KR20210021655A - 리튬황이온 전지용 양극물질 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 리튬황이온전지의 단점인 양극에서의 낮은 전기전도도를 향상시키고 황의 용출에 의한 열화를 지연시키는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일측면은, 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체와 상기 탄소 구조체와 복합화된 리튬황 화합물을 포함하고, 상기 탄소 구조체의 망목상 구조는 탄소 나노와이어가 뭉쳐서 형성되고, 상기 탄소 나노와이어는 질소가 도핑된, 리튬황이온전지를 위한 양극물질을 제공한다.
또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 폴리피롤과 양이온 계면활성제를 혼합하여 혼합용액을 만드는 단계, 상기 혼합용액에 과황산염을 추가하여 폴리머화에 의해 응집체가 만들어지도록 하는 단계 및 상기 응집체를 가열하여 자기조립이 일어나도록 하는 단계를 포함하는, 리튬황이온전지를 위한 양극물질에 포함되는 3차원 망목상 구조의 탄소 구조체를 만드는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면은, 리튬황 화합물을 포함하는 양극, 탄소계 음극 및 액상 전해액을 포함하는 리튬황이온전지에서, 상기 양극은 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체와 상기 탄소 구조체와 복합화된 리튬황 화합물을 포함하고, 상기 탄소 구조체의 망목상 구조는 탄소 나노와이어가 뭉쳐서 형성되고, 상기 탄소 나노와이어는 질소가 도핑된, 리튬황이온전지를 위한 양극물질을 포함하는 리튬황이온전지를 제공한다.

Description

리튬황이온 전지용 양극물질 및 그 제조방법{CATHODE MATERIALS fOR LITHIUM-SULFUR BATTERIES AND METHOD FOR THE MANUFACTURING SAME}
본 발명은 리튬황이온전지에 사용되는 양극물질 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히, 허니컴 유사 구조의 탄소 구조체와 리튬황화합물이 복합화된 양극물질에 관한 것이다.
최근 리튬이온 전지 기술은 전기자동차 등의 기술발전을 따라가지 못하고 있다. 이는 주로 전지 재료가 갖는 낮은 용량에 기인하는데, 특히, LiCoO2, LiNiO2 등 현재 사용되는 양극재 소재는 낮은 용량, 높은 가격, 환경 문제 등 다양한 문제점을 보유하고 있다.
리튬황 전지는 높은 용량을 보유한 에너지 저장장치이다. 하지만 음극재로 리튬금속을 사용해야 하기 때문에 내부단락 등의 문제로 화재의 위험성을 내포하고 있다.
이러한 문제점을 보완하기 위한 리튬황이온 전지는, 리튬황화합물을 양극물질로 사용하고, 음극물질로는 탄소계 물질 또는 실리콘 등 구조 내에 리튬을 함유하지 않는 기존의 리튬이온 전지 소재를 활용할 수 있다. 이러한 구조의 이차전지는 리튬금속을 사용할 필요가 없고 상대적으로 높은 용량을 나타낼 수 있으며, 기존의 리튬황 전지에 비해 적은 부피팽창에 의해 수명 열화 현상을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 황 자체가 매우 낮은 전기전도도를 보유하고 있고, 구동 중에 황이 전해질로 용출되는 셔틀효과(shuttle effect)가 발생하여 수명과 안정성이 감소하는 단점을 나타낸다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 양극물질인 리튬황화합물에 다양한 원소가 도핑된 탄소계 물질을 혼합하여 낮은 전기전도도를 보완하면서 황의 용출도 지연시키는 방법에 대해 많은 연구 개발이 진행되고 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2017-0139761
본 발명은, 리튬황이온전지의 단점인 양극에서의 낮은 전기전도도를 향상시키고 황의 용출에 의한 열화를 지연시키는 리튬황이온 전지 양극물질과 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은, 탄소 나노와이어가 뭉쳐 골격을 이루는 탄소 구조체와, 상기 탄소 구조체와 복합화된 리튬황 화합물을 포함하고, 상기 탄소 나노와이어에는 질소가 도핑되고, 상기 탄소 구조체는 소정의 길이를 갖는 다수개의 터널 구조가 상호 인접하여 형성되어 허니컴 유사 구조(honeycomb like structure)를 형성하는, 리튬황이온전지를 위한 양극물질을 제공하는 것이다.
또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 폴리피롤과 양이온 계면활성제를 혼합하여 혼합용액을 만드는 단계, 상기 혼합용액에 과황산염을 추가하여 폴리머화에 의해 응집체가 만들어지도록 하는 단계 및 상기 응집체를 가열하여 자기조립이 일어나도록 하는 단계를 포함하는, 리튬황이온 전지 양극용 물질의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체와 리튬황화합물이 복합화된 양극물질은 우수한 전하의 이동과 전해액의 확산을 유도하여, 향상된 충방전특성, 수명 특성을 나타내는 리튬황이온전지를 구현하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체에서 리튬이온과 전하의 이동을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체의 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체-리튬황 복합물의 전자현미경사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체-리튬황 복합물의 제조 방법에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예의 양극물질과 비교예의 양극물질에 대한 XRD 분석 결과이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예의 양극물질과 비교예의 양극물질에 대한 라만(Raman) 분석 결과이다.
도 7은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 실시예의 양극물질과 비교예의 양극물질에 의해 제거된 리튬폴리설파이드의 양을 측정하기 위해 실시된 UV-Vis 이미지이다.
도 8은 리튬 황전지의 충전 및 방전용량에 대한 전압의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 실시예의 양극물질과 비교예의 양극물질에 대한 싸이클에 따른 방전 용량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 실시예의 양극물질과 비교예의 양극물질에 대한 충-방전속도에 따른 방전 용량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 실시예의 양극물질과 비교예의 양극물질에 대한 저항 측정을 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 리튬황이온전지용 양극물질은, 탄소 나노와이어가 뭉쳐 골격을 이루는 탄소 구조체와, 상기 탄소 구조체와 복합화된 리튬황 화합물을 포함하고, 상기 탄소 나노와이어에는 질소가 도핑되고, 상기 탄소 구조체는 소정의 길이를 갖는 다수개의 터널 구조가 상호 인접하여 형성되어 허니컴 유사 구조(honeycomb like structure)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
리튬황 화합물이 복합화된 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체는 리튬황화합물의 지지체가 되면서, 인접한 터널(채널) 간에 열린 구조(open structure)를 가지고 있어, 전해액 함침 시 전해액과의 접촉면적을 늘려줌으로써 균일한 전기화학적 반응이 일어나도록 유도하고, 동시에 3차원의 개기공 구조와 전기전도도가 우수한 탄소 구조체를 통해 전하의 이동을 빠르게 할 수 있다(도 1 참조).
본 발명에 있어서 '허니컴 유사 구조'란 터널(채널) 형상의 기공이 다수개 형성되어 있고, 하나의 터널(채널)이 다른 터널(채널)과 인접하여 벌집과 같은 형상을 이루는 것을 의미하며, 하나의 터널(채널)이 다른 터널(채널)과 인접하여 다수의 기공을 형성하는 영역이 적어도 전체 탄소구조체의 50부피% 이상을 차지하는 것을 의미하며, 상기 영역이 많으면 많을수록(예를 들어, 60부피% 이상, 70부피% 이상, 80부피% 이상, 90부피% 이상 등), 본 발명에서 달성하고자 하는 효과를 위해 바람직하다.
이러한 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체는 도 2에서 나타내었는데, 전체 모습은 마치 벌집과 같이 내부에 다수의 터널(채널) 형상의 기공을 가지고 있고(도 2(a)), 기공을 형성하는 탄소 구조체의 벽면(골격)은 다수의 나노와이어의 응집체로 이루어진다(도 2(b)). 이러한 나노 와이어의 응집체는 리튬황화합물의 충방전 시 발생하는 부피 변화를 흡수하여 수명특성을 향상시킬 수 있다.
최종적으로 양극물질은 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체를 기반으로 하여 리튬황화합물을 복합화함으로써 제공되는데, 도 3에서는 허니컴 유사 구조를 갖는 3차원 망목상 탄소구조체에 리튬황(Li2S)이 복합화된 양극물질의 주사전자현미경사진(도 3(a))과 투과전자현미경사진(도 3(b))을 나타낸다.
본 발명에서, 상기 탄소 나노와이어의 직경은 10~50nm인, 리튬황이온전지를 위한 양극물질을 제공한다.
탄소 나노와이어는 일반적으로 그 직경을 10nm 미만으로 만들기 어렵고, 50nm를 넘으면 충분한 반응면적을 확보하기 어려워 바람직하지 않다.
또한, 본 발명에서, 상기 탄소 나노와이어에 도핑된 질소의 함량은, 질소가 도핑된 탄소 나노와이어 전체 원자%를 기준으로 1~5 원자%인 리튬황이온전지를 위한 양극물질을 제공한다.
도핑된 질소는 황 원소와 탄소에 있는 산소 작용기와의 반응을 활성화시킬 수 있어 리튬황전지에서 황이 전해액으로 용출되는 셔틀효과를 지연시킬 수 있는데, 그 함량이 1원자% 미만이면 그 효과를 충분히 얻지 못하고, 5원자%를 초과하면 전기전도도와 같은 탄소구조체 고유의 물성이 감소할 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명에서, 상기 탄소 구조체는 다수의 미세기공을 포함하며, 비표면적은 150~400 m2/g이고 기공부피는 0.5~1.0 cm3/g인 리튬황이온전지를 위한 양극물질을 제공한다.
탄소 구조체는 다수의 미세기공을 포함하게 되는데 이러한 다수의 미세기공에 따른 높은 비표면적은 전해액의 침투를 돕고 전해액과의 접촉면적을 높여 반응이 원활하게 일어나게 할 수 있다. BET기준의 비표면적이 150 m2/g 미만 또는 기공부피가 0.5 cm3/g 미만이면 기존의 탄소 다공체와 차이가 없고, 효과적인 반응을 기대하기 어렵다. 또한, 탄소 구조체가 BET기준의 비표면적이 400 m2/g 또는 기공부피가 1.0 cm3/g 를 초과되도록 하기는 공정상 어렵기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명에서, 상기 리튬황 화합물은 상기 탄소 구조체를 구성하는 탄소 나노 와이어의 표면에, 입자상 또는 층상으로 부착되는, 리튬황이온전지를 위한 양극물질을 제공한다.
리튬황 화합물은 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체와 복합물을 형성하는데, 탄소 구조체를 형성하는 탄소 나노와이어의 표면에 입자상 또는 층상(전체적으로 형성되거나 부분적으로 형성됨)으로 부착됨으로써 리튬황 화합물의 부족한 전기전도도가 탄소 구조체에 의해 보완될 수 있다. 이러한 입자상 또는 층상의 리튬황 화합물은 탄소 구조체에 PVD, CVD 또는 액상 침투-증발법(liquid infiltration-evaporation method)에 의해 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 리튬황 화합물은 입방정상의 Li2S인 리튬황이온전지를 위한 양극물질을 제공한다.
리튬황 화합물은 충방전 중 리튬 이온의 이동이 일어나 계속 결정구조와 조성비가 변하게 되는데, 전지 제조를 위해 제공되는 양극물질로는 안정적인 입방정상의 Li2S를 복합화하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 폴리피롤과 양이온 계면활성제를 혼합하여 혼합용액을 만드는 단계, 상기 혼합용액에 과황산염을 추가하여 폴리머화에 의해 응집체가 만들어지도록 하는 단계 및 상기 응집체를 가열하여 자기조립이 일어나도록 하는 단계를 포함하는, 리튬황이온전지의 양극용 물질의 제조방법을 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에서 제공하는 리튬황이온전지를 위한 양극물질은 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체와 리튬황 화합물이 복합화된 물질이다. 여기서 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체는 질소가 도핑된 탄소 나노와이어가 뭉쳐서 형성되는데, 본 발명에서는 자기조립 특성을 활용한 제조 방법을 제공한다.
이는 도 4에서 나타내었는데, 우선 질소의 공급원이 되는 폴리피롤과 양이온 계면활성제를 혼합하여 혼합용액을 만든다. 이때 사용되는 양이온 계면활성제로는 CTAB(cetyltrimethylammonium bromide), DTAB(dodecyltrimethylammonium bromide), CPB(cetylpyridinium bromide), CPC(cetylpyridinium chloride) 중 어느 하나 이상일 수 있다.
이렇게 만들어진 혼합용액에 과황산염을 추가하면 중합 반응이 일어나면서 응집체가 만들어지게 된다. 이때 사용되는 과황산염은 과황산암모늄, 과황산소다, 과황산칼륨 중 어느 하나 이상일 수 있다.
과황산염에 의해 중합 반응이 일어난 응집체를 일정 온도 이상으로 가열하여 건조하면 내부 화합물의 자기조립에 의해 3차원 망목상의 탄소 구조체가 만들어지게 된다.
본 발명에서 상기 응집체를 가열하는 온도는 60~100℃인, 3차원 망목상 구조의 탄소 구조체를 만드는 방법을 제공한다.
가열을 하는 것은 수분을 증발시키고, 또한 자기조립에 의한 구조체 형성이 일어나도록 에너지를 가해줄 필요가 있기 때문인데, 이를 위해 60℃ 이상 가열이 필요하다. 또한, 100℃를 넘지 않는 것이 바람직한데 급격한 수분 증발이 발생하면 기포에 의해 생성되는 구조체가 손상될 수 있기 때문이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예에 한정되지는 않는다.
(실시예)
초순수 30ml에 폴리피롤 0.03ml와 CTAB 109.3mg을 넣고 교반하여 혼합 용액을 만들었다. 이후 과황산암모늄(APS, ammonium persulfate)102.7mg을 투입하여 응집체를 만들고, 90℃에서 가열하여 허니컴 유사 구조를 갖는 탄소구조체를 만들었다. 만들어진 탄소 구조체의 질소 도핑량은 3 원자%로 측정되었다. 또한, 탄소 구조체는 비표면적(BET)과 기공부피는 각각 252 m2/g과 0.8 cm3/g 이었다. 이후 75 mg의 Li2S를 10 ml의 에탄올에 교반하여 리튬-황 혼합용액을 만들었다. 만들어진 혼합용액을 탄소 구조체 위에 5회에 걸쳐 나누어 도포하고 진공건조하는 과정을 반복하였다. 탄소 구조체를 완전 건조시킨 후 Ar 분위기에서 300℃로 승온하여 2시간 동안 열처리를 진행하였다. 만들어진 Li2S/탄소 구조체의 Li2S 함량은 약 40%였다.
만들어진 탄소 구조체와 복합화된 황화리튬의 XRD분석결과는 도 5에서 나타내었다. XRD상에서 입방정상의 Li2S가 합성된 것을 볼 수 가 있었다.
(비교예)
실시예와 마찬가지로, 75 mg의 Li2S를 10 ml의 에탄올에 교반하여 리튬-황 혼합용액을 만들고, 이 용액을 아세틸렌 블랙에 5회에 걸쳐 도포 및 건조를 반복하였다. 이후 열처리 공정도 실시예와 동일하게 진행하였다.
만들어진 아세틸렌 블랙과 복합화된 황화리튬의 XRD분석결과는 도 5에서 나타내었다. 실시예와 마찬가지로 입방정상의 Li2S가 합성된 것을 볼 수 가 있었다.
도 6은 실시예에서의 탄소 구조체(HCNs)와 비교예의 아세틸렌 블랙의 흑연화 정도를 조사하기 위해 라만 분석을 실시한 결과이다. 1361 cm-1(D 밴드) 피크는 탄소의 결함에 의한 것이고 1594 cm-1(G 밴드)에서의 피크는 흑연화된 탄소에 의한 것이다. 이러한 피크로부터 얻어지는 피크강도비 (ID/IG)는 실시예에서의 탄소 구조체(HCNs)에 대해 0.99임에 비해 비교예의 아세틸렌 블랙에 대해서는 1.04로 흑연화 탄소의 비율이 실시예의 탄소 구조체가 더 높고 이에 따라 전기전도도가 높아지는 것으로 생각된다.
도 7은 실시예에서 질소가 도핑된 탄소 구조체(실시예)와 아세틸렌 블랙을 폴리설파이드(Li2S6) 용액에서 12시간 동안 침지 후 꺼내고 남은 폴리설파이드 용액의 UV-vis 흡수 스펙트럼을 측정한 결과이다. 도 7에서, 250~310 nm 영역에서의 밴드는 S6 2-, S2 2-, 황원소와 같은 황을 기반으로 하는 원소의 흡수 특성을 나타내는데, 실시예에 따른 탄소 구조체(HCNs)의 경우 더 낮은 흡수 강도를 나타낸다. 즉, 실시예에 따른 탄소 구조체가 비교예의 아세틸렌 블랙 보다 폴리설파이드 용액에서 더 효과적인 폴리설파이드 흡수 특성을 나타내고 이는 질소 도핑된 나노 와이어에 기인한 것으로 생각된다. 이러한 우수한 폴리설파이드 흡수 특성은 전해액에서 황 용출을 억제하여 우수한 수명특성을 나타낼 수 있게 한다.
도 8은 실시예에 따른 탄소 구조체-리튬황 복합물(Li2S@HCNs)의 충방전 그래프를 나타낸다. 충방전은 전류를 일정하게 흘려주어 전압의 변화를 측정하는 정전류 충방전법(galvanostatic charge-discharge)을 적용하였고, 충방전 전류는 0.1C, 전압 범위는 1.7~2.7V 에서 측정하였다. 방전 반응에서 2.3V와 2.1V 부근에서 평탄한 구간이 나타나는데, 2.3V 부근에서의 평탄화 구간은 황이 긴 체인의 리튬폴리설파이드(Li2Sn, 4<n<8)로 환원되는 반응을 나타내고, 이어서 2.1V 부근에서는 긴 체인의 리튬폴리설파이드가 Li2S2 또는 Li2S로 환원되는 반응을 나타낸다. 반대로 충전 시에는 Li2S2 또는 Li2S가 긴 체인의 리튬폴리설파이드로 산화반응이 일어난다.
이러한 충방전 반응에서 실시예의 탄소 구조체-리튬황 복합물(Li2S@HCNs)은 안정적인 충방전 반응을 나타내어 2회, 10회, 50회 방전시에 방전용량은 각각 970, 946, 844 mAh/g이어서, 50회 이후 약 90%에 가까운 방전 효율을 나타내었다. 이에 비해, 비교예의 아세틸렌 블랙-리튬황 복합물(Li2S@AB)은 2회, 10회, 50회 방전시에 방전용량은 각각 729, 464, 217 mAh/g이어서, 초기 방전 효율이 매우 떨어질 뿐만 아니라 50회 이후 방전 효율은 약 30%에 불과하였다.
도 9에서는 실시예의 탄소 구조체-리튬황 복합물(Li2S@HCNs)과 비교예의 아세틸렌 블랙-리튬황 복합물(Li2S@AB)의 수명특성을 나타낸다. 0.1C의 전류로 충방전을 반복하였을 때 실시예의 복합물은 65회의 충방전 이후에도 815 mAh/g의 방전용량을 나타내었지만, 비교예의 복합물은 65회 충방전 이후 180 mAh/g을 나타내었다.
도 10는 실시예와 비교예의 복합물에 대해 충방전시 율별 특성을 측정한 결과이다. 충전 및 방전 속도를 0.1C부터 2C까지 변화시켰고, 충방전 속도가 증가함에 따라 용량의 저하가 나타나게되는데, 2C 속도에서 실시예의 복합물(Li2S@HCNs)은 568 mAh/g의 용량을 나타내어 60%이상의 높은 용량 보존율을 나타냄에 비해, 비교예의 복합물(Li2S@AB)의 용량 보존율은 20%에 불과하였다.
이러한 우수한 수명특성과 율별 특성은 실시예에 따른 복합물의 허니컴 유사 구조에 의해 리튬이온과 전자의 원활한 이동이 가능하기 때문으로 생각된다. 이러한 리튬이온과 전자의 원활한 이동은 우수한 전기화학적 반응을 나타내게 되는데, 도 11은 이를 확인하기 위해 실시예의 복합물(Li2S@HCNs)과 비교예의 복합물(Li2S@AB)에 대해 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 측정한 결과이다. 100kHz에서 10mHz 범위에서 나이퀴스트 임피던스(Nyquist impedence)를 측정하였는데, 측정 결과에서 나타나는 반원은 Li2S 극의 저항과 관계되어, 반원이 x축과 만나는 지점은 전극의 전하이동저항(Rct)을 나타낸다. 그림 11에서 실시예의 복합물(Li2S@HCNs)에 대한 임피던스 측정 결과 전하이동저항은 98Ω이었지만 비교예의 복합물(Li2S@AB)의 전하이동저항은 224Ω으로 매우 높게 나타났다. 이는 실시예의 허니컴 유사 구조가 전하 이동을 원활하게 유도하여 전극에서의 분극 현상을 줄여주기 때문으로 생각된다.

Claims (10)

  1. 탄소 나노와이어가 뭉쳐 골격을 이루는 탄소 구조체와, 상기 탄소 구조체와 복합화된 리튬황 화합물을 포함하고,
    상기 탄소 나노와이어는 질소가 도핑되고,
    상기 탄소 구조체는 소정의 길이를 갖는 다수개의 터널 구조가 상호 인접하여 형성되어 허니컴 유사 구조를 형성하는, 리튬황이온전지용 양극물질.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소 나노와이어의 직경은 10~50nm인, 리튬황이온전지용 양극물질.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소 나노와이어에 도핑된 질소의 함량은, 질소가 도핑된 탄소 나노와이어 전체 원자%를 기준으로 1~5 원자%인, 리튬황이온전지용 양극물질.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소 나노와이어는 다수의 미세기공을 포함하여, 비표면적은 150~400 m2/g이고 기공부피는 0.5~1.0 cm3/g인, 리튬황이온전지용 양극물질.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 리튬황 화합물은 상기 탄소 구조체를 구성하는 탄소 나노 와이어의 표면에, 입자상 또는 층상으로 부착되는, 리튬황이온전지용 양극물질.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 리튬황 화합물은 입방정상의 Li2S인, 리튬황이온전지용 양극물질.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 다수개의 터널 구조를 구성하는 하나의 터널 구조는 적어도 1개의 인접한 터널 구조와 상호 연통되는, 리튬황이온전지용 양극물질.
  8. 폴리피롤과 양이온 계면활성제를 혼합하여 혼합용액을 만드는 단계;
    상기 혼합용액에 과황산염을 추가하여 폴리머화에 의해 응집체가 만들어지도록 하는 단계; 및
    상기 응집체를 가열하여 자기조립이 일어나도록 하는 단계를 포함하는, 리튬황이온 전지 양극용 물질의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 응집체를 가열하는 온도는 60~100℃인, 리튬황이온 전지 양극용 물질의 제조방법.
  10. 리튬황 화합물을 포함하는 양극과,
    상기 양극과 소정 간격을 두고 배치되는 탄소계 음극과,
    상기 양극 및 음극을 포함하는 공간에 주입되는 전해액을 포함하는 리튬황이온전지에서,
    상기 양극은 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 양극물질을 포함하는, 리튬황이온전지.
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