 바인더는 폴리(비닐 아세테이트), 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 피롤리돈, 알킬레이티드 폴리에틸렌 옥사이드, 가교결합된 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 에테르, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌과 폴리비닐리덴플루오라이드의 코폴리머, 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리스티렌, 및 이들의 유도체, 블렌드, 또는 코폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 리튬-설퍼 전지.The binder is poly (vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, crosslinked polyethylene oxide, polyvinyl ether, poly (methyl methacrylate), polyvinylidene fluorine Lides, copolymers of polyhexafluoropropylene and polyvinylidene fluoride, poly (ethyl acrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinylchloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, polystyrene, and derivatives thereof, At least one selected from the group consisting of blends or copolymers. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 전해액은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO 4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiAlO4, LiAlCl4 , LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2 )(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, 및 LiI로 이루어진 군에서 선택되는 리튬염을 포함하는 리튬-설퍼 전지.The electrolyte solution is LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN Lithium-sulfur battery comprising a lithium salt selected from the group consisting of (C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ), where x and y are natural water, LiCl, and LiI .
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