KR20200016090A - Lithium-sulfur battery comprising sulfur-deposited seperator - Google Patents

Lithium-sulfur battery comprising sulfur-deposited seperator Download PDF

Info

Publication number
KR20200016090A
KR20200016090A KR1020180091370A KR20180091370A KR20200016090A KR 20200016090 A KR20200016090 A KR 20200016090A KR 1020180091370 A KR1020180091370 A KR 1020180091370A KR 20180091370 A KR20180091370 A KR 20180091370A KR 20200016090 A KR20200016090 A KR 20200016090A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sulfur
lithium
carbon
sulfur battery
separator
Prior art date
Application number
KR1020180091370A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102136680B1 (en
Inventor
정용주
박종원
강진경
강주경
Original Assignee
한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기술교육대학교 산학협력단 filed Critical 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority to KR1020180091370A priority Critical patent/KR102136680B1/en
Publication of KR20200016090A publication Critical patent/KR20200016090A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102136680B1 publication Critical patent/KR102136680B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H01M2/1646—
    • H01M2/1686—
    • 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
    • H01M4/36—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
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • 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
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

The present invention relates to a lithium-sulfur battery comprising: a carbon-based positive electrode; a negative electrode comprising lithium metal; and a separator provided between the positive electrode and the negative electrode, wherein a sulfur-deposited layer is provided on at least one surface of the separator. According to the present invention, it is possible to realize uniform current density.

Description

황이 증착된 분리막을 포함하는 리튬-황 전지{LITHIUM-SULFUR BATTERY COMPRISING SULFUR-DEPOSITED SEPERATOR}Lithium-sulfur battery including sulfur-deposited separator {LITHIUM-SULFUR BATTERY COMPRISING SULFUR-DEPOSITED SEPERATOR}

본 발명은 황이 증착된 분리막을 포함하는 리튬-황 전지에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 적어도 일면 상에 황-증착층이 구비된 분리막을 포함하는 리튬-황 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium-sulfur battery comprising a separator in which sulfur is deposited. Specifically, the present invention relates to a lithium-sulfur battery including a separator having a sulfur-deposited layer on at least one surface.

리튬-황 전지는 황-황 결합(Sulfur-Sulfur bond)을 갖는 황 계열 화합물을 양극 활물질로 사용하고, 리튬과 같은 알칼리 금속 또는 리튬 이온 등과 같은 금속 이온의 삽입/탈삽입이 일어나는 탄소계 물질을 음극 활물질로 사용하는 이차 전지이다. 이러한 리튬-황 전지는 환원 반응시(방전시) S-S 결합이 끊어지면서 S의 산화수가 감소하고, 산화 반응시(충전시) S의 산화수가 증가하면서 S-S 결합이 다시 형성되는 산화-환원 반응을 이용하여 전기적 에너지를 저장 및 생성한다. 리튬-황 전지에서 사용되는 황 계열 화합물은 활성 황(active sulfur)으로 통칭될 수 있다. Lithium-sulfur batteries use a sulfur-based compound having a sulfur-sulfur bond as a positive electrode active material, and a carbon-based material in which alkali metals such as lithium or metal ions such as lithium ions are inserted / deinserted. A secondary battery used as a negative electrode active material. The lithium-sulfur battery uses an oxidation-reduction reaction in which the oxidation number of S decreases as the SS bond is broken during the reduction reaction (discharge), and the SS bond is formed again as the oxidation number of S increases during the oxidation reaction (charging). To store and generate electrical energy. Sulfur-based compounds used in lithium-sulfur batteries may be collectively referred to as active sulfur.

활성 황은 그 환원 상태가 단순하지 않고 여러 화학종들이 순차적으로 공존하는 형태를 나타낸다(E. Levillain 등의 J. Electroanal. Chem. 420(1997) 167, J. Electroanal. Chem. 440(1997) 243). 일반적으로 활성 황을 이용한 전지에서의 반응은 다음 반응식 1과 같다.Active sulfur is not simple in its reduction state and shows a form in which several species coexist sequentially (J. Electroanal. Chem. 420 (1997) 167, J. Electroanal. Chem. 440 (1997) 243, E. Levillain et al.). . In general, the reaction in the cell using the active sulfur is shown in Scheme 1 below.

[반응식 1]Scheme 1

xLi + S ↔ LixSxLi + S ↔ Li x S

즉, 리튬-황 전지 내에서 활성 황은 리튬 금속과 반응하여 리튬 설파이드 또는 리튬 폴리설파이드로 환원된다. 활성 황의 이론적인 마지막 산화 상태는 S8 이며, 마지막 환원 상태는 Li2S이다. S8 이 Li2S까지 완전히 환원되었을 때의 이론 용량은 1675mAh/g으로 어느 화학종보다 높은 에너지 밀도를 나타나게 된다.That is, in a lithium-sulfur cell, active sulfur is reacted with lithium metal to be reduced to lithium sulfide or lithium polysulfide. The theoretical last oxidation state of active sulfur is S 8 and the last reduction state is Li 2 S. When S 8 is fully reduced to Li 2 S, the theoretical capacity is 1675 mAh / g, which shows higher energy density than any chemical species.

리튬-황 전지에서 양극 활물질은 리튬이온전지 등과 같은 다른 종류의 전지에서 사용되는 고상의 활물질과는 달리 그 상태가 고상 및 액상 두 종류로 존재하게 된다. 따라서, 활물질이 충방전 반응 동안 고체 상태를 유지하는 것이 아니라 액상으로도 존재하게 되므로, 활물질이 양극 내에 고정되어 있지 않고 세퍼레이터 영역이나 극판군(양극, 음극 및 세퍼레이터) 밖으로 빠져나가 더 이상 산화환원 반응에 참여하지 못하는 전기화학적으로 불활성 상태로 존재하게 되는 문제점이 있다. 또한, 리튬 폴리설파이드가 계속 환원되는 경우, 도전 네트워크의 표면에 황이 침적(precipitation)되어 이들이 다시 산화되기 힘들다는 문제점도 있다.In the lithium-sulfur battery, the positive electrode active material, unlike the solid-state active material used in other types of batteries such as a lithium ion battery, is present in two types of solid state and liquid phase. Therefore, since the active material is not maintained in the solid state during the charge / discharge reaction, but also exists in the liquid phase, the active material is not fixed in the positive electrode and escapes from the separator region or the electrode plate group (anode, negative electrode, and separator) and no longer is a redox reaction. There is a problem that exists in an electrochemically inactive state that does not participate in. In addition, when lithium polysulfide is continuously reduced, there is a problem that sulfur is deposited on the surface of the conductive network and it is difficult to oxidize again.

이와 같은 문제점을 방지하기 위하여, 양극 활물질로서 유기-황 화합물(미국 특허 제4,833,048호) 및 탄소-황 화합물(미국 특허 제5,441,831호) 등을 적용하기 위한 시도가 있었으나, 유기-황 화합물은 이론 용량이 낮고, 상온에서의 반응 속도가 느린 단점이 있으며, 탄소-황 화합물도 이론 용량이 낮고 분자 구조에 있어서 재현성있는 물질 제조가 쉽지 않은 문제점이 있었다.In order to prevent such a problem, there have been attempts to apply an organic-sulfur compound (US Pat. No. 4,833,048) and a carbon-sulfur compound (US Pat. No. 5,441,831) as a cathode active material, but the organic-sulfur compound has a theoretical capacity. This low, there is a disadvantage that the reaction rate is slow at room temperature, the carbon-sulfur compound also has a low theoretical capacity and there was a problem that it is not easy to produce a reproducible material in molecular structure.

그러므로, 리튬-황 전지의 양극 활물질로서 용량이 높은 원소 황(elemental sulfur, S8)을 이용하기 위한 시도가 있었다. 원소 황의 경우 이론 용량이 가장 높고 분말 형태이므로 높은 활물질 밀도와 용량 밀도를 갖는 극판을 제조할 수 있어 결과적으로 높은 용량의 양극을 만들 수 있다.Therefore, there has been an attempt to use elemental sulfur (S 8 ) having high capacity as a cathode active material of a lithium-sulfur battery. In the case of elemental sulfur, since the theoretical capacity is the highest and in the form of a powder, it is possible to manufacture an electrode plate having a high active material density and a capacity density, resulting in a high capacity positive electrode.

원소 황은 일반적으로 전기전도성이 없는 부도체이므로 전기화학 반응이 일어나기 위해서는 원활한 전기화학적 반응 사이트를 제공할 수 있는 전기적 도전재를 사용하여야 한다. 일반적으로, 원소 황을 이용한 양극은 원소 황, 도전재인 카본 분말 및 바인더를 포함하는 슬러리를 코팅하여 제조된다. 다만, 슬러리를 이용한 코팅을 통하여 양극을 제조하는 경우, 슬러리의 건조 시 비점이 낮은 원소 황의 승화가 수반되어 양극 내부에 공극이 생성되고, 설계한 바와 같이 원소 황을 로딩하기 곤란한 문제가 있다. 또한, 원소 황과 도전재가 혼합된 양극의 경우, 충방전시 황이 폴리설파이드로 되면서 전해질에 액상으로 용출되면 전극 구조가 붕괴되어 리튬-설퍼 전지의 용량과 수명 특성에 나쁜 영향을 미치는 문제도 있다. Elemental sulfur is generally an insulator that is not electrically conductive, and therefore, an electroconductive material must be used to provide a smooth electrochemical reaction site for the electrochemical reaction to occur. In general, a positive electrode using elemental sulfur is prepared by coating a slurry including elemental sulfur, carbon powder as a conductive material, and a binder. However, in the case of manufacturing the positive electrode through the coating using the slurry, when drying the slurry is accompanied by sublimation of elemental sulfur having a low boiling point, voids are generated inside the positive electrode, there is a problem that it is difficult to load elemental sulfur as designed. In addition, in the case of a positive electrode mixed with elemental sulfur and a conductive material, sulfur becomes a polysulfide during charging and discharging, and when the electrode is eluted in the liquid phase, the electrode structure collapses, thereby adversely affecting the capacity and life characteristics of the lithium-sulfur battery.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 슬러리에 포함되는 원소 황을 대신하여 메조포러스 탄소/황 복합체를 이용하여 양극을 제조하기 위한 시도가 있었으나, 마찬가지로 슬러리의 건조시 황의 승화 문제가 존재하였다. 나아가, 활물질을 담지하는 다공성 탄소의 제조단가가 매우 높고, 담지할 수 있는 활물질의 양의 한계가 있어 리튬-황 전지의 용량 특성 개선과 제조단가를 낮추는 측면에서는 만족할 만한 효과를 얻지 못하고 있다.In order to solve such a problem, there have been attempts to prepare a positive electrode using a mesoporous carbon / sulfur composite in place of elemental sulfur included in the slurry, but there is a problem of sublimation of sulfur when drying the slurry. Furthermore, the production cost of the porous carbon supporting the active material is very high, and there is a limit of the amount of the active material that can be supported, and thus, satisfactory effects are not obtained in terms of improving capacity characteristics and lowering the manufacturing cost of the lithium-sulfur battery.

본 발명은 황이 증착된 분리막을 포함하여, 기존의 양극에 황을 포함하여 제조되는 리튬-황 전지의 문제점을 극복할 수 있는 신규한 리튬-황 전지를 제공하고자 한다. The present invention is to provide a novel lithium-sulfur battery that can overcome the problems of a lithium-sulfur battery prepared by including sulfur in the existing positive electrode, including a separator deposited with sulfur.

본 발명의 일 실시상태는, 탄소계 양극; 리튬 금속을 포함하는 음극; 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 구비된 분리막을 포함하고, 황-증착층이 상기 분리막의 적어도 일면 상에 구비된, 리튬-황 전지를 제공한다. One embodiment of the present invention, the carbon-based anode; A negative electrode comprising lithium metal; And a separator provided between the positive electrode and the negative electrode, and a sulfur-deposited layer is provided on at least one surface of the separator.

본 발명에 의하면, 상기 황-증착층은 원소 황의 단일물질층일 수 있다. According to the present invention, the sulfur-deposited layer may be a single material layer of elemental sulfur.

본 발명에 의하면, 상기 황-증착층의 두께는 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있다. According to the present invention, the thickness of the sulfur-deposited layer may be 1 μm or more and 50 μm or less.

본 발명에 의하면, 상기 황-증착층은, 상기 탄소계 양극을 향하는 상기 분리막의 일면 상에 구비될 수 있다. According to the present invention, the sulfur-deposited layer may be provided on one surface of the separator facing the carbon-based anode.

본 발명에 의하면, 상기 탄소계 양극은 탄소 섬유 펠트, 탄소 종이, 카본블랙, 케첸블랙, 아세틸렌블랙, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. According to the present invention, the carbon-based anode may include at least one selected from the group consisting of carbon fiber felt, carbon paper, carbon black, ketjen black, acetylene black, graphite, and graphene.

본 발명에 의하면, 상기 탄소계 양극은 메조포러스 탄소 입자를 포함할 수 있다. According to the present invention, the carbon-based anode may include mesoporous carbon particles.

본 발명에 의하면, 상기 탄소계 양극은 원소 황을 포함하지 않을 수 있다. According to the present invention, the carbon-based anode may not contain elemental sulfur.

본 발명에 의하면, 상기 리튬-황 전지는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiN(SO2CF3)2,　LiNO3, 및 LiBETI로부터 선택되는 1 이상의 리튬염을 포함하는 비수 전해액을 더 포함할 수 있다. According to the present invention, the lithium-sulfur battery is LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , 　 LiNO 3 , and It may further include a non-aqueous electrolyte containing at least one lithium salt selected from LiBETI.

본 발명에 따른 리튬-황 전지는 분리막의 일면 상에 황-증착층을 형성함으로써, 양극에 별도로 황을 구비하지 않고 리튬-황 전지를 제조할 수 있는 장점이 있다. 이를 통하여, 기존 리튬-황 전지의 양극 제조 시 문제되었던 전극 건조 시 황의 승화에 따른 활물질 감소, 활물질인 황의 분산 및 이에 따른 전극 내 불균일한 전극반응 등의 문제를 방지할 수 있다. The lithium-sulfur battery according to the present invention has an advantage of forming a lithium-sulfur battery without forming sulfur on the positive electrode by forming a sulfur-deposited layer on one surface of the separator. Through this, it is possible to prevent problems such as reduction of the active material due to sublimation of sulfur, dispersion of sulfur as an active material, and non-uniform electrode reaction in the electrode.

또한, 본 발명에 따른 리튬-황 전지는 증착 공정을 통하여 황-증착층을 형성하므로, 별도의 건조 공정이 필요 없으며 설계한 대로 황의 로딩량을 정확하게 조절할 수 있으며, 균일한 전류밀도의 구현이 가능하다. In addition, since the lithium-sulfur battery according to the present invention forms a sulfur-deposited layer through a deposition process, a separate drying process is not required, and the loading amount of sulfur can be accurately adjusted as designed, and a uniform current density can be realized. Do.

나아가, 본 발명에 따른 리튬-황 전지는 황-증착층을 박막으로 형성할 수 있으므로, 박형 전지로의 활용이 가능한 장점이 있다.Furthermore, the lithium-sulfur battery according to the present invention can form a sulfur-deposited layer as a thin film, there is an advantage that can be utilized as a thin battery.

도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 리튬-황 전지의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 실시예에서의 황-증착층 표면의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예에서의 황-증착층 단면에 대한 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예에 따른 리튬-황 전지의 초기 두 싸이클에 대한 충방전 곡선을 나타낸 것이다.
도 5는 실시예에 따른 리튬-황 전지의 고율특성을 나타낸 것이다.
도 6은 실시예에 따른 리튬-황 전지의 수명특성을 나타낸 것이다.1 shows a schematic diagram of a lithium-sulfur battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the surface of the sulfur-deposited layer in the example.
Figure 3 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the sulfur-deposited layer cross section in the example.
Figure 4 shows the charge and discharge curves for the first two cycles of the lithium-sulfur battery according to the embodiment.
5 shows a high rate characteristic of the lithium-sulfur battery according to the embodiment.
6 shows the life characteristics of the lithium-sulfur battery according to the embodiment.

본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.In this specification, when a member is located "on" another member, this includes not only when one member is in contact with another member but also when another member exists between the two members.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In the present specification, when a part "contains" a certain component, it means that the component may further include other components, except for the case where there is no contrary description.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬-황 전지는 기존의 리튬-황 전지와는 다르게, 양극에 활성 황을 도입하는 것이 아니라, 분리막의 일면 상에 구비된 황-증착층을 도입한다. 상기 황-증착층은 상기 분리막의 적어도 일면 상에 직접 접하여 구비될 수 있으며, 구체적으로 상기 황-증착층은 상기 분리막에 직접 황을 증착하여 형성될 수 있다.Lithium-sulfur battery according to an embodiment of the present invention, unlike the conventional lithium-sulfur battery, does not introduce active sulfur to the positive electrode, but introduces a sulfur-deposited layer provided on one side of the separator. The sulfur-deposited layer may be provided in direct contact with at least one surface of the separator, and specifically, the sulfur-deposited layer may be formed by depositing sulfur directly on the separator.

본 발명에 의하면, 상기 황-증착층은 증착법을 이용하여 형성될 수 있으며, 구체적으로, 상기 증착법은 화학기상증착, 열증착 및 스퍼터링 등을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 황-증착층을 형성하기 위하여 열증착법을 이용할 수 있다. According to the present invention, the sulfur-deposited layer may be formed using a deposition method, and specifically, the deposition method may use chemical vapor deposition, thermal deposition and sputtering. More specifically, thermal evaporation may be used to form the sulfur-deposited layer.

본 발명에 의하면, 상기 황-증착층은 원소 황의 단일물질층일 수 있다. 상기 황-증착층은 증착 공정을 이용하여 황으로만 이루어진 층이 형성되는 것으로서, 원소 황을 포함하는 슬러리를 도포하여 건조하는 코팅 공정과는 구별된다. 상기 황-증착층은 증착 공정을 이용하여 형성되므로, 슬러리 코팅의 경우와 같이 건조를 위한 가열 등의 추가 공정이 필요 없다. 이를 통하여, 상기 황-증착층은 설계한 대로 황을 로딩할 수 있으며, 박막으로 형성되더라도 충분한 양의 황을 전지에 공급할 수 있다. According to the present invention, the sulfur-deposited layer may be a single material layer of elemental sulfur. The sulfur-deposited layer is a layer formed of only sulfur using a deposition process, and is distinguished from a coating process of applying and drying a slurry containing elemental sulfur. Since the sulfur-deposited layer is formed using a deposition process, there is no need for an additional process such as heating for drying as in the case of slurry coating. Through this, the sulfur-deposited layer may be loaded with sulfur as designed, and may supply a sufficient amount of sulfur to the battery even when formed as a thin film.

상기 황-증착층은 증착 공정을 이용하여 황 이외의 바인더와 같은 물질을 포함하지 않으므로, 박막으로 제조 가능하다. 구체적으로, 상기 황-증착층은 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있으며, 이를 통하여 리튬-황 전지의 박형화를 구현할 수 있다. Since the sulfur-deposited layer does not include a material such as a binder other than sulfur by using a deposition process, it may be manufactured as a thin film. Specifically, the sulfur-deposited layer may be formed to a thickness of 1 ㎛ or more and 50 ㎛ or less, thereby realizing a thinning of a lithium-sulfur battery.

상기 황-증착층의 두께는 상기 분리막 표면으로부터의 두께를 의미하고, 이는 주사 전자 현미경을 통하여 단면을 촬영한 후 임의의 10 지점의 두께를 측정한 결과의 평균 값을 의미할 수 있다. The thickness of the sulfur-deposited layer may mean a thickness from the separator surface, which may mean an average value of a result obtained by measuring a thickness of any ten points after taking a cross section through a scanning electron microscope.

상기 황 증착층은 상기 분리막의 일면 또는 양면 상에 구비될 수 있으며, 구체적으로 상기 황-증착층은, 상기 탄소계 양극을 향하는 상기 분리막의 일면 상에 구비될 수 있다. The sulfur deposition layer may be provided on one surface or both surfaces of the separation membrane, and specifically, the sulfur deposition layer may be provided on one surface of the separation membrane facing the carbon-based anode.

본 발명에 의하면, 리튬-황 전지에서 비수 전해액에 상기 황-증착층의 황이 용해되어 확산을 통하여 탄소계 양극으로 이동하여, 탄소계 양극 표면에서 전극 반응에 참여한다. According to the present invention, sulfur in the sulfur-deposited layer is dissolved in a non-aqueous electrolyte in a lithium-sulfur battery, moves to a carbon-based anode through diffusion, and participates in an electrode reaction on the surface of the carbon-based anode.

본 발명에 의하면, 상기 탄소계 양극은 기존의 리튬-황 전지와는 다르게 원소 황을 구비하지 않고, 탄소계 물질을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소계 양극은 전지 용도로 사용될 수 있는 탄소계 물질이면 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소계 양극은 탄소 섬유 펠트, 탄소 종이, 카본블랙, 케첸블랙, 아세틸렌블랙, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. According to the present invention, unlike the conventional lithium-sulfur battery, the carbon-based positive electrode may not include elemental sulfur and may include a carbon-based material. Specifically, the carbon-based anode may be used without limitation as long as it is a carbon-based material that can be used for battery applications. Specifically, the carbon-based anode may include at least one selected from the group consisting of carbon fiber felt, carbon paper, carbon black, ketjen black, acetylene black, graphite and graphene.

또한, 상기 탄소계 양극은 메조포러스 탄소 입자를 포함할 수 있다. 상기 메조포러스 탄소 입자는 2 ㎚ 내지 20 ㎚ 직경의 기공을 가질 수 있다. In addition, the carbon-based anode may include mesoporous carbon particles. The mesoporous carbon particles may have pores having a diameter of 2 nm to 20 nm.

본 발명에 의하면, 상기 리튬-황 전지는 비수 전해액을 더 포함할 수 있으며, 상기 분리막은 비수 전해액에 함침되어 구비될 수 있다. 상기 비수 전해액은 리튬염을 포함할 수 있으며, 상기 비수 전해액에 포함되는 리튬염은 리튬 양이온을 포함하는 염이면 어떠한 것도 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 비수 전해액에 포함되는 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiN(SO2CF3)2,　LiNO3, 및 LiBETI로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 리튬염은 상기 비수 전해액에 0.1 M 이상 2.0 M 이하, 구체적으로 0.5 M 이상 1.5 M 이하, 보다 구체적으로 1.0 M의 농도로 포함될 수 있다.According to the present invention, the lithium-sulfur battery may further include a nonaqueous electrolyte, and the separator may be provided impregnated with the nonaqueous electrolyte. The nonaqueous electrolyte may include a lithium salt, and any lithium salt included in the nonaqueous electrolyte may be used as long as it contains a lithium cation. Specifically, the lithium salt contained in the nonaqueous electrolyte is LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , 　 LiNO 3 , and It may include one or more selected from LiBETI. The lithium salt may be included in the non-aqueous electrolyte at a concentration of 0.1 M or more and 2.0 M or less, specifically 0.5 M or more and 1.5 M or less, and more specifically 1.0 M.

본 발명에 있어서, 상기 비수 전해액은 비수성 유기 용매를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 비수성 유기 용매로서, 1,3-디옥솔란(1,3-dioxolane), 에테르계 용매를 사용할 수 있다. 상기 에테르계 용매로는 디부틸 에테르, 테트라글라임, 디글라임, 디메톡시에탄, 2-메틸테트라히드로퓨란, 폴리에틸렌 글라임디메틸 에테르, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 비수성 유기 용매는 디메톡시에탄(dimethoxyethane), 디글라임(diglyme), 트리글라임(triglyme), 테트라글라임(tetraglyme), 1,3-디옥솔란(1,3-dioxolane), 디에틸 에테르(diethyl ether), N-메틸피롤리돈, 3-메틸-2-옥사졸리돈, 디메틸포름아마이드, 설포란, 디메틸 아세트아마이드 또는 디메틸 설폭사이드, 디메틸 설페이트, 에틸렌 글리콜 디아 세테이트, 디메틸 설파이트, 에틸렌 글리콜 설파이트로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 바람직하며, 단독 또는 하나 이상의 혼합으로 사용할 수 있다. 하나 이상 혼합하여 사용되는 경우의 혼합 비율은 목적하는 전지 성능에 따라 적절하게 조절될 수 있다.In the present invention, the nonaqueous electrolyte may include a nonaqueous organic solvent. Specifically, 1,3-dioxolane (1,3-dioxolane), ether solvent may be used as the non-aqueous organic solvent. Dibutyl ether, tetraglyme, diglyme, dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, polyethyleneglymedimethyl ether, tetrahydrofuran, etc. may be used as the ether solvent. In the present invention, the non-aqueous organic solvent is dimethoxyethane (dimethoxyethane), diglyme (diglyme), triglyme (triglyme), tetraglyme (tetraglyme), 1,3-dioxolane (1,3-dioxolane ), Diethyl ether, N-methylpyrrolidone, 3-methyl-2-oxazolidone, dimethylformamide, sulfolane, dimethyl acetamide or dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfate, ethylene glycol diacetate It is preferably selected from the group consisting of dimethyl sulfite, ethylene glycol sulfite, and can be used alone or in combination of one or more. The mixing ratio in the case of one or more mixing may be appropriately adjusted according to the desired cell performance.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 펠트, 종이 또는 미세다공성 플라스틱 필름과 같은 고 다공성/투과성 재료를 이용하여 제조된 다공성 분리막일 수 있다. 상기 다공성 분리막은 전지 전위 하에서 전해액 및 기타 전지 성분에 의한 공격에 내성이 있어야 한다. 일 예로, 상기 다공성 분리막은 유리, 플라스틱, 또는 세라믹 재질의 디공성 막일 수 있다. 또한, 상기 다공성 분리막은 비수 전해액을 가두기 위하여, 다공성 또는 미세다공성 망 구조를 갖는 폴리머 분리막일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당 업계에서 일반적으로 사용되는 것이라면 적용될 수 있다. In the present invention, the separator may be a porous separator prepared by using a high porosity / permeable material such as felt, paper or microporous plastic film. The porous separator should be resistant to attack by electrolyte and other battery components under cell potential. For example, the porous separator may be a diporous membrane made of glass, plastic, or ceramic. In addition, the porous separator may be a polymer separator having a porous or microporous network structure to trap the nonaqueous electrolyte. However, the present invention is not limited thereto and may be applied as long as it is generally used in the art.

본 발명의 일 실시상태에 따른 리튬-황 전지의 모식도는 도 1에 나타내었다. 구체적으로, 도 1은 탄소계 양극(10)과 음극(20) 사이에 분리막(30)이 구비되고, 탄소계 양극(10)을 향하는 분리막의 일면 상에 황-증착층(40)이 구비되며, 비수 전해액(50, 51)이 탄소계 양극(10)과 음극(20) 사이에 구비되어 분리막(30)이 이에 함침된 리튬-황 전지를 도시한 것이다. 다만, 본 발명에 따른 리튬-황 전지는 도 1의 구조에 한정되는 것은 아니며, 추가의 부재 또는 분리막의 타면 상에 황-증착층이 더 구비될 수 있다. A schematic diagram of a lithium-sulfur battery according to an exemplary embodiment of the present invention is shown in FIG. 1. Specifically, FIG. 1 is provided with a separator 30 between the carbon-based anode 10 and the cathode 20, and a sulfur-deposited layer 40 is provided on one surface of the separator facing the carbon-based anode 10. In addition, the non-aqueous electrolytes 50 and 51 are provided between the carbon-based positive electrode 10 and the negative electrode 20 to illustrate the lithium-sulfur battery in which the separator 30 is impregnated. However, the lithium-sulfur battery according to the present invention is not limited to the structure of FIG. 1, and a sulfur-deposited layer may be further provided on the other member or the other surface of the separator.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, the scope of the invention is not to be construed as limited to the embodiments described below. The embodiments of the present specification are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

[실시예]EXAMPLE

케첸블랙(KB600, Akzo Nobel, Japan EC 600 JD) 및 Teflon(Sigma Aldrich)를 9:1의 중량비로 준비하고, 박자사발로 혼합한 후 탄소 양극 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 슬러리를 니켈 메쉬에 도포하고, 약 100 ℃ 오븐에서 약 12시간 동안 건조하여 약 200 ㎛ 두께의 양극을 제조하였다.Ketjenblack (KB600, Akzo Nobel, Japan EC 600 JD) and Teflon (Sigma Aldrich) were prepared in a weight ratio of 9: 1, and mixed in a beat bowl to prepare a carbon anode slurry. The prepared slurry was applied to a nickel mesh and dried in an oven at about 100 ° C. for about 12 hours to prepare a positive electrode having a thickness of about 200 μm.

황-증착층으로 코팅된 분리막은 통상적인 열증착 시스템을 사용하여 제조하였다. 기재로 폴리에틸렌 분리막(SK 이노베이션)을 사용하고, 유황을 증발기(evaporator)에 위치시킨 후, 증발기를 가열하여 110 ℃에서 유황을 기화시켜 폴리에틸텐 분리막에 박막으로 증착시켰다. Separators coated with a sulfur-deposited layer were prepared using conventional thermal deposition systems. Polyethylene separator (SK Innovation) was used as a substrate, sulfur was placed in an evaporator, and the evaporator was heated to vaporize sulfur at 110 ° C. and deposited as a thin film on the polyethylene separator.

디메톡시에탄, 디글라임, 및 1,3-디옥솔란이 3:1:1의 부피비로 혼합된 용매에 1.0 M의 LiN(SO2CF3)2 및 0.3 M의 LiNO3를 용해하여 비수 전해액을 준비하였다. 음극으로서 리튬 호일, 상기 제조된 비수 전해액, 상기 제조된 양극 및 황 증착층이 구비된 분리막을 이용하여 리튬-황 전지를 제조하였다. 이때, 상기 황-증착층은 양극을 향하도록 분리막을 위치시켰다. 1.0 M LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and 0.3 M LiNO 3 were dissolved in a solvent in which dimethoxyethane, diglyme, and 1,3-dioxolane were mixed at a volume ratio of 3: 1: 1 to prepare a nonaqueous electrolyte solution. Ready. A lithium-sulfur battery was manufactured by using a separator provided with a lithium foil, the prepared nonaqueous electrolyte, the prepared anode, and a sulfur deposition layer as a cathode. At this time, the sulfur-deposited layer was placed separator to face the anode.

도 2는 실시예에서의 황-증착층 표면의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다. 나아가, 도 3은 실시예에서의 황-증착층 단면에 대한 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다.2 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the surface of the sulfur-deposited layer in the example. 3 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the sulfur-deposited layer cross section in the example.

실험예 1 - 리튬-황 전지의 전기화학적 성능 평가Experimental Example 1-Evaluation of Electrochemical Performance of Lithium-Sulfur Battery

실시예에 따라 제조된 리튬-황 전지를 정전류법을 이용하여 1.9 V 내지 2.7 V vs. Li/Li+의 전위구간에서 0.05 C rate의 정전류로 충방전을 수행하였다. 도 4는 실시예에 따른 리튬-황 전지의 초기 두 싸이클에 대한 충방전 곡선을 나타낸 것이다. 도 4에 따르면, 실시예에 따른 리튬-황 전지는 전형적인 리튬-황 전지의 전압 곡선을 보였고, 현재까지 알려진 리튬-황 전지의 방전 용량인 1,000 mAh/g 내지 1,200 mAh/g 수준보다 월등히 우수한 약 1,400 mAh/g을 나타내는 것을 확인할 수 있다. The lithium-sulfur battery prepared according to the embodiment was 1.9 V to 2.7 V vs. using a constant current method. Charging and discharging were performed at a constant current of 0.05 C rate in the potential region of Li / Li + . Figure 4 shows the charge and discharge curves for the first two cycles of the lithium-sulfur battery according to the embodiment. According to FIG. 4, the lithium-sulfur battery according to the embodiment showed a voltage curve of a typical lithium-sulfur battery, and is much better than 1,000 mAh / g to 1,200 mAh / g, which is a discharge capacity of a lithium-sulfur battery known to date. It can be seen that it represents 1,400 mAh / g.

이러한 실험 결과로부터 리튬-설퍼 전지에서 분리막에 구비된 황-증착층의 황은 전해액에 용해되어 확산을 통해 양극으로 이동하여 탄소계 전극 표면에서 전극 반응에 참여한 것을 알 수 있다. 즉, 황 증착층의 황은 전해액에서 용해되어 황 분자를 이루며(아래 (1) 식 참조), 용액 상에 녹아 있는 황은 탄소 양극으로 확산을 통해 이동하고, 도전성 탄소와 전해액 계면에서 전해액에 녹아있는 황 분자로의 전하 전달이 일어나면서 폴리설파이드 이온을 형성하는 것으로 해석될 수 있다(아래 (2) 식 참조). From the experimental results, it can be seen that sulfur of the sulfur-deposited layer provided in the separator in the lithium-sulfur battery was dissolved in the electrolyte and moved to the anode through diffusion to participate in the electrode reaction on the surface of the carbon-based electrode. That is, the sulfur of the sulfur deposition layer is dissolved in the electrolyte to form sulfur molecules (see equation (1) below), and the sulfur dissolved in the solution moves through diffusion to the carbon anode, and sulfur dissolved in the electrolyte at the interface of the conductive carbon and the electrolyte It can be interpreted to form polysulfide ions as charge transfer to the molecule takes place (see equation (2) below).

S8 (solid) ↔ S8 (solution) (1)S 8 (solid) ↔ S 8 (solution) (1)

S8 (solution) + 2e- (carbon) → S8 2-(solution) (2) S 8 (solution) + 2e - (carbon) → S 8 2- (solution) (2)

실험예 2 - 리튬-황 전지의 고율 성능 평가Experimental Example 2-High Rate Performance Evaluation of Lithium-Sulfur Battery

실시예에 따라 제조된 리튬-황 전지를 정전류법을 이용하여 1.9 V 내지 2.7 V vs. Li/Li+의 전위구간에서 0.5 C rate 내지 10 C rate로 방전 전류를 변화하며 충방전을 수행하였다. 도 5는 실시예에 따른 리튬-황 전지의 고율특성을 나타낸 것이다. 도 5에 따르면, 실시예에 따른 리튬-황 전지는 10 C rate에서도 매우 우수한 방전 용량(약 900 mAh/g)를 나타내는 것을 확인할 수 있다. The lithium-sulfur battery prepared according to the embodiment was 1.9 V to 2.7 V vs. using a constant current method. Charging and discharging were performed while varying the discharge current at a 0.5 C rate to 10 C rate in a potential region of Li / Li + . 5 shows a high rate characteristic of the lithium-sulfur battery according to the embodiment. According to FIG. 5, it can be seen that the lithium-sulfur battery according to the embodiment has a very good discharge capacity (about 900 mAh / g) even at 10 C rate.

실험예 3 - 리튬-황 전지의 수명특성Experimental Example 3-Life Characteristics of Lithium-Sulfur Battery

실시예에 따라 제조된 리튬-황 전지를 정전류법을 이용하여 1.8 V 내지 2.7 V vs. Li/Li+의 전위구간에서 0.5 C rate의 정전류에 따른 충방전을 100 싸이클 동안 수행하였다. 도 6은 실시예에 따른 리튬-황 전지의 수명특성을 나타낸 것이다. 도 6에 따르면, 실시예에 따른 리튬-황 전지는 100 싸이클 후에 약 85% 이상의 높은 용량 유지율을 보였다.The lithium-sulfur battery prepared according to the example was 1.8 to 2.7 V vs. using a constant current method. Charge and discharge according to a constant current of 0.5 C rate was performed for 100 cycles in the potential region of Li / Li + . 6 shows the life characteristics of the lithium-sulfur battery according to the embodiment. According to FIG. 6, the lithium-sulfur battery according to the embodiment showed a high capacity retention of about 85% or more after 100 cycles.

10: 탄소계 양극
20: 음극
30: 분리막
40: 황-증착층
50, 51: 비수 전해액10: carbon-based anode
20: cathode
30: separator
40: sulfur-deposited layer
50, 51: nonaqueous electrolyte

Claims (8)

탄소계 양극;
리튬 금속을 포함하는 음극; 및
상기 양극 및 상기 음극 사이에 구비된 분리막을 포함하고,
황-증착층이 상기 분리막의 적어도 일면 상에 구비된, 리튬-황 전지.Carbon-based anodes;
A negative electrode comprising lithium metal; And
A separator provided between the positive electrode and the negative electrode,
The sulfur-deposited layer is provided on at least one side of the separator, lithium-sulfur battery. 청구항 1에 있어서,
상기 황-증착층은 원소 황의 단일물질층인 것을 특징으로 하는, 리튬-황 전지. The method according to claim 1,
The sulfur-deposited layer is characterized in that a single material layer of elemental sulfur, lithium-sulfur battery. 청구항 1에 있어서,
상기 황-증착층의 두께는 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 리튬-황 전지.The method according to claim 1,
The thickness of the sulfur-deposited layer is 1 to 50 ㎛, lithium-sulfur battery. 청구항 1에 있어서,
상기 황-증착층은, 상기 탄소계 양극을 향하는 상기 분리막의 일면 상에 구비된 것을 특징으로 하는, 리튬-황 전지.The method according to claim 1,
The sulfur-deposited layer, characterized in that provided on one side of the separator facing the carbon-based anode, lithium-sulfur battery. 청구항 1에 있어서,
상기 탄소계 양극은 탄소 섬유 펠트, 탄소 종이, 카본블랙, 케첸블랙, 아세틸렌블랙, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬-황 전지.The method according to claim 1,
The carbon-based anode is characterized in that at least one selected from the group consisting of carbon fiber felt, carbon paper, carbon black, ketjen black, acetylene black, graphite and graphene, lithium-sulfur battery. 청구항 1에 있어서,
상기 탄소계 양극은 메조포러스 탄소 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬-황 전지.The method according to claim 1,
The carbon-based anode is characterized in that it comprises mesoporous carbon particles, lithium-sulfur battery. 청구항 1에 있어서,
상기 탄소계 양극은 원소 황을 포함하지 않은 것을 특징으로 하는, 리튬-황 전지. The method according to claim 1,
The carbon-based anode does not contain elemental sulfur, lithium-sulfur battery. 청구항 1에 있어서,
상기 리튬-황 전지는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiSbF6, LiN(SO2CF3)2,　LiNO3, 및 LiBETI로부터 선택되는 1 이상의 리튬염을 포함하는 비수 전해액을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬-황 전지.The method according to claim 1,
The lithium-sulfur battery is LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiSbF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , 　 LiNO 3 , and A lithium-sulfur battery, further comprising a nonaqueous electrolyte containing at least one lithium salt selected from LiBETI.
KR1020180091370A 2018-08-06 2018-08-06 Lithium-sulfur battery comprising sulfur-deposited seperator KR102136680B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180091370A KR102136680B1 (en) 2018-08-06 2018-08-06 Lithium-sulfur battery comprising sulfur-deposited seperator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180091370A KR102136680B1 (en) 2018-08-06 2018-08-06 Lithium-sulfur battery comprising sulfur-deposited seperator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200016090A true KR20200016090A (en) 2020-02-14
KR102136680B1 KR102136680B1 (en) 2020-07-22

Family

ID=69514114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180091370A KR102136680B1 (en) 2018-08-06 2018-08-06 Lithium-sulfur battery comprising sulfur-deposited seperator

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102136680B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009009905A (en) * 2007-06-29 2009-01-15 Sumitomo Electric Ind Ltd Thin film lithium secondary battery and manufacturing method therefor
KR20160057007A (en) * 2014-11-12 2016-05-23 한국기술교육대학교 산학협력단 High energy density lithium-sulfur battery having interlayer containing active materials
KR20160118597A (en) * 2015-04-02 2016-10-12 현대자동차주식회사 An anode of all-solid state lithium-sulfur battery using graphene oxide and a method for production thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009009905A (en) * 2007-06-29 2009-01-15 Sumitomo Electric Ind Ltd Thin film lithium secondary battery and manufacturing method therefor
KR20160057007A (en) * 2014-11-12 2016-05-23 한국기술교육대학교 산학협력단 High energy density lithium-sulfur battery having interlayer containing active materials
KR20160118597A (en) * 2015-04-02 2016-10-12 현대자동차주식회사 An anode of all-solid state lithium-sulfur battery using graphene oxide and a method for production thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR102136680B1 (en) 2020-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10164231B2 (en) Separators for lithium-sulfur batteries
KR100508945B1 (en) Negative electrode for lithium battery, method of preparing same, and lithium battery comprising same
Zhao et al. In situ formation of highly controllable and stable Na 3 PS 4 as a protective layer for Na metal anode
KR100378007B1 (en) Positive electrode for lithium-sulfur battery and lithium-sulfur battery comprising same
KR100338032B1 (en) Lithium-sulfur battery
KR100324623B1 (en) Carbon electrodes coated with porous metal film, its fabrication method and lithium secondary battery using it
JP2004349263A (en) Positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using this
CN113745651B (en) Coated sulfide solid electrolyte and preparation method and application thereof
JP5151329B2 (en) Positive electrode body and lithium secondary battery using the same
KR20180020096A (en) separator for lithium sulfur batteries with catalyst coating
KR100497232B1 (en) Negative electrode for lithium secondary battery, method of preparing same and lithium-sulfur battery
KR101622093B1 (en) Graphene-Sulfur Composite for Cathode Active Material of Lithium-Sulfur Battery and Method of Preparing the Same
KR20140007128A (en) Positive electrode for lithium-sulfur battery and lithium-sulfur battery comprising the same
CN112652735A (en) Secondary battery
KR20160051609A (en) Lithium secondary battery and method for manufacturing the same
KR20190100152A (en) Cathode for lithium-sulfur battery comprising secondary particle of carbon, manufacturing method thereof and lithium-sulfur battery comprising the same
KR20180020083A (en) A carbon coated separator for lithium sulfur batteries
KR102136680B1 (en) Lithium-sulfur battery comprising sulfur-deposited seperator
US5910381A (en) Chlorinated diethyl carbonate solvent for battery
US20220359867A1 (en) Negative electrode for lithium secondary battery into which lithiation retardation layer is introduced, and method for manufacturing the same
KR101923861B1 (en) Slurry for cathode of Li battery and Li battery including the same
US10529982B2 (en) Preparation method for a positive electrode for lithium-sulphur electrochemical battery
KR102468500B1 (en) A sulfur-carbon complex, positive eletrode for lithium-sulfur battery and lithium-sulfur battery comprising the same
KR20220130199A (en) Salt additive for sulfur secondary battery
KR20200138058A (en) Carbon with redox functional group-included polymer layer, sulfur-carbon compositie and lithium secondary batrery comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant