KR20200029276A - Cathode for lithium secondary battery comprising molybdenum disulfide, and lithium secondary battery comprising thereof - Google Patents
Cathode for lithium secondary battery comprising molybdenum disulfide, and lithium secondary battery comprising thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200029276A KR20200029276A KR1020180107920A KR20180107920A KR20200029276A KR 20200029276 A KR20200029276 A KR 20200029276A KR 1020180107920 A KR1020180107920 A KR 1020180107920A KR 20180107920 A KR20180107920 A KR 20180107920A KR 20200029276 A KR20200029276 A KR 20200029276A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- secondary battery
- lithium secondary
- positive electrode
- molybdenum disulfide
- lithium
- Prior art date
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 134
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 127
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 91
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 32
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 32
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 29
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 28
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 24
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 15
- GJEAMHAFPYZYDE-UHFFFAOYSA-N [C].[S] Chemical compound [C].[S] GJEAMHAFPYZYDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 13
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims description 7
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 abstract description 27
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 abstract description 27
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 abstract description 27
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 101100069231 Caenorhabditis elegans gkow-1 gene Proteins 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- -1 denka black Substances 0.000 description 13
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 11
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910018091 Li 2 S Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 7
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 7
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 7
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 6
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 5
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 5
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 4
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- WLGQAUIMFFBYKF-UHFFFAOYSA-N [Li].[C].[S] Chemical compound [Li].[C].[S] WLGQAUIMFFBYKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 3
- 241000156302 Porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus Species 0.000 description 3
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910003208 (NH4)6Mo7O24·4H2O Inorganic materials 0.000 description 2
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910012424 LiSO 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 2
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 2
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 2
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 2
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 2
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N titanium nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Ti](O[N+]([O-])=O)(O[N+]([O-])=O)O[N+]([O-])=O QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol monomethyl ether Chemical compound COCCOCCOCCO JLGLQAWTXXGVEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiolane 2-oxide Chemical compound O=S1OCCO1 WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 1-(2-butoxyethoxy)butane Chemical compound CCCCOCCOCCCC GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JTXMVXSTHSMVQF-UHFFFAOYSA-N 2-acetyloxyethyl acetate Chemical compound CC(=O)OCCOC(C)=O JTXMVXSTHSMVQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROGIWVXWXZRRMZ-UHFFFAOYSA-N 2-methylbuta-1,3-diene;styrene Chemical compound CC(=C)C=C.C=CC1=CC=CC=C1 ROGIWVXWXZRRMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 2-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCCS1(=O)=O PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1,3-oxazolidin-2-one Chemical compound CN1CCOC1=O VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 1
- 229920006370 Kynar Polymers 0.000 description 1
- 229910012722 Li3N-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012716 Li3N-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012734 Li3N—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013043 Li3PO4-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013035 Li3PO4-Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012810 Li3PO4—Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012797 Li3PO4—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012047 Li4SiO4-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012075 Li4SiO4-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012057 Li4SiO4—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015044 LiB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013553 LiNO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012573 LiSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012346 LiSiO4-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012345 LiSiO4-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012348 LiSiO4—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QWVMUSBBWGTKML-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mo](=S)=S Chemical compound [Li].[Mo](=S)=S QWVMUSBBWGTKML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011481 absorbance measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001656 butanoic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DISYGAAFCMVRKW-UHFFFAOYSA-N butyl ethyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OCC DISYGAAFCMVRKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000002717 carbon nanostructure Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- ZKKLPDLKUGTPME-UHFFFAOYSA-N diazanium;bis(sulfanylidene)molybdenum;sulfanide Chemical compound [NH4+].[NH4+].[SH-].[SH-].S=[Mo]=S ZKKLPDLKUGTPME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfate Chemical compound COS(=O)(=O)OC VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfite Chemical compound COS(=O)OC BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002168 ethanoic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCC CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910052730 francium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- GNOIPBMMFNIUFM-UHFFFAOYSA-N hexamethylphosphoric triamide Chemical compound CN(C)P(=O)(N(C)C)N(C)C GNOIPBMMFNIUFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- YQCIWBXEVYWRCW-UHFFFAOYSA-N methane;sulfane Chemical compound C.S YQCIWBXEVYWRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- PDKHNCYLMVRIFV-UHFFFAOYSA-H molybdenum;hexachloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Mo] PDKHNCYLMVRIFV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000120 polyethyl acrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920001289 polyvinyl ether Polymers 0.000 description 1
- 229920002717 polyvinylpyridine Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003151 propanoic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000007763 reverse roll coating Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 125000005373 siloxane group Chemical group [SiH2](O*)* 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015393 sodium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011684 sodium molybdate Substances 0.000 description 1
- TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N sodium molybdate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N tetraglyme Chemical compound COCCOCCOCCOCCOC ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 이황화몰리브덴을 양극 첨가제로 포함한 리튬 이차전지용 양극 및 이를 구비하여 방전 용량 및 수명 특성이 향상된 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery comprising a molybdenum disulfide as a positive electrode additive and a lithium secondary battery having the same and having improved discharge capacity and life characteristics.
이차전지는 1회 방전만 가능한 일차전지와 달리 지속적인 충전 및 방전이 가능한 전기저장기구로서 1990년대 이후 휴대용 전자기기의 중요 부품으로 자리를 잡았다. 특히, 리튬 이차전지는 1992년 일본 소니(Sony)사에 의해 상용화된 이후, 스마트폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자기기의 핵심부품으로 정보화 시대를 이끌어 왔다.Secondary batteries, unlike primary batteries that can only be discharged once, have been established as important parts of portable electronic devices since the 1990s as an electric storage device capable of continuous charging and discharging. In particular, since lithium secondary batteries were commercialized by Sony Japan in 1992, they have led the information age as a core component of portable electronic devices such as smart phones, digital cameras, and notebook computers.
근래에 리튬 이차전지는 그 활용 영역을 더욱 넓혀가면서 청소기, 전동공구의 전원과 전기자전거, 전기스쿠터와 같은 분야에 사용될 중형전지에서, 전기자동차(electric vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle; HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in hybrid electric vehicle; PHEV), 각종 로봇 및 대형 전력저장장치(Electric Storage System; ESS)와 같은 분야에 사용되는 대용량 전지에 이르기까지 빠른 속도로 수요를 늘려가고 있다.In recent years, lithium secondary batteries have expanded their application areas, and in mid-sized batteries that will be used in fields such as vacuum cleaners, power tools, electric bicycles, and electric scooters, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (hybrid electric vehicles) ; HEV), Plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), various robots, and large-capacity batteries used in fields such as electric storage systems (ESS), demand at high speed Is increasing.
그러나, 현재까지 나와 있는 이차전지 중 가장 우수한 특성을 가진 리튬 이차전지도 전기자동차, PHEV와 같은 수송 기구에 활발히 사용되기에는 몇 가지 문제점이 있으며, 그 중 가장 큰 문제점은 용량의 한계이다.However, lithium secondary batteries, which have the best characteristics among the secondary batteries that have been presented so far, have several problems to be actively used in transportation equipment such as electric vehicles and PHEVs, and the biggest problem is the limitation of capacity.
리튬 이차전지는 기본적으로 양극, 전해질, 음극 등과 같은 소재들로 구성되며, 그 중에서 양극 및 음극 소재가 전지의 용량(capacity)을 결정하기 때문에 리튬 이차전지는 양극과 음극의 물질적인 한계로 인해 용량의 제약을 받는다. 특히, 전기자동차, PHEV와 같은 용도에 사용될 이차전지는 한 번 충전 후 최대한 오래 사용할 수 있어야 하므로, 그 방전 용량이 매우 중요시된다. The lithium secondary battery is basically composed of materials such as a positive electrode, an electrolyte, and a negative electrode, and among them, since the positive and negative electrode materials determine the capacity of the battery, the lithium secondary battery has a capacity due to the material limitations of the positive and negative electrodes. Is limited by. In particular, the secondary battery to be used in applications such as electric vehicles and PHEVs must be used for as long as possible after one charge, so its discharge capacity is very important.
이와 같은 리튬 이차전지의 용량 한계는 많은 노력에도 불구하고 리튬 이차전지의 구조 및 재료적인 제약으로 인해 완전한 해결이 어려운 실정이다. 따라서, 리튬 이차전지의 용량 문제를 근본적으로 해결하기 위해서는 기존의 이차전지 개념을 뛰어 넘는 신개념의 이차전지 개발이 요구된다.The capacity limitation of the lithium secondary battery is difficult to completely solve due to the structure and material limitations of the lithium secondary battery despite many efforts. Therefore, in order to fundamentally solve the capacity problem of the lithium secondary battery, it is required to develop a new concept of secondary battery that goes beyond the existing secondary battery concept.
리튬-황 이차전지는 기존의 리튬 이차전지의 기본원리인 리튬 이온의 층상 구조 금속산화물 및 흑연으로의 삽입/탈리(intercalation) 반응에 의해 결정되는 용량 한계를 뛰어넘고 전이금속 대체 및 비용 절감 등을 가져올 수 있는 새로운 고용량, 저가 전지 시스템이다. Lithium-sulfur secondary batteries exceed the capacity limit determined by the intercalation reaction of lithium ion layered metal oxides and graphite, which are the basic principles of existing lithium secondary batteries, and replace transition metals and reduce costs. It is a new high-capacity, low-cost battery system that can be imported.
리튬-황 이차전지는 양극에서 리튬 이온과 황의 변환(conversion) 반응(S8 + 16Li+ + 16e- → 8Li2S)으로부터 나오는 이론 용량이 1,675 mAh/g에 이르고 음극은 리튬 금속(이론용량: 3,860 mAh/g)을 사용하여 전지 시스템의 초고용량화가 가능하다. 또한 방전 전압은 약 2.2 V이므로 이론적으로 양극, 음극 활물질의 양을 기준으로 2,600 Wh/kg의 에너지 밀도를 나타낸다. 이는 층상 구조의 금속 산화물 및 흑연을 사용하는 상용 리튬 이차전지(LiCoO2/graphite)의 이론적 에너지 밀도인 400 Wh/kg보다도 6배 내지 7배 가량이 높은 수치이다. A lithium-sulfur secondary battery is a lithium ion and the sulfur conversion (conversion) reaction at the anode - the theoretical capacity resulting from (S 8 + 16Li + + 16e → 8Li 2 S) reached 1,675 mAh / g anode is lithium metal (theoretical capacity: 3,860 mAh / g) for ultra-high capacity of the battery system. In addition, since the discharge voltage is about 2.2 V, it theoretically represents an energy density of 2,600 Wh / kg based on the amount of the positive and negative electrode active materials. This is a value that is 6 to 7 times higher than the theoretical energy density of 400 Wh / kg, which is a commercial lithium secondary battery (LiCoO 2 / graphite) using a layered metal oxide and graphite.
리튬-황 이차전지는 2010년경 나노 복합체 형성을 통해 전지의 성능이 획기적으로 개선될 수 있다는 것이 알려진 이후 새로운 고용량, 친환경, 저가의 리튬 이차전지로 주목받고 있으며 현재 차세대 전지 시스템으로 세계적으로 집중적인 연구가 이루어지고 있다.Lithium-sulfur secondary batteries have been attracting attention as new high-capacity, eco-friendly, and low-cost lithium secondary batteries since it is known that the performance of batteries can be dramatically improved through the formation of nanocomposites around 2010. Is being made.
현재까지 밝혀진 리튬-황 이차전지의 주요한 문제점 중에 하나는 황의 전기전도도가 5.0 x 10-14 S/cm가량으로 부도체에 가까워 전극에서 전기화학반응이 용이하지 않고, 매우 큰 과전압으로 인해 실제 방전 용량 및 전압이 이론에 훨씬 미치지 못한다는 점이다. 초기 연구자들은 황과 카본의 기계적인 볼밀링이나 카본을 이용한 표면 코팅과 같은 방법으로 성능을 개선해보고자 하였으나 큰 실효가 없었다.One of the main problems of the lithium-sulfur secondary battery that has been identified to date is that the electrical conductivity of sulfur is close to the non-conductor at about 5.0 x 10 -14 S / cm, so electrochemical reaction is not easy at the electrode, and the actual discharge capacity and The voltage is far below the theory. Early researchers tried to improve the performance by methods such as mechanical ball milling of sulfur and carbon or surface coating using carbon, but there was no great effect.
전기전도도에 의해 전기화학반응이 제한되는 문제를 효과적으로 해결하기 위해서는 다른 양극 활물질 중의 하나인 LiFePO4의 예와 같이(전기전도도: 10-9 내지 10-10 S/cm) 입자의 크기를 수십 나노미터 이하의 크기로 줄이고 전도성 물질로 표면처리를 할 필요가 있는데, 이를 위하여 여러 가지 화학적(나노 크기의 다공성 탄소 나노 구조체 혹은 금속산화물 구조체로의 melt impregnation), 물리적 방법(high energy ball milling) 등이 보고되고 있다.In order to effectively solve the problem that the electrochemical reaction is limited by electrical conductivity, as in the case of LiFePO 4, which is one of the other positive electrode active materials (electric conductivity: 10 -9 to 10 -10 S / cm), the particle size is several tens of nanometers. It is necessary to reduce the size to the following and surface treatment with a conductive material. To this end, various chemicals (melt impregnation with a nano-sized porous carbon nanostructure or metal oxide structure), a physical method (high energy ball milling), etc. are reported. Is becoming.
다른 한 가지 리튬-황 이차전지와 관련된 주요 문제점은 방전 도중 생성되는 황의 중간 생성체인 리튬 폴리설파이드(lithium polysulfide)의 전해질로의 용해이다. 방전이 진행됨에 따라 황(S8)은 리튬 이온과 연속적으로 반응하여 S8 → Li2S8 → (Li2S6) → Li2S4 → Li2S2 → Li2S 등으로 그 상(phase)이 연속적으로 변하게 되는데 그 중 황이 길게 늘어선 체인 형태인 Li2S8, Li2S4(리튬 폴리설파이드) 등은 리튬 이온전지에서 쓰이는 일반적인 전해질에서 쉽게 용해되는 성질이 있다. 이러한 반응이 발생하면 가역 양극 용량이 크게 줄어들 뿐만 아니라 용해된 리튬 폴리설파이드가 음극으로 확산되어 여러 가지 부반응(side reaction)을 일으키게 된다.Another major problem associated with lithium-sulfur secondary batteries is the dissolution of lithium polysulfide, an intermediate product of sulfur generated during discharge, into the electrolyte. As discharge proceeds, sulfur (S 8 ) reacts continuously with lithium ions to S 8 → Li 2 S 8 → (Li 2 S 6 ) → Li 2 S 4 → Li 2 S 2 → Li 2 S, etc., its phase is continuously changed. Among them, Li 2 S 8 and Li 2 S 4 (lithium polysulfide), which are long-chained chains, are easily soluble in common electrolytes used in lithium ion batteries. There is a property. When this reaction occurs, not only the reversible anode capacity is greatly reduced, but also the dissolved lithium polysulfide diffuses to the cathode, causing various side reactions.
리튬 폴리설파이드는 특히 충전 과정 중 셔틀반응(shuttle reaction)을 일으키는데, 이로 인하여 충전 용량이 계속 증가하게 되어 충방전 효율이 급격히 저하된다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위하여 다양한 방법이 제시되었는데 크게 전해질을 개선하는 방법, 음극의 표면을 개선하는 방법, 양극의 특성을 개선하는 방법 등으로 나눌 수 있다.Lithium polysulfide, in particular, causes a shuttle reaction during the charging process, which causes the charging capacity to continue to increase and the charge / discharge efficiency rapidly decreases. Recently, various methods have been proposed to solve these problems, and can be largely divided into a method of improving the electrolyte, a method of improving the surface of the cathode, and a method of improving the properties of the anode.
전해질을 개선하는 방법은 신규 조성의 기능성 액체 전해질, 고분자 전해질, 이온성 액체(ionic liquid) 등 새로운 전해질을 사용하여 폴리설파이드의 전해질로의 용해를 억제하거나 점도 등의 조절을 통하여 음극으로의 분산 속도를 제어하여 셔틀 반응을 최대한 억제하는 방법이다.The method of improving the electrolyte uses a new electrolyte such as a functional liquid electrolyte, a polymer electrolyte, and an ionic liquid of a new composition to suppress the dissolution of polysulfide into the electrolyte or to control the dispersion rate to the cathode through control of viscosity, etc. It is a method to suppress the shuttle reaction as much as possible by controlling.
음극 표면에 형성되는 SEI의 특성을 개선하여 셔틀 반응을 제어하는 연구가 활발히 이루어지고 있는데 대표적으로 LiNO3과 같은 전해질 첨가제를 투입하여 리튬 음극의 표면에 LixNOy, LixSOy 등의 산화막을 형성하여 개선하는 방법, 리튬 금속의 표면에 두꺼운 기능형 SEI(solid-electrolyte interphase)층을 형성하는 방법 등이 있다.Studies have been actively conducted to control the shuttle reaction by improving the properties of the SEI formed on the surface of the cathode. Typically, electrolyte additives such as LiNO 3 are added to the surface of the lithium anode to form oxide films such as Li x NO y and Li x SO y . And a method for forming a thick functional solid-electrolyte interphase (SEI) layer on the surface of the lithium metal.
마지막으로 양극의 특성을 개선하는 방법은 폴리설파이드의 용해를 막을 수 있도록 양극 입자 표면에 코팅층을 형성하거나 용해된 폴리설파이드를 잡을 수 있는 다공성 물질을 첨가하는 방법 등이 있는데 대표적으로 전도성 고분자로 황 입자가 들어있는 양극 구조체의 표면을 코팅하는 방법, 리튬 이온이 전도되는 금속산화물로 양극 구조체의 표면을 코팅하는 방법, 리튬 폴리설파이드를 다량 흡수할 수 있는 비표면적이 넓고 기공이 큰 다공성 금속산화물을 양극에 첨가하는 방법, 탄소 구조체의 표면에 리튬 폴리설파이드를 흡착할 수 있는 작용기(functional group)를 부착하는 방법, 그래핀 혹은 그래핀 옥사이드 등을 이용하여 황 입자를 감싸는 방법 등이 제시되었다. Lastly, a method of improving the properties of the anode includes a method of forming a coating layer on the surface of the anode particle or adding a porous material capable of catching the dissolved polysulfide to prevent the dissolution of polysulfide. A method of coating the surface of a positive electrode structure containing, a method of coating the surface of a positive electrode structure with a metal oxide that conducts lithium ions, and a positive electrode having a large specific surface area and large pores capable of absorbing large amounts of lithium polysulfide. , A method of attaching a functional group capable of adsorbing lithium polysulfide on the surface of the carbon structure, a method of wrapping sulfur particles using graphene or graphene oxide, and the like.
이와 같은 노력이 진행되고는 있으나, 이러한 방법이 다소 복잡할 뿐만 아니라 활물질인 황을 넣을 수 있는 양이 제한된다는 문제가 있다. 따라서 이러한 문제들을 복합적으로 해결하고 리튬-황 전지의 성능을 개선하기 위한 새로운 기술의 개발이 필요한 실정이다.Although such efforts are underway, this method is rather complicated and there is a problem that the amount of sulfur that can be added as an active material is limited. Therefore, there is a need to develop new technologies to solve these problems in combination and improve the performance of lithium-sulfur batteries.
이에 본 발명에서는 리튬 이차전지의 양극 측에서 발생하는 리튬 폴리설파이드 용출의 문제를 해소하고 전해액과의 부반응을 억제하기 위해, 리튬 이차전지의 양극에 이황화몰리브덴을 도입한 결과, 상기 문제를 해결하여 리튬 이차전지의 전지 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, in the present invention, as a result of introducing molybdenum disulfide into the positive electrode of a lithium secondary battery, to solve the problem of lithium polysulfide elution occurring on the positive electrode side of the lithium secondary battery and to suppress side reactions with the electrolyte, the problem was solved and lithium The present invention was completed by confirming that the battery performance of the secondary battery could be improved.
따라서, 본 발명의 목적은 리튬 폴리설파이드에 의한 문제를 해소할 수 있는 리튬 이차전지용 양극 첨가제를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a positive electrode additive for a lithium secondary battery that can solve the problem caused by lithium polysulfide.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 양극을 구비하여 전지의 수명 특성이 향상된 리튬 이차전지를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having the positive electrode having improved life characteristics of the battery.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 리튬 이차전지용 양극으로서,As a positive electrode for a lithium secondary battery comprising an active material, a conductive material and a binder,
상기 양극은 이황화몰리브덴(MoS2)을 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.The positive electrode provides a positive electrode for a lithium secondary battery including molybdenum disulfide (MoS 2 ).
본 발명의 일 구체예는 상기 이황화몰리브덴의 함량이 리튬 이차전지용 양극에 포함되는 베이스 고형분 100 중량부 대비 0.1 내지 15 중량부인 것이다.One embodiment of the present invention is that the content of the molybdenum disulfide is 0.1 to 15 parts by weight compared to 100 parts by weight of the base solids contained in the positive electrode for a lithium secondary battery.
본 발명의 일 구체예는 상기 이황화몰리브덴이 나노시트(sheet) 형상인 것이다.One embodiment of the present invention is that the molybdenum disulfide is a nanosheet (sheet) shape.
본 발명의 일 구체예는 상기 이황화몰리브덴이 결함(defect)을 포함하는 것이다.One embodiment of the present invention is that the molybdenum disulfide contains a defect (defect).
본 발명의 일 구체예는 상기 이황화몰리브덴의 두께가 1 내지 20 nm 인 것이다.One embodiment of the present invention is that the molybdenum disulfide has a thickness of 1 to 20 nm.
본 발명의 일 구체예는 상기 이황화몰리브덴이 결정성인 것이다.In one embodiment of the present invention, the molybdenum disulfide is crystalline.
본 발명의 일 구체예는 상기 이황화몰리브덴의 XRD 피크가 (002), (100, 101), (103) 및 (110) 면에서 각각 2θ = 14.0±0.2°, 33.1±0.2°, 39.4±0.2° 및 58.7±0.2°에 나타나는 것이다.In one embodiment of the present invention, the XRD peaks of the molybdenum disulfide are 2θ = 14.0 ± 0.2 °, 33.1 ± 0.2 °, 39.4 ± 0.2 ° in terms of (002), (100, 101), (103), and (110), respectively. And 58.7 ± 0.2 °.
본 발명의 일 구체예는 상기 활물질이 황-탄소 복합체인 것이다.One embodiment of the present invention is that the active material is a sulfur-carbon complex.
본 발명의 일 구체예는 상기 황-탄소 복합체 100 중량부 기준 황의 함량이 60 내지 90 중량부인 것이다.One embodiment of the present invention is that the content of sulfur based on 100 parts by weight of the sulfur-carbon composite is 60 to 90 parts by weight.
본 발명의 일 구체예는 상기 양극은 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성된 전극 활물질층을 포함하며, 상기 전극 활물질층은 활물질, 도전재, 바인더 및 이황화몰리브덴를 포함하고, 상기 전극 활물질층의 기공도는 60 내지 75 % 인 것이다.In one embodiment of the present invention, the positive electrode includes a current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the current collector, and the electrode active material layer includes an active material, a conductive material, a binder, and molybdenum disulfide, and the electrode active material layer The porosity is between 60 and 75%.
또한, 본 발명은,In addition, the present invention,
양극, 음극, 이들 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 포함하되,An anode, a cathode, a separator interposed therebetween, and an electrolyte,
상기 양극은 상술한 리튬 이차전지용 양극인 리튬 이차전지를 제공한다.The positive electrode provides a lithium secondary battery that is the positive electrode for a lithium secondary battery described above.
본 발명의 일 구체예는 상기 리튬 이차 전지가 양극 내에 황을 포함하는 것이다.One embodiment of the present invention is that the lithium secondary battery contains sulfur in the positive electrode.
본 발명에 따른 이황화몰리브덴을 리튬 이차전지의 양극에 적용하면, 리튬 이차전지의 충, 방전 시 발생하는 리튬 폴리설파이드를 흡착하여 리튬 이차전지 양극의 반응성을 증가시키고 전해액과의 부반응을 억제한다.When the molybdenum disulfide according to the present invention is applied to the positive electrode of a lithium secondary battery, lithium polysulfide generated during charging and discharging of the lithium secondary battery is adsorbed to increase the reactivity of the positive electrode of the lithium secondary battery and suppress side reaction with the electrolyte.
상기 이황화몰리브덴을 포함하는 양극이 구비된 리튬 이차전지는 황의 용량 저하가 발생하지 않아 고용량 전지 구현이 가능하고, 황을 고로딩으로 안정적으로 적용 가능할 뿐만 아니라 이로 인한 전지의 과전압 개선 및 전지의 쇼트, 발열 등의 문제가 없어 전지 안정성이 향상된다. 또한, 결함(defect)를 포함하는 나노시트형의 이황화몰리브덴은, 상기 결함의 경계(edge)가 추가적인 전기화학 촉매활성을 부여함으로써, 이를 포함하는 리튬 이차전지는 충, 방전 효율이 높고 수명 특성이 개선되는 이점을 갖는다.The lithium secondary battery provided with the positive electrode containing molybdenum disulfide does not cause a reduction in the capacity of sulfur, so a high-capacity battery can be realized, and it is possible to stably apply sulfur with high loading, thereby improving the overvoltage of the battery and shorting the battery, There is no problem of heat generation and the battery stability is improved. In addition, in the nanosheet-type molybdenum disulfide containing defects, the edge of the defects imparts additional electrochemical catalytic activity, so that the lithium secondary battery containing the same has high charging and discharging efficiency and improved lifespan characteristics. It has the advantage of being.
도 1은 본 발명의 제조예에 따른 이황화몰리브덴의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제조예에 따른 이황화몰리브덴의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제조예에 따른 이황화몰리브덴의 투과전자현미경(TEM) 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제조예에 따른 이황화몰리브덴의 X-선 회절분석(XRD)결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제조예에 따른 이황화몰리브덴의 리튬 폴리설파이드 흡착 반응의 색도 변화를 UV 흡광도 측정 결과로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1 및 비교예에 따른 양극을 포함하는 리튬 이차전지의 초기 방전용량 측정 결과를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예 2 및 비교예에 따른 양극을 포함하는 리튬 이차전지의 초기 방전용량 측정 결과를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예 1 및 비교예에 따른 양극을 포함하는 리튬 이차전지의 수명특성 측정 결과를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예 2 및 비교예에 따른 양극을 포함하는 리튬 이차전지의 수명특성 측정 결과를 나타낸다.1 shows a scanning electron microscope (SEM) image of molybdenum disulfide according to an example of manufacture of the present invention.
Figure 2 shows a scanning electron microscope (SEM) image of molybdenum disulfide according to a production example of the present invention.
Figure 3 shows a transmission electron microscope (TEM) image of molybdenum disulfide according to the production example of the present invention.
Figure 4 shows the X-ray diffraction analysis (XRD) results of molybdenum disulfide according to the production example of the present invention.
Figure 5 shows the change in color of the adsorption reaction of lithium polysulfide of molybdenum disulfide according to the production example of the present invention as a result of UV absorbance measurement.
6 shows initial discharge capacity measurement results of a lithium secondary battery including a positive electrode according to Example 1 and Comparative Example of the present invention.
7 shows the initial discharge capacity measurement results of the lithium secondary battery including the positive electrode according to Example 2 and Comparative Example of the present invention.
8 shows the results of measuring the life characteristics of a lithium secondary battery including a positive electrode according to Example 1 and Comparative Example of the present invention.
9 shows the measurement results of the life characteristics of a lithium secondary battery including a positive electrode according to Example 2 and Comparative Example of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to be easily carried out by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be described in detail. However, the present invention can be implemented in many different forms, and is not limited to this specification.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용되고 있는 용어 “복합체(composite)”란 두 가지 이상의 재료가 조합되어 물리적, 화학적으로 서로 다른 상(phase)를 형성하면서 보다 유효한 기능을 발현하는 물질을 의미한다.The term “composite” as used herein refers to a substance that combines two or more materials to form physically and chemically different phases and express more effective functions.
리튬 이차전지는 리튬 이온의 삽입/탈리(intercalation / deintercalation) 가 가능한 물질을 음극 및 양극으로 사용하고, 음극과 양극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조하며, 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입 및 탈리될 때의 산화/환원반응에 의하여 전기적 에너지를 생성하는 전기 화학 소자를 의미하며, 본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 리튬 이차전지는 양극의 전극 활물질로 '황'을 포함하는 리튬-황 전지일 수 있다.A lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of intercalation / deintercalation of lithium ions as a negative electrode and a positive electrode, and charging an organic electrolyte or a polymer electrolyte between the negative electrode and the positive electrode, and lithium ions are inserted at the positive and negative electrodes. And an electrochemical device that generates electrical energy by oxidation / reduction reaction when desorption, and according to one embodiment of the present invention, the lithium secondary battery is lithium-sulfur containing 'sulfur' as an electrode active material of a positive electrode. It can be a battery.
본 발명은 종래 리튬 이차전지용 양극의 단점을 보완하여, 리튬 폴리설파이드(polysulfide) 용해 및 셔틀 현상에 의한 전극의 지속적 반응성 저하 문제 및 방전 용량 감소 문제 등이 개선된 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.The present invention complements the disadvantages of the positive electrode for a lithium secondary battery in the related art, and provides a positive electrode for a lithium secondary battery in which the problem of continuous reactivity of the electrode due to dissolution and shuttle phenomenon of lithium polysulfide and a problem of reducing discharge capacity are improved.
구체적으로, 본 발명에서 제공하는 리튬 이차전지용 양극은 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하면서, 양극 첨가제로써 이황화몰리브덴(MoS2)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the positive electrode for a lithium secondary battery provided in the present invention is characterized by further comprising molybdenum disulfide (MoS 2 ) as a positive electrode additive while including an active material, a conductive material, and a binder.
특히, 상기 이황화몰리브덴은 본 발명에서 리튬 이차전지의 양극에 포함되어, 리튬 폴리설파이드를 흡착함으로써, 리튬 폴리설파이드가 음극으로 전달되어 리튬 이차전지의 수명을 감소시키는 문제점을 줄일 수 있고, 리튬 폴리설파이드로 인해 감소된 반응성을 억제함으로써, 상기 양극이 포함된 리튬 이차전지의 방전용량의 증가와 전지의 수명을 향상시킬 수 있다.In particular, the molybdenum disulfide is included in the positive electrode of the lithium secondary battery in the present invention, by adsorbing lithium polysulfide, lithium polysulfide is delivered to the negative electrode can reduce the problem of reducing the life of the lithium secondary battery, lithium polysulfide By suppressing the reduced reactivity due to, it is possible to increase the discharge capacity of the lithium secondary battery containing the positive electrode and improve the life of the battery.
이황화몰리브덴(MoSMolybdenum disulfide (MoS 22 )의)of 제조방법 Manufacturing method
본 발명에 따른 이황화몰리브덴의 제조방법은Method for producing molybdenum disulfide according to the present invention
(1) 몰리브덴 전구체 및 황 전구체를 수계 용매에 용해하여 혼합 용액을 제조하는 단계; (1) preparing a mixed solution by dissolving a molybdenum precursor and a sulfur precursor in an aqueous solvent;
(2) 상기 혼합 용액을 수열합성하여 이황화몰리브덴을 형성하는 단계; 및(2) hydrothermal synthesis of the mixed solution to form molybdenum disulfide; And
(3) 상기 단계 (2)에서 형성된 이황화몰리브덴을 건조하는 단계;(3) drying the molybdenum disulfide formed in step (2);
를 포함할 수 있다.It may include.
상기 단계 (1)의 몰리브덴 전구체는 황 전구체과 반응하여 이황화몰리브덴(MoS2)을 형성할 수 있는 물질을 의미한다. 몰리브덴 전구체는 소디움 몰리브데이트 (Na2MoO4), 암모늄 테트라티오몰리브데이트 ((NH4)2MoS4), 몰리브데늄 트리옥사이드 (MoO3) 및 몰리브데늄 클로라이드 (MoCl5) 등 그 종류가 다양하나, 반응 조건 등을 고려할 때 바람직하게는 몰리브덴산 암모늄((NH4)6Mo7O24 ·4H2O)을 사용할 수 있다. 황 전구체의 종류로는 티오우레아(thiourea, CH4N2S), 티오황산나트륨(Na2S2O3), 황화나트륨(Na2S) 및 황화수소(H2S) 등이 있으나, 수계 용매와의 반응성, 수열 합성 온도 등을 고려할 때 바람직하게는 티오우레아(thiourea, CH4N2S)를 사용할 수 있다. The molybdenum precursor of step (1) refers to a material capable of forming molybdenum disulfide (MoS 2 ) by reacting with a sulfur precursor. Molybdenum precursors include sodium molybdate (Na 2 MoO 4 ), ammonium tetrathiomolybdate ((NH 4 ) 2 MoS 4 ), molybdenum trioxide (MoO 3 ) and molybdenum chloride (MoCl 5 ). Although there are various types, ammonium molybdate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O) may be preferably used when considering reaction conditions and the like. Examples of sulfur precursors include thiourea (CH 4 N 2 S), sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ), sodium sulfide (Na 2 S), and hydrogen sulfide (H 2 S). When considering the reactivity, hydrothermal synthesis temperature, and the like, preferably thiourea (thiourea, CH 4 N 2 S) may be used.
상기 몰리브덴 전구체 및 황 전구체를 DIW(deionized water) 등의 수계 용매에 투입하고, 10분 내지 1시간 동안 격렬하게 교반하여 혼합 용액을 제조한다.The molybdenum precursor and sulfur precursor are added to an aqueous solvent such as deionized water (DIW) and stirred vigorously for 10 minutes to 1 hour to prepare a mixed solution.
이때, 혼합 용액을 기준으로 몰리브덴 및 황은 1:2 이상의 몰비율로 포함하는 것이 바람직하다. 만일 황의 비율이 상기 범위 미만인 경우, 투입한 반응물을 기준으로 충분한 양의 이황화몰리브덴이 제조되지 않을 수 있다. At this time, based on the mixed solution, molybdenum and sulfur are preferably included in a molar ratio of 1: 2 or more. If the proportion of sulfur is less than the above range, a sufficient amount of molybdenum disulfide may not be prepared based on the reactants added.
상기 황의 비율을 1:2 이상으로 투입할 경우에는, 충분한 양의 황이 Mo(VI)을 Mo(IV)으로 환원시킬 뿐만 아니라, 후술할 나노시트 형상의 이황화몰리브덴의 모폴로지(morphology)를 안정화시키는 기능을 하게 된다. 따라서 과량의 황 전구체는 이황화몰리브덴 1차 나노 결정의 표면에 흡착되어 방향 결정 성장을 부분적으로 방해하며, 준주기적(quasiperiodic) 구성을 갖는 결함이 많은 구조의 이황화몰리브덴을 형성할 수 있도록 한다.When the ratio of the sulfur is added at 1: 2 or more, a sufficient amount of sulfur not only reduces Mo (VI) to Mo (IV), but also stabilizes the morphology of the nanosheet-shaped molybdenum disulfide described later. Will do. Therefore, the excess sulfur precursor is adsorbed on the surface of the primary molybdenum disulfide nanocrystals, partially inhibiting the growth of the directional crystals, and enables formation of molybdenum disulfide having a defect-like structure having a quasiperiodic structure.
다음으로, 상기 제조된 혼합 용액을 오토클레이브(Autoclave) 등의 수열합성반응기에 투입하여 이황화몰리브덴을 형성하는 단계를 거친다.Next, the prepared mixed solution is introduced into a hydrothermal synthesis reactor such as an autoclave to form molybdenum disulfide.
상기 수열합성반응은 180 내지 240 ℃ 온도에서, 10 내지 24 시간 동안 진행될 수 있으며, 바람직하게는 200 내지 220 ℃ 온도에서, 16 내지 20 시간 동안 합성반응을 진행할 수 있다.The hydrothermal synthesis reaction may be performed at a temperature of 180 to 240 ° C for 10 to 24 hours, and preferably at a temperature of 200 to 220 ° C, a synthesis reaction may be performed for 16 to 20 hours.
상기 수열합성반응 후, 반응 생성물을 실온으로 서냉하고 최종 생성물을 물과 에탄올을 이용하여 수차례 세척하는 과정을 거칠 수 있다. 이 과정을 통하여 최종 생성물 내에 남아있는 잔여 이온 성분 또는 불순물을 제거할 수 있다.After the hydrothermal synthesis reaction, the reaction product may be slowly cooled to room temperature and the final product may be washed several times with water and ethanol. Through this process, residual ionic components or impurities remaining in the final product can be removed.
다음으로 상기 수열합성의 최종 생성물을 60 내지 80 ℃에서 건조하여 이황화몰리브덴을 수득한다. 상기 건조는 6 내지 12 시간 동안 진공 조건에서 진행하는 것이 바람직하다.Next, the final product of hydrothermal synthesis is dried at 60 to 80 ° C. to obtain molybdenum disulfide. The drying is preferably performed under vacuum conditions for 6 to 12 hours.
상기의 제조방법에 의해 제조된 이황화몰리브덴은 1 내지 20 nm, 바람직하게는 1 내지 10 nm 두께의 나노시트(sheet) 형상일 수 있다. 또한 전술한 비율 이상의 황 전구체를 투입하여 제조된 이황화몰리브덴은 결함(defect)이 포함된 것일 수 있다.The molybdenum disulfide prepared by the above-described manufacturing method may be in the form of a nanosheet having a thickness of 1 to 20 nm, preferably 1 to 10 nm. In addition, the molybdenum disulfide prepared by adding a sulfur precursor of the above-described ratio may include defects.
전술한 바와 같은 이황화몰리브덴의 제조방법에 의해 제조된 이황화몰리브덴을 리튬 이차전지에 적용할 경우, 리튬 이차전지의 충방전시 용출되는 리튬 폴리설파이드를 흡착하여 리튬 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다. When the molybdenum disulfide prepared by the method for producing molybdenum disulfide as described above is applied to a lithium secondary battery, lithium polysulfide eluted during charging and discharging of the lithium secondary battery can be adsorbed to improve the performance of the lithium secondary battery.
상기 제조방법에 의해 제조된 이황화몰리브덴은 결정성 일 수 있다.Molybdenum disulfide prepared by the above manufacturing method may be crystalline.
도 4는 상기의 제조방법에 의해 제조된 이황화몰리브덴의 X-선 회절 분석(XRD) 데이터 결과를 나타낸다. 도 4의 CuKα선을이용한 X-선 회절 분석 결과 (002), (100, 101), (103) 및 (110) 면의 XRD 피크가 각각 2θ = 14.0±0.2°, 33.1±0.2°, 39.4±0.2° 및 58.7±0.2°에 나타났다. (단, (100)면과 (101)면은 넓은 피크로 확인됨) 도 4의 유효 피크 검출을 통해서 본 발명에 따른 이황화몰리브덴이 합성된 것을 확인할 수 있다.Figure 4 shows the X-ray diffraction analysis (XRD) data results of molybdenum disulfide prepared by the above-described manufacturing method. The XRD peaks of the (002), (100, 101), (103) and (110) planes using X-ray diffraction analysis using CuKα rays of FIG. 4 are 2θ = 14.0 ± 0.2 °, 33.1 ± 0.2 °, and 39.4 ±, respectively. 0.2 ° and 58.7 ± 0.2 °. (However, the (100) plane and the (101) plane are identified as wide peaks) It can be confirmed that the molybdenum disulfide according to the present invention was synthesized through the effective peak detection of FIG. 4.
X-선 회절 분석(XRD)에서 유효(significant or effective) 피크란 XRD 데이터에서 분석 조건이나 분석 수행자에 크게 영향을 받지 않고 실질적으로 동일한 패턴으로 반복 검출되는 피크를 의미하고, 이를 달리 표현하면 백그라운드 수준(backgound level) 대비 1.5배 이상일 수 있고, 바람직하게는 2배 이상, 더욱 바람직하게는 2.5배 이상의 높이, 세기, 강도 등을 갖는 피크를 의미한다.A significant or effective peak in X-ray diffraction analysis (XRD) means a peak that is repeatedly detected in a substantially identical pattern in XRD data without being significantly affected by analytical conditions or analytical performers. It may be 1.5 times or more compared to (backgound level), preferably 2 times or more, and more preferably 2.5 times or more means a peak having an intensity, intensity, or the like.
리튬 이차전지용 양극Anode for lithium secondary battery
본 발명은 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 리튬 이차전지용 양극으로서, 상기 양극은 이황화몰리브덴(MoS2)을 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.The present invention provides a positive electrode for a lithium secondary battery comprising an active material, a conductive material and a binder, the positive electrode for a lithium secondary battery comprising molybdenum disulfide (MoS 2 ).
이때, 리튬 이차전지의 양극은 전류 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성된 전극 활물질층을 포함할 수 있으며, 상기 전극 활물질층은 활물질, 도전재 및 바인더가 포함된 베이스 고형분을 포함할 수 있다.At this time, the positive electrode of the lithium secondary battery may include a current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the current collector, and the electrode active material layer may include a base solid content including an active material, a conductive material, and a binder. .
상기 집전체로는 도전성이 우수한 알루미늄, 니켈 등을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.As the current collector, it may be preferable to use aluminum, nickel or the like having excellent conductivity.
본 발명의 일 구현예로, 상기 활물질, 도전재, 및 바인더를 포함하는 베이스 고형분 100 중량부 기준으로 상기 이황화몰리브덴을 0.1 내지 15 중량부를 포함할 수 있고 구체적으로 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 5 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 상기 수치 범위의 하한값 미만인 경우에는 폴리설파이드의 흡착 효과가 미미할 수 있고, 상한값을 초과하는 경우에는 전지의 에너지 밀도가 감소하여 전극의 용량이 줄어들 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 이황화몰리브덴은 본 발명에서 제시하는 제조방법에 의해 제조된 이황화몰리브덴을 사용할 수 있다. Of the present invention In one embodiment, the molybdenum disulfide may contain 0.1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the base solids containing the active material, the conductive material, and the binder, specifically 1 to 10 parts by weight, preferably 5 to 10 It may include parts by weight. If it is less than the lower limit of the numerical range, the adsorption effect of polysulfide may be insignificant, and if it exceeds the upper limit, the energy density of the battery decreases and the capacity of the electrode may decrease, which is undesirable. The molybdenum disulfide may be used molybdenum disulfide prepared by the production method proposed in the present invention.
상기 제조방법에 따라 제조된 이황화몰리브덴은 충분한 양의 황 전구체와 반응한 결과 1 내지 20 nm 두께의 나노시트 형상일 수 있으며, 상기 나노시트 형상의 이황화몰리브덴에 다양한 크기의 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성된 결함(defect)를 포함할 수 있다.Molybdenum disulfide prepared according to the above manufacturing method may have a nanosheet shape having a thickness of 1 to 20 nm as a result of reacting with a sufficient amount of a sulfur precursor, and regularly or irregularly formed defects of various sizes in the nanosheet-shaped molybdenum disulfide (defect).
여기에서, 상기 결함은 점결함, 선결함, 면결함 중 적어도 하나의 결함을 의미할 수 있다. 자세하게, 상기 결함은 공공, 침입형 원자등과 같은 점결함을 포함할 수 있고, 전위(dislocaiton)와 같은 선결함을 포함할 수 있고, 결정입계(Grain Boundary)와 같은 면결함을 포함할 수 있음은 물론이다. Here, the defect may mean at least one of a defect, a point defect, and a face defect. In detail, the defect may include point defects such as public, intrusive atoms, etc., may include predefects such as dislocaiton, and surface defects such as grain boundaries. Of course.
상기 나노시트 형상의 이황화몰리브덴은 복수 개의 결함을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 결함들 사이의 이격 거리는 서로 대응되거나 서로 다를 수 있다. 상기 복수 개의 결함들은 서로 대응되거나 서로 다른 크기를 가질 수 있다.The nanosheet-shaped molybdenum disulfide may include a plurality of defects. The separation distances between the plurality of defects may correspond to each other or may be different from each other. The plurality of defects may correspond to each other or may have different sizes.
본 발명에 따른 상기 결함은 나노시트 형상의 이황화몰리브덴에 '반응 경계 장소(active edge site)'를 추가적으로 제공하고 리튬 폴리설파이드의 흡착 및 환원반응을 촉진시킬 수 있는 전기화학적 촉매활성을 부여하여, 이를 포함하는 리튬 이차전지의 방전용량 및 수명특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.The defect according to the present invention additionally provides a 'active edge site' to the nanosheet-shaped molybdenum disulfide, and imparts an electrochemical catalytic activity capable of promoting adsorption and reduction reaction of lithium polysulfide. There is an advantage that can improve the discharge capacity and life characteristics of the lithium secondary battery containing.
한편, 본 발명의 양극을 구성하는 베이스 고형분 중 활물질로는 황 원소(Elemental sulfur, S8), 황 계열 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 상기 황 계열 화합물은 구체적으로, Li2Sn(n=1), 유기황 화합물 또는 탄소-황 복합체((C2Sx)n: x=2.5 내지 50, n=2) 등일 수 있다.On the other hand, among the base solids constituting the positive electrode of the present invention, the active material may include elemental sulfur (S 8 ), a sulfur-based compound, or a mixture thereof, and the sulfur-based compound is specifically Li 2 S n (n = 1), an organic sulfur compound, or a carbon-sulfur complex ((C 2 S x ) n : x = 2.5 to 50, n = 2).
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극은 바람직하기로 황-탄소 복합체의 활물질을 포함할 수 있으며, 황 물질은 단독으로는 전기 전도성이 없기 때문에 도전재와 복합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 이황화몰리브덴의 첨가는 이러한 황-탄소 복합체 구조 유지에 영향을 주지 않으며, 결함을 가진 이황화몰리브덴의 구조적 특성상 전기화학적 촉매활성 향상의 장점이 있다.The positive electrode for a lithium secondary battery according to the present invention may preferably include an active material of a sulfur-carbon composite, and since the sulfur material is not electrically conductive alone, it can be used in combination with a conductive material. The addition of molybdenum disulfide according to the present invention does not affect the maintenance of this sulfur-carbon composite structure, and has the advantage of improving electrochemical catalytic activity due to the structural characteristics of the defective molybdenum disulfide.
일 구현예에 있어서 상기 황-탄소 복합체는 황-탄소 복합체 100 중량부 기준 황의 함량이 60 내지 90 중량부일 수 있으며, 구체적으로 65 내지 85 중량부, 바람직하게는 70 내지 80 중량부일 수 있다. 만일 황의 함량이 60 중량부 미만일 경우 상대적으로 황-탄소 복합체의 탄소재의 함량이 많아지고, 탄소의 함량이 증가함에 따라 비표면적이 증가하여 슬러리 제조시에 바인더 첨가량을 증가시켜 주어야 한다. 바인더 첨가량의 증가는 결국 전극의 면저항을 증가시키기게 되고 전자 이동(electron pass)을 막는 절연체 역할을 하게 되어 전지 성능을 저하시킬 수 있다. 황의 함량이 90 중량부를 초과하는 경우 탄소재와 결합하지 못한 황 또는 황 화합물이 그들끼리 뭉치거나 탄소재의 표면으로 재용출되어 전자를 받기 어려워서 전극 반응에 직접적으로 참여하기 어렵게 될 수 있으므로 상기 범위에서 적절히 조절한다.In one embodiment, the sulfur-carbon composite may have a sulfur-based content of 60 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the sulfur-carbon composite, specifically 65 to 85 parts by weight, and preferably 70 to 80 parts by weight. If the content of sulfur is less than 60 parts by weight, the content of the carbon material of the sulfur-carbon composite increases relatively, and as the content of carbon increases, the specific surface area increases, so that the amount of binder added during slurry production must be increased. Increasing the amount of the binder added eventually increases the sheet resistance of the electrode and acts as an insulator preventing electron pass, which can degrade battery performance. If the sulfur content exceeds 90 parts by weight, the sulfur or sulfur compounds that are not combined with the carbon material may be difficult to directly participate in the electrode reaction due to aggregation or re-eluting to the surface of the carbon material, making it difficult to directly participate in the electrode reaction. Adjust accordingly.
본 발명에 따른 활물질로 황-탄소 복합체의 탄소는 다공성 구조이거나 비표면적이 높은 것으로 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이든 무방하다. 예를 들어, 상기 다공성 탄소재로는 그래파이트(graphite); 그래핀(graphene); 덴카 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본 블랙; 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 등의 탄소나노튜브(CNT); 그라파이트 나노파이버(GNF), 카본 나노파이버(CNF), 활성화 탄소 파이버(ACF) 등의 탄소 섬유; 및 활성탄소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 제한되지 않으며 그 형태는 구형, 봉형, 침상형, 판상형, 튜브형 또는 벌크형으로 리튬 이차전지에 통상적으로 사용되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다.As the active material according to the present invention, the carbon of the sulfur-carbon composite may have any porous structure or high specific surface area, as long as it is commonly used in the art. For example, the porous carbon material includes graphite; Graphene; Carbon blacks such as denka black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Carbon nanotubes (CNT) such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT); Carbon fibers such as graphite nanofiber (GNF), carbon nanofiber (CNF), and activated carbon fiber (ACF); And it may be at least one selected from the group consisting of activated carbon, but is not limited thereto, and its shape is spherical, rod-shaped, needle-shaped, plate-shaped, tubular or bulk-type, and can be used without limitation as long as it is commonly used in lithium secondary batteries.
상기 활물질은 바람직하기로 베이스 고형분 100 중량부 중 50 내지 95 중량부를 구성하도록 하고, 보다 바람직하기로는 70 중량부 내외로 할 수 있다. 만약 활물질이 상기 범위 미만으로 포함되면 전극의 반응을 충분하게 발휘하기 어렵고, 상기 범위 초과로 포함되어도 기타 도전재 및 바인더의 포함량이 상대적으로 부족하여 충분한 전극 반응을 발휘하기 어렵기 때문에 상기 범위 내에서 적정 함량을 결정하는 것이 바람직하다.The active material is preferably 50 to 95 parts by weight of 100 parts by weight of the base solid content, more preferably 70 parts by weight or less. If the active material is included below the above range, it is difficult to sufficiently exhibit the reaction of the electrode, and even if it is included above the above range, the amount of other conductive materials and binders is relatively insufficient, so that it is difficult to exert sufficient electrode reaction within the above range. It is desirable to determine the appropriate content.
본 발명의 양극을 구성하는 베이스 고형분 중 상기 도전재는 전해질과 양극 활물질을 전기적으로 연결시켜 주어 전자가 집전체(Current collector)로부터 황까지 이동하는 경로의 역할을 하는 물질로서, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 다공성 및 도전성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, KS6과 같은 흑연계 물질; 슈퍼 P(Super-P), 카본 블랙, 덴카 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙과 같은 카본 블랙; 플러렌 등의 탄소 유도체; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 또는 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 등의 전도성 고분자를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. Among the base solids constituting the positive electrode of the present invention, the conductive material is a material that electrically connects the electrolyte and the positive electrode active material to serve as a pathway for electrons to move from the current collector to sulfur, causing a chemical change in the battery. It is not particularly limited as long as it does not have porosity and conductivity. Graphite-based materials such as KS6; Carbon blacks such as super P (Super-P), carbon black, denka black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Carbon derivatives such as fullerene; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder, and nickel powder; Alternatively, conductive polymers such as polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole may be used alone or in combination.
상기 도전재는 바람직하기로 베이스 고형분 100 중량부 중 1 내지 10 중량부를 구성하도록 하고, 바람직하기로는 5 중량부 내외로 할 수 있다. 만약, 전극에 포함되는 도전재의 함량이 상기 범위 미만이면 전극 내 황 중 반응하지 못하는 부분이 증가하게 되고, 결국은 용량 감소를 일으키게 되며, 상기 범위 초과이면 고효율 방전 특성과 충, 방전 사이클 수명에 악영향을 미치게 되므로 상술한 범위 내에서 적정 함량을 결정하는 것이 바람직하다.The conductive material is preferably configured to constitute 1 to 10 parts by weight of 100 parts by weight of the base solid content, preferably 5 parts by weight or less. If the content of the conductive material included in the electrode is less than the above range, a portion of the electrode that does not react increases in sulfur, and eventually causes a decrease in capacity. If it exceeds the above range, high efficiency discharge characteristics, charge and discharge cycle life are adversely affected. It is desirable to determine the appropriate content within the above-described range.
베이스 고형분으로서 상기 바인더는 양극을 형성하는 베이스 고형분의 슬러리 조성물을 집전체에 잘 부착하기 위하여 포함하는 물질로서, 용매에 잘 용해되고 양극 활물질과 도전재와의 도전 네트워크를 잘 구성할 수 있는 물질을 사용한다. 특별한 제한이 없는 한 당해 업계에서 공지된 모든 바인더들을 사용할 수 있으며, 바람직하기로 폴리(비닐)아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 피롤리돈, 알킬레이티드 폴리에틸렌 옥사이드, 가교결합된 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 에테르, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드의 코폴리머(상품명: Kynar), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌폴리비닐클로라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리스티렌, 카르복시메틸 셀룰로오즈, 폴리디메틸실록세인과 같은 실록세인계, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부티디엔 고무, 스티렌-이소프렌 고무를 포함하는 고무계 바인더, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트와 같은 에틸렌글리콜계 및 이들의 유도체, 이들의 블랜드, 이들의 공중합체 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As a base solid, the binder is a material containing a slurry composition of a base solid that forms a positive electrode to adhere well to a current collector, and is a material that is well soluble in a solvent and can well constitute a conductive network between a positive electrode active material and a conductive material. use. Any binders known in the art can be used, unless otherwise specified, preferably poly (vinyl) acetate, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, crosslinked polyethylene oxide , Polyvinyl ether, poly (methyl methacrylate), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyhexafluoropropylene, copolymer of polyvinylidene fluoride (trade name: Kynar), poly (ethyl acrylate), poly Siloxane groups such as tetrafluoroethylene polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, polystyrene, carboxymethyl cellulose, polydimethylsiloxane, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene Rubber, rubber-based binder containing styrene-isoprene rubber, polyester Ethylene glycol-based such as styrene glycol diacrylate and derivatives thereof, blends thereof, and copolymers thereof may be used, but are not limited thereto.
상기 바인더는 전극에 포함되는 베이스 조성물 100 중량부 중 1 내지 10 중량부를 구성하도록 하고, 바람직하기로는 5 중량부 내외로 할 수 있다. 만약, 바인더 수지의 함량이 상기 범위 미만이면 양극의 물리적 성질이 저하되어 양극 활물질과 도전재가 탈락할 수 있고, 상기 범위 초과이면 양극에서 활물질과 도전재의 비율이 상대적으로 감소되어 전지 용량이 감소될 수 있으므로 상술한 범위 내에서 적정 함량을 결정하는 것이 바람직하다.The binder is made to constitute 1 to 10 parts by weight of 100 parts by weight of the base composition included in the electrode, preferably 5 parts by weight. If the content of the binder resin is less than the above range, the physical properties of the positive electrode may deteriorate and the positive electrode active material and the conductive material may drop off. If the content exceeds the above range, the ratio of the active material and the conductive material in the positive electrode may be relatively reduced to decrease the battery capacity. Therefore, it is preferable to determine an appropriate content within the above-described range.
상술한 바와 같이 이황화몰리브덴 및 베이스 고형분을 포함하는 양극은 통상의 방법에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 양극 활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포(코팅)하고 압축한 뒤 건조하여 양극을 제조할 수 있다.As described above, the anode containing molybdenum disulfide and the base solid content may be prepared according to a conventional method. For example, a mixture of a solvent, a binder, a conductive material, and a dispersant may be mixed with a positive electrode active material, if necessary, to prepare a slurry, and then coated (coated) on a current collector of a metal material, compressed, and dried to produce a positive electrode. have.
이를테면, 상기 양극 슬러리 제조 시 먼저 이황화몰리브덴을 용매에 분산한 후 얻어진 용액을 활물질, 도전재 및 바인더와 믹싱하여 양극 형성을 위한 슬러리 조성물을 얻는다. 이후 이러한 슬러리 조성물을 집전체 상에 코팅한 후 건조하여 양극을 완성한다. 이때 필요에 따라 전극 밀도의 향상을 위하여 집전체에 압축 성형하여 제조할 수 있다. 상기 슬러리를 코팅하는 방법으로 그 제한은 없으며, 예컨대, 닥터 블레이드 코팅(Doctor blade coating), 딥 코팅(Dip coating), 그라비어 코팅(Gravure coating), 슬릿 다이 코팅(Slit die coating), 스핀 코팅(Spin coating), 콤마 코팅(Comma coating), 바 코팅(Bar coating), 리버스 롤 코팅(Reverse roll coating), 스크린 코팅(Screen coating), 캡 코팅(Cap coating) 방법 등을 수행하여 제조할 수 있다.For example, when preparing the positive electrode slurry, first, the molybdenum disulfide is dispersed in a solvent, and then the obtained solution is mixed with an active material, a conductive material, and a binder to obtain a slurry composition for positive electrode formation. Then, the slurry composition is coated on a current collector and then dried to complete an anode. At this time, in order to improve the electrode density, if necessary, compression molding may be performed on the current collector. There is no limitation in the method for coating the slurry, for example, doctor blade coating, dip coating, gravure coating, slit die coating, spin coating coating, comma coating, bar coating, reverse roll coating, screen coating, and cap coating.
이때 상기 용매로는 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 균일하게 분산시킬 수 있는 것은 물론, 이황화몰리브덴을 용이하게 용해할 수 있는 것을 사용한다. 이러한 용매로는 수계 용매로서 물이 가장 바람직하며, 이때 물은 2차 증류한 DW(Distilled Water), 3차 증류한 DIW(Deionzied Water)일 수 있다. 다만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 필요한 경우 물과 쉽게 혼합이 가능한 저급 알코올이 사용될 수 있다. 상기 저급 알코올로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 및 부탄올 등이 있으며, 바람직하기로 이들은 물과 함께 혼합하여 사용될 수 있다.In this case, as the solvent, one capable of uniformly dispersing the positive electrode active material, the binder, and the conductive material, as well as those capable of easily dissolving molybdenum disulfide are used. As the solvent, water is most preferable as the water-based solvent, and the water may be DW (Distilled Water) distilled second, or DIW (Deionzied Water) distilled third. However, the present invention is not limited thereto, and if necessary, a lower alcohol that can be easily mixed with water may be used. Examples of the lower alcohol include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and butanol. Preferably, they can be used by mixing with water.
일 구현예로 상기 양극은 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성된 전극 활물질층을 포함하며, 상기 전극 활물질층은 활물질, 도전재, 바인더 및 본 발명에 따른 이황화몰리브덴을 포함하고, 상기 전극 활물질층의 기공도는 60 내지 75 % 일 수 있으며, 구체적으로 60 내지 70 %, 바람직하게는 60 내지 65 % 일 수 있다.In one embodiment, the positive electrode includes a current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the current collector, and the electrode active material layer includes an active material, a conductive material, a binder, and molybdenum disulfide according to the present invention, and the electrode active material The porosity of the layer may be 60 to 75%, specifically 60 to 70%, preferably 60 to 65%.
본 발명에 있어서, 용어 "기공도(porosity)"은 어느 구조체에서 전체 부피에 대해 기공이 차지하는 부피의 비율을 의미하고, 그의 단위로서 %를 사용하며, 공극율, 다공도 등의 용어와 상호 교환하여 사용할 수 있다. In the present invention, the term "porosity (porosity)" refers to the ratio of the volume occupied by the pores to the total volume in a certain structure, uses% as its unit, is used interchangeably with terms such as porosity, porosity, etc. You can.
본 발명에 있어서, 상기 기공도의 측정은 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따라 예를 들어 BET(Brunauer-Emmett- Teller) 측정법 또는 수은 침투법 (Hg porosimeter)에 의해 크기(micro) 및 메소 세공 부피(meso pore volume)를 측정할 수 있다.In the present invention, the measurement of the porosity is not particularly limited, and according to an embodiment of the present invention, for example, BET (Brunauer-Emmett-Teller) measurement method or mercury penetration method (Hg porosimeter) by the size (micro) And meso pore volume.
만일 상기 전극 활물질층의 기공도가 60 %에 미치지 못하는 경우에는 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 베이스 고형분의 충진도가 지나치게 높아져서 활물질 사이에 이온전도 및/또는 전기 전도를 나타낼 수 있는 충분한 전해액이 유지될 수 없게 되어 전지의 출력특성이나 사이클 특성이 저하될 수 있으며, 전지의 과전압 및 방전용량 감소가 심하게 되어 본 발명에 따른 이황화몰리브덴을 포함함에 따른 효과가 제대로 발현되지 않을 수 있는 문제가 있다. 기공도가 75 % 를 초과하여 지나치게 높은 기공도를 갖는 경우 집전체와 물리적 및 전기적 연결이 낮아져 접착력이 저하되고 반응이 어려워지는 문제가 있으며, 높아진 기공도를 전해액이 충진되어 전지의 에너지 밀도가 낮아질 수 있는 문제가 있으므로 상기 범위에서 적절히 조절한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 기공도는 핫프레스법, 롤프레스법, 판프레스법 및 롤라미네이트법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법에 의해 수행될 수 있다.If the porosity of the electrode active material layer is less than 60%, the filling degree of the base solids containing the active material, the conductive material, and the binder is too high, and sufficient electrolyte solution capable of exhibiting ionic conductivity and / or electrical conduction between the active materials is obtained. Since it cannot be maintained, the output characteristics or cycle characteristics of the battery may be deteriorated, and the overvoltage and discharge capacity of the battery are severely reduced, so that the effect of including molybdenum disulfide according to the present invention may not be properly expressed. When the porosity exceeds 75% and has an excessively high porosity, there is a problem in that the physical and electrical connection with the current collector is lowered, resulting in a decrease in adhesion and a difficulty in reaction, and the increased porosity is filled with an electrolyte solution, thereby lowering the energy density of the battery. Since there is a possible problem, it is appropriately adjusted within the above range. According to one embodiment of the present invention, the porosity may be performed by a method selected from the group consisting of a hot press method, a roll press method, a plate press method and a roll laminate method.
리튬 이차전지Lithium secondary battery
한편, 본 발명은Meanwhile, the present invention
양극, 음극, 이들 사이에 개재된 분리막 및 전해질을 구비하되, 상기 양극은 전술한 바의 양극인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지를 제공한다.An anode, a cathode, a separator and an electrolyte interposed therebetween, and the anode provides a lithium secondary battery characterized in that it is an anode as described above.
이때 상기 음극, 분리막 및 전해질은 리튬 이차전지에 사용될 수 있는 통상의 물질들로 구성될 수 있다.At this time, the negative electrode, the separator and the electrolyte may be composed of common materials that can be used in lithium secondary batteries.
구체적으로, 상기 음극은 활물질로서 리튬 이온(Li+)을 가역적으로 흡장(Intercalation) 또는 방출(Deintercalation)할 수 있는 물질, 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 또는 리튬 합금을 사용할 수 있다.Specifically, the negative electrode is a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions (Li + ) as an active material, a material capable of reversibly forming a lithium-containing compound by reacting with lithium ions, lithium metal Alternatively, a lithium alloy can be used.
상기 리튬 이온(Li+)을 가역적으로 흡장 또는 방출할 수 있는 물질은 이를테면 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 리튬 이온(Li+)과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질은 이를테면, 산화주석, 티타늄 나이트레이트 또는 실리콘일 수 있다. 또한, 상기 리튬 합금은 예를 들어, 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속의 합금일 수 있다.The material capable of reversibly occluding or releasing the lithium ion (Li + ) may be, for example, crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof. In addition, a material capable of reversibly forming a lithium-containing compound by reacting with the lithium ion (Li + ) may be, for example, tin oxide, titanium nitrate or silicon. In addition, the lithium alloy may be, for example, an alloy of lithium and a metal selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al and Sn.
또, 상기 음극은 음극 활물질과 함께 선택적으로 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더는 음극 활물질의 페이스트화, 활물질간 상호 접착, 활물질과 전류 집전체와의 접착, 활물질 팽창 및 수축에 대한 완충 효과 등의 역할을 한다. 구체적으로 상기 바인더는 앞서 설명한 바와 동일하다.In addition, the negative electrode may further include a binder selectively together with the negative electrode active material. The binder plays a role of pasting the negative electrode active material, mutual adhesion between the active materials, adhesion between the active material and the current collector, and buffering effects for expansion and contraction of the active material. Specifically, the binder is the same as described above.
또, 상기 음극은 음극 활물질 및 바인더를 포함하는 음극 활성층의 지지를 위한 전류 집전체를 더 포함할 수도 있다. 상기 전류 집전체는 구체적으로 구리, 알루미늄, 스테인리스스틸, 티타늄, 은, 팔라듐, 니켈, 이들의 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다. 상기 스테인리스스틸은 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면 처리될 수 있으며, 상기 합금으로는 알루미늄-카드뮴 합금이 사용될 수 있다. 그 외에도 소성 탄소, 도전제로 표면 처리된 비전도성 고분자, 또는 전도성 고분자 등이 사용될 수도 있다.In addition, the negative electrode may further include a current collector for supporting the negative electrode active layer including a negative electrode active material and a binder. The current collector may be specifically selected from the group consisting of copper, aluminum, stainless steel, titanium, silver, palladium, nickel, alloys thereof, and combinations thereof. The stainless steel may be surface treated with carbon, nickel, titanium or silver, and an aluminum-cadmium alloy may be used as the alloy. In addition, calcined carbon, a non-conductive polymer surface-treated with a conductive agent, or a conductive polymer may be used.
또, 상기 음극은 리튬 금속의 박막일 수도 있다.In addition, the negative electrode may be a thin film of lithium metal.
상기 분리막은 양극과 음극을 서로 분리 또는 절연시키면서 이들 사이에 리튬 이온의 수송을 가능하게 하는 물질을 사용하되, 통상 리튬 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 낮은 저항을 가지면서 전해질 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다.The separator uses a material that allows lithium ions to be transported between the positive electrode and the negative electrode while insulating or insulating them from each other, but can be used without particular limitation as long as it is used as a separator in a lithium secondary battery. It is preferable to have a low resistance and excellent electrolyte-moisturizing ability.
보다 바람직하기로 상기 분리막 물질로는 다공성이고 비전도성 또는 절연성인 물질을 사용할 수 있으며, 이를테면 필름과 같은 독립적인 부재이거나, 또는 양극 및/또는 음극에 부가된 코팅층을 사용할 수 있다.More preferably, as the separator material, a porous, non-conductive or insulating material may be used, such as an independent member such as a film, or a coating layer added to the positive electrode and / or the negative electrode.
구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, a porous polymer film made of a polyolefin-based polymer such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene / butene copolymer, ethylene / hexene copolymer, and ethylene / methacrylate copolymer is used alone. It may be used as or by laminating them, or a conventional porous non-woven fabric, for example, a high-melting point glass fiber, a polyethylene terephthalate fiber, or the like may be used, but is not limited thereto.
상기 전해질은 리튬염을 함유하는 비수계 전해질로서 리튬염과 전해액으로 구성되어 있으며, 전해액으로는 비수계 유기 용매, 유기 고체 전해질 및 무기 고체 전해질 등이 사용된다.The electrolyte is a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and is composed of a lithium salt and an electrolyte. As the electrolyte, a non-aqueous organic solvent, an organic solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte are used.
상기 리튬염은 비수계 유기 용매에 쉽게 용해될 수 있는 물질로서, 예컨대, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiB(Ph)4 , LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, LiSO3CH3, LiSO3CF3, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, LiN(CF3SO2)2로 이루어진 군으로부터 하나 이상일 수 있으나, 통상 리튬 이차전지에서 리튬염으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다.The lithium salt is a material that can be easily dissolved in a non-aqueous organic solvent, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiB (Ph) 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiSO 3 CH 3, LiSO 3 CF 3, LiSCN, LiC (CF 3 SO 2) 3, LiN (CF 3 SO 2) be at least one from the group consisting of 2 However, it can be used without any particular limitation as long as it is usually used as a lithium salt in a lithium secondary battery.
상기 리튬염의 농도는, 전해질 혼합물의 정확한 조성, 염의 용해도, 용해된 염의 전도성, 전지의 충전 및 방전 조건, 작업 온도 및 리튬 배터리 분야에 공지된 다른 요인과 같은 여러 요인에 따라, 0.2 내지 2M, 바람직하기로 0.6 내지 2M, 보다 바람직하기로 0.7 내지 1.7M일 수 있다. 만약, 리튬염의 농도가 상기 범위 미만이면 전해질의 전도도가 낮아져서 전해질 성능이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과이면 전해질의 점도가 증가하여 리튬 이온(Li+)의 이동성이 감소될 수 있으므로 상기 범위 내에서 적정 농도를 선택하는 것이 바람직하다.The concentration of the lithium salt is preferably 0.2 to 2M, depending on several factors such as the exact composition of the electrolyte mixture, the solubility of the salt, the conductivity of the dissolved salt, the conditions for charging and discharging the cell, the working temperature and other factors known in the lithium battery art. It may be 0.6 to 2M, and more preferably 0.7 to 1.7M. If the concentration of the lithium salt is less than the above range, the conductivity of the electrolyte may be lowered to degrade the electrolyte performance, and if it exceeds the above range, the viscosity of the electrolyte may increase and mobility of lithium ions (Li + ) may be reduced, so within the above range. It is desirable to select an appropriate concentration.
상기 비수계 유기 용매는 리튬염을 잘 용해시킬 수 있는 물질로서, 바람직하기로 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 1,2-디부톡시에탄, 디옥솔란 (Dioxolane, DOL), 1,4-디옥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트(DEC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸프로필카보네이트(MPC), 에틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 부틸에틸카보네이트, 에틸프로파노에이트(EP), 톨루엔, 자일렌, 디메틸에테르(dimethyl ether, DME), 디에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르(Triethylene glycol monomethyl ether, TEGME), 디글라임, 테트라글라임, 헥사메틸 포스포릭 트리아마이드(hexamethyl phosphoric triamide), 감마부티로락톤(GBL), 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), N-메틸피롤리돈, 3-메틸-2-옥사졸리돈, 아세트산에스테르, 부티르산에스테르 및 프로피온산에스테르, 디메틸포름아마이드, 설포란(SL), 메틸설포란, 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이드, 디메틸설페이트, 에틸렌글리콜 디아세테이트, 디메틸설파이트, 또는 에틸렌글리콜설파이트 등의 비양자성 유기 용매가 사용될 수 있으며, 이들 중 하나 또는 둘 이상의 혼합 용매 형태로 사용될 수 있다.The non-aqueous organic solvent is a material capable of dissolving the lithium salt well, preferably 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, dioxolane (Dioxolane, DOL) ), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate , Dipropyl carbonate, butyl ethyl carbonate, ethyl propanoate (EP), toluene, xylene, dimethyl ether (DME), diethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether (TEGME), Diglyme, tetraglyme, hexamethyl phosphoric triamide, gamma-butyrolactone (GBL), acetonitrile, propionitrile, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), N-methylpi Lollidon, 3-methyl-2 -Oxazolidone, acetic acid ester, butyric acid ester and propionic acid ester, dimethylformamide, sulfolane (SL), methylsulfolan, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, dimethylsulfate, ethylene glycol diacetate, dimethylsulfite, or ethylene An aprotic organic solvent such as glycol sulfite may be used, and one or more mixed solvents may be used.
상기 유기 고체 전해질로는 바람직하기로, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(Agitation lysine), 폴리에스테르 설파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.As the organic solid electrolyte, preferably, a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, a poly ationation lysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, ionic Polymers containing dissociation groups and the like can be used.
본 발명의 무기 고체 전해질로는 바람직하기로, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.As the inorganic solid electrolyte of the present invention, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO4-Li 2 S-SiS 2 and other nitrides of Li, halide, sulfate, and the like can be used.
전술한 바의 리튬 이차전지의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 젤리-롤형, 스택형, 스택-폴딩형(스택-Z-폴딩형 포함), 또는 라미네이션-스택 형일 수 있으며, 바람직하기로 스택-폴딩형일 수 있다. The shape of the lithium secondary battery as described above is not particularly limited, and may be, for example, a jelly-roll type, a stack type, a stack-folding type (including a stack-Z-folding type), or a lamination-stack type, preferably It may be a stack-folding type.
이러한 상기 양극, 분리막, 및 음극이 순차적으로 적층된 전극 조립체를 제조한 후, 이를 전지 케이스에 넣은 다음, 케이스의 상부에 전해액을 주입하고 캡 플레이트 및 가스켓으로 밀봉하여 조립하여 리튬 이차전지를 제조한다.After preparing the electrode assembly in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are sequentially stacked, they are placed in a battery case, and then an electrolyte is injected into the upper portion of the case and sealed with a cap plate and gasket to assemble to produce a lithium secondary battery. .
상기 리튬 이차전지는 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조 방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.The lithium secondary battery may be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a pouch shape according to the shape, and may be divided into a bulk type and a thin film type according to the size. The structure and manufacturing method of these batteries are well known in the art, so detailed descriptions thereof are omitted.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 이황화몰리브덴(MoS2)을 포함함으로써 리튬 이차전지의 충방전시 발생하는 리튬 폴리설파이드를 흡착하여 리튬 이차전지 양극의 반응성이 증가하고, 나노시트 형상에 존재하는 결함으로 인하여 전기화학적 촉매활성을 증가시킨다. 따라서 상기 이황화몰리브덴이 적용된 리튬 이차전지는 방전용량과 수명을 증가시키는 효과를 가진다.The lithium secondary battery according to the present invention constituted as described above contains molybdenum disulfide (MoS 2 ) to adsorb lithium polysulfide generated during charging and discharging of the lithium secondary battery, thereby increasing the reactivity of the anode of the lithium secondary battery, and nanosheet Electrochemical catalytic activity is increased due to defects in the shape. Therefore, the lithium secondary battery to which the molybdenum disulfide is applied has an effect of increasing discharge capacity and life.
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and the like, but the scope and content of the present invention may be reduced or limited by the examples below.
[[ 제조예Manufacturing example 1] One] 나노시트Nano sheet 형상의 Shape 이황화몰리브덴(MoSMolybdenum disulfide (MoS 22 )의)of 제조 Produce
몰리브덴산 암모늄((NH4)6Mo7O24 ·4H2O) (Junsei Chemical 社) 0.82 g 및 티오우레아(Thiourea, CH4N2S) (Sigma-Aldrich 社) 1.54 g을 DIW(deionized water) 20 ml에 투입하고, 30분간 격렬하게 교반하여 균일한 혼합 용액을 제조하였다. (Mo:S = 1:4.3 몰비율)Ammonium molybdate ((NH 4) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O) (Junsei Chemical社) 0.82 g , and thiourea (Thiourea, CH 4 N 2 S ) (Sigma-Aldrich社) 1.54 g of DIW (deionized water ) Into 20 ml, and stirred vigorously for 30 minutes to prepare a uniform mixed solution. (Mo: S = 1: 4.3 molar ratio)
상기 혼합 용액을 테프론 표면 처리된 스테인리스 스틸 재질의 오토클레이브(Autoclave)에 넣고, 220 ℃에서 18시간 동안 수열합성반응을 진행하였다.The mixed solution was placed in an autoclave made of stainless steel with Teflon surface treatment, and a hydrothermal synthesis reaction was performed at 220 ° C. for 18 hours.
이후, 실온으로 서냉 후 최종 생성물을 물과 에탄올을 이용하여 수차례 세척하고, 60 ℃에서 진공건조하여 나노시트 형상의 이황화몰리브덴을 제조하였다.Thereafter, after slowly cooling to room temperature, the final product was washed several times with water and ethanol, and vacuum dried at 60 ° C. to prepare nanosheet-shaped molybdenum disulfide.
[[ 실시예Example 1] One] 이황화몰리브덴이Molybdenum disulfide 첨가된 양극을 포함한 리튬 이차전지의 제조 (1) Preparation of lithium secondary battery including added positive electrode (1)
먼저, 용매로서 물에 상기 이황화몰리브덴을 투입할 베이스 고형분(활물질, 도전재 및 바인더)에 총 중량(100 중량부) 대비 상기 제조예에서 제조된 10 중량부 이황화몰리브덴을 투입하여 용해하였다. 이후, 얻어진 용액에 대하여, 베이스 고형분 총 100 중량부, 즉 활물질로 황-탄소 복합체(S/C 7:3 중량부)를 90 중량부, 도전재로 덴카블랙을 5 중량부, 바인더로 스티렌 부타디엔 고무/카르복시메틸 셀룰로오스(SBR/CMC 7:3) 5 중량부를 투입하고 믹싱하여 양극 슬러리 조성물을 제조하였다.First, 10 parts by weight of molybdenum disulfide prepared in the above preparation example was dissolved in the base solid content (active material, conductive material, and binder) to which the molybdenum disulfide was added to water as a solvent, compared to the total weight (100 parts by weight). Subsequently, with respect to the obtained solution, 100 parts by weight of the total solid content of the base, that is, 90 parts by weight of a sulfur-carbon composite (S / C 7: 3 parts by weight) as an active material, 5 parts by weight of Denka Black as a conductive material, and styrene butadiene as a
이어서 상기 제조된 슬러리 조성물을 집전체(Al Foil) 상에 코팅하고 50℃ 에서 12시간 동안 건조하고 롤프레스(roll press)기기로 압착하여 양극을 제조하였다. 이때 로딩양은 3.5mAh/cm2이고, 전극의 기공도(porosity)는 65%로 하였다.Subsequently, the prepared slurry composition was coated on a current collector (Al Foil), dried at 50 ° C. for 12 hours, and pressed with a roll press machine to prepare a positive electrode. At this time, the loading amount was 3.5 mAh / cm 2 , and the porosity of the electrode was 65%.
이후 상술한 바에 따라 제조된 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함한 리튬 이차전지의 코인셀을 하기와 같이 제조하였다. 구체적으로, 상기 양극은 14phi 원형 전극으로 타발하여 사용하였으며, 폴리에틸렌(PE) 분리막은 19phi, 150㎛ 리튬 금속은 음극으로서 16phi로 타발하여 사용하였다.Thereafter, a coin cell of a lithium secondary battery including an anode, a cathode, a separator, and an electrolyte prepared according to the above was prepared as follows. Specifically, the positive electrode was punched with a 14 phi circular electrode, and the polyethylene (PE) separator was punched with 19 phi and 150 µm lithium metal with a negative phi of 16 phi.
[[ 실시예Example 2] 2] 이황화몰리브덴이Molybdenum disulfide 첨가된 양극을 포함한 리튬 이차전지의 제조 (2) Preparation of lithium secondary battery including added positive electrode (2)
전극의 기공도를 60%로 한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하게 하여 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the porosity of the electrode was set to 60%.
[[ 비교예Comparative example ] ] 이황화몰리브덴이Molybdenum disulfide 첨가되지 않은 양극을 포함한 리튬 이차전지의 제조 (1) Manufacture of lithium secondary battery including positive electrode not added (1)
용매로서 물에 베이스 고형분 총 100 중량부, 즉 활물질로 황-탄소 복합체(S/C 7:3 중량부)를 90 중량부, 도전재로 덴카블랙을 5 중량부, 바인더로 스티렌 부타디엔 고무/카르복시메틸 셀룰로오스(SBR/CMC 7:3) 5 중량부를 투입하고 믹싱하여 양극 슬러리 조성물을 제조하였다.As a solvent, 100 parts by weight of base solids in water, that is, 90 parts by weight of a sulfur-carbon composite (S / C 7: 3 parts by weight) as an active material, 5 parts by weight of Denka Black as a conductive material, and styrene butadiene rubber / carboxy as a
이어서 상기 제조된 슬러리 조성물을 집전체(Al Foil) 상에 코팅하고 50℃ 에서 12시간 동안 건조하여 양극을 제조하였다. 이때 로딩양은 3.5mAh/cm2이고, 전극의 공극률(porosity)은 65%로 하였다.Subsequently, the prepared slurry composition was coated on a current collector (Al Foil) and dried at 50 ° C. for 12 hours to prepare a positive electrode. At this time, the loading amount was 3.5 mAh / cm 2 , and the porosity of the electrode was 65%.
이후 상술한 바에 따라 제조된 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함한 리튬 이차전지의 코인셀을 하기와 같이 제조하였다. 구체적으로, 상기 양극은 14phi 원형 전극으로 타발하여 사용하였으며, 폴리에틸렌(PE) 분리막은 19phi, 150㎛ 리튬 금속은 음극으로서 16phi로 타발하여 사용하였다.Thereafter, a coin cell of a lithium secondary battery including an anode, a cathode, a separator, and an electrolyte prepared according to the above was prepared as follows. Specifically, the positive electrode was punched with a 14 phi circular electrode, and the polyethylene (PE) separator was punched with 19 phi and 150 µm lithium metal with a negative phi of 16 phi.
[[ 비교예Comparative example ] ] 이황화몰리브덴이Molybdenum disulfide 첨가되지 않은 양극을 포함한 리튬 이차전지의 제조 (2) Manufacture of lithium secondary battery including non-added positive electrode (2)
전극의 기공도를 60%로 한 것을 제외하고 상기 비교예 1과 동일하게 하여 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that the porosity of the electrode was set to 60%.
[[ 실험예Experimental Example 1] One] SEMSEM (Scanning Electron Microscope) 및 (Scanning Electron Microscope) and TEMTEM (Transmission Electron Microscope) 분석 (Transmission Electron Microscope) Analysis
제조예에서 제조된 이황화몰리브덴에 대하여 SEM 분석(Hitachi社의 S-4800 FE-SEM) 및 TEM 분석(Tiatan cubed G2 60-300, FEI 社)을 실시하였다. 도 1 및 2는 제조예에서 제조된 이황화몰리브덴에 대한 SEM 분석결과이고, 도 3은 TEM 분석결과를 나타낸 그래프이다.SEM analysis (S-4800 FE-SEM from Hitachi Co.) and TEM analysis (Tiatan cubed G2 60-300, FEI Co., Ltd.) were performed on the molybdenum disulfide prepared in the preparation example. 1 and 2 are SEM analysis results of molybdenum disulfide prepared in Preparation Example, and FIG. 3 is a graph showing TEM analysis results.
도 1 및 2을 참조하면, 배율을 각각 10k, 50k로 하여 SEM 분석을 실시한 결과, 제조된 이황화몰리브덴이 얇은 나노시트(sheet) 형태로 형성된 것을 확인할 수 있었다.1 and 2, as a result of SEM analysis with magnifications of 10k and 50k, respectively, it was confirmed that the produced molybdenum disulfide was formed in a thin nanosheet form.
도 3을 참조하면, 나노시트 형상의 이황화몰리브덴에서 불규칙적인 복수의 결함(defect, 화살표)이 존재하는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 3, it was confirmed that a plurality of irregular defects (arrows) exist in the nanosheet-shaped molybdenum disulfide.
[[ 실험예Experimental Example 2] 2] XRDXRD (X-ray Diffraction) 분석 (X-ray Diffraction) Analysis
제조예에서 제조된 이황화몰리브덴에 대하여 XRD 분석(Bruker社의 D4 Endeavor)을 실시하였다.The molybdenum disulfide prepared in Preparation Example was subjected to XRD analysis (D4 Endeavor of Bruker).
도 4는 제조예에서 제조된 이황화몰리브덴에 대한 XRD 분석결과를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the XRD analysis results for molybdenum disulfide prepared in Preparation Example.
도 4를 참조하면, 제조예에 따라 제조된 이황화몰리브덴의 XRD 피크가 (002), (100, 101), (103) 및 (110) 면에서 각각 2θ = 14.0±0.2°, 33.1±0.2°, 39.4±0.2° 및 58.7±0.2°임을 확인하여 결정성 및 순수한 상의 이황화몰리브덴이 선택적으로 제조된 것을 알 수 있었다.Referring to Figure 4, the XRD peaks of molybdenum disulfide prepared according to the preparation examples are 2θ = 14.0 ± 0.2 °, 33.1 ± 0.2 ° in terms of (002), (100, 101), (103), and (110), respectively, It was confirmed that molybdenum disulfide was selectively prepared in crystalline and pure phases by confirming that it was 39.4 ± 0.2 ° and 58.7 ± 0.2 °.
[ [ 실험예Experimental Example 3] 3] 이황화몰리브덴의Molybdenum disulfide 리튬 lithium 폴리설파이드Polysulfide 흡착능력 실험 Adsorption capacity experiment
상기 제조예에 따른 이황화몰리브덴 및 탄소나노튜브(CNT)의 리튬 폴리설파이드 흡착 능력을 자외선(UV, Agilent社의 Agilent 8453 UV-visible spectrophotometer) 흡광도 분석을 통해 확인하여 도 5에 나타내었다.The adsorption capacity of lithium polysulfide of molybdenum disulfide and carbon nanotubes (CNT) according to the above preparation example was confirmed by absorbance analysis of ultraviolet light (UV, Agilent 8453 UV-visible spectrophotometer from Agilent), and is shown in FIG. 5.
도 5에 나타난 것과 같이, 300 내지 700nm 파장의 범위에서 본 발명에 따 른 이황화몰리브덴 및 CNT가 리튬 폴리설파이드를 흡착한 결과 자외선 흡광도의 세기(intensity)가 줄어든 것을 확인하였으며, CNT에 비해 제조예의 이황화몰리브덴이 리튬 폴리설파이드의 흡착능력이 더욱 뛰어난 것을 알 수 있었다.As shown in FIG. 5, it was confirmed that the intensity of ultraviolet absorbance was reduced as a result of adsorbing lithium polysulfide of molybdenum disulfide and CNT according to the present invention in the range of 300 to 700 nm wavelength, and disulfide of the manufacturing example compared to CNT It was found that molybdenum was more excellent in the adsorption capacity of lithium polysulfide.
[[ 실험예Experimental Example 4] 리튬 이차전지 방전용량 비교 실험 4] Lithium secondary battery discharge capacity comparison experiment
양극재 종류에 따른 리튬 이차전지의 방전용량을 실험하기 위하여, 하기 표 1에 기재된 바와 같이 리튬 이차전지의 양극 및 음극을 구성한 후 방전용량을 측정하였다.In order to test the discharge capacity of the lithium secondary battery according to the type of the positive electrode material, the discharge capacity was measured after constructing the positive and negative electrodes of the lithium secondary battery as shown in Table 1 below.
실시예 (1) 및 비교예 (1)의 전극의 기공도는 65%, 실시예 (2) 및 비교예 (2)의 전극의 기공도는 60%로 하고, 측정전류는 0.1C, 전압 범위 1.8 내지 2.6V로 하였고, 그 결과를 도 6 및 7을 통해 나타내었다.The porosity of the electrodes of Example (1) and Comparative Example (1) was 65%, the porosity of the electrodes of Example (2) and Comparative Example (2) was 60%, the measured current was 0.1 C, and the voltage range. It was set to 1.8 to 2.6V, and the results are shown in FIGS. 6 and 7.
도 6 및 7에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 2에 비하여 이황화몰리브덴이 첨가된 실시예 1 및 2에 따른 전지의 경우, 전지의 과전압이 개선되고 초기방전용량이 더욱 증가한 것을 확인할 수 있었다.6 and 7, as compared with Comparative Examples 1 and 2, in the case of the batteries according to Examples 1 and 2 to which molybdenum disulfide was added, it was confirmed that the overvoltage of the batteries was improved and the initial discharge amount was further increased.
특히 전극의 기공도를 낮게 한 실시예 1 및 2의 경우, 본원발명에 따른 이황화몰리브덴이 첨가되지 않은 비교예 1 및 2에 비해 과전압 개선 효과가 더욱 큰 것을 확인하였다. 이는 전극의 기공도가 줄어들어도 본 발명에 따른 이황화몰리브덴이 전지의 반응성을 개선하여 전지의 초기 방전용량을 증가시켰기 때문이라 판단된다.In particular, in Examples 1 and 2 in which the porosity of the electrode was lowered, it was confirmed that the overvoltage improvement effect was greater than Comparative Examples 1 and 2 in which molybdenum disulfide according to the present invention was not added. It is judged that this is because the molybdenum disulfide according to the present invention improves the reactivity of the battery and increases the initial discharge capacity of the battery even if the porosity of the electrode decreases.
[[ 실험예Experimental Example 5] 리튬 이차전지의 수명특성 비교 실험 5] Comparative experiment of life characteristics of lithium secondary battery
양극재 종류에 따른 리튬 이차전지의 수명특성을 실험하기 위하여, 상기 표 1과 같이 리튬 이차전지의 양극 및 음극을 구성한 후 사이클에 따른 방전 용량을 측정하였고, 그 결과를 도 8 및 9에 나타내었다. 측정은 0.1C/0.1C (충전/방전) 3 cycles, 0.2C/0.2C 3 cycles 이후 0.3C/0.5C 를 반복하여 실시하였다.To test the life characteristics of the lithium secondary battery according to the type of the cathode material, discharge capacity according to the cycle was measured after constructing the positive and negative electrodes of the lithium secondary battery as shown in Table 1 above, and the results are shown in FIGS. 8 and 9. . Measurements were performed by repeating 0.1C / 0.1C (charge / discharge) 3 cycles, 0.2C / 0.2C 3 cycles and then 0.3C / 0.5C.
도 8 및 9에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 2에 비해 실시예 1 및 2의 리튬 이차전지의 경우 0.5C 구간의 방전용량이 더 높고, 수명특성도 향상된 것을 알 수 있었다. 8 and 9, the lithium secondary batteries of Examples 1 and 2 compared to Comparative Examples 1 and 2 were found to have a higher discharge capacity in the 0.5C section and improved life characteristics.
이와 같은 결과로부터, 제조예의 이황화몰리브덴이 리튬 이차전지의 양극에 첨가되었을 때 전지의 충방전 과정에서 생성되는 리튬 폴리설파이드를 흡착하고 전지의 반응성을 증가시킴으로 인해, 리튬 이차전지의 방전용량 효과가 우수한 동시에 수명 저해 요소는 없는 것을 확인할 수 있었다.From these results, when the molybdenum disulfide of the manufacturing example is added to the positive electrode of the lithium secondary battery, the lithium polysulfide generated in the charging and discharging process of the battery is adsorbed and the reactivity of the battery is increased, so that the discharge capacity effect of the lithium secondary battery is excellent. At the same time, it was confirmed that there were no life-inhibiting factors.
Claims (12)
상기 양극은 이황화몰리브덴(MoS2)을 포함하는 리튬 이차전지용 양극.
As a positive electrode for a lithium secondary battery comprising an active material, a conductive material and a binder,
The positive electrode is a lithium secondary battery positive electrode comprising molybdenum disulfide (MoS 2 ).
상기 이황화몰리브덴의 함량은 리튬 이차전지용 양극에 포함되는 베이스 고형분 100 중량부 대비 0.1 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
According to claim 1,
The content of the molybdenum disulfide is a lithium secondary battery positive electrode characterized in that 0.1 to 15 parts by weight compared to 100 parts by weight of the base solids contained in the positive electrode for a lithium secondary battery.
상기 이황화몰리브덴은 나노시트(sheet) 형상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
According to claim 1,
The molybdenum disulfide is a positive electrode for a lithium secondary battery, characterized in that the nano-sheet (sheet) shape.
상기 이황화몰리브덴은 결함(defect)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
According to claim 3,
The molybdenum disulfide is a lithium secondary battery positive electrode, characterized in that it comprises a defect (defect).
상기 이황화몰리브덴의 두께는 1 내지 20 nm 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
According to claim 3,
The lithium secondary battery positive electrode, characterized in that the thickness of the molybdenum disulfide is 1 to 20 nm.
상기 이황화몰리브덴은 결정성인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
According to claim 1,
The molybdenum disulfide is a lithium secondary battery positive electrode, characterized in that crystalline.
상기 이황화몰리브덴은 XRD 피크가 (002), (100, 101), (103) 및 (110) 면에서 각각 2θ = 14.0±0.2°, 33.1±0.2°, 39.4±0.2° 및 58.7±0.2°에 나타나는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
According to claim 1,
In the molybdenum disulfide, XRD peaks appear at 2θ = 14.0 ± 0.2 °, 33.1 ± 0.2 °, 39.4 ± 0.2 °, and 58.7 ± 0.2 ° in terms of (002), (100, 101), (103), and (110), respectively. A positive electrode for a lithium secondary battery, characterized in that.
상기 활물질은 황-탄소 복합체인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
According to claim 1,
The active material is a positive electrode for a lithium secondary battery, characterized in that the sulfur-carbon composite.
상기 황-탄소 복합체는 황-탄소 복합체 100 중량부 기준 황의 함량이 60 내지 90 중량부인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
The method of claim 8,
The sulfur-carbon composite is a positive electrode for a lithium secondary battery, characterized in that the content of sulfur is 60 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the sulfur-carbon composite.
상기 양극은 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 형성된 전극 활물질층을 포함하며,
상기 전극 활물질층은 활물질, 도전재, 바인더 및 이황화몰리브덴을 포함하고,
상기 전극 활물질층의 기공도는 60 내지 75 % 인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지용 양극.
According to claim 1,
The positive electrode includes a current collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the current collector,
The electrode active material layer includes an active material, a conductive material, a binder, and molybdenum disulfide,
A positive electrode for a lithium secondary battery, characterized in that the porosity of the electrode active material layer is 60 to 75%.
상기 양극은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 리튬 이차전지용 양극인 리튬 이차전지.
An anode, a cathode, a separator interposed therebetween, and an electrolyte,
The positive electrode is a lithium secondary battery as a positive electrode for any one of claims 1 to 10 of the lithium secondary battery.
상기 리튬 이차 전지는 양극 내에 황을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The method of claim 11,
The lithium secondary battery is a lithium secondary battery, characterized in that it contains sulfur in the positive electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180107920A KR102639667B1 (en) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | Cathode for lithium secondary battery comprising molybdenum disulfide, and lithium secondary battery comprising thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180107920A KR102639667B1 (en) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | Cathode for lithium secondary battery comprising molybdenum disulfide, and lithium secondary battery comprising thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200029276A true KR20200029276A (en) | 2020-03-18 |
| KR102639667B1 KR102639667B1 (en) | 2024-02-21 |
Family
ID=69999282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180107920A KR102639667B1 (en) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | Cathode for lithium secondary battery comprising molybdenum disulfide, and lithium secondary battery comprising thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102639667B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0714572A (en) | 1993-06-21 | 1995-01-17 | Haibaru:Kk | Secondary battery |
| KR20180061034A (en) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 주식회사 엘지화학 | Cathode active material comprising nano particle of metal sulfide and manufacturing method thereof |
| KR20180072473A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 울산과학기술원 | Three-dimensional porous-structured electrode, and electrochemical device having the electrode |
-
2018
- 2018-09-10 KR KR1020180107920A patent/KR102639667B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0714572A (en) | 1993-06-21 | 1995-01-17 | Haibaru:Kk | Secondary battery |
| KR20180061034A (en) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 주식회사 엘지화학 | Cathode active material comprising nano particle of metal sulfide and manufacturing method thereof |
| KR20180072473A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 울산과학기술원 | Three-dimensional porous-structured electrode, and electrochemical device having the electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102639667B1 (en) | 2024-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112088451B (en) | Method for producing carbon nanostructure containing molybdenum disulfide, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery | |
| KR102229454B1 (en) | METHOD FOR PREPARING FeOOH, AND CATHODE FOR LITHIUM-SULFUR BATTERY COMPRISING FeOOH | |
| JP7098043B2 (en) | A method for producing iron sulfide, a positive electrode for a lithium secondary battery containing iron sulfide produced from the method, and a lithium secondary battery provided with the positive electrode. | |
| KR20200100961A (en) | Cathode for lithium secondary battery comprising nanoclay, and lithium secondary battery comprising the same | |
| KR102229456B1 (en) | Cathode for lithium secondary battery comprising iron oxyhydroxynitrate, and lithium secondary battery comprising thereof | |
| KR102510292B1 (en) | Mesoporous titanium nitride, method for preparing the same, and lithium sulfur battery comprising the same | |
| JP7062067B2 (en) | A method for producing iron oxyhydroxide, a positive electrode for a lithium secondary battery containing iron oxyhydroxide produced thereby, and a lithium secondary battery provided with the positive electrode. | |
| KR102663580B1 (en) | Cathode for lithium secondary battery comprising carbon nanostructure comprising molybdenum disulfide, and lithium secondary battery comprising thereof | |
| KR102183665B1 (en) | Positive electrode for lithium secondary battery including iron phosphide and lithium secondary battery comprising thereof | |
| US11349113B2 (en) | Method of producing iron phosphide, positive electrode for lithium secondary battery comprising iron phosphide, and lithium secondary battery comprising same | |
| KR20200032661A (en) | Cathode for lithium secondary battery comprising pyrite, and lithium secondary battery comprising thereof | |
| KR20200055275A (en) | Cathode for lithium secondary battery comprising carbon nanostructure comprising molybdenum dioxide, and lithium secondary battery comprising thereof | |
| KR102639667B1 (en) | Cathode for lithium secondary battery comprising molybdenum disulfide, and lithium secondary battery comprising thereof | |
| US11942633B2 (en) | Cathode of lithium secondary battery comprising iron oxide, and lithium secondary battery comprising same | |
| EP3767722B1 (en) | Positive electrode comprising goethite for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same | |
| US20240136501A1 (en) | Method for preparing carbon nanostructure comprising molybdenum disulfide, lithium secondary battery cathode comprising carbon nanostructure comprising molybdenum disulfide, prepared thereby, and lithium secondary battery comprising same | |
| KR20200063501A (en) | Cathode for lithium secondary battery comprising aluminum-doped zinc oxide, and lithium secondary battery comprising the same | |
| KR20190117372A (en) | Cathode for lithium secondary battery including goethite and lithium secondary battery comprising thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |