KR20190016904A - Cathode mixture and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

An object of the present disclosure to manufacture an anode mixture capable of increasing the charging/discharging capacity of a sulfur battery. In the anode mixture used in the sulfur battery and the manufacturing method thereof of the present disclosure, the object is achieved by providing an anode mixture and a manufacturing method thereof characterized by subjecting a raw material mixture, which comprises Li_2S and M_xS_y (M is selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, x and y are integers which give electrical neutrality to S depending on the type of M), an anode active material containing single sulfur, and a conductive auxiliary agent containing a carbon material, to a mechanical milling process.

Description

정극합재 및 그 제조방법{CATHODE MIXTURE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}[0001] CATHODE MIXTURE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME [0002]

본 개시는, 유황 전지에 이용되는 정극합재 및 그 제조방법을 개시한다.The present disclosure discloses a positive electrode material used in a sulfur battery and a method of manufacturing the same.

근년에 있어서의 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라 및 휴대전화 등의 정보 관련 기기나 통신기기 등의 급속한 보급에 수반하여, 그 전원으로서 이용되는 전지의 개발이 중요시 되고 있다. 또한, 자동차 산업계 등에 있어서도, 전기 자동차용 혹은 하이브리드 자동차용의 고출력이면서 또한 고용량의 전지의 개발이 진척되고 있다.BACKGROUND ART In recent years, with the rapid spread of information-related devices such as personal computers, video cameras, mobile phones, and communication devices, development of batteries to be used as power sources has become important. In addition, in the automotive industry and the like, development of a high-output and high-capacity battery for an electric vehicle or a hybrid vehicle is progressing.

유황을 정극활물질로서 이용한 유황 전지의 개발이 진척되고 있다. 유황은, 이론 용량이 1675mAh/g로 대단히 높다고 하는 특징을 가진다. 또한, 유황 전지의 분야에서는 유황의 이용률을 향상시키고, 유황 전지의 충방전 용량을 증가시키는 시도가 이루어져 왔다. 특허문헌 1에는, Li2S-P2S5계 고체전해질과, 단체(單體) 유황인 정극활물질과, 탄소 재료인 도전재를 포함하는 정극합재가 개시되어 있다. 특허문헌 1에는, (a) 고체전해질로서, 미리 유성 볼밀 처리에 의해 제조한 Li2S-P2S5계 황화물 고체전해질 혹은, Li2S와 적린, 유황을 출발 원료로서, 미리 유성 볼밀을 이용하여 제조한 황화물 고체전해질과, (b) 정극활물질로서 유황, (c) 도전조제로서 케첸 블랙을 이용하고, (a)-(c)를 유성형 볼밀에 의해 혼합함으로써, 제조한 정극합재 및, 그를 이용한 전고체형 리튬 유황 전지가 기재되어 있다.Development of a sulfur battery using sulfur as a positive electrode active material has been progressing. The sulfur has a characteristic that the theoretical capacity is very high at 1675 mAh / g. Further, in the field of sulfur batteries, attempts have been made to improve the utilization ratio of sulfur and increase the charge / discharge capacity of sulfur batteries. Patent Document 1 discloses a positive electrode composite material including a Li 2 SP 2 S 5 solid electrolyte, a positive electrode active material that is a single sulfur, and a conductive material that is a carbon material. Patent Document 1 discloses a method of producing a solid electrolyte comprising (a) a Li 2 SP 2 S 5 sulphide solid electrolyte previously prepared by an oil-based ball milling treatment, or Li 2 S and red sulfur as starting materials as a solid electrolyte, (A) - (c) were mixed by a planetary ball mill, using the sulfide solid electrolyte thus prepared, (b) sulfur as the positive electrode active material, and (c) Ketjen black as the conductive additive, A lithium-sulfur battery is disclosed.

또한 특허문헌 2에는, 유황, 아세틸렌 블랙 및, 미리 유성형 볼밀을 이용하여 제조한 80Li2S-20P2S5 황화물 고체전해질을 출발 원료로서, 메커니컬 밀링에 의해 정극합재를 제조하는 제조방법이 기재되어 있다.Patent Document 2 discloses a manufacturing method of producing a positive electrode material by mechanical milling using sulfur, acetylene black, and 80Li 2 S-20P 2 S 5 sulfide solid electrolyte prepared using a planetary ball mill as a starting material have.

또한 특허문헌 3에는,(A) 유황 또는 그 방전 생성물, (B) Li2S와 P2S5를 출발 원료(Li2S:P2S5=65:35의 조성비(몰비))로서, 미리 유성형 볼밀을 이용하여 제조한 유황 계면 반응 향상제, (C) 도전재를 혼합하는 공정(1)과, 미리 유성형 볼밀을 이용하여 제조한 80Li2S-20P2S5 황화물 고체전해질과, 공정(1)에서 얻어진 혼합물을 혼합하는 공정(2)에 의한 정극합재의 제조방법이 기재되어 있다.In Patent Document 3, (A) sulfur or its discharge product, (B) Li 2 S and P 2 S 5 are used as a starting material (Li 2 S: P 2 S 5 = composition ratio (molar ratio) of 65:35) (C) a step of mixing the conductive material (1), an 80Li 2 S-20P 2 S 5 sulphide solid electrolyte prepared by using a planetary ball mill in advance, and a step (2) of mixing the mixture obtained in the step (1).

일본국 특허 제5445809호 공보Japanese Patent No. 5445809 일본국 공개특허 특개2011-181260호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-181260 일본국 공개특허 특개2014-160572호 공보Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-160572

종래 기술에 있어서도, 유황의 이용률이 충분하게 향상되어 있지 않으며, 유황 전지의 충방전 용량을 크게 하는 것이 더욱 요구되고 있다. 본 개시는 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 유황의 이용률을 향상시키고, 유황 전지의 충방전 용량을 크게 하는 것이 가능한 정극합재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다.Also in the prior art, the utilization ratio of sulfur is not sufficiently improved, and it is further demanded to increase the charge-discharge capacity of the sulfur battery. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a positive electrode material capable of improving the utilization ratio of sulfur and increasing the charge / discharge capacity of a sulfur battery, and a method for producing the same.

상기 서술한 목적을 달성하기 위하여, 본 개시에 있어서는, 유황 전지에 이용되는 정극합재의 제조방법에 있어서, Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리에 의해 제조하는, 정극합재의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, in the present disclosure, in a method of manufacturing a positive electrode material used in a sulfur battery, Li 2 S and M x S y (M is P, Si, Ge, B, And x and y are constants which give electrical neutrality to S in accordance with the type of M), a positive electrode active material containing a simple sulfur, and a conductive auxiliary agent containing a carbon material are subjected to a mechanical milling treatment The present invention also provides a method for producing a positive electrode material.

Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링함으로써, 유황과 고체전해질, 유황과 도전조제의 양호한 계면을 형성한 정극합재를 제조할 수 있다.Li 2 S and M x S y wherein M is selected from P, Si, Ge, B, Al or Sn, x and y are constants which give electrical neutrality to S depending on the type of M, And a conductive auxiliary agent containing a carbon material are mechanically milled to produce a positive electrode composite material in which a good interface between sulfur and a solid electrolyte, sulfur and a conductive auxiliary agent is formed.

본 개시는, 유황의 이용률을 향상시키고, 유황 전지의 충방전 용량을 크게 하는 것이 가능한 정극합재를 제조할 수 있다고 하는 효과를 가진다.The present disclosure has an effect that it is possible to manufacture a positive electrode material capable of improving the utilization ratio of sulfur and increasing the charge-discharge capacity of a sulfur battery.

도 1은 본 개시에 있어서의 실시예 1의 제조방법의 흐름을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 개시에 있어서의 비교예의 제조방법의 흐름을 설명하기 위한 도이다.
도 3(a)는 실시예 1 및 비교예의 프로세스로 제조한 정극합재 분말의 2θ=23°부근에 있어서의 XRD 패턴이다.
도 3(b)는 실시예 1 및 비교예의 프로세스로 제조한 정극합재 분말의 2θ=27°부근에 있어서의 XRD 패턴이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예의 C/10(456㎂/㎠)로 충방전 시의 가역 용량 밀도이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예의 C/10(456㎂/㎠)에 대한 a) C/3, b) 1C, c) 2C로 충방전 시의 가역 용량 밀도의 비율이다.
도 6은 본 개시에 있어서의 실시예 2∼7의 제조방법의 흐름을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 실시예 2∼7 및 참고예에서 얻어진 정극합재를 이용한 전지의 C/10, 1C, 2C로의 방전 용량을 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 2∼7 및 참고예에서 얻어진 정극합재를 이용한 전지의 C/10로의 방전 용량에 대한 2C로의 방전 용량의 비율(고율 방전 특성)을 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 2∼7 및 참고예에서 얻어진 정극합재의 XRD 패턴이다.
도 10은 실시예 2∼7 및 참고예에서 얻어진 정극합재의 Li2S (111)/GeS2 (111) 강도비를 나타내는 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining the flow of the manufacturing method of the first embodiment in the present disclosure; FIG.
Fig. 2 is a view for explaining the flow of the manufacturing method of the comparative example in the present disclosure. Fig.
3 (a) is an XRD pattern in the vicinity of 2? = 23 占 of the positive electrode mixture powder produced by the process of Example 1 and the comparative example.
3 (b) is an XRD pattern in the vicinity of 2? = 27 占 of the positive electrode composite material powder produced by the process of Example 1 and the comparative example.
4 is a reversible capacitance density at the time of charging / discharging at C / 10 (456 占 / / cm2) in Example 1 and Comparative Example.
5 is a ratio of the reversible capacity density at charging and discharging to a) C / 3, b) 1C, c) 2C for C / 10 (456 / / cm2) of Example 1 and Comparative Example.
6 is a view for explaining the flow of the manufacturing method of the second to seventh embodiments in this disclosure.
7 is a graph showing discharge capacities of C / 10, 1C and 2C of the battery using the positive electrode mixture obtained in Examples 2 to 7 and Reference Example.
8 is a graph showing the ratio (high-rate discharge characteristics) of the discharge capacity to 2C with respect to the discharge capacity to C / 10 of the battery using the positive electrode mixture obtained in Examples 2 to 7 and Reference Example.
9 is an XRD pattern of the positive electrode mixture obtained in Examples 2 to 7 and Reference Example.
10 is a graph showing the Li 2 S (111) / GeS 2 (111) intensity ratios of the positive electrode mixture obtained in Examples 2 to 7 and Reference Example.

이하, 본 개시의 정극합재 및 그 제조방법의 상세를 설명한다.Hereinafter, the positive electrode mixture of the present disclosure and the production method thereof will be described in detail.

본 개시의 정극합재 및 그 제조방법은, 유황 전지에 이용되는 정극합재의 제조방법에 있어서, Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리에 의해 제조하는 것을 특징으로 한다.The positive electrode mixture of the present disclosure and its production method are characterized in that Li 2 S and M x S y (M is selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, x and y are constants which give electrical neutrality to S in accordance with the type of M), a positive electrode active material containing a simple sulfur, and a conductive auxiliary agent containing a carbon material by mechanical milling .

Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리함으로써, 유황과 고체전해질, 유황과 도전조제의 양호한 계면을 형성한 정극합재를 제조할 수 있다.Li 2 S and M x S y wherein M is selected from P, Si, Ge, B, Al or Sn, x and y are constants which give electrical neutrality to S depending on the type of M, And a conductive auxiliary agent containing a carbon material are mechanically milled to produce a positive electrode composite in which a good interface between sulfur and a solid electrolyte, sulfur and a conductive auxiliary agent is formed.

상기 제조방법에 의해 유황 전지의 정극합재를 제조함으로써, 유황 전지의 충방전 용량을 크게 할 수 있는 이유에 대해서는, 이하와 같이 추측된다.The reason why the charge / discharge capacity of the sulfur battery can be increased by manufacturing the positive electrode material of the sulfur battery by the above production method is presumed as follows.

단체 유황을 전고체전지의 정극활물질로서 이용할 경우, 활물질인 유황의 표면 상에 Li 이온 패스가 되는 고체전해질과, 전자패스가 되는 도전조제가 공존하고 있는 3상 계면에서만 충방전 반응이 진행된다.In the case of using sulfur as a positive electrode active material for all solid-state batteries, a charge-discharge reaction proceeds only at a three-phase interface where a solid electrolyte that becomes a Li ion pass and a conductive auxiliary agent that is an electron path coexist on the surface of sulfur as an active material.

본 개시에서는, Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리함으로써 정극합재를 제조하고 있기 때문에, 유황에 대하여 고체전해질 및 도전조제와의 양호한 상기 3상 계면을 형성할 수 있다.In the present disclosure, Li 2 S and M x S y (where M is selected from P, Si, Ge, B, Al or Sn, x and y are constants which give electrical neutrality to S depending on the kind of M) Since the positive electrode material is produced by mechanically milling the raw material mixture containing the positive electrode active material containing the sulfur and the conductive auxiliary agent containing the carbon material, the good three-phase interface between the solid electrolyte and the conductive auxiliary agent .

그 때문에 충방전 시에 충방전 반응을 진행시킬 수 있으며, 유황의 이용률이 향상되어, 유황 전지의 충방전 용량을 크게 하는 것이 가능하게 되었다고 추측된다.As a result, the charging / discharging reaction can be promoted at the time of charging / discharging, the utilization ratio of sulfur can be improved, and the charge / discharge capacity of the sulfur battery can be increased.

또한, 일반적으로, 단체 유황의 정극활물질에 있어서는, 방전 시에는 S가 Li2S2를 경유하여 Li2S가 되는 반응이 진행된다고 여겨지고 있다.In general, in the positive electrode active material of sulfur, it is believed that during the discharge, the reaction proceeds so that S becomes Li 2 S via Li 2 S 2 .

후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리함으로써 제조한 정극합재가 충방전 용량을 크게 나타낼 수 있다고 하는 효과는, 이번에 처음으로 확인된 것이다.As shown in the following examples, Li 2 S and M x S y (M is selected from P, Si, Ge, B, Al or Sn, and x and y are given electrical neutrality with S Discharge capacity) of the positive electrode material produced by subjecting the raw material mixture containing the positive electrode active material containing the sulfur and the conductive auxiliary agent containing the carbon material to mechanical milling can exhibit a large charge / .

특허문헌 1-3에는, 미리 유성형 볼밀을 이용하여 제조한 황화물 고체전해질과, 정극활물질인 단체 유황 및 그 방전 생성물, 도전조제를 볼밀 등의 메커니컬 밀링에 의해 혼합하고, 정극합재를 제조하는 것은 개시되어 있지만, 본 개시와 같이 Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리함으로써 정극합재를 제조하는 기재는 되어 있지 않다.Patent Documents 1 to 3 disclose that mixing a sulfide solid electrolyte prepared by using a planetary ball mill in advance, a basic sulfur as a positive electrode active material, a discharge product thereof, and a conductive auxiliary agent by mechanical milling, such as a ball mill, However, Li 2 S and M x S y (M is selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, and x and y are constants giving electrical neutrality to S ), A positive electrode active material containing a base sulfur, and a conductive auxiliary agent containing a carbon material are mechanically milled to produce a positive electrode composite material.

Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리함으로써 제조한 정극합재는, 정극합재 중의 유황의 이용률이 향상되어, 충방전 용량을 크게 할 수 있다고 하는 효과에 관해서, 종래 기술인 특허문헌 1-3에서는 예기하지 못한 현상 및 효과이다.Li 2 S and M x S y wherein M is selected from P, Si, Ge, B, Al or Sn, x and y are constants which give electrical neutrality to S depending on the type of M, And a conductive auxiliary agent containing a carbon material are subjected to a mechanical milling treatment to improve the utilization ratio of sulfur in the positive electrode composite material and to increase the charge and discharge capacity And unexpected phenomena and effects in the conventional patent documents 1-3.

본 개시가, 종래 기술인 특허문헌 1-3에서는 예기하지 못한 현상 및 효과를 나타낸 이유로서는, 이하와 같이 추측된다.The reason why the present disclosure shows unexpected phenomena and effects in the conventional patent documents 1-3 is presumed as follows.

Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물이 메커니컬 밀링 처리되어, 고체전해질이 합성되는 과정에 있어서, 단체 유황의 일부, 혹은 단체 유황과 Li2S가 반응함으로써 생성된 다황화 리튬(LixS)이, 고체전해질의 구조 내로 받아들여진다고 생각된다. 그 후, 고체전해질 중에서 단체 유황이나 다황화 리튬이 고용(固溶) 한계가 되어, 단체 유황이나 Li2S가 고체전해질의 표면 상에 재석출되고, 고체전해질과 단체 유황, 및 고체전해질과 Li2S의 접촉성이 향상됨으로써, 정극합재 중의 유황의 이용률이 향상되어, 충방전 용량이 커진다고 추측된다.Li 2 S and M x S y wherein M is selected from P, Si, Ge, B, Al or Sn, x and y are constants which give electrical neutrality to S depending on the type of M, And a conductive auxiliary agent containing a carbon material are mechanically milled to synthesize a solid electrolyte, and a part of a single sulfur or a combination of sulfur and Li 2 S is generated in the process of synthesizing the solid electrolyte It is believed that lithium sulfide (Li x S) is incorporated into the structure of the solid electrolyte. Thereafter, a single sulfur or lithium polysulfide in the solid electrolyte becomes a solute limit, and a single sulfur or Li 2 S re-precipitates on the surface of the solid electrolyte, and the solid electrolyte, the simple sulfur, and the solid electrolyte and Li 2 S is improved, it is estimated that the utilization ratio of sulfur in the positive electrode composite material is improved and the charge-discharge capacity is increased.

한편 종래 기술에서는, 미리 유성형 볼밀을 이용하여 제조한 황화물 고체전해질과, 정극활물질인 단체 유황 및 그 방전 생성물, 도전조제를 볼밀 등의 메커니컬 밀링에 의해 혼합하여, 정극합재를 제조하고 있기 때문에, 상기와 같은 현상이 생기지 않기 때문이라고 추측된다.On the other hand, in the prior art, since the positive electrode material is produced by mixing the sulfide solid electrolyte prepared by using the planetary ball mill in advance, the basic sulfur as the positive electrode active material, the discharge product thereof, and the conductive auxiliary agent by mechanical milling, such as a ball mill, It is presumed that a phenomenon such as the above-mentioned phenomenon does not occur.

또한, 본 개시에 있어서의 원료 혼합물은, MxSy로서, M1 xSy 및 M2 xSy(M1 및 M2는 다른 원소이다)를 포함하고, 또한 M1 xSy가 P2S5인 경우에, 고전류 밀도에 있어서의 용량 저하를 억제할 수 있다고 하는 효과를 가진다. 구체적으로는, 이하와 같다. 먼저, 본 개시에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이, Li2S 및 MxSy와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리함으로써, 유황의 분산성이 향상되고, 정극합재 중의 유황의 이용률이 향상된다. Li2S 및 MxSy와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 혼합하였을 때, 상기 서술한 바와 같이, 단체 유황의 일부, 혹은 단체 유황과 Li2S가 반응함으로써 생성된 다황화 리튬(LixS)이, 고체전해질의 구조 내로 받아들여진다. 이 때, 유황이 리치하면, 당해 유황이 포화되어 고체전해질의 표면 상에 석출되는 경우가 있다. 그렇게 되면, 고체전해질의 구조 내로 받아들여진 유황은 고체전해질로서 기능하고, 한편 석출된 유황은 정극활물질로서 기능하게 된다. 그로 인해, 결과적으로서 유황의 이용률이 향상된다고 생각된다.Further, the raw material mixture in the present disclosure, as M x S y, including M 1 x S y, and M 2 x S y (M 1 and M 2 are different elements), and further M 1 x S y is P 2 S 5 , it is possible to suppress the capacitance drop at high current density. Specifically, it is as follows. First, in the present disclosure, as described above, by mechanically milling a raw material mixture containing Li 2 S and M x S y , a positive electrode active material containing a simple sulfur, and a conductive auxiliary containing a carbon material, The dispersibility of sulfur is improved and the utilization ratio of sulfur in the positive electrode composite material is improved. And Li 2 S and M x S y, when the positive electrode active material containing sulfur, hayeoteul mixing a conductive additive containing a carbon material, a portion of the elemental sulfur, or sulfur and Li 2 S as described above is The lithium polysulfide (Li x S) produced by the reaction is taken into the structure of the solid electrolyte. At this time, if the sulfur is rich, the sulfur may be saturated and precipitate on the surface of the solid electrolyte in some cases. Then, the sulfur introduced into the solid electrolyte structure functions as a solid electrolyte, while the precipitated sulfur functions as a positive electrode active material. As a result, it is considered that the utilization ratio of sulfur is improved as a result.

본 개시에 있어서는, 특히, 유황은 P2S5와의 반응성이 높으며, 네트워크를 만들기 쉽다. 이는, P2S5가 가지는 입체 구조에 있어서, 당해 입체 구조 중 가교 유황이 높은 반응성을 가지고 있으며, 유황과 혼합함으로써 화학적으로 반응하기 쉬운 것에 기인한다고 생각된다. 또한, 종래의 정극합재의 제조방법에 있어서는, 고체전해질과 단체 유황을 기계적으로 혼합하기 때문에, 통상, 고체전해질과 단체 유황의 반응은 일어나지 않는다. 이는, 고체전해질의 출발 원료인 P2S5 및 Li2S가 미리 반응해버리기 때문에, 그 후에 단체 유황과 혼합하였다고 하여도, P2S5와 유황의 반응이 생기지 않기 때문이라고 생각된다.In the present disclosure, in particular, sulfur has high reactivity with P 2 S 5 and is easy to form a network. It is considered that this is due to the fact that, in the steric structure possessed by P 2 S 5 , the crosslinked sulfur among the steric structure has high reactivity and is chemically easy to react with sulfur by mixing with sulfur. Further, in the conventional method of producing a positive electrode composite material, since the solid electrolyte and the basic sulfur are mechanically mixed, the reaction between the solid electrolyte and the basic sulfur is not usually caused. This is presumably because P 2 S 5 and Li 2 S, which are the starting materials of the solid electrolyte, react in advance, and even if they are mixed with a unitary sulfur thereafter, the reaction of P 2 S 5 and sulfur does not occur.

한편, 본 개시에 있어서는, 정극합재 중의 유황의 분산성이 향상되고, 유황의 이용률이 향상됨으로써, 충방전 용량이 커지지만, 고전류 밀도에서 방전되면 용량이 저하된다고 하는 새로운 과제를 발견하였다. 구체적으로, MxSy가 P2S5인 경우, 이온 전도체를 구성하는 Li2S 및 P2S5 중, P2S5의 일부가 활물질의 유황과 반응하여 활물질층에 편입되는 결과, 이온 전도체의 구성에 있어서 Li2S가 과잉하게 되어 이온 전도성이 저하(저항이 증가)되는 경우가 있다. 이처럼, 본 개시에 있어서는, P2S5의 일부가 유황과 반응하여 활물질화됨으로써 저전류 밀도에 있어서의 용량 증가를 도모할 수 있는 한편, 부하를 올리면(고전류 밀도) 용량이 현저하게 저하된다고 하는 새로운 과제를 발견하였다. 또한, 저전류 밀도에 있어서 방전되면 용량의 저하는 지극히 근소하고, 고전류 밀도에 있어서 용량이 현저하게 저하된다고 하는 본 개시에 있어서의 상기 과제는, 용이하게 상도할 수 없다. 상기 과제에 대하여, 본 개시에 있어서는, 원료 혼합물이, MxSy로서, M1 xSy 및 M2 xSy(M1 및 M2는 다른 원소이다)를 포함하고, 또한 M1 xSy가 P2S5이며, M2 xSy에 있어서의 M2가 Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택됨으로써, 이온 전도체의 구성에 있어서 과잉하게 된 Li2S가 상기 M2 xSy와 반응하여, 고전류 밀도에 있어서의 용량 저하를 억제할 수 있다.On the other hand, in the present disclosure, the present inventors have found a new problem that the capacity of the positive electrode current density is improved and the utilization ratio of sulfur is improved, thereby increasing the charge / discharge capacity, but discharging at a high current density. More specifically, M x S y is P 2 S 5 in the case, constituting the ion conductor Li 2 S and P 2 S 5 wherein the results are part of a P 2 S 5 which is incorporated into the active material layer to react with the active material of sulfur, There is a case where Li 2 S becomes excessive in the constitution of the ion conductor and the ion conductivity is lowered (resistance is increased) in some cases. As described above, in the present disclosure, a part of P 2 S 5 reacts with sulfur to become an active material, so that the capacity can be increased at a low current density while the capacity is remarkably lowered when the load is increased (high current density) I found a new task. In addition, the above-mentioned problem in the present disclosure that the capacity is lowered extremely when the discharge is carried out at the low current density and the capacity is remarkably lowered at the high current density can not be easily overcome. With respect to the above-mentioned problems, in the present disclosure, the raw material mixture is, as a M x S y, M 1 x S y, and M 2 x S y including the (M 1 and M 2 are different elements), and further M 1 x and S y is P 2 S 5, the M 2 of the M 2 x S y Si, Ge, B, being selected from Al and Sn, with the excess in the configuration of the ion conductor Li 2 S wherein M 2 x S y , it is possible to suppress a reduction in capacity at a high current density.

이하, 정극합재 및 그 제조방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, the positive electrode mixture and its manufacturing method will be described.

1) 원료 혼합물1) Raw material mixture

원료 혼합물은, 황화물 고체전해질의 출발 원료와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 혼합물이다. 즉, 원료 혼합물은, Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함한다.The raw material mixture is a mixture containing a starting material of a sulfide solid electrolyte, a positive electrode active material containing a sulfur atom, and a conductive auxiliary agent containing a carbon material. That is, the raw material mixture is selected from Li 2 S and M x S y (M is selected from P, Si, Ge, B, Al or Sn, and x and y are constants which give electrical neutrality to S depending on the type of M) , A positive electrode active material including a base sulfur, and a conductive auxiliary agent containing a carbon material.

(ⅰ) 황화물 고체전해질의 출발 원료(I) the starting material of the sulfide solid electrolyte

황화물 고체전해질의 출발 원료로 제조되는 황화물 고체전해질은, Li 및 S를 적어도 함유하는 이온 전도체로 구성되는 것이며, Li2S 및 MxSy를 포함한다. M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수이다. 또한, M은, P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되는 1종이어도 되고, P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되는 2종 이상이어도 되지만, 전자인 것이 바람직하다. MxSy의 구체예로서는, P2S5, SiS2, GeS2, B2S3, Al2S3, SnS2 등을 들 수 있으며, Li2S와 MxSy의 조합으로서는, Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, Li2S-GeS2, Li2S-B2S3, Li2S-Al2S3, Li2S-SnS2를 들 수 있다.The sulfide solid electrolyte prepared as the starting material of the sulfide solid electrolyte is composed of an ion conductor containing at least Li and S, and includes Li 2 S and M x S y . M is selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, and x and y are constants that give electrical neutrality to S depending on the kind of M. M may be one species selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, or two or more species selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn. Specific examples of M x S y include P 2 S 5 , SiS 2 , GeS 2 , B 2 S 3 , Al 2 S 3 and SnS 2. Examples of the combination of Li 2 S and M x S y include Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-GeS 2 , Li 2 SB 2 S 3 , Li 2 S-Al 2 S 3 and Li 2 S-SnS 2 .

또한 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)는, 상기에서 2개 이상 선택하고, 복수의 MxSy를 이용한 경우도 있다. 구체적으로는, Li2S-P2S5-GeS2, Li2S-P2S5-SiS2, Li2S-SiS2-Al2S3 등을 들 수 있다.Also, M x S y (where M is selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, and x and y are constants that give electrical neutrality to S depending on the type of M) , A plurality of M x S y may be used. Specific examples thereof include Li 2 SP 2 S 5 -GeS 2 , Li 2 SP 2 S 5 -SiS 2 and Li 2 S-SiS 2 -Al 2 S 3 .

본 개시에 있어서는, 원료 혼합물이 복수의 MxSy를 포함하고 있어도 된다. 즉, MxSy로서, M1 xSy 및 M2 xSy(M1 및 M2는 다른 원소이다)를 포함하고 있어도 된다. 여기에서, M1은, P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M1 및 M2의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수이다. M1은, P인 것이 바람직하다. 즉, M1 xSy는 P2S5인 것이 바람직하다. M1은, P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되는 1종이어도 되고, P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되는 2종 이상이어도 되지만, 전자인 것이 바람직하다. M1 xSy의 구체예로서는, P2S5, SiS2, GeS2, B2S3, Al2S3, SnS2 등을 들 수 있다. 한편, M2는, P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M1 및 M2의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수이다. M2는, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되는 것이 바람직하다. 즉, M2 xSy는, 예를 들면, SiS2, GeS2, B2S3, Al2S3 또는 SnS2인 것이 바람직하고, 그 중에서도 GeS2인 것이 바람직하다.In the present disclosure, the raw material mixture may contain a plurality of M x S y . That is, M x S y may include M 1 x S y and M 2 x S y (M 1 and M 2 are other elements). Here, M 1 is selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, and x and y are integers that give electrical neutrality to S depending on the kind of M 1 and M 2 . M 1 is preferably the P. That is, M 1 x S y is preferably P 2 S 5 . M 1 may be one species selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, or two or more species selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn. Specific examples of M 1 x S y include P 2 S 5 , SiS 2 , GeS 2 , B 2 S 3 , Al 2 S 3 and SnS 2 . On the other hand, M 2 is selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, and x and y are constants that give electrical neutrality to S depending on the kind of M 1 and M 2 . M 2 is preferably selected from Si, Ge, B, Al or Sn. That is, it is preferable that M 2 x S y is, for example, SiS 2 , GeS 2 , B 2 S 3 , Al 2 S 3 or SnS 2 , and GeS 2 is particularly preferable.

원료 혼합물은, M1 xSy가 P2S5이며, M2 xSy가 SiS2, GeS2, B2S3, Al2S3 또는 SnS2일 때, Li2S 및 P2S5를 소정의 비율로 포함하고 있는 것이 바람직하다. 원료 혼합물은, Li2S와 P2S5를, 60:40∼90:10(몰비)의 비율로 구비하는 것이 바람직하고, 70:30∼90:10(몰비)의 비율로 구비하는 것이 보다 바람직하다. 그 중에서도 84:16(몰비)의 비율로 Li2S와 P2S5를 구비하는 것이 바람직하다. 구체적으로, Li2S 및 P2S5의 합계에 대한 Li2S의 비율은, 예를 들면, 70㏖% 이상이며, 75㏖% 이상이어도 되고, 80㏖% 이상이어도 되고, 84㏖% 이상이어도 되고, 90㏖% 이상이어도 된다. 또한, P에 대한 Li의 몰비(Li/P)는, 예를 들면, 2 이상이며, 4 이상이어도 되고, 5 이상이어도 된다. 한편, P에 대한 Li의 몰비(Li/P)는, 예를 들면, 10 이하이며, 8 이하여도 되고, 6 이하여도 된다. Li2S 및 P2S5가 상기 비율로 포함됨으로써, 이온 전도체의 구성에 있어서 Li2S가 과잉하게 되어, 고전류 밀도에 있어서의 용량이 저하된다고 하는 과제가 생길 수 있지만, 본 개시에 있어서는, 원료 혼합물이 M1 xSy(P2S5) 및 M2 xSy(M2는, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되는 원소이다.)를 포함할 때, 과잉하게 된 Li2S와 상기 M2 xSy를 반응시킬 수 있어, 고전류 밀도에 있어서의 용량 저하를 억제할 수 있다.The raw material mixture is a mixture of Li 2 S and P 2 S when M 1 x S y is P 2 S 5 and M 2 x S y is SiS 2 , GeS 2 , B 2 S 3 , Al 2 S 3 or SnS 2 5 at a predetermined ratio. The raw material mixture preferably contains Li 2 S and P 2 S 5 in a ratio of 60:40 to 90:10 (molar ratio), and is preferably provided in a ratio of 70:30 to 90:10 (molar ratio) desirable. Among them, it is preferable to provide Li 2 S and P 2 S 5 at a ratio of 84:16 (molar ratio). Specifically, the ratio of Li 2 S to the total of Li 2 S and P 2 S 5 is, for example, 70 mol% or more, 75 mol% or more, 80 mol% or more, 84 mol% or more Or may be 90 mol% or more. The molar ratio (Li / P) of Li to P is, for example, 2 or more, 4 or more, or 5 or more. On the other hand, the molar ratio (Li / P) of Li to P is, for example, 10 or less, 8 or less, or 6 or less. Li 2 S and P 2 S 5 are included at the above ratios, so that Li 2 S becomes excessive in the constitution of the ion conductor, and the capacity at a high current density is lowered. In the present disclosure, however, When the raw material mixture contains M 1 x S y (P 2 S 5 ) and M 2 x S y (M 2 is an element selected from Si, Ge, B, Al or Sn) 2 S and M 2 x S y can be reacted with each other to suppress the capacity drop at high current density.

원료 혼합물이 M1 xSy(P2S5) 및 M2 xSy(M2는, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되는 원소이다.)를 포함할 때, P에 대한 M2의 몰비(M2/P)가 0.08 이상 1.23 이하인 것이 바람직하다. 고전류 밀도에 있어서의 용량 저하를 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다. M2/P는, 예를 들면, 0.34 이상이며, 0.54 이상이어도 된다. 한편, M2/P는, 예를 들면, 1.00 이하이며, 0.79 이하여도 된다. 본 개시에 있어서는, 정극합재에 있어서의 P에 대한 M2(M2/P)가 상기 범위 내가 되도록, 원료 혼합물에 포함되는 P2S5 및 M2 xSy의 투입 중량을 결정하는 것이 바람직하다.When the raw material mixture contains M 1 x S y (P 2 S 5 ) and M 2 x S y (M 2 is an element selected from Si, Ge, B, Al or Sn) 2 (M 2 / P) is preferably 0.08 or more and 1.23 or less. This is because it is possible to effectively suppress the capacity drop at high current density. M 2 / P is, for example, not less than 0.34 and not less than 0.54. On the other hand, M 2 / P is, for example, not more than 1.00 and not more than 0.79. In the present disclosure, it is preferable to determine the input weights of P 2 S 5 and M 2 x S y contained in the raw material mixture so that M 2 (M 2 / P) with respect to P in the positive electrode mixture is within the above range Do.

원료 혼합물이 M1 xSy(P2S5) 및 M2 xSy(M2는, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되는 원소이다.)를 포함할 때, 얻어지는 정극합재에 있어서, M2 xSy (111)면의 회절 피크에 대한 Li2S (111)면의 회절 피크의 강도비가 0.9 이상 10.4 이하인 것이 바람직하다. 상기 강도비는, 예를 들면, 1.0 이상이며, 2.0 이상이어도 된다. 한편, 상기 강도비는, 예를 들면, 7.0 이하이며, 5.0 이하여도 된다. 여기에서, 상기 강도비는, 이하의 식에 의해 구할 수 있다.When the raw material mixture contains M 1 x S y (P 2 S 5 ) and M 2 x S y (M 2 is an element selected from Si, Ge, B, Al or Sn) , The intensity ratio of the diffraction peak of the Li 2 S (111) face to the diffraction peak of the M 2 x S y (111) plane is preferably 0.9 or more and 10.4 or less. The intensity ratio is, for example, 1.0 or more and 2.0 or more. On the other hand, the intensity ratio is, for example, 7.0 or less, or 5.0 or less. Here, the intensity ratio can be obtained by the following formula.

강도비=Li2S (111)면의 회절 피크 강도/M2 xSy (111)면의 회절 피크 강도Intensity ratio = diffraction peak intensity of Li 2 S (111) plane / diffraction peak intensity of M 2 x S y (111) plane

구체적으로, M2 xSy가 GeS2인 경우에는,Specifically, when M 2 x S y is GeS 2 ,

강도비=I(27°)-I(26°)/I(15.5°)-I(14.5°)Intensity ratio = I (27) -I (26) / I (15.5) -I (14.5)

에 의하여 강도비를 구할 수 있다. 또한, 상기 식에서 이용하는 회절 피크(I(27°) 등)는, ±0.05°의 범위 내에 있어서의 피크 강도의 평균값을 이용할 수 있다.The intensity ratio can be obtained. The diffraction peak (I (27 DEG), etc.) used in the above formula can be an average value of the peak intensities within a range of +/- 0.05 DEG.

또한 상기 황화물 고체전해질의 출발 원료에 대하여, LiCl이나 LiI, LiBr 등의 리튬염이나 Li3P04 등의 다른 전해질을 첨가하여도 된다.Further, a lithium salt such as LiCl, LiI, or LiBr, or other electrolyte such as Li 3 PO 4 may be added to the starting material of the sulfide solid electrolyte.

황화물 고체전해질은 통상, Li 이온 전도성을 가진다.The sulfide solid electrolyte usually has Li ion conductivity.

이온 전도체는, Li 및 S를 적어도 함유한다. 이온 전도체는, Li 및 S를 적어도 가지는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 오르토 조성을 가지는 이온 전도체를 들 수 있다. 여기에서, 오르토란, 일반적으로, 같은 산화물을 수화(水和)하여 얻어지는 옥소산 중에서, 가장 수화도가 높은 것을 뜻한다. 본 개시에 있어서는, 황화물에서 가장 Li2S가 부가되어 있는 결정 조성을 오르토 조성이라고 한다. 예를 들면, Li2S-P2S5계에서는 Li3PS4가 오르토 조성에 해당한다.The ionic conductor contains at least Li and S. The ionic conductor is not particularly limited as long as it has at least Li and S, and for example, an ion conductor having an ortho-composition can be mentioned. Here, orthorrh implies generally the highest degree of hydration among the oxoacids obtained by hydrating the same oxide. In the present disclosure, the crystal composition in which Li 2 S is most added in the sulfide is referred to as ortho composition. For example, in a Li 2 SP 2 S 5 system, Li 3 PS 4 corresponds to an ortho composition.

또한, 「오르토 조성을 가지는」이란, 엄밀한 오르토 조성뿐만아니라, 그 근방의 조성도 포함하는 것이다. 구체적으로는, 오르토 조성의 아니온 구조(PS4 3-구조)를 주체로 하는 것을 뜻한다. 오르토 조성의 아니온 구조의 비율은, 이온 전도체에 있어서의 전체 아니온 구조에 대하여, 60㏖% 이상인 것이 바람직하고, 70㏖% 이상인 것이 보다 바람직하고, 80㏖% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 90㏖% 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 오르토 조성의 아니온 구조의 비율은, 라만 분광법, NMR, XPS 등에 의해 결정할 수 있다.The term " having an ortho-composition " includes not only a strict ortho-composition but also a composition in the vicinity thereof. Specifically, it means that an anion structure (PS 4 3 -structure) is mainly used. The proportion of the anion structure in the ortho composition is preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, further preferably 80 mol% or more, and further preferably 90 mol% or more, relative to the total anion structure in the ion conductor. % Or more. The ratio of the anion structure of the ortho composition can be determined by Raman spectroscopy, NMR, XPS and the like.

또한 예를 들면, Li2S-P2S5계의 황화물 고체전해질의 경우, 오르토 조성을 얻는 Li2S 및 P2S5의 비율은, 몰 기준으로, Li2S:P2S5=75:25이다. 본 개시에 있어서의 원료 혼합물은, Li2S와 P2S5를, 60:40∼90:10(몰비)의 비율로 구비하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, Li2S 및 P2S5의 합계에 대한 Li2S의 비율은, 예를 들면, 60㏖%∼90㏖%의 범위 내이며, 70㏖%∼80㏖%의 범위 내인 것이 바람직하고, 72㏖%∼78㏖%의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 74㏖%∼76㏖%의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.For example, in the case of a Li 2 SP 2 S 5 system sulfide solid electrolyte, the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 to obtain an ortho composition is Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25 to be. The raw material mixture in the present disclosure preferably contains Li 2 S and P 2 S 5 at a ratio of 60:40 to 90:10 (molar ratio). Specifically, the ratio of Li 2 S to the total of Li 2 S and P 2 S 5 is, for example, in the range of 60 mol% to 90 mol% and in the range of 70 mol% to 80 mol% , More preferably within a range of 72 mol% to 78 mol%, and still more preferably within a range of 74 mol% to 76 mol%.

황화물 고체전해질의 형상으로서는, 예를 들면 입자형을 들 수 있다. 입자형의 황화물 고체전해질의 평균 입경(D50)은, 예를 들면 0.1㎛∼50㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 상기 황화물 고체전해질은, Li 이온 전도성이 높은 것이 바람직하고, 상온에 있어서의 Li 이온 전도도는, 예를 들면, 1×10-4S/㎝ 이상인 것이 바람직하고, 1×10-3S/㎝ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 평균 입경은, 레이저 회절식의 입도 분포계에 의해 산출된 값, 또는 SEM 등의 전자현미경을 이용한 화상 해석에 의거하여 측정된 값을 이용할 수 있다.The shape of the sulfide solid electrolyte is, for example, a particle shape. The average particle diameter (D 50 ) of the particle-shaped sulfide solid electrolyte is preferably in the range of, for example, 0.1 탆 to 50 탆. It is preferable that the sulfide solid electrolyte has a high Li ion conductivity. The Li ion conductivity at room temperature is preferably 1 x 10 -4 S / cm or more, more preferably 1 x 10 -3 S / Cm or more. The average particle size can be a value calculated by a particle size distribution analyzer of laser diffraction type or a value measured based on image analysis using an electron microscope such as SEM.

황화물 고체전해질은, 예를 들면, 결정이어도 되고, 황화물 글라스여도 되고, 또한 글라스 세라믹이어도 된다. 황화물 고체전해질은, 예를 들면, 원료인 Li2S, P2S5의 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.The sulfide solid electrolyte may be, for example, a crystal, a sulfide glass, or a glass ceramic. The sulfide solid electrolyte may contain at least one of Li 2 S and P 2 S 5 as raw materials, for example.

원료 혼합물 중의 황화물 고체전해질의 함유량으로서는, 예를 들면, 정극활물질(단체 유황) 100중량부에 대하여, 황화물 고체전해질이 20중량부∼400중량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 30중량부∼250중량부의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 황화물 고체전해질의 함유량이 적으면, 본 개시에 의해 얻어지는 정극합재의 이온 전도성을 충분한 것으로 하는 것이 곤란하게 될 가능성이 있기 때문이다. 또한 황화물 고체전해질의 함유량이 많으면, 정극활물질의 함유량이 적어지고, 충분한 충방전 용량을 확보하는 것이 곤란하게 될 가능성이 있기 때문이다.As the content of the sulfide solid electrolyte in the raw material mixture, for example, the sulfide solid electrolyte is preferably in the range of 20 parts by weight to 400 parts by weight, more preferably 30 parts by weight to 250 parts by weight, per 100 parts by weight of the positive electrode active material Is more preferable. When the content of the sulfide solid electrolyte is small, there is a possibility that it becomes difficult to make the ionic conductivity of the positive electrode mixture obtained by the present disclosure sufficient. Further, if the content of the sulfide solid electrolyte is large, the content of the positive electrode active material becomes small, and it may become difficult to secure a sufficient charge-discharge capacity.

(ⅱ) 정극활물질(Ii) positive electrode active material

정극활물질은, 통상, 단체 유황이다. 단체 유황은, 순도가 가능한 한 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 단체 유황으로서는, 예를 들면, S8유황을 들 수 있다. 구체적으로는, α유황(사방 유황), β유황(단사 유황), γ유황(단사 유황)을 들 수 있다.The positive electrode active material is usually a single sulfur. It is preferable to use as high a purity as possible for the group sulfur. As the group sulfur, for example, S 8 sulfur can be mentioned. Specific examples thereof include? Sulfur (alluvial sulfur),? Sulfur (monosulfur sulfur), and? Sulfur (monosulfur sulfur).

원료 혼합물 중의 정극활물질의 함유량으로서는, 예를 들면, 20중량% 이상인 것이 바람직하고, 25중량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 혼합물 중의 정극활물질의 함유량으로서는, 예를 들면, 70중량% 이하인 것이 바람직하고, 60중량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 정극활물질의 함유량이 적으면, 충분한 충방전 용량을 확보하는 것이 곤란하게 될 가능성이 있기 때문이다.The content of the positive electrode active material in the raw material mixture is, for example, preferably 20% by weight or more, more preferably 25% by weight or more. The content of the positive electrode active material in the mixture is, for example, preferably 70% by weight or less, and more preferably 60% by weight or less. If the content of the positive electrode active material is small, there is a possibility that it becomes difficult to secure a sufficient charge-discharge capacity.

(ⅲ) 도전조제(Iii)

도전조제는, 혼합 공정에 이용되는 탄소 재료이다. 도전조제는, 정극합재의 전자 전도성을 향상시키는 기능을 가진다. 또한, 도전조제는, 혼합물을 혼합할 때에, 단체 유황을 환원하는 환원제로서 기능한다고 추측된다.The conductive additive is a carbon material used in a mixing process. The conductive additive has a function of improving the electronic conductivity of the positive electrode composite material. It is also presumed that the conductive auxiliary functions as a reducing agent for reducing the elemental sulfur when the mixture is mixed.

도전조제는, 탄소 재료이면 되며, 예를 들면, 기상성장 카본 파이버(VGCF), 아세틸렌 블랙, 활성탄, 퍼니스 블랙, 카본 나노 튜브, 케첸 블랙, 그래핀 등을 들 수 있다.The conductive auxiliary may be a carbon material, and examples thereof include vapor grown carbon fiber (VGCF), acetylene black, activated carbon, furnace black, carbon nanotubes, ketjen black and graphene.

혼합물 중의 도전조제의 함유량으로서는, 예를 들면, 정극활물질(단체 유황) 100중량부에 대하여, 10중량부∼200중량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 15중량부∼100중량부의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.The content of the conductive auxiliary agent in the mixture is preferably in the range of 10 parts by weight to 200 parts by weight, more preferably in the range of 15 parts by weight to 100 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the positive electrode active material (unitary sulfur) .

2) 혼합 공정2) Mixing process

혼합 공정은, 황화물 고체전해질의 출발 원료와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 혼합하여, 정극합재를 얻는 것이다. 원료 혼합물의 혼합 방법으로서는, 예를 들면, 메커니컬 밀링을 들 수 있다. 메커니컬 밀링은, 건식 메커니컬 밀링이어도 되고, 습식 메커니컬 밀링이어도 된다.The mixing step is a step of mixing the starting material of the sulfide solid electrolyte, the positive electrode active material including the sulfur, and the raw material mixture containing the conductive auxiliary containing the carbon material to obtain a positive electrode mixture. As a mixing method of the raw material mixture, for example, mechanical milling can be mentioned. The mechanical milling may be a dry mechanical milling or a wet mechanical milling.

메커니컬 밀링은, 정극합재를, 기계적 에너지를 부여하면서 혼합하는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 볼밀, 진동밀, 터보밀, 메카노퓨전, 디스크밀 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 볼밀이 바람직하고, 특히 유성형 볼밀이 바람직하다.The mechanical milling is not particularly limited as long as it is a method of mixing the positive electrode material while imparting mechanical energy. Examples of the mechanical milling include a ball mill, a vibration mill, a turbo mill, a mechanofusion, a disc mill, Is preferable, and a planetary ball mill is particularly preferable.

습식 메커니컬 밀링에 이용되는 액체로서는, 황화수소가 발생하지 않는 정도의 비프로톤성을 가지고 있는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 극성의 비프로톤성 액체, 무극성의 비프로톤성 액체 등의 비프로톤성 액체를 들 수 있다.The liquid used for the wet mechanical milling preferably has an aprotic property to the extent that hydrogen sulfide is not generated. Specifically, it is preferable to use an aprotic liquid such as a polar aprotic liquid or a non-polar aprotic liquid .

유성형 볼밀을 이용할 경우, 용기에 정극합재 및 분쇄용 볼을 추가하고, 소정의 회전수 및 시간으로 처리를 행한다. 유성형 볼밀을 행할 때의 대반(台盤) 회전수로서는, 예를 들면, 200rpm∼800rpm의 범위 내인 것이 바람직하고, 300rpm∼600rpm의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 유성형 볼밀을 행할 때의 처리 시간은, 예를 들면, 30분∼100시간의 범위 내인 것이 바람직하고, 5시간∼60시간의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 볼밀에 이용되는 용기 및 분쇄용 볼 재료로서는, 예를 들면, ZrO2 및 Al2O3 등을 들 수 있다. 또한, 분쇄용 볼의 직경은, 예를 들면, 1㎜∼20㎜의 범위 내이다. 메커니컬 밀링은, 불활성 가스 분위기(예를 들면, Ar 가스 분위기)에서 행하는 것이 바람직하다.When the planetary ball mill is used, the positive electrode mixture and the ball for grinding are added to the vessel, and the treatment is performed at a predetermined number of revolutions and for a predetermined time. The rotational speed of the base plate when the planetary ball mill is performed is preferably within a range of, for example, 200 rpm to 800 rpm, and more preferably, in a range of 300 rpm to 600 rpm. It is preferable that the treatment time for the planetary ball mill is within a range of, for example, 30 minutes to 100 hours, more preferably 5 hours to 60 hours. Examples of the container used for the ball mill and the ball material for grinding include ZrO 2 and Al 2 O 3 . The diameter of the grinding balls is, for example, in the range of 1 mm to 20 mm. The mechanical milling is preferably performed in an inert gas atmosphere (for example, an Ar gas atmosphere).

3) 유황 전지용 정극합재3) Positive electrode for sulfur battery

본 개시에 있어서의 정극합재는, 상기 서술한 재료 및 방법을 이용하여 얻어지는 재료이다. 구체적으로, 본 개시에 있어서의 정극합재는, 유황 전지에 이용되며, Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와, 단체 유황을 포함하는 정극활물질과, 탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리에 의해 얻어진 복합체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The positive electrode material in the present disclosure is a material obtained by using the above-described materials and methods. Specifically, the positive electrode material in this disclosure is used in a sulfur battery, and Li 2 S and M x S y (where M is selected from P, Si, Ge, B, Al, or Sn, And a conductive auxiliary agent containing a carbon material, and a composite obtained by a mechanical milling treatment. The present invention is also directed to a composite material obtained by mechanical milling a raw material mixture containing a positive electrode active material containing a simple sulfur and a conductive auxiliary agent.

또한, 본 개시에 있어서의 정극합재는, CuKα선을 이용한 X선 회절 측정에 있어서의 2θ=23°.05±1.00°의 피크의 회절 강도를 IA라고 하고, 상기 2θ=27°.05±1.00°의 피크의 회절 강도를 IB라고 하였을 경우에, IB의 값이 IA의 값보다도 큰 것이 바람직하다.In the positive electrode composite material of the present disclosure, the diffraction intensity at a peak of 2? = 23 ° .05 ± 1.00 ° in the X-ray diffraction measurement using a CuK? Ray is I A , When the diffraction intensity at a peak of 1.00 is I B , it is preferable that the value of I B is larger than the value of I A.

또한, 본 개시에 있어서의 정극합재는, 상기 원료 혼합물은, 상기 MxSy로서, M1 xSy 및 M2 xSy(M1 및 M2는 다른 원소이다)를 포함하며, 상기 M1 xSy는 P2S5이며, 상기 M2 xSy에 있어서의 상기 M2는, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, 상기 M2 xSy (111)면의 회절 피크에 대한 Li2S (111)면의 회절 피크의 강도비가 0.9 이상 10.4 이하인 것이 바람직하다.In addition, the positive electrode laminated material according to the present disclosure, the raw material mixture, as the M x S y, comprising a M 1 x S y, and M 2 x S y (M 1 and M 2 are different elements), the M 1 x S y is the P 2 S 5, the M 2 x wherein M 2 in the S y is is selected from Si, Ge, B, Al or Sn, wherein M 2 x S y (111) surface The intensity ratio of the diffraction peak of the Li 2 S (111) face to the diffraction peak is preferably 0.9 or more and 10.4 or less.

정극합재는, 통상, 유황 전지의 정극층에 이용된다. 그 때문에, 정극층과, 부극층과, 상기 정극층 및 상기 부극층의 사이에 형성된 전해질층을 가지며, 상기 정극층을, 상기 서술한 정극합재를 이용하여 형성하는 정극층 형성 공정을 가지는 유황 전지의 제조방법을 제공할 수도 있다. 여기에서, 유황 전지란, 정극활물질로서 단체 유황을 이용한 전지를 말한다. 전해질층에 이용되는 전해질로서는, 예를 들면, 고체전해질을 이용하는 것이 바람직하다. 고체전해질로서는, 특별하게 한정되지 않으며, 예를 들면, 상기 서술한 황화물 고체전해질을 이용할 수 있다. 부극활물질로서는, 특별하게 한정되지 않으며, 예를 들면, 금속 리튬, 리튬 합금(예를 들면, Li-In 합금) 등을 들 수 있다. 유황 전지는, 통상, 정극층의 집전을 행하는 정극집전체와, 부극층의 집전을 행하는 부극집전체를 가진다.The positive electrode material is usually used for a positive electrode layer of a sulfur battery. Therefore, a sulfur battery cell having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and an electrolyte layer formed between the positive electrode layer and the negative electrode layer and having a positive electrode layer forming step of forming the positive electrode layer using the above- May also be provided. Here, the sulfur battery refers to a battery using a single sulfur as a positive electrode active material. As the electrolyte used for the electrolyte layer, for example, a solid electrolyte is preferably used. The solid electrolyte is not particularly limited, and for example, the above-described sulfide solid electrolyte can be used. The negative electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include metal lithium, a lithium alloy (for example, Li-In alloy), and the like. The sulfur battery usually has a positive electrode collector for collecting the positive electrode layer and a negative electrode collector for collecting the negative electrode layer.

유황 전지는, 일차 전지여도 되고, 이차 전지여도 되지만, 이차 전지인 것이 바람직하다. 반복 충방전할 수 있으며, 예를 들면 차량 탑재용 전지로서 유용하기 때문이다. 또한, 일차 전지에는, 이차 전지의 일차 전지적 사용(충전 후, 한번의 방전만을 목적으로 한 사용)도 포함된다. 유황 전지는, 그 중에서도, 리튬 유황 전지인 것이 바람직하다.The sulfur battery may be a primary battery or a secondary battery, but is preferably a secondary battery. And can be repeatedly charged and discharged, for example, as a vehicle-mounted battery. The primary battery also includes a primary battery (use for discharging only once after charging) of the secondary battery. The sulfur battery is preferably a lithium sulfur battery.

(X선 회절 측정)(X-ray diffraction measurement)

정극합재에 대하여 X선 회절(XRD) 측정을 행할 경우, 분말 시료에 대하여, 불활성 분위기 하, CuKα선 사용의 조건으로 행하였다. XRD 측정에 이용한 분말 시료는, 상기 기재의 제조방법에 의해 제조한 정극합재, 제조한 전지를 2.2V(vs Li/Li+) 이상, 2.5V(vs Li/Li+) 이하의 개회로 전압(OCV)으로 조정한 후, 혹은 전지를 충전 상태로 한 정극합재 등을 이용한다.When the X-ray diffraction (XRD) measurement was performed on the positive electrode composite material, the powder sample was subjected to CuK? Ray under an inert atmosphere. Powder samples using the XRD measurement, the voltage to the positive electrode laminated material, the opening of the manufactured battery 2.2V (vs Li / Li +) or more, less than 2.5V (vs Li / Li +) produced by the production method of the base material ( OCV), or a positive electrode mixture in which the battery is charged.

또한, 본 개시는, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는, 예시이며, 본 개시의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 마찬가지의 작용 효과를 가지는 것은, 어떠한 것이어도 본 개시의 기술적 범위에 포함된다.The present disclosure is not limited to the above-described embodiments. The above-described embodiments are examples, and any of those having substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present disclosure and having similar operational effects are included in the technical scope of the present disclosure.

[실시예][Example]

이하에 실시예를 나타내서 본 개시를 더 구체적으로 설명한다. 또한, 특별한 언급이 없는 한, 칭량, 합성, 건조 등의 각 조작은, Ar 분위기 하에서 행하였다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Unless otherwise specified, each operation such as weighing, synthesis, and drying was performed in an Ar atmosphere.

[실시예 1(1step)][Example 1 (1step)]

(정극합재의 제조)(Production of positive electrode mixture)

황화물 고체전해질의 출발 원료인 Li2S(록우드리튬제) 및 P2S5(알드리치제), 단체 유황 분말(고순도화학제), VGCF(도전조제)를 준비하였다. 이들 원료 혼합물의 출발 원료를, 표 1 기재의 중량비가 되도록 칭량하고, 각 재료를 마노 유발에서 15분간 혼련하였다. 이들 원료 혼합물을 유성 볼밀의 용기(45cc, ZrO2제)에 투입하고, ZrO2볼(Ø=4㎜, 96g)을 추가로 투입하고, 용기를 완전하게 밀봉하였다. 이 용기를 유성 볼밀기(플리츠제 P7)에 부착하고, 대반 회전수 500rpm으로, 1시간 메커니컬 밀링 후, 15분 정지의 사이클을 반복하여, 합계 48시간 메커니컬 밀링을 행하였다. 이상에 의해, 정극합재를 얻었다.Li 2 S (made of a locked lithium), P 2 S 5 (an aldrich), a unit sulfur powder (a high purity chemical) and VGCF (a conductive additive) as starting materials for a sulfide solid electrolyte were prepared. Starting materials of these raw material mixtures were weighed to the weight ratio shown in Table 1, and the respective materials were kneaded in agate for 15 minutes. These raw material mixtures were put into a vessel (45 cc, made of ZrO 2 ) of a planetary ball mill, and further a ZrO 2 ball (Ø = 4 mm, 96 g) was further added, and the vessel was completely sealed. The container was attached to a planetary ball mill (pleats P7), mechanical milling was performed for a total of 48 hours by repeating the cycle of one hour mechanical milling and stopping for 15 minutes at 500 revolutions per minute. Thus, a positive electrode mixture was obtained.

또한, 실시예 1에 의한 정극합재의 제조방법(합성 플로우)은, 1step이라고 칭하고, 제조방법의 흐름은 도 1에 나타낸다.The production method (synthesis flow) of the positive electrode composite material according to Example 1 is referred to as 1step, and the flow of the production method is shown in Fig.

표 1에 출발 원료로서 이용한 각종 재료의 중량 및 제조한 셀의 개회로 전압(OCV)을 나타낸다.Table 1 shows the weight of various materials used as starting materials and the open circuit voltage (OCV) of the produced cell.

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(전지의 조립)(Assembly of battery)

부극층으로서 Li 금속박을 준비하였다.A Li metal foil was prepared as a negative electrode layer.

1㎠의 세라믹제의 형에 고체전해질을 100㎎을 넣고, 1ton/㎠으로 프레스하여 고체전해질층을 압분(壓粉) 성형하였다. 그 편측에 정극합재를 7.8㎎을 넣고, 6ton/㎠으로 프레스하여 정극층을 제조하였다. 그 반대측에, 부극층인 리튬 금속박을 배치하고, 1ton/㎠으로 프레스함으로써, 발전 요소를 얻었다. 정극층측에 Al박(정극집전체), 부극층측에 Cu박(부극집전체)을 배치하였다. 이상의 순서에 의해 전지를 제조하였다.100 mg of a solid electrolyte was put into a 1 cm 2 ceramic mold, and pressed at 1 ton / cm 2 to compact the solid electrolyte layer. 7.8 mg of the positive electrode composite material was placed on one side thereof and pressed at 6 ton / cm 2 to prepare a positive electrode layer. On the opposite side, a lithium metal foil serving as a negative electrode layer was disposed and pressed at 1 ton / cm 2 to obtain a power generation element. An Al foil (positive electrode collector) was disposed on the positive electrode layer side, and a Cu foil (negative electrode collector) was disposed on the negative electrode layer side. A battery was produced by the above procedure.

[비교예(2step)][Comparative Example (2 step)]

(고체전해질의 제조)(Preparation of Solid Electrolyte)

Li2S(록우드리튬제) 및 P2S5(알드리치제)를 출발 원료로 하였다. 몰비로, Li2S:P2S5가, 75:25가 되도록, 표 1 기재의 중량비로 칭량하고, 각 재료를 마노 유발에서 15분간 혼합하였다. 그 혼합물을 유성형 볼밀의 용기(45cc, ZrO2제)에 투입하고, ZrO2볼(Ø=4㎜, 96g)을 추가로 투입하고, 용기를 완전하게 밀폐하였다. 이 용기를 유성형 볼밀기(플리츠제 P7)에 부착하고, 대반 회전수 500rpm으로, 1시간 메커니컬 밀링 후, 15분 정지의 사이클을 반복하여, 합계 24시간 메커니컬 밀링을 행하였다. 이상에 의해, 고체전해질을 얻었다.Li 2 S (made of locked lithium) and P 2 S 5 (made of aldrich) were used as starting materials. And the weight ratio of Li 2 S: P 2 S 5 was 75:25 in terms of molar ratio, and each material was mixed in agate for 15 minutes. The mixture was put into a container (45 cc, made of ZrO 2 ) of a planetary ball mill, and further a ZrO 2 ball (Ø = 4 mm, 96 g) was further added, and the vessel was completely closed. The container was attached to a planetary ball mill (pleats P7) and subjected to a mechanical milling for a total of 24 hours by repeating the cycle of the one-hour mechanical milling and the fifteen minute stopping at a rotational speed of 500 rpm for one hour. Thus, a solid electrolyte was obtained.

(정극합재의 제조)(Production of positive electrode mixture)

단체 유황 분말(고순도화학제), VGCF(도전조제)를 준비하였다. 이들의 출발 원료를, 표 1 기재의 중량비가 되도록 칭량하고, 상기 고체전해질을 제조한 유성형 볼밀의 용기에 투입하고, 용기를 완전하게 밀폐하였다. 이 용기를 유성형 볼밀기(플리츠제 P7)에 부착하고, 대반 회전수 500rpm으로, 1시간 메커니컬 밀링 후, 15분 정지의 사이클을 반복하여, 합계 24시간 메커니컬 밀링을 행하였다. 이상에 의해, 정극합재를 얻었다.(High purity chemical) and VGCF (conductive additive) were prepared. These starting materials were weighed to the weight ratio shown in Table 1, put into a planetary ball mill container in which the solid electrolyte was produced, and the vessel was completely closed. The container was attached to a planetary ball mill (pleats P7) and subjected to a mechanical milling for a total of 24 hours by repeating the cycle of the one-hour mechanical milling and the fifteen minute stopping at a rotational speed of 500 rpm for one hour. Thus, a positive electrode mixture was obtained.

또한, 비교예에 의한 정극합재의 제조방법(합성 플로우)은, 2step이라고 칭하고, 제조방법의 흐름은 도 2에 나타낸다.The production method (synthesis flow) of the positive electrode material according to the comparative example is referred to as 2 step, and the flow of the production method is shown in Fig.

(전지의 조립)(Assembly of battery)

전지의 조립은 실시예 1과 마찬가지로 제조하여, 전지를 얻었다.The battery was assembled in the same manner as in Example 1 to obtain a battery.

[평가][evaluation]

(개회로 전압 측정)(Open circuit voltage measurement)

제조한 전지는, 제조하고 1분 이상 경과한 후에 전지의 개회로 전압(OCV)을 측정하였다. 실시예 1 및 비교예의 전지의 각 OCV의 값은 표 1에 기재하였다.The produced battery was measured for an open circuit voltage (OCV) of the battery after one minute or more had elapsed. The OCV values of the cells of Example 1 and Comparative Example are shown in Table 1.

(X선 회절 측정)(X-ray diffraction measurement)

실시예 1 및 비교예에서 제조한 각 정극합재를 이용하여, X선 회절(XRD) 측정을 행하였다. XRD 측정은, 분말 시료에 대하여, 불활성 분위기 하, CuKα선 사용의 조건으로 행하였다. XRD 측정에 이용한 분말 시료는, 실시예 1 및 비교예 기재의 제조방법에 의해 제조한 정극합재를 이용하였다.X-ray diffraction (XRD) measurement was carried out by using each positive electrode material prepared in Example 1 and Comparative Example. XRD measurement was carried out on powder samples under an inert atmosphere using CuK alpha radiation. As a powder sample used for the XRD measurement, the positive electrode material prepared by the manufacturing method described in Example 1 and Comparative Example was used.

도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에서는 23°.05 부근에 유황의 (222)면에 귀속되는 회절 피크는 관측되지 않으며, 한편 비교예에서는 이 유황의 (222)면에 귀속되는 회절 피크가 관측되었다. 이는, 실시예 1에 의한 합성 플로우(1step)를 유황 전지의 정극합재의 제조 프로세스에 적용함으로써, 유황 분자가 정극합재 중에 고분산되어, 유황의 결정성이 저하되었다고 추측된다.As shown in Fig. 3 (a), in Example 1, no diffraction peak assigned to the (222) plane of sulfur was observed in the vicinity of 23 ° 0.05, while in the comparative example, A diffraction peak was observed. It can be presumed that the application of the synthetic flow (1 step) according to Example 1 to the production process of the positive electrode mixture of the sulfur battery resulted in highly dispersed sulfur molecules in the positive electrode mixture, resulting in a decrease in the crystallinity of sulfur.

도 3(a) 및 도 3(b)에 의해, CuKα선을 이용한 X선 회절 측정에 있어서의 상기 2θ=23°.05 부근의 피크의 회절 강도를 IA라고 하고, 2θ=27°.05 부근에 Li2S의 (111)면에 귀속되는 회절 피크의 회절 강도를 IB라고 하였을 경우, 실시예 1에서는 IB의 값(도 3(b) 기재의 회절 피크에 의해, 실시예 1에서는 IB=1364)이 IA의 값(도 3(a)기재의 회절 피크에 의해, 실시예 1에서는 IA=1273)보다도 크다. 한편 비교예에서는 실시예 1과는 다르게, IB의 값이 IA의 값보다도 작은 것이 확인되었다. 이로부터, 실시예 1과 비교예에서는 정극합재 중에 있어서의 Li2S의 결정성도 다른 것이 확인되었다. 그 때문에, 실시예 1에 의한 합성 플로우(1step)를 유황 전지의 정극합재의 제조 프로세스에 적용함으로써, 단체 유황이나 Li2S가 고체전해질의 표면 상에 재석출되었다고 추측된다.3 (a) and 3 (b), the diffraction intensity of the peak near 2θ = 23 ° 0.05 in the X-ray diffraction measurement using the CuKα line is denoted by I A and 2θ = 27 ° 0.05 If the diffraction intensity of a diffraction peak attributed to the (111) plane of the Li 2 S at hayeoteul that I B, in example 1, the by the diffraction peak value (Fig. 3 (b) described in the I B, example 1 I B = 1364) is larger than the value of I A (I A = 1273 in Example 1 due to the diffraction peak described in FIG. 3 (a)). On the other hand, in the comparative example, it was confirmed that the value of I B was smaller than the value of I A , unlike in Example 1. From this, it was confirmed that the crystallinity of Li 2 S in the positive electrode composite material was also different in Example 1 and Comparative Example. Therefore, it is presumed that, by applying the synthesis flow (1 step) according to Example 1 to the production process of the positive electrode mixture of the sulfur battery, the base sulfur and Li 2 S are re-precipitated on the surface of the solid electrolyte.

(가역 용량 밀도 측정)(Reversible capacity density measurement)

실시예 1 및 비교예에서 얻은 전고체전지에 대하여, 일정한 전류값(C/10:456㎂/㎠)으로, 1사이클째에 1.5V(vs Li/Li+)까지 방전하고, 3.1V(vs Li/Li+)까지 충전, 그 후 2사이클째에 1.5V(vs Li/Li+)까지 방전하였다. 도 4에, 2사이클째에 1.5V까지 방전하였을 때의 용량 밀도(가역 용량 밀도:mAh/g)의 값을 나타낸다. 충방전은, 온도 25℃에서 행하였다. 또한, C레이트란, 전지의 용량을 1시간에 방전하는 전류값을 가리키며, 본 개시에서 제조한 전지의 1C에 있어서의 전류값은 4.56㎃/㎠이다.(Vs. Li / Li + ) at a constant current value (C / 10: 456 占 / / cm2) in the first cycle and 3.1V Li / Li < + & gt ; ), and then discharged to 1.5V (vs Li / Li + ) in the second cycle. Fig. 4 shows the value of the capacity density (reversible capacity density: mAh / g) when discharged to 1.5 V in the second cycle. Charging and discharging were performed at a temperature of 25 占 폚. The term "Crate" refers to a current value for discharging the capacity of the battery in one hour, and the current value at 1 C of the battery manufactured in the present disclosure is 4.56 mA / cm 2.

실시예 1 및 비교예의 가역 용량 밀도의 값을 도 4에 나타낸다. 도 4로부터, 실시예 1은, 비교예에 비하여, 가역 용량 밀도가 커지는 것이 확인되었다. 이 결과로 실시예 1은, 활물질인 유황의 표면 상에 Li 이온 패스가 되는 고체전해질과, 전자 패스가 되는 도전조제가 공존하고 있는 양호한 3상 계면이 형성되어, 충방전 시에 충방전 반응을 진행시킬 수 있으며, 유황 전지의 충방전 용량을 크게 하는 것이 가능하게 되었다고 추측된다.The values of the reversible capacity density of Example 1 and Comparative Example are shown in Fig. 4, it was confirmed that the reversible capacity density of Example 1 was larger than that of Comparative Example. As a result, in Example 1, a good three-phase interface in which a solid electrolyte which becomes a Li ion pass and a conductive auxiliary which is an electron path coexist is formed on the surface of sulfur which is an active material, and a charge- It is assumed that the charge / discharge capacity of the sulfur battery can be increased.

(다른 C레이트에서의 충방전 시에 있어서의 가역 용량 측정)(Measurement of reversible capacity at the time of charging / discharging at different C rate)

실시예 1 및 비교예에서 얻은 전고체전지에 대하여, 전류값이 C/10로 충전 후, 다른 C레이트(전류값이 C/3, 1C 및 2C)로 방전하였다. 도 5에, 상기 기재의 다른 C레이트로 방전하였을 때의 방전 용량을 분자, 상기 가역 용량 밀도 측정 시의 2사이클째의 방전 용량(전류값 C/10로 1.5V까지 방전)을 분모로 한 값인 방전 특성(고율 방전 특성:%)의 값을 나타낸다.The entire solid battery obtained in Example 1 and Comparative Example was discharged at a different C rate (current values of C / 3, 1C and 2C) after the current value was charged to C / 10. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the discharge capacity at the time of discharging at the other C rate of the substrate as a numerator and the discharge capacity at the second cycle in measuring the reversible capacity density (discharging to 1.5 V with a current value C / 10) Discharge characteristic (high rate discharge characteristic:%).

충방전은, 온도 25℃, 1.5V∼3.1V(vs Li/Li+)의 전위 범위에서 행하였다.Charging and discharging were carried out at a potential of 1.5 V to 3.1 V (vs Li / Li + ) at a temperature of 25 캜.

실시예 1 및 비교예의 고율 방전 특성의 값을 도 5에 나타낸다. 도 5로부터, 실시예 1은 각 C레이트(전류값이 C/3, 1C 및 2C)에 있어서, 비교예에 비하여, 방전 특성이 높은 것이 확인되었다.The values of the high rate discharge characteristics of Example 1 and Comparative Example are shown in Fig. From FIG. 5, it was confirmed in Example 1 that discharge characteristics were higher in the respective C rates (current values of C / 3, 1C and 2C) as compared with the comparative example.

실시예 1의 방전 특성이 높은 이유로서 이하와 같이 추측된다.The reason why the discharge characteristics of Example 1 is high is presumed as follows.

실시예 1에 의한 합성 플로우(1step)를 유황 전지의 정극합재의 제조 프로세스에 적용함으로써, 유황 입자가 정극합재 중에 고분산되어, 유황의 결정성이 저하된 것이 XRD 측정의 결과로부터 인정을 받는다. 그 때문에 실시예 1에 의한 정극합재 제조 시에, 일부의 유황 혹은 유황과 Li2S가 반응한 다황화 리튬(LixS)이, 고체전해질이 합성될 때에, 고체전해질의 구조 내로 받아들여져, 고용 한계가 된 유황 혹은 Li2S가 고체전해질 상에 재석출됨으로써, 고체전해질과 활물질간의 접촉부가 증가되었기 때문이라고 추측된다.It is recognized from the result of XRD measurement that the synthesis process (1 step) according to Example 1 is applied to the production process of the positive electrode mixture of a sulfur battery, whereby the sulfur particles are highly dispersed in the positive electrode mixture and the crystallinity of the sulfur is lowered. Therefore, lithium sulfosilicate (Li x S) in which some sulfur or sulfur reacts with Li 2 S is incorporated into the solid electrolyte structure when the solid electrolyte is synthesized at the time of preparing the positive electrode mixture according to Embodiment 1, It is presumed that the contact between the solid electrolyte and the active material is increased due to redeposition of sulfur or Li 2 S on the solid electrolyte.

[실시예 2∼7][Examples 2 to 7]

(정극합재의 제조)(Production of positive electrode mixture)

황화물 고체전해질의 출발 원료인 Li2S(록우드리튬제) 및 P2S5(알드리치제), 단체 유황 분말(고순도화학제), GeS2, VGCF(도전조제)를 준비하였다. 이들 원료 혼합물의 출발 원료를, 표 2 기재의 중량비가 되도록 칭량하고, 각 재료를 마노 유발에서 15분간 혼련하였다. 이들 원료 혼합물을, 미리 150℃에서 하룻밤 동안 감압 건조시킨 유성 볼밀의 용기(45cc, ZrO2제)에 투입하고, 미리 150℃에서 하룻밤 동안 감압 건조시킨 ZrO2볼(Ø=4㎜, 96g, 500개)을 추가로 투입하고, 용기를 완전하게 밀봉하였다. 이 용기를 유성 볼밀기(플리츠제 P7)에 부착하고, 대반 회전수 500rpm으로, 1시간 메커니컬 밀링 후, 15분 정지의 사이클을 반복하여, 합계 48시간 메커니컬 밀링을 행하였다. 메커니컬 밀링 후에는, 용기를 글로브 박스 내로 이동하고, 시료를 회수하였다. 또한, ZrO2볼에 부착된 시료는, 체에 투입하여 흔드는 것으로 회수하고, 용기 내에 부착된 시료는, 약숟가락으로 긁어 떨어뜨려서 회수하였다. 이상에 의해, 정극합재를 얻었다.Li 2 S (manufactured by Lockwood Lithium) and P 2 S 5 (Aldrich), a sulfur powder (high purity chemical), GeS 2 and VGCF (conductive additive) as starting materials for the sulfide solid electrolyte were prepared. The starting materials of these raw material mixtures were weighed to the weight ratio shown in Table 2, and the respective materials were kneaded in agate for 15 minutes. These raw material mixtures were charged into a vessel (45 cc, made of ZrO 2 ) in which the mixture was previously dried under reduced pressure at 150 ° C. overnight, and a ZrO 2 ball (Ø = 4 mm, 96 g, 500 ) Was further added, and the container was completely sealed. The container was attached to a planetary ball mill (pleats P7), mechanical milling was performed for a total of 48 hours by repeating the cycle of one hour mechanical milling and stopping for 15 minutes at 500 revolutions per minute. After mechanical milling, the vessel was moved into the glove box and the sample was recovered. In addition, the sample attached to the ZrO 2 ball was collected by shaking it into a sieve, and the sample adhered to the container was scraped off with a spoon to be recovered. Thus, a positive electrode mixture was obtained.

또한, 실시예 2∼7에 의한 정극합재의 제조방법(합성 플로우)은, 1step이라고 칭하며, 제조방법의 흐름은 도 6에 나타낸다.The production method (synthesis flow) of the positive electrode mixture according to Examples 2 to 7 is referred to as 1step, and the flow of the production method is shown in Fig.

(전지의 조립)(Assembly of battery)

얻어진 정극합재를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전지를 제조하였다.A battery was produced in the same manner as in Example 1, using the obtained positive electrode material.

[참고예][Reference Example]

(정극합재의 제조)(Production of positive electrode mixture)

원료 혼합물이 GeS2를 포함하지 않은 것 이외는, 실시예 2∼7과 마찬가지로 하여 정극합재를 얻었다.A positive electrode mixture was obtained in the same manner as in Examples 2 to 7 except that the raw material mixture did not contain GeS 2 .

(전지의 조립)(Assembly of battery)

얻어진 정극합재를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전지를 제조하였다.A battery was produced in the same manner as in Example 1, using the obtained positive electrode material.

표 2에, 실시예 2∼7 및 참고예에 있어서 출발 원료로서 이용한 각종 재료의 중량, 원료 혼합물에 있어서의 Li와 P의 몰비(Li/P), 및 원료 혼합물에 있어서의 Ge와 P의 몰비(Ge/P)를 나타낸다.Table 2 shows the weight of various materials used as starting materials in Examples 2 to 7 and Reference Examples, the molar ratio of Li to P (Li / P) in the raw material mixture, and the molar ratio of Ge to P in the raw material mixture (Ge / P).

Figure pat00002
Figure pat00002

[평가][evaluation]

(정극합재의 특성 평가)(Characteristic evaluation of positive electrode composite material)

실시예 2∼7 및 참고예에서 얻어진 전지에 대해서, 정극합재의 특성 평가를 행하였다. 특성 평가 플로우는, 이하와 같다.The properties of the positive electrode composite material were evaluated for the batteries obtained in Examples 2 to 7 and Reference Example. The characteristic evaluation flow is as follows.

(1) OCV 측정(1분)(1) OCV measurement (1 minute)

(2) C/10로 1.5V까지 방전 후, 10분간 휴지(休止)한다.(2) Discharge to C / 10 to 1.5V, then pause for 10 minutes.

(3) C/10로 3.1V까지 충전 후, 10분간 휴지하고, 그 후, C/10로 1.5V까지 방전 후, 10분간 휴지하는 사이클을 합계 5회 행한다.(3) A cycle of charging to 3.1 V with C / 10, stopping for 10 minutes, then discharging to 1.5 V with C / 10, and stopping for 10 minutes are repeated five times in total.

(4) C/10로 3.1V까지 충전 후, 10분간 휴지한다. 이어서, C/3로 1.5V까지 방전 후, 10분간 휴지하고, 그 후, C/10로 1.5V까지 방전 후, 10분간 휴지한다.(4) Charge to 3.1 V with C / 10, and stop for 10 minutes. Subsequently, discharge to 1.5 V with C / 3, stopping for 10 minutes, discharging to 1.5 V with C / 10, and stopping for 10 minutes.

(5) C/1C로 3.1V까지 충전 후, 10분간 휴지한다. 이어서, 1C로 1.5V까지 방전 후, 10분간 휴지하고, 그 후, C/10로 1.5V까지 방전 후, 10분간 휴지한다.(5) After charging to 3.1V with C / 1C, stop for 10 minutes. Subsequently, discharge is performed up to 1.5 V at 1 C, and the discharge is stopped for 10 minutes. Thereafter, discharge is performed at C / 10 to 1.5 V, and the discharge is stopped for 10 minutes.

(6) C/10로 3.1V까지 충전 후, 10분간 휴지한다. 이어서, 2C로 1.5V까지 방전 후, 10분간 휴지하고, 그 후, C/10로 1.5V까지 방전 후, 10분간 휴지한다.(6) Charge to 3.1 V with C / 10, then stop for 10 minutes. Thereafter, discharge is performed up to 1.5 V at 2 C, and the discharge is stopped for 10 minutes. Thereafter, discharge is performed at C / 10 to 1.5 V, and the discharge is stopped for 10 minutes.

(7) C/10로 3.1V까지 충전 후, 10분간 휴지하고, 그 후, C/10로 1.5V까지 방전 후, 10분간 휴지한다.(7) Charge to 3.1 V with C / 10, stop for 10 minutes, then discharge to 1.5 V with C / 10, then stop for 10 minutes.

또한, 본 개시에서 제조한 전지의 1C에 있어서의 전류값은 4.56㎃/㎠이다.In addition, the current value at 1 C of the battery produced in this disclosure is 4.56 mA / cm 2.

실시예 2∼7 및 참고예에서 얻어진 정극합재를 이용한 전지의 C/10, 1C, 2C로의 방전 용량(특성 평가 플로우(3)의 5사이클째, (5), (6)에 해당), 및 고율 방전 특성(0.1C로의 방전 용량에 대한 2C로의 방전 용량의 비율)에 대해서, 표 3, 도 7 및 도 8에 나타낸다.(Corresponding to the fifth cycle, (5), (6) of the characteristic evaluation flow (3)) of C / 10, 1C and 2C of the battery using the positive electrode material obtained in Examples 2 to 7 and Reference Example, The high rate discharge characteristics (the ratio of the discharge capacity to 2 C to the discharge capacity at 0.1 C) are shown in Tables 3, 7, and 8.

Figure pat00003
Figure pat00003

3 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 저전류 밀도(C/10)에 있어서는, GeS2의 첨가에 의해 약간 방전 용량이 저하되지만, 참고예 및 실시예 2∼7에서 큰 차이는 없었다. 한편, 표 3 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 고전류 밀도(1C)로 방전했을 경우에는, 참고예 및 실시예 2∼7에서 차이가 생겼다. 구체적으로는, GeS2의 첨가에 의해, 고전류 밀도에 있어서의 용량 저하를 억제할 수 있으며, 특히 Ge/P가 0.54 이상 0.79 이하인 실시예 4, 5의 정극합재를 이용함으로써, 상기 효과가 현저하게 되었다. 이러한 효과를 가지는 정극합재를 이용한 전지는, 특히 차량 탑재용도와 같이 , 출력(부하)변동이 심한 사용 환경 하에서 이용하는 것이 바람직하며, 용량 변화가 작다고 하는 이점을 가진다.As shown in FIG. 3 and FIG. 7, at the low current density (C / 10), the discharge capacity slightly decreased by the addition of GeS 2 , but there was no significant difference in the reference example and the examples 2 to 7. On the other hand, as shown in Table 3 and Fig. 8, when the discharge was carried out at a high current density (1C), there were differences in Reference Examples and Examples 2 to 7. Specifically, by using GeS 2 , it is possible to suppress the capacity decrease at high current density, and particularly, by using the positive electrode mixture of Examples 4 and 5 having Ge / P of not less than 0.54 and not more than 0.79, . The battery using the positive electrode material having such an effect is preferably used under a use environment where the output (load) fluctuation is great as in a vehicle mounted use, and has an advantage that the capacity change is small.

(정극합재의 구조 해석)(Structural analysis of positive electrode material)

실시예 2∼7 및 참고예에서 얻어진 정극합재에 대해서, RIGAKU제의 XRD회절 측정 장치를 이용해서 구조 해석을 행하였다. CuKα선을 이용하여, 2θ=10°∼80°로 스캔레이트 10°/min으로 3회 적산으로 측정하였다. 실시예 2∼7 및 참고예에서 얻어진 정극합재의 XRD 패턴을 도 9에 나타내고, Li2S (111)/GeS2 (111) 강도비를 표 3 및 도 10에 나타냈다. 또한, 강도비의 산출 방법에 대해서는, 상기 「1) 원료 혼합물」의 항에 기재한 내용과 마찬가지로 할 수 있기 때문에, 여기에서의 기재는 생략한다.Structural analysis was performed on the positive electrode materials obtained in Examples 2 to 7 and Reference Example using an XRD diffraction measurement apparatus made by RIGAKU. The measurement was carried out using a CuK? Ray by three times of integration at 2? = 10 to 80 and at a scan rate of 10 占 min. Examples 2 to 7 and Reference indicates the XRD pattern of the positive electrode laminated material obtained in Example 9, it is shown in Li 2 S (111) / GeS 2 (111) the intensity ratio of Table 3 and Fig. The method of calculating the intensity ratio can be carried out in the same manner as described in the item of "1) raw material mixture", so the description thereof is omitted here.

실시예 2∼7에서 얻어진 정극합재는, 원료 혼합물이 Li2S, P2S5, 단체 유황 분말, GeS2, VGCF를 함유한다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 실시예 2∼7은 원료 혼합물이 GeS2를 포함으로써, 과잉하게 된 Li2S가 GeS2와 결합하여, Li2S 강도가 저하되는 한편, GeS2의 보전량이 증가함으로써, 미(未)반응의 GeS2가 증가하기 때문에, GeS2의 강도는 강해진다. 또한, 과잉된 Li2S는, 이온 전도성이 없으며 저항체인 것에 비해서, 과잉된 GeS2는 저용량이면서 활물질로서 기능한다고 추측된다. 그 결과, 원료 혼합물에 GeS2를 첨가함으로써, 저레이트에서는 저항 증가의 기여가 보이지 않고 용량이 저하되는 경우가 있지만, 고레이트에서는 저항이 낮기 때문에 용량의 저하를 억제할 수 있다고 추측된다.The positive electrode composite material obtained in Examples 2 to 7 contains Li 2 S, P 2 S 5 , a single sulfur powder, GeS 2 and VGCF as raw material mixture. As shown in Fig. 9, in Examples 2 to 7, the raw material mixture contains GeS 2 , so that the excess Li 2 S bonds with GeS 2 to lower the Li 2 S strength, while the amount of retained GeS 2 increases thereby, since the GeS 2 of the US (未) response increase, it is the strength of the steel is GeS 2. It is also presumed that excess Li 2 S has no ionic conductivity and is a resistor, while excess GeS 2 functions as an active material with a low capacity. As a result, it is presumed that the addition of GeS 2 to the raw material mixture does not contribute to the increase in resistance at a low rate and the capacity is lowered. However, since the resistance is low at a high rate, it is presumed that the decrease in capacity can be suppressed.

Claims (13)

유황 전지에 이용되는 정극합재의 제조방법에 있어서,
Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와,
단체 유황을 포함하는 정극활물질과,
탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리에 의해 제조하는, 정극합재의 제조방법.
A method of manufacturing a positive electrode material used in a sulfur battery,
Li 2 S and M x S y where M is selected from P, Si, Ge, B, Al or Sn, x and y are constants which give electrical neutrality to S depending on the type of M,
A positive electrode active material including a basic sulfur,
A method for producing a positive electrode mixture, wherein a raw material mixture containing a conductive auxiliary containing a carbon material is produced by a mechanical milling process.
제 1 항에 있어서,
상기 MxSy는 P2S5인, 정극합재의 제조방법.
The method according to claim 1,
And M x S y is P 2 S 5 .
제 2 항에 있어서,
상기 원료 혼합물은, 상기 Li2S와 상기 P2S5를, 60:40∼90:10(몰비)의 비율로 구비하는 정극합재의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the raw material mixture comprises the Li 2 S and P 2 S 5 in a ratio of 60:40 to 90:10 (molar ratio).
제 1 항에 있어서,
상기 원료 혼합물은, 상기 MxSy로서, M1 xSy 및 M2 xSy(M1 및 M2는 다른 원소이다)를 포함하는, 정극합재의 제조방법.
The method according to claim 1,
The raw material mixture, as the M x S y, M 1 x S y S y x, and M 2 (M 1 and M 2 are different elements), manufacturing method of the positive electrode laminated material comprising a.
제 4 항에 있어서,
상기 M1 xSy는 P2S5이며,
상기 M2 xSy에 있어서의 상기 M2는, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되는, 정극합재의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein M 1 x S y is P 2 S 5 ,
Wherein M 2, the method of producing a positive electrode laminated material selected from Si, Ge, B, Al or Sn in the above M 2 S x y.
제 5 항에 있어서,
상기 원료 혼합물은, 상기 Li2S와 상기 P2S5를, 70:30∼90:10(몰비)의 비율로 구비하는 정극합재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the raw material mixture comprises Li 2 S and P 2 S 5 in a ratio of 70:30 to 90:10 (molar ratio).
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 M2 xSy는 GeS2인, 정극합재의 제조방법.
The method according to claim 5 or 6,
And M 2 x S y is GeS 2 .
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원료 혼합물은, 상기 P에 대한 상기 M2의 몰비가 0.08 이상 1.23 이하인, 정극합재의 제조방법.
8. The method according to any one of claims 5 to 7,
Wherein the molar ratio of M 2 to P is 0.08 or more and 1.23 or less.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정극합재는, 상기 M2 xSy (111)면의 회절 피크에 대한 상기 Li2S (111)면의 회절 피크의 강도비가 0.9 이상 10.4 이하인, 정극합재의 제조방법.
9. The method according to any one of claims 5 to 8,
Wherein the positive electrode mixture has an intensity ratio of a diffraction peak of the Li 2 S (111) face to a diffraction peak of the M 2 x S y (111) plane of 0.9 or more and 10.4 or less.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메커니컬 밀링 처리가, 유성형 볼밀을 이용하여 행해지는 정극합재의 제조방법.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Wherein the mechanical milling process is performed using a planetary ball mill.
유황 전지에 이용되는 정극합재에 있어서,
Li2S 및 MxSy(M은 P, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며, x 및 y는 M의 종류에 따라 S와의 전기적 중성을 부여하는 정수)와,
단체 유황을 포함하는 정극활물질과,
탄소 재료를 포함하는 도전조제를 포함하는 원료 혼합물을 메커니컬 밀링 처리에 의해 얻어진 복합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정극합재.
In the positive electrode material used for a sulfur battery,
Li 2 S and M x S y where M is selected from P, Si, Ge, B, Al or Sn, x and y are constants which give electrical neutrality to S depending on the type of M,
A positive electrode active material including a basic sulfur,
Characterized in that the raw material mixture containing the conductive auxiliary agent containing the carbon material is composed of a composite obtained by mechanical milling treatment.
제 11 항에 있어서,
CuKα선을 이용한 X선 회절 측정에 있어서의 2θ=23°.05±1.00°의 피크의 회절 강도를 IA라고 하고, 상기 2θ=27°.05±1.00°의 피크의 회절 강도를 IB라고 하였을 경우에, IB의 값이 IA의 값보다도 큰 것을 특징으로 하는 정극합재.
12. The method of claim 11,
The diffraction intensity at a peak at 2? = 23 ° .05 ± 1.00 ° in the X-ray diffraction measurement using a CuK? Ray is I A and the diffraction intensity at the peak at 2? = 27 ° .05 ± 1.00 ° is I B , The value of I B is larger than the value of I A.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 원료 혼합물은, 상기 MxSy로서, M1 xSy 및 M2 xSy(M1 및 M2는 다른 원소이다)를 포함하고,
상기 M1 xSy는 P2S5이며,
상기 M2 xSy에 있어서의 상기 M2는, Si, Ge, B, Al 또는 Sn에서 선택되며,
상기 M2 xSy (111)면의 회절 피크에 대한 상기 Li2S (111)면의 회절 피크의 강도비가 0.9 이상 10.4 이하인, 정극합재.
13. The method according to claim 11 or 12,
The raw material mixture, as the M x S y, x S y 1 includes M, and M 2 x S y (M 1 and M 2 are different elements),
Wherein M 1 x S y is P 2 S 5 ,
Wherein M 2 in the above M 2 S x y is is selected from Si, Ge, B, Al or Sn,
And the intensity ratio of the diffraction peak of the Li 2 S (111) face to the diffraction peak of the M 2 x S y (111) face is not less than 0.9 and not more than 10.4.
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