KR20160011097A - Electrode, battery and method of manufacturing the electrode - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to: an electrode having high electrical conductivity and high discharge capacity; a manufacturing method thereof; and a battery comprising the electrode, wherein the battery has high energy density. The present invention comprises: a step of preparing a mixed solution by mixing sulfur with a solution that polyacrylonitrile is dissolved; a step of forming the mixed solution into a composition of a predetermined shape; and a step of heat-treating the formed composition.

Description

전극, 전지 및 전극의 제조방법{ELECTRODE, BATTERY AND METHOD OF MANUFACTURING THE ELECTRODE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an electrode,

본 발명은 전극, 그 제조 방법 및 그 전극을 포함하는 전지에 대한 것으로, 더욱 상세하게는, 다양한 형상으로 제조 가능한 전극, 그 제조 방법 및 그 전극을 포함하는 전지에 대한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode, a method of manufacturing the same, and a battery including the electrode. More particularly, the present invention relates to an electrode that can be manufactured in various shapes, a method of manufacturing the same, and a battery including the electrode.

차세대 전지로서, 활물질로 황을 이용한 전지(리튬-황 전지, 나트륨-황 전지 등)는 높은 이론적 에너지밀도로 인해 활발히 연구가 진행되었다.As a next-generation battery, batteries using sulfur as an active material (lithium-sulfur battery, sodium-sulfur battery, etc.) have been actively studied due to their high theoretical energy density.

활물질로 황을 사용하면 높은 방전용량의 전극를 제조할 수 있다. 다만 황은 부도체이므로 종래엔 전극 제조 시 도전재와 바인더를 이용하였다.When sulfur is used as an active material, an electrode having a high discharge capacity can be produced. However, since sulfur is an insulator, conventionally, a conductive material and a binder were used in the production of an electrode.

하지만 이와 같이 제조된 전극의 실제 방전용량은 이론 방전용량보다 낮게 나타난다. 그 이유는, 제조된 전극에는 실제 전지 반응에 참여하는 활물질인 황 이외에 도전재, 바인더 등이 존재하기 때문이었다.However, the actual discharge capacity of the thus produced electrode is lower than the theoretical discharge capacity. The reason for this is that the prepared electrode contains a conductive material, a binder, and the like in addition to sulfur, which is an active material participating in an actual cell reaction.

때문에, 이론에너지밀도에 근접한 실제 고성능 황 전지를 구현하기 위해서는 전극 내 활물질인 황의 비율을 높이는 것이 필요하며, 도전재와 바인더가 없으면 전극은 100 % 활물질(황)로 구성된다.Therefore, in order to realize an actual high performance sulfur battery close to the theoretical energy density, it is necessary to increase the ratio of sulfur in the electrode, and in the absence of the conductive material and the binder, the electrode is made of 100% active material (sulfur).

또한, 다양한 형태의 전자기기가 개발되어 보급되면서, 높은 에너지밀도의 전자 기기를 요구할 뿐만 아니라, 실이나 파이버 같은 선형 혹은 기어 등 복잡한 형상의 전지에 대한 필요성도 역시 증대되고 있었다.In addition, as various types of electronic devices have been developed and popularized, not only a high energy density electronic device is required but also a need for a battery having a complicated shape such as a linear or gear type such as a thread or a fiber has also been increased.

본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 형상으로 제조 가능하면서도, 높은 방전용량을 가지는 전극, 그 제조 방법 및 그 전극을 포함하는 고 에너지밀도의 전지를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide an electrode having a high discharge capacity, a method of manufacturing the electrode, and a high energy density battery including the electrode, which can be manufactured in various shapes.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극의 제조방법은, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)이 용해된 용액에 황(Sulfur)을 혼합하여 혼합 용액을 마련하는 단계, 상기 혼합 용액을 기 결정된 형상의 조성물로 형성하는 단계 및 상기 형성된 조성물에 열처리하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode, comprising: preparing a mixed solution by mixing sulfur with a solution of polyacrylonitrile; Forming a mixed solution into a composition of a predetermined shape, and heat treating the formed composition.

이 경우, 상기 형성하는 단계는, 상기 혼합 용액을 주조방식으로 상기 조성물을 형성할 수 있다.In this case, in the forming step, the composition may be formed by casting the mixed solution.

한편, 상기 형성하는 단계는, 상기 혼합 용액을 노즐을 통해 분사할 수 있다.Meanwhile, in the forming step, the mixed solution may be injected through a nozzle.

한편, 상기 혼합 용액을 전기방사(electrospinning) 방식으로 상기 조성물을 형성할 수 있다.Meanwhile, the composition may be formed by electrospinning the mixed solution.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극의 제조방법은 상기 열처리 단계 전, 상기 조성물의 황 농도를 높이기 위해 용융된 황에 상기 조성물을 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the method of manufacturing an electrode according to an embodiment of the present invention may further include passing the composition to molten sulfur to increase the sulfur concentration of the composition before the heat treatment step.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극의 제조방법은 상기 열처리된 조성물에 이온을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the method of manufacturing an electrode according to an embodiment of the present invention may further include implanting ions into the heat-treated composition.

한편, 상기 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)이 용해된 용액은, 디메틸포름아미드 용매에 상기 폴리아크릴로니트릴이 용해된 것일 수 있다.On the other hand, the solution in which the polyacrylonitrile is dissolved may be one in which the polyacrylonitrile is dissolved in a dimethylformamide solvent.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극은, 바인더 및 도전재가 불포함되며, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)이 용해된 용액과 황(Sulfur)이 혼합된 혼합 용액이 기 결정된 형상의 조성물로 형성된 것이다.Meanwhile, an electrode according to an embodiment of the present invention is formed of a composition of a predetermined shape in which a solution in which polyacrylonitrile is dissolved and sulfur is mixed, without a binder and a conductive material .

이 경우, 상기 전극의 형상은, 실 형태, 웹(web) 형태 또는 직물 형태일 수 있다.In this case, the shape of the electrode may be an actual shape, a web shape, or a fabric shape.

한편, 상기 전극은 플렉서블한 것일 수 있다.On the other hand, the electrode may be flexible.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전지는, 양극, 음극 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치된 전해질을 포함하며, 상기 양극은 상술한 다양한 실시 예에 따른 전극 중 어느 하나일 수 있다.Meanwhile, a battery according to an embodiment of the present invention includes an anode, a cathode, and an electrolyte disposed between the anode and the cathode, and the anode may be any of the electrodes according to various embodiments described above.

이 경우, 상기 양극, 전해질 및 음극은 플렉서블한 것일 수 있다.In this case, the anode, the electrolyte and the cathode may be flexible.

상술한 다양한 실시 예에 따르면, 전기전도성이 높으면서, 방전용량이 큰 새로운 개념의 전극인 황-폴리아크릴로니트릴 복합물 전극이 제조될 수 있다. 이를 이용하여 다양한 형태를 가진 높은 에너지밀도 전지를 제조할 수 있다.According to the various embodiments described above, a sulfur-polyacrylonitrile composite electrode which is a new concept electrode having a high electric conductivity and a high discharge capacity can be produced. And a high energy density battery having various shapes can be manufactured by using it.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 2 내지 도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 제조된 다양한 형태의 전극 이미지,
도 4는 열처리한 황-폴리아크릴로니크릴 전극을 온도마다 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 이미지,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극의 구조를 다양한 방식으로 분석한 결과,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극의 플렉서블한 특성을 보여주는 이미지,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 주조법으로 제조한 전극의 이미지,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극과 비교 실시 예에 다른 전극들의 플렉서블한 특성을 비교 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따라 전기화학적 방법으로 수행한 활성화 처리 결과,
도 12 내지 도 17은 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 제조된 전지들의 충방전 결과, 그리고,
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 전지와 비교 실시 예에 따라 제조된 전지들의 전극당 용량 비교 설명하기 위한 도면이다.
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electrode according to an embodiment of the present invention. FIG.
Figures 2 through 3 illustrate various types of electrode images produced in accordance with various embodiments of the present invention,
Fig. 4 is an image obtained by observing a heat-treated sulfur-polyacrylonitrile electrode by a scanning electron microscope (SEM)
5 through 7 illustrate the structure of an electrode according to an embodiment of the present invention in various ways. As a result,
Figure 8 is an image showing flexible characteristics of an electrode according to an embodiment of the present invention,
9 is a graph showing an image of an electrode manufactured by a casting method according to an embodiment of the present invention,
FIG. 10 is a view for explaining the comparison of the flexible characteristics of the electrodes according to the embodiment of the present invention and the electrodes according to the comparative example,
FIG. 11 is a graph showing the results of an activation treatment performed by an electrochemical method according to an embodiment of the present invention,
12 through 17 illustrate the results of charge and discharge of batteries manufactured according to various embodiments of the present invention,
18 is a view for explaining a comparison of capacities per electrode of a battery manufactured according to an embodiment of the present invention and a battery manufactured according to a comparative example.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 종래와 다르게 도전재와 바인더 없이도, 활물질로서 황을 사용하는 전극을 제조할 수 있다. 도전재란, 전극에 도전성을 부여해주는 것으로, 활물질로 황을 이용할 경우 탄소물질이 도전재로서 이용되는 것이 일반적이었다. 그리고 바인더란 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 예컨대 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올 등이 사용되어 왔다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 제조되는 전극은 도전재 및 바인더와 같은 기타 첨가제를 포함하지 않기 때문에, 다양한 형상으로 제조할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, it is possible to manufacture an electrode using sulfur as an active material without a conductive material and a binder. The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. When sulfur is used as the active material, a carbon material is generally used as a conductive material. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, or the like has been used as a component for assisting in bonding between the active material and the conductive material and bonding to the current collector. Since the electrodes prepared according to various embodiments of the present invention do not include other additives such as conductive materials and binders, they can be manufactured in various shapes.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 다양한 실시 예에 대해 상세히 설명한다.Various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a flow chart for explaining an electrode manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전극을 제조하는 순서는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)이 용해된 용액에 황(Sulfur)을 혼합하여 혼합 용액을 마련하고(S110), 혼합 용액을 기 결정된 형상의 조성물로 형성하여(S120), 형성된 조성물에 열처리를 한다(S130). 열처리 이후 형성된 전극에, 전기 전도성 및 전기화학적 활성을 부여하기 위해 이온 주입단계가 더 수행될 수 있다.Referring to FIG. 1, in order to manufacture an electrode, a mixed solution is prepared by mixing sulfur with a solution of polyacrylonitrile (S110), and the mixed solution is formed into a predetermined shape (S120), and the formed composition is subjected to heat treatment (S130). An ion implantation step may be further performed to impart electrical conductivity and electrochemical activity to the electrode formed after the heat treatment.

폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)이 용해된 용액에 황(Sulfur)을 혼합하는 단계(S110)에서, 황을 첨가하는 방식은 다양하다. 예를 들어, 황을 용해하여 첨가하는 방법, 환원하여 첨가하는 방법 및 황을 분산시켜 첨가하는 방법이 있을 수 있다.In the step (S110) of mixing sulfur into a solution of polyacrylonitrile, the manner of adding sulfur varies. For example, there may be a method in which sulfur is dissolved and added, a method in which sulfur is added and a method in which sulfur is added and dispersed.

황을 용해시키는 방법은, 폴리아크릴로니트릴을 디메틸포름아미드(N, N-Dimethylformamide;DMF) 용매에 용해시킨 용액과 황을 1-메틸-2-피롤리디논(NMP), 다이메틸설폭사이드(DMSO), 카본디설파이드(CS2)와 같은 용매에 용해시킨 용액을 혼합하여 황-폴리아크릴로니트릴 용액을 제조할 수 있다. A method of dissolving sulfur is a method in which a solution of polyacrylonitrile in a solvent of N, N-dimethylformamide (DMF) and a solution of sulfur in 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) DMSO), and carbon disulfide (CS 2 ) may be mixed to prepare a sulfur-polyacrylonitrile solution.

황을 환원시키는 방법은, 폴리아크릴로니트릴을 디메틸포름아미드 용매에 용해시킨 용액과 소듐폴리설파이드(sodium polysulfide;Na2Sx), 싸이오황산나트륨 (sodium thiosulfate;Na2S2O3), 소듐설파이트(Sodium sulfite; Na2S03)와 같은 용액을 혼합하여 용액을 제조한다.The method of reducing sulfur includes a solution prepared by dissolving polyacrylonitrile in a dimethylformamide solvent and a solution of sodium polysulfide (Na 2 S x ), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ), sodium Solutions are prepared by mixing solutions such as sodium sulfite (Na 2 SO 3 ).

황을 분산시키는 방법은 폴리아크릴로니트릴을 디메틸포름아미드 용매에 용해시킨 용액에 황을 첨가한 후, 볼밀링 및 교반을 통하여 황-폴리아크릴로니트릴 용액을 제조할 수 있다.As a method of dispersing sulfur, a sulfur-polyacrylonitrile solution can be prepared by adding sulfur to a solution of polyacrylonitrile in a dimethylformamide solvent, followed by ball milling and stirring.

이상과 같이 혼합 용액이 마련되면, 혼합 용액을 기 결정된 형상의 조성물로 형성한다(S120).When the mixed solution is prepared as described above, the mixed solution is formed into a composition having a predetermined shape (S120).

본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 방식에는 예컨대, 노즐을 이용한 건식방사방법, 습식방사방법, 전기방사방법, 주조 방법 등이 있다. 이 밖에도 필름 가공, 섬유 가공 등 원하는 형상을 얻기 위한 어떠한 방식도 이용 가능하다.Methods that can be used in various embodiments of the present invention include, for example, a dry spinning method using nozzles, a wet spinning method, an electrospinning method, a casting method, and the like. In addition, any method for obtaining a desired shape, such as film processing or fiber processing, is available.

노즐분사방법으로는 노즐을 통해 실 형태의 조성물을 얻을 수 있고, 전기방사 방법으로는 실 형태 또는 웹(web) 형태의 조성물을 얻을 수 있다. 그리고 이와 같이 얻어진 실 형태의 조성물은 직조될 수도 있다. As the nozzle spraying method, a composition in the form of an emulsion can be obtained through a nozzle, and a composition in the form of an emulsion or a web can be obtained by the electrospinning method. And the thus-obtained emulsion composition may be woven.

노즐을 이용한 습식방사방법에선, 구체적으로, 황과 폴리아크릴로니트릴이 혼합된 혼합 용액이 노즐을 통해 에탄올 용액 내부로 분사되고, 에탄올 용액 내부에서, 혼합 용액의 폴리아크릴로니트릴을 용해시킬 수 있는 용매가 에탄올로 치환된다(즉, 폴리아크릴로니트릴의 용매인 DMF와 같은 용매가 에탄올에 용해됨). 이 결과, 폴리아크릴로니트릴이 용해될 수 있는 용매가 없어져 고상(solid)이 되므로, 결과적으로 노즐 직경에 대응하는 실 형태의 고체 조성물을 얻을 수 있다. 이후, 실 형태의 조성물이 분사되어 있는 에탄올 용액으로부터, 실 형태의 조성물을 분리한다. 다음으로 건조과정을 통하여, 최종 실 형태의 조성물을 얻을 수 있다.In the wet spinning method using a nozzle, specifically, a mixed solution in which sulfur and polyacrylonitrile are mixed is injected into the ethanol solution through the nozzle, and the polyacrylonitrile in the mixed solution is dissolved in the ethanol solution The solvent is replaced with ethanol (i.e., a solvent such as DMF, which is a solvent of polyacrylonitrile, is dissolved in ethanol). As a result, there is no solvent capable of dissolving the polyacrylonitrile to become a solid, resulting in a solid composition in the form of an emulsion corresponding to the nozzle diameter. Thereafter, the gelatinous composition is separated from the ethanol solution in which the gelatinous composition is injected. Next, through a drying process, a final seal-type composition can be obtained.

전기방사 방법의 경우, 폴리아크릴로니트릴과 황이 혼합된 혼합 용액과 수집기 사이에 높은 전압을 걸어 혼합 용액을 분사한다. 혼합 용액을 전압이 걸려있는 수집기에 분사하면, 전압의 세기에 따라 실 형태 및 웹(web) 형태의 조성물을 얻을 수 있다.In the case of the electrospinning method, a high voltage is applied between the mixed solution of polyacrylonitrile and sulfur and the collector to spray the mixed solution. When the mixed solution is injected into a collector in which voltage is applied, an actual and web type composition can be obtained according to the intensity of the voltage.

주조 방법의 경우, 폴리아크릴로니트릴과 황을 혼합한 혼합 용액을 다양한 형태의 주형에 채워 넣은 후, 건조과정을 통하여 주형과 같은 형상의 조성물을 얻을 수 있다.In the case of the casting method, a mixed solution obtained by mixing polyacrylonitrile and sulfur may be filled in various types of molds, and then a composition having a shape similar to a mold may be obtained through a drying process.

이와 같이 조성물을 원하는 형상으로 가공한 후, 조성물에 열처리를 한다(S130). 열처리를 통해 황과 폴리아크릴로니트릴이 결합된 화합물이 형성될 수 있다. 열처리의 온도 조건은 황의 녹는점(약 118℃)과 황과 폴리아크릴로니트릴의 결합이 이루어지는 온도 조건에 따라 결정될 수 있다.After the composition is processed into a desired shape, the composition is subjected to heat treatment (S130). A compound in which sulfur and polyacrylonitrile are bonded through heat treatment can be formed. The temperature conditions for the heat treatment can be determined according to the melting point of sulfur (about 118 ° C) and the temperature conditions under which the bond between sulfur and polyacrylonitrile occurs.

일 실시 예에 따르면, 황과 폴리아크릴로니트릴의 결합이 이루어지게 하는 온도까지 지속적으로 가열시켜 열처리가 수행될 수 있다. 예컨대, 2800℃까지 가열될 수 있다. 한편, 450℃ 이상부터는 조성물이 플렉서블한 특성을 갖게 됨을 확인하였다.According to one embodiment, the heat treatment may be performed by continuously heating to a temperature at which the bonding of sulfur and polyacrylonitrile occurs. For example, to 2800 ° C. On the other hand, it was confirmed that the composition had a flexible characteristic from 450 ° C or higher.

또는, 가열온도를 증가시키면서 반복적으로 수행할 수 있다. 예컨대, 조성물을 황의 녹는점 부근까지 가열한 뒤에, 가열을 멈추고, 조성물에 황을 더 첨가한 후 황과 폴리아크릴로니트릴의 결합이 이루어지게 하는 온도까지 다시 가열시킨다. 즉, 온도구간을 총 두 구간으로 나누어 열처리를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 첫 번째 온도구간은 황이 용융되어 폴리아크릴로니트릴과 섞여있는 상태로, 110℃에서 200℃까지이고, 두 번째 열처리는 황과 폴리아크릴로니트릴이 반응하여 새로운 화합물을 생성하는 구간으로, 그 온도는 200℃에서 2800℃까지이다.Alternatively, it can be repeatedly performed while increasing the heating temperature. For example, after heating the composition to near the melting point of sulfur, the heating is stopped, and further sulfur is added to the composition, followed by heating to a temperature at which the bond of sulfur and polyacrylonitrile is established. That is, the heat treatment can be performed by dividing the temperature section into two sections. According to one embodiment, the first temperature interval is from 110 ° C to 200 ° C with sulfur mixed with polyacrylonitrile, and the second heat treatment is a reaction between sulfur and polyacrylonitrile to produce a new compound Section, the temperature is from 200 ° C to 2800 ° C.

이와 같이, 열처리를 수행하기 전에 조성물에 유황을 더 첨가함으로써 조성물의 유황함량을 높일 수 있다. 황을 첨가하는 방법의 일 예로, 황이 용융되어 있는 도가니에 실 형태로 제조된 본 조성물을 통과시킴으로써 황이 첨가될 수 있다. 혹은 황 분말을 조성물에 뿌리는 방식으로 황 함량을 높일 수도 있다.Thus, it is possible to increase the sulfur content of the composition by adding sulfur to the composition before performing the heat treatment. As an example of the method of adding sulfur, sulfur may be added by passing the present composition prepared in the form of an emulsion into a crucible in which sulfur is melted. Alternatively, the sulfur content may be increased by spraying the sulfur powder onto the composition.

이는, 황의 용해도가 낮기 때문에, 혼합 용액 중에서 황의 농도가 충분하지 않을 수 있으므로, 열처리 단계 전에 형성된 조성물에 황을 더 첨가해주는 것이다.This is because, since the solubility of sulfur is low, the sulfur concentration in the mixed solution may not be sufficient, so that sulfur is further added to the composition formed before the heat treatment step.

열처리는 산소(O2), 아르곤(Ar), 질소(N2) 분위기에서 수행될 수 있다. 열처리 온도가 450℃이상부터는 조성물이 플렉서블한 성질을 나타냄을 확인하였다.The heat treatment may be performed in an atmosphere of oxygen (O 2 ), argon (Ar), and nitrogen (N 2 ). It was confirmed that when the heat treatment temperature was 450 ° C or higher, the composition exhibited flexible properties.

이와 같이 열처리된 조성물은 나트륨 전지, 소듐 전지 등의 전극으로 사용할 수 있다. 한편, 이상과 같이 얻어진 전극에, 전기전도성 및 전기화학적 활성을 향상시키기 위하여, 활성화처리 단계가 더 수행될 수 있다.The thus heat-treated composition can be used as an electrode for a sodium battery, a sodium battery, or the like. On the other hand, in order to improve the electrical conductivity and the electrochemical activity of the electrode thus obtained, an activation treatment step may be further performed.

구체적으로 활성화처리란, 전극에 전기전도성 및 전기화학적 활성을 부여하기 위해 이온을 주입하는 것을 말한다. 활성화 처리를 하는 방식은, 화학적 방법과 전기화학적 방법으로 나눌 수 있다.Specifically, the activation treatment refers to implanting ions to impart electrical conductivity and electrochemical activity to the electrode. The method of performing the activation treatment can be divided into a chemical method and an electrochemical method.

화학적 방법은 Li+, Na+, Mg+, Fe+ 등의 이온이 용해되어 있는 용액에 전극을 기 설정된 시간 이상 동안 담가둠으로써 전극에 이온을 주입하는 방법이다.The chemical method is to immerse the electrode in a solution in which ions such as Li + , Na + , Mg + , and Fe + are dissolved for a predetermined time or more, thereby injecting ions into the electrode.

전기화학적 방법은 열처리된 조성물을 전극으로 하고, 이의 상대전극으로서, Li, Na, Mg 등과 같은 전극을 사용하여, 전기화학적으로 이온을 주입하여 활성화 처리하는 방법이다.The electrochemical method is a method in which a heat-treated composition is used as an electrode, and an electrode such as Li, Na, Mg or the like is used as a counter electrode thereof, and electrochemical ions are injected into the activation process.

이하에선 본 발명의 이해를 돕기 위해, 몇몇 실시 예에 따른 전극의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 전극에 대해 설명하도록 한다.
Hereinafter, in order to facilitate the understanding of the present invention, a method of manufacturing an electrode according to some embodiments and an electrode manufactured by the manufacturing method will be described.

전극 제조 실시 예 1Electrode Preparation Example 1

먼저, 디메틸포름아미드 16 ml에 폴리아크릴로니트릴 0.833 g을 용해시킨 용액에 황 1.666 g을 첨가하여 볼밀링으로 혼합한다.First, 1.666 g of sulfur was added to a solution of 0.833 g of polyacrylonitrile in 16 ml of dimethylformamide, followed by mixing by ball milling.

그 다음으로, 볼밀링으로 혼합된 혼합 용액을, 내경이 0.45 mm의 노즐로 통하여 에탄올 용액 내부로 분사하여, 실 형태의 조성물을 얻는다. Next, the mixed solution mixed by ball milling is injected into the ethanol solution through a nozzle having an inner diameter of 0.45 mm to obtain an emulsion composition.

이와 같이 실 형태로 성형 후, 남아 있는 에탄올을 제거하기 위해 60℃ 오븐에서 건조한 뒤, 아르곤분위기에서 분당 10℃로 200℃ 까지 가열하여, 황을 용해시켜 폴리아크릴로니트릴과 잘 혼합되도록 하였으며, 계속하여 450℃ 까지 분당 10℃로 가열하는 열처리를 실시하였으며, 450℃에서 6시간 동안 유지시켰다. After molding in the above-mentioned manner, the resultant was dried in an oven at 60 ° C. in order to remove the remaining ethanol, heated at 10 ° C./min to 200 ° C. in an argon atmosphere to dissolve sulfur to be mixed well with the polyacrylonitrile, And then heated to 450 ° C at a rate of 10 ° C per minute and maintained at 450 ° C for 6 hours.

도 2는 전극 제조 실시 예 1에서 제조한 실 형태(직경:46.15 μm)의 전극에 플렉서블한 성질이 있음을 확인한 결과이다. 힘을 가하여 굽혀도 전극에 균열이 생기지 않고 잘 휘는 것을 확인할 수 있다.
FIG. 2 shows the result of confirming that the electrode of the actual shape (diameter: 46.15 μm) manufactured in the electrode manufacturing example 1 has a flexible property. It can be confirmed that even if bent by applying a force, the electrode does not crack and bends well.

전극 제조 실시 예 2Electrode Fabrication Example 2

먼저, 디메틸포름아미드 48.6 ml에 폴리아크릴로니트릴 6 g을 용해시킨 용액에 황 1.666 g을 첨가하여 80℃에서 교반한다. First, 1.666 g of sulfur was added to a solution of polyacrylonitrile (6 g) dissolved in 48.6 ml of dimethylformamide, followed by stirring at 80 ° C.

그리고, 교반되어 제조된 혼합 용액을 주사기에 4 ml 담은 다음, 내경 0.51 mm의 노즐을 연결하여 전기방사장치를 이용하여, 웹(web) 형태의 조성물을 제조한다. 전기방사장치의 조건은 인가전압 20 kV, 토출속도 2.5 ml/h, 집적장치의 회전속도는 180 rpm, 주사기와 집적장치 사이의 거리는 18 cm 의 조건으로 실시하였다. 제조된 조성물은 도 3에 도시하였다. 흰색을 띄는 웹에 황이 분산되어 있는 것을 확인하였다.Then, 4 ml of the mixed solution prepared by stirring was injected into a syringe, and a nozzle having an inner diameter of 0.51 mm was connected to prepare a web-type composition using an electrospinning apparatus. The conditions of the electrospinning device were 20 kV applied voltage, 2.5 ml / h ejection speed, 180 rpm of the integrated device, and 18 cm between the syringe and the integrated device. The prepared composition is shown in Fig. It was confirmed that sulfur was dispersed in the web with white.

그 다음으로, 웹 형태의 조성물에 남아있는 디메틸포름아미드를 건조시킨 뒤, 열처리를 하여 웹 형태의 황-폴리아크릴로니트릴 전극을 얻을 수 있다. 열처리 전, 웹 형태의 전극에 황의 함량을 증가시키기 위해서 황을 2 g 더 첨가하였다. 이때 첨가하는 황의 양은 32g까지 첨가할 수 있다. 열처리는 아르곤 분위기에서 실시하였다.Next, the remaining dimethylformamide in the web-like composition is dried and then heat treated to obtain a web-like sulfur-polyacrylonitrile electrode. Before heat treatment, 2 g of sulfur was added to increase the content of sulfur in the web electrode. At this time, up to 32 g of sulfur added can be added. The heat treatment was performed in an argon atmosphere.

열처리 조건은 150℃ 에서 600℃까지 실험을 하였다. 도 4는 각 온도에서 열처리한 황-폴리아크릴로니크릴 전극을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 이미지이고, 아래 표 1은 황의 함량을 알아보기 위해서 Elemental Analyzer로 측정한 값이다.The heat treatment conditions were 150 ° C to 600 ° C. FIG. 4 is an SEM image of a sulfur-polyacrylonitrile electrode subjected to heat treatment at each temperature, and Table 1 below shows an elemental analyzer to determine the sulfur content.

표 1Table 1

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열처리 조건의 온도가 높아질수록, 황의 함량이 감소하고 있음을 알 수 있다. 두 단계의 열처리를 거치는 과정에서, 즉 200℃까지의 첫 번째 열처리 이후, 온도를 증가시켜 두 번째 열처리를 하는 동안, 황의 함량은 250℃ 부근에서 최대 70.04% 임을 알 수 있다. It can be seen that as the temperature of the heat treatment condition increases, the content of sulfur decreases. During the two-stage heat treatment, that is, after the first heat treatment up to 200 ° C, the temperature during the second heat treatment is increased to a maximum of 70.04% at around 250 ° C.

도 5는 200℃까지 열처리를 한 후 연속하여, 450℃까지 가열한 전극의 결정구조를 X-선 회절시험분석한 결과이다. 열처리 전에는 황의 결정성 피크가 관찰되었으나, 열처리 후에는 황의 결정질 피크가 사라지고 비정질 피크만 관찰되었다. 이 결과로 볼 때, 열처리 과정을 통하여 황도 아닌, 폴리아크릴로니트릴도 아닌, 어떤 새로운 화합물이 형성되었음을 알 수 있다.Fig. 5 is a result of an X-ray diffraction analysis of the crystal structure of an electrode heated to 450 deg. C continuously after heat treatment to 200 deg. Before the heat treatment, a crystalline peak of sulfur was observed, but after the heat treatment, the crystalline peak of sulfur disappeared and only an amorphous peak was observed. From these results, it can be seen that a new compound, not a yellow or polyacrylonitrile, was formed through the heat treatment process.

또한, 도 6을 참고하면, 450℃까지 가열한 전극 구조의 IR실험결과에서, 폴리아크릴로니트릴의 탄소-질소 3중결합피크가 사라지고, 탄소-질소 이중결합피크가 나타나고, 탄소-탄소 이중결합피크가 나타난 것으로 보아 새로 생성된 도전성 황-고분자화합물이 아로마틱구조를 가지며, 황이 포함되어 있는 것을 알 수 있다. 그리고 450℃까지 가열한 전극 구조의 라만실험결과를 나타낸 도 7을 참고하면, 폴리아크릴로니트릴이나 황에서는 나타나지 않았던, 탄소의 G, D 밴드를 관찰할 수 있었다.6, the carbon-nitrogen triple bond peak of the polyacrylonitrile disappeared, the carbon-nitrogen double bond peak appeared, and the carbon-carbon double bond As a result, a newly formed conductive sulfur-polymer compound has an aromatic structure and contains sulfur. Referring to FIG. 7, which shows the Raman experiment results of the electrode structure heated to 450 ° C., the G and D bands of carbon, which were not observed in polyacrylonitrile or sulfur, were observed.

도 8을 참고하면, 450℃에서 연속적으로 열처리한 전극을 직경 1cm2의 펀치로 펀칭한 후, 힘을 가하여 플레서블한 성질을 확인하였다.
Referring to FIG. 8, electrodes continuously heat-treated at 450 ° C. were punched out with a punch having a diameter of 1 cm 2 , and the properties of the electrodes were confirmed by applying a force.

전극 제조 실시 예 3Electrode Fabrication Example 3

먼저, 디메틸포름아미드 12ml에 폴리아크릴로니트릴 0.666 g을 용해시킨 용액에 황 1.333 g을 첨가하여 볼밀링으로 혼합한다.First, 1.333 g of sulfur was added to a solution of 0.666 g of polyacrylonitrile in 12 ml of dimethylformamide, followed by mixing by ball milling.

그리고, 볼밀링으로 혼합된 혼합용액을 도 9에 도시된 것과 같은 판상과 링 형태의 유리주형에 넣어 주조물을 얻었다.Then, the mixture solution mixed by ball milling was put into a plate mold and a ring mold as shown in Fig. 9 to obtain a cast product.

그리고, 다양한 형태로 주조된 조성물을 200℃까지 10℃/min 속도로 가열한 후, 10분간 유지 후, 320℃까지 가열하여 황-폴리아크릴로니트릴 전극을 제조하였다. 열처리는 아르곤 분위기에서 실시하였다.
Then, the composition cast in various forms was heated to 200 ° C at a rate of 10 ° C / min, maintained for 10 minutes, and then heated to 320 ° C to prepare a sulfur-polyacrylonitrile electrode. The heat treatment was performed in an argon atmosphere.

전극 제조 비교 예 1Electrode Preparation Comparative Example 1

비교 실시 예로서, Elemental S전극을 제조하였다.As a comparative example, an Elemental S electrode was prepared.

Elemental S전극은, 황: 60 wt%, 도전재(Super-P): 20 wt%, 바인더(폴리플루오린화비닐리덴:PVdF): 20 wt%와 NMP를 넣고, 볼밀링을 이용하여 300 rpm 속도로 3시간 혼합하여 균질한 슬러리를 얻은 후, 알루미늄 호일에 도포하여 제조되었다.The elemental S electrode was prepared by putting 20 wt% of sulfur, 20 wt% of a conductive material (Super-P), 20 wt% of a binder (polyfluorinated vinylidene: PVdF) and NMP, For 3 hours to obtain a homogeneous slurry, which was then applied to an aluminum foil.

그리고 또 다른 비교 실시 예로서, SPAN(sulfur-polyacrylonitrile) 일반전극을 제조하였다.As another comparative example, a general sulfur-polyacrylonitrile (SPAN) electrode was prepared.

SPAN일반전극은 황과 폴리아크릴로니트릴을 4:1 비율로 막자 사발을 이용해 섞은 후, 320℃에서 아르곤 분위기로 열처리를 한다. 이렇게 제조된 SPAN 복합물: 80 wt%, 도전재(MWCNT): 20 wt%, 바인더(β-cyclodextrin): 20 wt%와 증류수(7 ml)를 넣고, 볼밀링을 이용하여 300 rpm 속도로 3시간 혼합하여 균질한 슬러리를 얻은 후, 알루미늄 호일에 도포하여 제조하였다.
SPAN General electrodes are prepared by mixing sulfur and polyacrylonitrile in a 4: 1 ratio using a mortar and then heat-treating in an argon atmosphere at 320 ° C. The SPAN composite thus prepared was charged with 80 wt% of conductive material (MWCNT), 20 wt% of binder (β-cyclodextrin) and 20 wt% of distilled water (7 ml) Mixing to obtain a homogeneous slurry, and then coating it on an aluminum foil.

도 10에 도시된 것과 같이, 이상에서 제조된 전극들은 1cm2의 직경으로 펀칭되었다. 전극제조 비교예 1에서 제조한 Elemental S전극과 SPAN 일반전극을 10회 구부렸을 경우, 알루미늄 호일이 구부러지고 전극이 탈리되는 현상을 보였다. 하지만, 전극 제조 실시 예 2에서 제조한 전극은 전극이 탈리되지 않고, 플렉서블한 성질을 나타내었다.
As shown in Fig. 10, the electrodes prepared above were punched to a diameter of 1 cm < 2 & gt ;. Preparation of Electrode When the elemental S electrode prepared in Comparative Example 1 and the SPAN general electrode were bent 10 times, the aluminum foil was bent and the electrode was separated. However, the electrode manufactured in the electrode manufacturing example 2 was not separated from the electrode and exhibited a flexible property.

이하에선, 이상과 같이 제조된 전극에 이온을 주입하기 위한 활성화처리에 대해 더 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the activation process for injecting ions into the electrode manufactured as described above will be described in more detail.

전극의 활성화 처리 실시 예 1Electrode Activation Treatment Example 1

전극 제조 실시 예2에서 제조한 전극을, 리튬 이온이 첨가되어 있는 용액에 3일동안 함침한 후, Ar분위기의 진공 챔버에서 건조하였다.
Preparation of Electrode The electrode prepared in Example 2 was impregnated with a solution containing lithium ions for 3 days and then dried in a vacuum chamber in an Ar atmosphere.

전극의 활성화 처리 실시 예 2Electrode activation treatment Example 2

실시 예2에서 제조한 전극에 리튬이온을 전기화학적으로 주입하고 빼내는 과정을 5회 반복 실시하는 활성화처리과정을 하였다. 활성화처리 전 후의 충전곡선의 변화를 도 11에 도시하였다. 활성화처리 후 충전용량이 많이 증가하였다. An activation process was performed by repeating the process of electrochemically injecting and extracting lithium ions into the electrode prepared in Example 2 five times. The change of the charge curve before and after the activation treatment is shown in Fig. The charge capacity increased significantly after the activation treatment.

또한 실시예 2의 전극의 활성화 처리의 전과 후 저항값을 측정한 결과를 아래 표 2에 나타내었다.The results of the measurement of the resistance value before and after the activation treatment of the electrode of Example 2 are shown in Table 2 below.

표 2Table 2

Figure pat00002
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활성화 처리 전과 비교하여, 활성화 처리 후의 저항값이 1 GΩ이상에서 2.1 kΩ으로 감소되었음을 알 수 있다.
It can be seen that the resistance value after the activation treatment was reduced from 2.1 G? To more than 1 G? As compared with before the activation treatment.

전극의 활성화 처리 실시 예 3Electrode activation treatment Example 3

실시 예2에서 제조한 전극에 소듐이온을 전기화학적으로 1회 주입하는 활성화처리과정을 하였다.
An activation process of electrochemically injecting sodium ion into the electrode prepared in Example 2 once was performed.

이상에서 제조된 전극을 양극으로 이용하여, 전지를 제조할 수 있다. 전지에 플렉서블한 성질을 부여하기 위해 음극도 양극과 마찬가지로 플렉서블한 물질을 이용할 수 있다. 그리고 전해질도 고분자 전해질과 같은 플렉서블한 재질을 이용할 수 있다. 제조한 전극과 리튬, 소듐, 탄소를 이용한 전지 제조의 구체적인 몇몇 실시 예를 이하에서 설명한다.
The battery thus prepared can be used as an anode. A flexible material can be used for the negative electrode in the same manner as the positive electrode in order to give the battery a flexible property. The electrolyte can also be made of a flexible material such as a polymer electrolyte. Several specific examples of the manufacture of a battery using the electrode and lithium, sodium, and carbon will be described below.

리튬 전지 제조 실시 예 1Lithium battery manufacturing Example 1

양극으로 전극의 활성화 처리 실시 예 2에서 제조한 전극을 사용하고, 음극으로 리튬 호일을 사용하였다. 그리고 분리막은 셀가드 2400 (Celgard Co.)을 사용하여 양 극간의 접촉을 억제하였다. 전해질은 에틸렌카보네이트(EC, ethylene carbonate) 와 디에틸카보네이트(DEC, diethyl carbonate)를 부피 비로 1:1로 혼합된 용액에 리튬 염 LiPF6가 1 M 농도로 용해된 전해질을 사용하였다.Electrode Activation Treatment with an Anode The electrode prepared in Example 2 was used and a lithium foil was used as a cathode. The separation membrane was contacted with both electrodes using Celgard Co. 2400 (Celgard Co.). The electrolyte was prepared by dissolving lithium salt LiPF 6 at a concentration of 1 M in a mixed solution of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) at a volume ratio of 1: 1.

이와 같이 제조된 전지는 130.94 μA의 전류로 1 V에서 3 V 전압범위에서 방전과 충전을 35회 실시한 결과를 도 12 내지 도 13에 나타내었다. 전극당 방전용량이 500mAh/g이상이었으며, 싸이클에 따라 방전용량이 줄어들지 않았다.
The thus produced battery was subjected to discharging and charging 35 times at a voltage of 1 V to 3 V at a current of 130.94 μA, and the results are shown in FIGS. 12 to 13. The discharge capacity per electrode was more than 500 mAh / g, and the discharge capacity did not decrease according to the cycle.

나트륨 전지 제조 실시 예 2Preparation of sodium battery Example 2

양극으로 전극의 활성화 처리 실시 예2에서 제조한 전극을 사용하고, 음극으로 나트륨 호일을 사용하였다. 그리고 분리막은 Celgard 2400 (Celgard Co.)을 사용하여 양 극간의 접촉을 억제하였다. 전해질은 EC와 DEC를 부피 비로 1:1로 혼합된 용액에 나트륨 염 NaPF6가 1 M로 용해된 전해질을 사용하였다.Electrode Activation Treatment with an Anode The electrode prepared in Example 2 was used and sodium foil was used as a cathode. The separation membrane was contacted with Celgard 2400 (Celgard Co.). Electrolytes were prepared by dissolving sodium salt NaPF 6 at 1 M in a solution of EC and DEC in a volume ratio of 1: 1.

이와 같이 제조된 전지로 14.81 μA 전류로 0.7 V에서 2.8 V전압범위에서 방전과 충전을 7회 실시한 결과를 도 14 내지 도 15에 나타내었다. 초기방전용량은 340 mAh/g의 용량을 나타내었고, 7사이클 이후 방전용량은 333 mAh/g의 용량을 나타내었다. 약 98%용량 유지율을 나타내었다.
14 to 15 show the result of seven times of discharging and charging at a voltage range of 0.7 V to 2.8 V with a current of 14.81 μA. The initial discharge capacity was 340 mAh / g and the discharge capacity after 7 cycles was 333 mAh / g. And about 98% capacity retention rate.

전지 제조 실시 예 3Battery Manufacturing Example 3

양극으로 상술한 전극 제조 실시 예 2에 따라 제조한 전극을 사용하고, 음극으로 리튬/나트륨 이온을 함유하고 있는 카본펠트를 사용하였다. 그리고 분리막으로는 유리필터(WhatmanTM)를 사용하여 양 극간의 접촉을 억제하였다. 전해질은 에틸렌카보네이트와 디에틸렌카보네이트를 부피 비로 1:1로 혼합한 용액에 나트륨 염 NaPF6가 1M로 용해된 전해질을 사용하였다.The electrode prepared according to the above-mentioned electrode preparation example 2 was used as the anode, and the carbon felt containing the lithium / sodium ion as the cathode was used. As a separator, a glass filter (Whatman ™) was used to suppress contact between both electrodes. The electrolyte used was an electrolytic solution in which sodium carbonate NaPF 6 was dissolved at 1 M in a solution of ethylene carbonate and diethylene carbonate in a volume ratio of 1: 1.

이와 같이 제조된 전지로 0.1 C의 전류밀도로 0.7 V에서 2.8 V 전압범위에서 방전과 충전을 100회 실시한 결과를 도 16 내지 도 17에 나타내었다. 초기 비가역 용량이 1491 mAh/g의 값을 나타내었고, 2번째 사이클부터 100사이클 까지는 약 750 mAh/g의 용량을 유지하였다. 이때, 양극과 음극 모두 플렉서블한 성질을 가진 플렉서블 전지를 제조할 수 있다.
FIG. 16 to FIG. 17 show the results of 100 discharging and charging the battery thus manufactured at a current density of 0.1 C and a voltage range of 0.7 V to 2.8 V. FIG. The initial irreversible capacity showed a value of 1491 mAh / g. From the second cycle to the 100th cycle, the capacity was maintained at about 750 mAh / g. At this time, it is possible to manufacture a flexible battery having flexibility properties in both the positive electrode and the negative electrode.

전지 제조 비교 예 1Battery Manufacturing Comparative Example 1

SPAN 웹 일반전극은 전극 제조 실시 예 2에서 제조한 전극을 잘게 잘라 도전재(Super-P): 20 wt%, 바인더(PVdF): 20 wt%와 NMP를 넣고, 볼밀링을 이용하여 300 rpm 속도로 3시간 혼합하여 균질한 슬러리를 얻은 후, 알루미늄 호일에 도포하여 제조하였다. The electrode prepared in Example 2 of the SPAN web was finely cut, and 20 wt% of conductive material (Super-P), 20 wt% of binder (PVdF) and NMP were placed and ball milling was performed at 300 rpm For 3 hours to obtain a homogeneous slurry, which was then applied to an aluminum foil.

전극 제조 비교 예 1에서 제조한 SPAN 일반전극과 SPAN 웹 일반전극 그리고 전극제조 실시 예 2 전극의 전극당 용량을 비교하였다. 도 18을 참고하면, 실시 예 2 전극이 다른 일반전극에 비해서 높은 용량을 나타내는 것을 확인하였다.
Preparation of Electrode The capacities of the SPAN general electrode prepared in Comparative Example 1, the SPAN common electrode prepared in Comparative Example 1, and the electrode prepared in Example 2 were compared. Referring to FIG. 18, it was confirmed that the electrode of Example 2 exhibited a higher capacity than the other common electrodes.

상술한 다양한 실시 예에 따른 전극은 플랙서블한 성질을 가지므로 시계나 목걸이, 의료용 패치 등과 같이 웨어러블 디바이스에 적용할 수 있다. 또한 본 전극의 형태는 어떠한 방식으로 가공하느냐에 따라 다양할 수 있으므로, 적용될 디바이스 형태에 맞게 복잡한 형상으로도 제조할 수 있으며, 본 전극은 나노 사이즈 전지에서부터 크기가 큰 대용량 전지까지 다양한 사이즈의 전지에 적합하다.The electrode according to the various embodiments described above is flexible and can be applied to a wearable device such as a watch, a necklace, or a medical patch. In addition, since the shape of this electrode can be varied depending on how it is processed, it can be manufactured in a complicated shape according to the type of device to be applied, and this electrode is suitable for batteries of various sizes ranging from a nanosize battery to a large- Do.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전극은, 다양한 형태를 가지면서도, 전극 내 활물질인 황의 비율이 높기 때문에 방전용량이 크다.In addition, the electrodes according to various embodiments of the present invention have a variety of shapes, and the discharge capacity is large because the ratio of sulfur as an active material in the electrode is high.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (12)

전극의 제조방법에 있어서,
폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)이 용해된 용액에 황(Sulfur)을 혼합하여 혼합 용액을 마련하는 단계;
상기 혼합 용액을 기 결정된 형상의 조성물로 형성하는 단계; 및
상기 형성된 조성물에 열처리하는 단계;를 포함하는 전극의 제조방법.
In the electrode manufacturing method,
Preparing a mixed solution by mixing sulfur with a solution of polyacrylonitrile;
Forming the mixed solution into a composition of a predetermined shape; And
And heat treating the formed composition.
제1항에 있어서,
상기 형성하는 단계는,
상기 혼합 용액을 주조방식으로 상기 조성물을 형성하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the forming comprises:
Wherein the composition is formed by casting the mixed solution.
제1항에 있어서,
상기 형성하는 단계는,
상기 혼합 용액을 노즐을 통해 분사하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the forming comprises:
And spraying the mixed solution through a nozzle.
제1항에 있어서,
상기 형성하는 단계는,
상기 혼합 용액을 전기방사(electrospinning) 방식으로 상기 조성물을 형성하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the forming comprises:
Wherein the composition is formed by electrospinning the mixed solution.
제1항에 있어서,
상기 열처리 단계 전, 상기 조성물의 황 농도를 높이기 위해 용융된 황에 상기 조성물을 통과시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising passing the composition through the molten sulfur to increase the sulfur concentration of the composition prior to the heat treatment step.
제1항에 있어서,
상기 열처리된 조성물에 이온을 주입하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
And injecting ions into the thermally treated composition. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
제1항에 있어서,
상기 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)이 용해된 용액은,
디메틸포름아미드 용매에 상기 폴리아크릴로니트릴이 용해된 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
The method according to claim 1,
The solution, in which the polyacrylonitrile is dissolved,
Wherein the polyacrylonitrile is dissolved in a dimethylformamide solvent.
전극에 있어서,
바인더 및 도전재가 불포함되며,
폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)이 용해된 용액과 황(Sulfur)이 혼합된 혼합 용액이 기 결정된 형상의 조성물로 형성된 것인 전극.
In the electrode,
The binder and the conductive material are not included,
Wherein a solution in which polyacrylonitrile is dissolved and a mixed solution in which sulfur is mixed are formed of a composition of predetermined shape.
제8항에 있어서,
상기 전극의 형상은,
실 형태, 웹(web) 형태 또는 직물 형태인 것을 특징으로 하는 전극.
9. The method of claim 8,
The shape of the electrode,
Wherein the electrode is in the form of a solid, a web, or a fabric.
제8항에 있어서,
상기 전극은 플렉서블한 것을 특징으로 하는 전극.
9. The method of claim 8,
Wherein the electrode is flexible.
전지에 있어서,
양극;
음극; 및
상기 양극 및 상기 음극 사이에 배치된 전해질;을 포함하며,
상기 양극은 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전극인 것을 특징으로 하는 전지.
In the battery,
anode;
cathode; And
And an electrolyte disposed between the anode and the cathode,
Wherein the positive electrode is an electrode according to any one of claims 8 to 10.
제11항에 있어서,
상기 양극, 전해질 및 음극은 플렉서블한 것을 특징으로 하는 전지.
12. The method of claim 11,
Wherein the positive electrode, the electrolyte and the negative electrode are flexible.
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