KR20210042124A - 고체 전지용 유황계 양극 활성 재료 및 그 제조 방법과 응용 - Google Patents

고체 전지용 유황계 양극 활성 재료 및 그 제조 방법과 응용 Download PDF

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Abstract

고체 전지용 유황계 양극 활성 재료에 있어서, 상기 유황계 양극 활성 재료는 30~80중량％의 Li2S, 10~40중량％의 LiI, LiBr, LiNO3 및 LiNO2로부터 선택되는 하나 이상의 제2 리튬 화합물 및 0~30중량％의 전도성 탄소 재료를 포함한다. 본 발명은 상기 유황계 양극 활성 재료를 제조하는 방법, 상기 유황계 활성 재료를 포함하는 양극 및 상기 양극을 포함하는 고체 전지를 제공한다. 상기 유황계 양극 활성 재료 및 양극은 높은 비용량 및 향상된 방전 전압을 갖는다.

Description

고체 전지용 유황계 양극 활성 재료 및 그 제조 방법과 응용
본 발명은 전지 기술분야에 속하는 것으로, 구체적으로 고체 전지(solid-state battery)용 유황계 양극 활성 재료 및 그 제조 방법과 용도에 관한 것이다.
리튬 이온 전지는 리튬을 내장할 수 있는 재료를 음극으로 사용하고, 리튬을 함유한 화합물을 양극으로 사용하여 정보 전자 제품, 전기 자동자, 전기 에너지 저장 분야에 널리 적용된다. 최근 모바일 전자 제품, 동력차 및 스마트 그리드의 신속한 발전에 따라 전지의 안전성 및 에너지 밀도에 대한 요구가 높아지고, 높은 안전성 및 에너지 밀도를 갖는 고체 전지가 산업 연구의 중점이 되었다(J Phys. Chem. C 2018, 122, 14383-14389).
고체 전지는 리튬 이온을 수송할 수 있는 고체 전해질을 사용하여 리튬 이온 전지의 전해액을 대체함으로써 전지의 밀도 및 안전성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고체 전지에서 전극 재료 및 고체 전해질은 고체-고체 계면을 통해 리튬 이온을 수송하고, 전극 재료는 높은 동력학적 성능과 낮은 부피 팽창을 필요로 하기에, 고체 전지에 적합한 높은 비에너지 양극 재료를 찾는 것이 중요한 연구 방향이 되었다(Journal of Power Sources 395(2018), 414-429).
시판되는 리튬 이온 전지는 리튬 함유 화합물을 양극으로 사용하고, 통상적으로 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 망간 산화물(LiMn2O4), 삼원 재료(LiNixCoyMn1-x-yO2) 및 인산 철 리튬(LiFePO4)과 같은 내장형 양극 재료를 사용하며, 비용량은 일반적으로 200mAh/g보다 높지 않고, 비에너지는 900Wh/kg보다 높지 않다. 이러한 양극의 작동 전압은 일반적으로 3.5~4.2V에 도달할 수 있다.
황화물 기반 양극 재료는 높은 비에너지를 갖고, 통상적으로 전환 반응 양극이며, 일반적으로 큰 부피 팽창을 수반한다. 황화 리튬(Li2S)을 예로 들면, 이론적 비에너지는 2600Wh/kg에 도달하고, 지난 10년 동안 주목을 받아왔다. 그러나 Li2S 또는 S를 양극으로 사용하는 Li-S 전지의 전압은 높지 않고, 평균 작동 전압은 2V보다 낮아, 적용 범위를 제한한다. FeS, Fe2S3, MoS2 및 NiS와 같은 다른 전이 금속 황화물의 평균 전압은 모두 1.8V보다 낮다(ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 21084-21090).
작동 전압이 낮아질 경우 동일하게 높은 비에너지를 획득하려면 전지에서 더 많은 리튬 이온이 반응에 참여하여야 하는 것을 의미하고, 동일한 비에너지에 도달하려면 더 많은 양극 재료가 반응에 참여하여야 함으로써 전극 재료의 부피 효과를 증가시키며 이는 전지의 순환에 불리하다.
따라서, 황화물 양극 재료의 작동 전압을 향상시키고, 전지 비에너지를 향상시키는 동시에 고체 전지에서 전극 재료의 부피 효과를 효과적으로 개선하여 고체 전지의 순환 수명을 향상시키며; 작동 전압의 향상은 황화물 기반 고체 전지의 응용에서의 공간을 확장하는데 도움이 된다.
이를 감안하여, 본 발명의 목적은 기존의 고체 전지에 존재하는 단점에 대하여 고체 전지용 유황계 양극 활성 재료 및 그 제조 방법 및 용도를 제공하고, 상기 유황계 양극 활성 재료는 높은 비용량 및 작동 전압을 갖는다.
본 발명의 목적은 이하 기술적 해결수단을 통해 달성된다.
한편, 본 발명은 고체 전지용 유황계 양극 활성 재료를 제공하고, 상기 유황계 양극 활성 재료는 30~80중량％의 Li2S, 10~40중량％의 LiI, LiBr, LiNO3 및 LiNO2로부터 선택되는 하나 이상의 제2 리튬 화합물 및 0~30중량％의 전도성 탄소 재료를 포함한다.
본 발명에서 제공하는 유황계 양극 활성 재료에 따르면, 상기 유황계 양극 활성 재료는 30~70중량％, 바람직하게는 60~70중량％, 예컨대 70중량％의 Li2S를 포함한다.
본 발명에서 제공하는 유황계 양극 활성 재료에 따르면, 상기 유황계 양극 활성 재료는 15~20중량％의 제2 리튬 화합물을 포함한다.
본 발명에서 제공하는 유황계 양극 활성 재료에 따르면, 상기 제2 리튬 화합물은 LiI 및/또는 LiNO2이다.
본 발명에서 제공하는 유황계 양극 활성 재료에 따르면, 상기 유황계 양극 활성 재료는 10~30중량％, 바람직하게는10~15중량％의 전도성 탄소 재료를 포함한다.
본 발명에서 제공하는 유황계 양극 활성 재료에 따르면, 상기 전도성 탄소 재료는 카본 블랙, 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 섬유 및 그래핀으로부터 선택되는 하나 이상이다.
본 발명의 바람직한 실시형태의 유황계 양극 활성 재료에 따르면, Li2S의 함량은 60~70중량％이고 상기 제2 리튬 화합물의 함량은 15~20중량％이다.
본 발명의 바람직한 실시형태의 유황계 양극 활성 재료에 따르면, 상기 유황계 양극 활성 재료에서, Li2S, 제2 리튬 화합물 및 전도성 탄소 재료의 중량비는 70:15~20:10~15이다.
본 발명에서 제공하는 유황계 양극 활성 재료에 따르면, 상기 유황계 양극 활성 재료는 Li2S, 상기 제2 리튬 화합물 및 상기 전도성 탄소 재료를 건식 볼 밀링 혼합하거나 또는 습식 볼 밀링 혼합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다.
다른 한편, 본 발명은 상기 유황계 양극 활성 재료를 제조하는 방법을 더 제공하고, 상기 방법은 Li2S, 상기 제2 리튬 화합물 및 상기 전도성 탄소 재료를 건식 볼 밀링 혼합하거나 또는 습식 볼 밀링 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 제공하는 방법에 따르면, 상기 건식 볼 밀링 혼합 또는 습식 볼 밀링 혼합은 불활성 분위기 하에서 수행된다. 일부 실시형태에서, 상기 불활성 분위기는 질소 분위기 또는 아르곤 분위기이다.
본 발명에서 제공하는 방법에 따르면, 상기 건식 볼 밀링 혼합 또는 습식 볼 밀링 혼합은 150~500회/분, 예컨대 300회/분의 회전 속도 하에서 1~24시간, 바람직하게는 6~18시간 동안 수행된다.
본 발명에서 제공하는 방법에 따르면, 상기 습식 볼 밀링 혼합은 무수 에탄올을 용매로 사용하고, 용매의 사용량은 바람직하게는 상기 유황계 양극 활성 재료 중량의 5~10중량％이다.
본 발명에서 제공하는 방법에 따르면, 습식 볼 밀링 혼합을 사용할 경우, 상기 방법은 상기 습식 볼 밀링 혼합을 통해 얻은 혼합물을 50~80℃ 하에서 진공 건조시키는 단계를 더 포함한다.
또 다른 한편, 본 발명은 고체 전지용 양극을 제공하고, 상기 양극은 60~90중량％의 상기 유황계 양극 활성 재료, 0~20중량％의 전도성 첨가제, 0~40중량％의 고체 전해질 및 0~20중량％의 접착제를 포함하는 조성물을 포함한다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 조성물에서의 상기 유황계 양극 활성 재료의 함량은 60~80중량％이다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 조성물에 전도성 첨가제를 추가로 첨가할 수 있다.
일부 실시형태에서, 적합한 전도성 첨가제의 예시는 카본 블랙, 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 섬유 및 그래핀을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 조성물에서의 상기 전도성 첨가제의 함량은 10~20중량％이다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 조성물에 고체 전해질을 첨가할 수 있다.
일부 실시형태에서, 적합한 고체 전해질의 예시는 Li2S-P2S5-GeS2, Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3 및 Li7La3Zr2O12을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 조성물에서의 상기 고체 전해질의 함량은 10~30중량％, 바람직하게는 10~20중량％이다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 조성물에 접착제를 사용할 수 있다.
일부 실시형태에서, 적합한 접착제의 예시는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 소듐 카복시메틸셀룰로오스(CMC) 및 스티렌부타디엔 고무(SBR)를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 조성물에서의 상기 접착제의 함량은 0~10중량％이다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 양극은 집전체를 더 포함한다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 양극은 본 분야에 공지된 방법을 통해 제조될 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 양극은 상기 조성물의 조성 성분을 정제로 만드는(tableting) 단계를 포함하는 방법을 통해 제조될 수 있다. 다른 일부 실시형태에서, 상기 양극은 상기 조성물의 조성 성분을 슬러리로 제조하고 슬러리를 집전체에 코팅하거나 또는 인쇄하는 단계를 포함하는 방법을 통해 제조될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 양극에 따르면, 상기 집전체는 알루미늄 호일이다.
또 다른 한편, 본 발명은 고체 전지를 제공하고, 상기 고체 전지는 상기 양극, 고체 전해질 시트 및 음극을 포함한다.
본 발명에서 제공하는 고체 전지에 따르면, 상기 고체 전해질 시트는 Li2S-P2S5-GeS2, Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3 및 Li7La3Zr2O12로부터 선택되는 하나 이상으로 구성된다.
본 발명에서 제공하는 고체 전지에 따르면, 상기 음극은 금속 리튬 시트 또는 기타 리튬 저장 음극 재료이다. 본 발명에서, 상기 기타 리튬 저장 음극 재료는 본 분야의 통상적인 음극 재료일 수 있고 본 발명은 이에 대한 특별히 제한하지 않는다.
본 발명에서 제공하는 고체 전지에 따르면, 상기 고체 전지는 고체 리튬 이차 전지이다.
선행기술과 비교하면, 본 발명은 아래와 같은 장점을 갖는다.
(1)본 발명에서 제공하는 유황계 양극 활성 재료 및 양극은 황화 리튬의 높은 양극 비용량의 장점을 유지하는 동시에 전지 방전 전압을 향상시킨다. 이론에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에 따른 유황계 양극 활성 재료에서, Li2S를 선택하고 LiI, LiBr, LiNO3 또는 LiNO2와 같은 제2 리튬 화합물을 첨가함으로써, 충전 시 전기 음성이 높은 전자 끌개기(electron withdrawing group)가 형성될 수 있으며, 이로 인해 전지의 방전 전압을 향상시킨다. 이 밖에, 제2 리튬 화합물의 도입은 양극의 이온 전도도를 더 향상시켜 황화 리튬의 분해 및 유황의 리튬화에 대한 촉매 작용을 향상시킴으로써 전극 재료의 비용량을 향상시킨다.
(2)본 발명의 유황계 양극 활성 재료에는 다량의 리튬이 함유되고, 전지를 처음 충전 시 양극은 탈리튬하며, 고체 전극은 전극의 변형을 일으키는 부피 팽창을 발생하는 것이 아니라 공동을 형성하고 방전 시 구조는 회복되며, 순환 성능은 우수하다.
이하, 도면을 결부하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명하고, 여기서,
도 1은 실시예1의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 첫번째 충전 및 방전과 두번째 충전 및 방전의 전압-비용량 그래프이다.
도 2는 실시예1의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 순환 그래프이다.
도 3은 비교예1의 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 첫번째 충전 및 방전과 두번째 충전 및 방전의 전압-비용량 그래프이다.
도 4는 실시예9의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 첫번째 충전 및 방전과 두번째 충전 및 방전의 전압-비용량 그래프이다.
도 5는 순환 전 그리고 2번의 순환 후, 실시예1의 유황계 양극 활성 재료를 사용하여 제조한 고체 전지의 측면 전자 주사 전자 현미경 사진이다.
도 6은 첫번째 순환 및 두번째 순환의 비교예2의 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 전압-비용량 그래프이다.
구체적인 실시형태를 결부하여 본 발명을 더 상세하게 설명하고, 제공된 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1~9
유황계 양극 활성 재료의 제조 방법은 다음과 같다.
(1)수분 함량이 0.5ppm 미만인 아르곤 분위기 하에서, 일정한 질량비로 Li2S, 제2 리튬 화합물 및 전도성 탄소 재료를 혼합하고, 얻은 혼합물을 볼 밀 비드와 혼합하여 볼 밀 용기에 옮기고, 수분 함량이 0.5ppm 미만인 아르곤 분위기 하에서 건식 볼 밀링 또는 습식 볼 밀링을 수행하고; 건식 볼 밀링 및 습식 볼 밀링의 파라미터는, 회전 속도가 300회/분이며, 시간이 12시간이고, 습식 볼 밀링에 유황계 양극 활성 재료 중량의 5％를 차지하는 무수 에탄올을 첨가하여 용매로 사용한다.
(2)수분 함량이 0.5ppm 미만인 아르곤 분위기에서 샘플을 꺼내고, 스크린을 통해 여과하여 볼 밀 비드를 제거한 후, 건식 볼 밀링을 사용하여 혼합할 경우, 유황계 양극 활성 재료를 얻으며; 습식 볼 밀링을 사용하여 혼합할 경우, 스크린을 통해 여과하여 얻은 혼합물 재료를 60℃ 하에서 12시간 동안 진공 건조시켜 유황계 양극 활성 재료를 얻는다.
실시예1~9에 사용되는 원료는 다음과 같다.
Figure pct00001
실시예1~9에서 제조된 유황계 양극 활성 재료 조성 및 공정은 표 1을 참조한다. 비교예 1
제2 리튬 화합물 없이 실시예1과 동일한 방법을 사용하여 양극 활성 재료를 제조하고, 그 조성은 및 관련 공정은 표 1을 참조한다.
비교예 2
실시예1과 동일한 방법을 사용하여 인산 철 리튬을 제2 리튬 화합물로 사용하는 양극 활성 재료를 제조하고, 그 조성은 및 관련 공정은 표 1을 참조한다.
표1: 양극 활성 재료의 조성비 및 혼합 방식
황화 리튬/제2 리튬 화합물/전도성 탄소 재료
(중량비)		 제2 리튬 화합물 전도성 탄소 재료 혼합 방식
실시예1 70:20:10 요오드화 리튬 탄소 나노 튜브 건식 볼 밀링
실시예2 70:20:10 요오드화 리튬 탄소 나노 튜브 건식 볼 밀링
실시예3 70:20:10 요오드화 리튬 탄소 나노 튜브 건식 볼 밀링
실시예4 70:30:0 요오드화 리튬 탄소 나노 튜브 건식 볼 밀링
실시예5 60:30:10 요오드화 리튬 그래핀 건식 볼 밀링
실시예6 70:15:15 요오드화 리튬 탄소 나노 튜브 습식 볼 밀링
실시예7 70:20:10 요오드화 리튬 탄소 나노 튜브 건식 볼 밀링
실시예8 30:40:30 요오드화 리튬 탄소 나노 튜브 건식 볼 밀링
실시예9 70:20:10 리튬 아질산염 탄소 나노 튜브 건식 볼 밀링
비교예1 90:0:10 요오드화 리튬 탄소 나노 섬유 건식 볼 밀링
비교예2 70:20:10 인산 철 리튬 탄소 나노 튜브 건식 볼 밀링
고체 전지 제조 및 그 성능 테스트 1. 양극 제조
실시예1~9에서 제조된 유황계 양극 활성 재료 및 비교예1~2에서 제조된 양극 활성 재료를 양극 활성 재료로 각각 사용하여, 양극 재료를 제조했다. 수분 함량이 0.5ppm 미만인 아르곤 분위기 하에서, 7:2:1의 중량비에 따라 양극 활성 재료, 고체 전해질 및 전도성 첨가제를 칭량하여 혼합하고, 얻어진 혼합물을 볼 밀 비드와 혼합하여 볼 밀 용기에 이동시키며, 수분 함량이 0.5ppm 미만인 아르곤 분위기 하에서 건식 볼 밀링을 수행하여 양극 재료를 얻는다. 여기서, 건식 볼 밀링의 파라미터는, 회전 속도가 150회/분이고, 시간은 2시간이다.
얻어진 양극 재료를 20MPa의 압력 하에서 성형하여 중량이 10mg이고 직경이 4 mm인 양극 시트를 제조한다.
양극 제조에 사용되는 원료는 다음과 같다.
Figure pct00002
2. 전지 조립
전지의 조립은 수분 함량이 0.5ppm 미만인 아르곤 글러브 박스에서 완성된다.
20MPa의 압력 하에서 성형하여 두께가 300μm인 고체 전해질 시트를 제조한다.
몰드를 사용하여 직경이 모두 4mm인 양극 시트, 두께가 300μm인 고체 전해질 시트 및 두께가 80μm인 금속 리튬 호일을 20MPa 압력 하에서 냉간 압착 및 조립하여 이차 고체 전지를 제조한다.
3. 성능 테스트
무한시Landian전자주식유한회사에서 구매한 CT2001A형 충전 및 방전기를 사용하여 이차 고체 전지를 정전류로 충전 및 방전하고, 0.05C의 배율 하에서 전지에 대하여 순환 테스트를 진행하며, 테스트 온도는 60℃이다. 전압 범위는 1.5-3.6V(vs. Li/Li+)이고 결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.
표2: 이차 고체 전지의 조립 및 성능
실시예 전도성 첨가제 고체 전해질 양극 방전 비용량(mAh/g)
실시예1 탄소 나노 튜브 Li2S-P2S5-GeS2 883
실시예2 탄소 나노 튜브 Li2S-P2S5-GeS2 822
실시예3 탄소 나노 튜브 Li7La3Zr2O12 782
실시예4 탄소 나노 튜브 Li2S-P2S5-GeS2 106
실시예5 그래핀 Li2S-P2S5-GeS2 462
실시예6 탄소 나노 튜브 Li2S-P2S5-GeS2 865
실시예7 탄소 나노 튜브 Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3 512
실시예8 탄소 나노 튜브 Li2S-P2S5-GeS2 412
실시예9 탄소 나노 튜브 Li2S-P2S5-GeS2 762
비교예1 탄소 나노 섬유 Li2S-P2S5-GeS2 469
비교예2 탄소 나노 튜브 Li2S-P2S5-GeS2 351
도 1은 실시예1의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 충전 및 방전 그래프를 나타낸다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 첫번째 충전 순환 동안, 황화 리튬은 먼저 분해되고, 다음 요오드화 리튬이 분해되며, 요오드화 리튬 분해 방전 평탄부(discharge plateau)가 높았다. 첫번째 방전 순환 동안, 요오드화 리튬의 방전 평탄부가 없었으나, 황화 리튬의 방전 평탄부는 향상되며, 두번째 충전/방전 순환 동안, 마찬가지로 높은 요오드화 리튬 분해 전압 평탄부가 있었으며, 이는 전기 음성이 높은 요오드화 이온의 전자 끌개 효과를 가리킨다. 동시에, 도 1로부터 알 수 있다 시피, 실시예1의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 첫번째 방전 평탄부는 2.31~2.42V(vs. Li/Li+)에 위치하고, Li-S 전지의 방전 평탄부보다 현저히 높다(도 3을 참조).
도 2는 실시예1의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 223주 순환 그래프를 나타낸다. 도 2로부터 알 수 있다 시피, 실시예1의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지는 우수한 순환 성능을 갖는다.
도 3은 비교예1의 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 첫번째 충전 및 방전과 두번째 충전 및 방전의 전압-비용량 그래프를 나타낸다. 도 3으로부터 알 수 있다 시피, 비교예1의 양극 활성 재료를 사용한 Li-S 전지의 방전 평탄부는 1.71~2.13V(vs. Li/Li+)에 위치한다.
도 4는 실시예9의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 충전 및 방전 그래프를 나타낸다. 도 4로부터 알 수 있다 시피, 실시예9의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지는 마찬가지로 향상된 첫번째 방전 평탄부를 갖고 2.26~2.35V(vs. Li/Li+)에 위치한다.
도 5는 실시예1의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지가 2번의 충전 및 방전 순환 후의 양극 부피 변형을 나타낸다. 도 5로부터 알 수 있다 시피, 상기 리튬 함유 유황계 양극 활성 재료를 포함한 고체 전지 양극을 사용할 경우, 전지가 충전 시 양극은 탈리튬하고, 고체 전극은 전극의 변형을 일으키는 부피 팽창을 발생하는 것이 아니라 공동을 형성하며, 방전 시 구조는 회복된다. 실시예1의 유황계 양극 활성 재료를 사용한 양극이 2번의 순환 후 부피 변화율은 6.42％에 불과하다.
나아가, 도 6은 비교예2의 양극 활성 재료를 사용한 고체 전지의 첫번째 순환 및 두번째 순환의 전압-비용량 그래프를 나타낸다. 도 6으로부터 알 수 있다 시피, 인산 철 리튬을 추가하여 제2 리튬 화합물로 사용하는 전지의 충전 및 방전 평탄부는 1.81~2.11V(vs. Li/Li+)에 위치하고 비교예1에 비해, 향상이 나타나지 않은 것은, 고방전 평탄부, 특히 고체 리튬 유황 전지의 충전 및 방전 평탄부를 갖는 양극 재료를 황화 리튬과 간단히 혼합하여 고체 전지 성능을 현저히 개선시킬 수 없음을 의미한다.

Claims (10)

  1. 30~80중량％의 Li2S, 10~40중량％의 LiI, LiBr, LiNO3 및 LiNO2로부터 선택되는 하나 이상의 제2 리튬 화합물 및 0~30중량％의 전도성 탄소 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전지(solid-state battery)용 유황계 양극 활성 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유황계 양극 활성 재료는 30~70중량％, 바람직하게는 60~70중량％, 예컨대 70중량％의 Li2S를 포함하고;
    바람직하게, 상기 유황계 양극 활성 재료는 15~20중량％의 제2 리튬 화합물을 포함하며; 보다 바람직하게, 상기 제2 리튬 화합물은 LiI 및/또는 LiNO2이고;
    바람직하게, 상기 유황계 양극 활성 재료는 10~30중량％, 바람직하게는10~15중량％의 전도성 탄소 재료를 포함하며;
    바람직하게, 상기 전도성 탄소 재료는 카본 블랙, 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 섬유 및 그래핀으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고체 전지용 유황계 양극 활성 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Li2S의 함량은 60~70중량％이고 상기 제2 리튬 화합물의 함량은 15~20중량％이며;
    바람직하게, 상기 유황계 양극 활성 재료에서, Li2S, 제2 리튬 화합물 및 전도성 탄소 재료의 중량비는 70:15~20:10~15인 것을 특징으로 하는 고체 전지용 유황계 양극 활성 재료.
  4. Li2S, 제2 리튬 화합물 및 전도성 탄소 재료를 건식 볼 밀링 혼합하거나 또는 습식 볼 밀링 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 유황계 양극 활성 재료를 제조하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 건식 볼 밀링 혼합 또는 습식 볼 밀링 혼합은 질소 분위기 또는 아르곤 분위기와 같은 불활성 분위기 하에서 수행되고;
    바람직하게, 상기 건식 볼 밀링 혼합 또는 습식 볼 밀링 혼합은 150~500회/분, 예컨대 300회/분의 회전 속도 하에서 1~24시간, 바람직하게는 6~18시간 동안 수행되며;
    바람직하게, 상기 습식 볼 밀링 혼합은 무수 에탄올을 용매로 사용하고, 용매의 사용량은 바람직하게 상기 유황계 양극 활성 재료의 중량의 5~10중량％이며,
    바람직하게, 습식 볼 밀링 혼합을 사용할 경우, 상기 방법은 상기 습식 볼 밀링 혼합을 통해 얻은 혼합물을 50~80℃에서 진공 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유황계 양극 활성 재료를 제조하는 방법.
  6. 60~90중량％의 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 유황계 양극 활성 재료, 0~20중량％의 전도성 첨가제, 0~40중량％의 고체 전해질 및 0~20중량％의 접착제를 포함하는 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전지용 양극.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조성물에서의 상기 유황계 양극 활성 재료의 함량은 60~80중량％이고;
    바람직하게, 상기 전도성 첨가제는 카본 블랙, 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 섬유 및 그래핀으로부터 선택되는 하나 이상이며;
    바람직하게, 상기 조성물에서의 상기 전도성 첨가제의 함량은 10~20중량％이고;
    바람직하게, 상기 고체 전해질은 Li2S-P2S5-GeS2, Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3 및 Li7La3Zr2O12로부터 선택되는 하나 이상이며;
    바람직하게, 상기 조성물에서의 상기 고체 전해질의 함량은 10~30중량％, 바람직하게는 10~20중량％이고;
    바람직하게, 상기 접착제는 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 소듐 카복시메틸셀룰로오스 및 스티렌부타디엔 고무로부터 선택되는 하나 이상이며;
    바람직하게, 상기 조성물에서의 상기 접착제의 함량은 0~10중량％인 것을 특징으로 하는 고체 전지용 양극.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 양극은 알루미늄 호일과 같은 집전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전지용 양극.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 양극, 고체 전해질 시트 및 음극을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고체 전해질 시트는 Li2S-P2S5-GeS2, Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3 및 Li7La3Zr2O12로부터 선택되는 하나 이상으로 구성되고; 바람직하게, 상기 고체 전지는 고체 리튬 이차 전지인 것을 특징으로 하는 고체 전지.
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