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KR20140007128A - Positive electrode for lithium-sulfur battery and lithium-sulfur battery comprising the same - Google Patents

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KR20140007128A
KR20140007128A KR1020120074258A KR20120074258A KR20140007128A KR 20140007128 A KR20140007128 A KR 20140007128A KR 1020120074258 A KR1020120074258 A KR 1020120074258A KR 20120074258 A KR20120074258 A KR 20120074258A KR 20140007128 A KR20140007128 A KR 20140007128A
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lithium
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정창식
김형선
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

리튬 설퍼 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 설퍼 전지에 관한 것으로, 집전체; 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층;을 포함하고, 상기 양극 활물질층은, 황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 금속질화물(metal nitride);을 포함하는 리튬-설퍼 전지용 양극을 제공할 수 있다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive electrode for a lithium sulfur battery and a lithium sulfur battery including the same. And a cathode active material layer formed on the current collector, wherein the cathode active material layer comprises: a sulfur-based cathode active material; bookbinder; Conductive agent; And a metal nitride. The anode for a lithium-sulfur battery can be provided.

Description

리튬 설퍼 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 설퍼 전지{POSITIVE ELECTRODE FOR LITHIUM-SULFUR BATTERY AND LITHIUM-SULFUR BATTERY COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a positive electrode for a lithium sulfur battery and a lithium sulfur battery including the same. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

리튬 설퍼 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 설퍼 전지에 관한 것이다.
A lithium sulfur battery positive electrode and a lithium sulfur battery including the same.

휴대용 전자기기의 급속한 발전에 따라 이차 전지의 수요가 증가되고 있다. 특히, 휴대용 전자기기의 작고, 가볍고, 얇고, 작아지는 추세에 부응할 수 있는 고 에너지 밀도의 전지의 등장이 지속적으로 요구되고 있으며, 또한, 값싸고 안전하며 환경친화적인 면을 만족시켜야 하는 전지가 요구되고 있다.With the rapid development of portable electronic devices, the demand for secondary batteries is increasing. In particular, there is a continuous demand for the emergence of high energy density batteries that can meet the trend toward smaller, lighter, thinner and smaller portable electronic devices, and batteries that must satisfy inexpensive, safe and environmentally friendly aspects. It is required.

리튬-설퍼 전지는 사용되는 활물질 자체가 값싸고 환경친화적인 물질이며, 에너지 밀도 측면에서 리튬의 에너지 밀도는 3830 mAh/g이고, 황의 에너지 밀도는 1675 mAh/g으로 에너지 밀도가 높을 것으로 예상됨에 따라 상기 조건을 만족시키는 가장 유망한 전지로 부각되고 있다.Lithium-sulfur batteries are inexpensive and environmentally friendly materials, and the energy density of lithium is 3830 mAh / g in terms of energy density, and the energy density of sulfur is expected to be high at 1675 mAh / g. It is emerging as the most promising battery which satisfies the above conditions.

이러한 리튬-설퍼 전지는 황-황 결합(Sulfur-Sulfur combination)을 가지는 황 계열 화합물을 양극 활물질로 사용하고, 리튬과 같은 알카리 금속 또는 리튬 이온 등과 같은 금속 이온의 삽입 및 탈삽입이 일어나는 탄소계 물질을 음극 활물질로 사용하는 이차 전지로서, 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.The lithium-sulfur battery uses a sulfur-based compound having a sulfur-sulfur combination as a positive electrode active material, and an alkali metal such as lithium or a carbon-based material in which insertion and deintercalation of metal ions such as lithium ions occur. As a negative electrode active material, wherein the oxidation number of S decreases as the SS bond is broken during the reduction reaction (discharge), and the oxidation of the SS bond is formed again when the oxidation number of S increases during the oxidation reaction (charge). Reduction reactions are used to store and generate electrical energy.

리튬-설퍼 전지는 음극 활물질로 리튬 금속을 사용할 경우 에너지 밀도가 3830mAh/g이고, 양극 활물질로 원소 황(S8)을 사용할 경우 에너지 밀도가 1675mAh/g으로, 현재까지 개발되고 있는 전지 중에서 에너지 밀도면에서 가장 유망한 전지이다. 또한 양극 활물질로 사용되는 황계 물질은 자체가 값싸고 환경친화적인 물질이라는 장점이 있다.The lithium-sulfur battery has an energy density of 3830 mAh / g when lithium metal is used as a negative electrode active material, and an energy density of 1675 mAh / g when elemental sulfur (S8) is used as a positive electrode active material. Is the most promising battery in the world. In addition, the sulfur-based material used as the positive electrode active material has the advantage that it is cheap and environmentally friendly material.

그러나 아직 리튬-설퍼 전지 시스템으로 상용화에 성공한 예는 없는 실정이다. 리튬-설퍼 전지가 상용화되지 못한 이유는 우선 황을 활물질로 사용하면 투입된 황의 양에 대한 전지 내 전기화학적 산화환원 반응에 참여하는 황의 양을 나타내는 이용율이 낮아, 이론 용량과 달리 실제로는 극히 낮은 전지 용량을 나타내기 때문이다.However, there are no examples of successful commercialization with lithium-sulfur battery systems. The reason why the lithium-sulfur battery is not commercialized is that when the sulfur is used as the active material, the utilization rate indicating the amount of sulfur participating in the electrochemical oxidation-reduction reaction in the battery with respect to the amount of sulfur introduced is low, .

따라서 전기화학적 산화환원 반응을 증가시켜 용량을 증가시키기 위한 연구가 진행 중이나 만족할만한 효과를 아직 얻지 못하고 있다.
Therefore, studies are ongoing to increase the capacity by increasing the electrochemical redox reaction, but the satisfactory effect has not yet been obtained.

본 발명의 일 구현예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 황 이용률을 향상시켜 전지성능을 우수하게 개선할 수 있는 리튬-설퍼 전지용 양극을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a positive electrode for a lithium-sulfur battery which can improve sulfur availability and improve battery performance.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 양극을 포함하는 리튬-설퍼 전지를 제공할 수 있다.
Another embodiment of the present invention can provide a lithium-sulfur battery including the positive electrode.

본 발명의 일 구현예에서는, 집전체; 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층;을 포함하고, 상기 양극 활물질층은, 황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 금속질화물(metal nitride);을 포함하는 리튬-설퍼 전지용 양극을 제공한다.In one embodiment of the present invention, the current collector; And a cathode active material layer formed on the current collector, wherein the cathode active material layer comprises: a sulfur-based cathode active material; bookbinder; Conductive agent; And a metal nitride. The positive electrode for a lithium-sulfur battery includes:

상기 금속질화물은 티타늄 질화물(titanium nitride, TiN)일 수 있다. The metal nitride may be titanium nitride (TiN).

상기 금속질화물의 입도는 1 내지 5㎛일 수 있다. The particle size of the metal nitride may be 1 to 5 탆.

상기 양극 활물질층 내 금속질화물의 함량은, 3 내지 15중량%일 수 있다. The content of the metal nitride in the cathode active material layer may be 3 to 15% by weight.

상기 양극 활물질은 황(elemental sulfur, S8), 고체 Li2Sn(n ≥ 1), Li2Sn(n ≥ 1)가 용해된 캐쏠라이트, 유기황 화합물 및 탄소-황 폴리머[(C2Sx)n, x = 2.5 내지 50, n ≥ 2]로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 황 화합물을 포함할 수 있다. The cathode active material may be selected from the group consisting of: an organic sulfur compound and a carbon-sulfur polymer [(C 2 Sx)] in which elemental sulfur (S 8), solid Li 2 Sn (n ≥ 1), Li 2 Sn n, x = 2.5 to 50, and n > = 2).

상기 양극은 고분자 코팅층, 무기물 코팅층 및 유기물 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 코팅층을 더 포함할 수 있다. The anode may further include a coating layer selected from the group consisting of a polymer coating layer, an inorganic coating layer, and an organic coating layer.

상기 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 코폴리머, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 부티랄-코-비닐 알콜-코-비닐 아세테이트), 폴리(메틸메타크릴레이트-코-에틸아크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리 비닐 클로라이드-코-비닐 아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리(1-비닐피롤리돈-코-비닐 아세테이트), 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리비닐 에테르, 아크릴로니트릴-부타디엔 러버, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌, 설포네이티드 스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌 트리블록 코폴리머, 폴리에틸렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. The polymer may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, copolymers of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, poly (vinyl acetate), poly (vinyl butyral-co-vinyl alcohol-co-vinyl acetate) Vinyl acetate, polyvinyl pyrrolidone-co-vinyl acetate), cellulose acetate, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone-co-ethylacrylate), polyacrylonitrile, polyvinyl chloride- Butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene styrene, sulfonated styrene / ethylene-butylene / styrene Triblock copolymers, polyethylene oxides, and mixtures thereof.

상기 무기물은 콜로이달 실리카, 비정질 실리카, 표면 처리된 실리카, 콜로이달 알루미나, 비정질 알루미나, 틴 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 타타늄 설파이드(TiS2), 바나듐 옥사이드, 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 산화철(Iron Oxide), 황화철(Iron Sulfide, FeS), 티탄산 철(Iron titanate, FeTiO3), 티탄산 바륨(Vanadium titanate, BaTiO3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. The inorganic material may be selected from the group consisting of colloidal silica, amorphous silica, surface treated silica, colloidal alumina, amorphous alumina, tin oxide, titanium oxide, titanium sulphide (TiS 2 ), vanadium oxide, zirconium oxide (ZrO 2 ) ), Iron sulphide (FeS), iron titanate (FeTiO 3 ), vanadium titanate (BaTiO 3 ), and mixtures thereof.

상기 유기물은 도전성 카본일 수 있다. The organic material may be conductive carbon.

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 집전체; 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층;을 포함하고, 상기 양극 활물질층은, 황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 금속질화물(metal nitride);을 포함하는 양극; 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 리튬염과 유기 용매를 포함하는 전해질;을 포함하는 리튬-설퍼 전지를 제공한다. In another embodiment of the present invention, the current collector, And a cathode active material layer formed on the current collector, wherein the cathode active material layer comprises: a sulfur-based cathode active material; bookbinder; Conductive agent; And a metal nitride; A negative electrode including a negative electrode active material selected from the group consisting of a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions, a material capable of forming a compound reversibly with lithium, a lithium metal and a lithium alloy; And an electrolyte comprising a lithium salt and an organic solvent.

상기 금속질화물은 티타늄 질화물(titanium nitride, TiN)일 수 있다. The metal nitride may be titanium nitride (TiN).

상기 금속질화물의 입도는 1 내지 5㎛일 수 있다. The particle size of the metal nitride may be 1 to 5 탆.

상기 양극 활물질층 내 금속질화물의 함량은, 3 내지 15중량%일 수 있다. The content of the metal nitride in the cathode active material layer may be 3 to 15% by weight.

상기 유기 용매는 벤젠, 플루오로벤젠, 톨루엔, 트리플루오로톨루엔, 자일렌, 사이클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 사이클록헥사논, 에탄올, 이소프로필알콜, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 디메톡시 에탄, 1,3-디옥솔란, 디글라임, 테트라글라임, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤 및 설포란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용매일 수 있다. The organic solvent is benzene, fluorobenzene, toluene, trifluorotoluene, xylene, cyclohexane, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, cyclohexanone, ethanol, isopropyl alcohol, dimethyl carbonate, ethylmethyl Carbonate, diethyl carbonate, methylpropyl carbonate, methylpropionate, ethylpropionate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethoxy ethane, 1,3-dioxolane, diglyme, tetraglyme, ethylene carbonate, At least one solvent selected from the group consisting of propylene carbonate, γ-butyrolactone and sulfolane.

상기 리튬염은 리튬 트리플루오로메탄설폰이미드(lithium trifluoromethansulfonimide), 리튬 트리플레이트(lithium triflate), 리튬 퍼클로레이트(lithium perclorate), 리튬 헥사플루오로아제네이트(LiAsF6), 리튬 트리플루오로메탄설포네이트(CF3SO3Li), LiPF6, LiBF4, 테트라알킬암모늄, 및 상온에서 액상인 염으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물 하나 이상일 수 있다. The lithium salt is lithium trifluoromethansulfonimide, lithium triflate, lithium perclorate, lithium hexafluoroazate (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethanesulfonate (CF 3 SO 3 Li), LiPF 6 , LiBF 4 , tetraalkylammonium, and at least one compound selected from the group consisting of a liquid salt at room temperature.

상기 전해질은 리튬염을 0.5 내지 2.0M의 농도로 포함할 수 있다.
The electrolyte may include a lithium salt in a concentration of 0.5 to 2.0M.

본 발명의 일 구현예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 황 이용률을 향상시켜 전지성능을 우수하게 개선할 수 있는 리튬-설퍼 전지용 양극을 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a positive electrode for a lithium-sulfur battery which can improve sulfur availability and improve battery performance.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 양극을 포함하는 리튬-설퍼 전지를 제공할 수 있다.
Another embodiment of the present invention can provide a lithium-sulfur battery including the positive electrode.

도 1은 리튬 설퍼 전지의 사시도이다.
도 2는 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따른 전지의 수명 특성 결과이다.
1 is a perspective view of a lithium sulfur battery.
Fig. 2 shows life characteristics of the batteries according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. Fig.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

본 발명의 일 구현예에서는, 집전체; 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층;을 포함하고, 상기 양극 활물질층은, 황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 금속질화물(metal nitride);을 포함하는 리튬-설퍼 전지용 양극을 제공한다. In one embodiment of the present invention, the current collector; And a cathode active material layer formed on the current collector, wherein the cathode active material layer comprises: a sulfur-based cathode active material; bookbinder; Conductive agent; And a metal nitride. The positive electrode for a lithium-sulfur battery includes:

기존 리튬-설퍼 전지에서는 충방전 시 양극에서 폴리설파이드(polysulfide)가 녹아나 양극과 음극 사이를 이동하는 현상이 발생한다. 이를 일반적으로 셔틀(shuttle) 현상이라 부른다.In a conventional lithium-sulfur battery, polysulfide is melted at the anode during charging and discharging, and the electrolyte moves between the anode and the cathode. This is generally referred to as a shuttle phenomenon.

이 때문에 전지의 용량 및 사이클 특성에 문제가 생길 수 있다. As a result, the capacity and cycle characteristics of the battery may be problematic.

이를 해결하기 위해서는 본 발명의 일 구현예에서는, 금속질화물을 양극 제조 시 첨가제로서 사용할 수 있다. To solve this problem, in one embodiment of the present invention, a metal nitride can be used as an additive in the production of a cathode.

보다 구체적인 예로 상기 금속질화물은 전기 전도성이 우수한 것일 수 있다. As a more specific example, the metal nitride may be excellent in electrical conductivity.

상기 금속질화물은 금속질화물 자체가 황과의 반응을 활성화시킬 수 있다. The metal nitride may activate the reaction of the metal nitride itself with sulfur.

또한, 금속질화물 표면에 황이 붙어서 셔틀 현상이 덜 일어나 황의 이용률이 높아질 수 있다.In addition, since sulfur is adhered to the surface of the metal nitride, the shuttle phenomenon is less likely to occur and the utilization rate of sulfur can be increased.

상기 금속질화물은 티타늄 질화물(titanium nitride, TiN)일 수 있다. 다만, 본 발명의 효과를 제한하지 않는다면 이에 제한되지는 않는다.The metal nitride may be titanium nitride (TiN). However, the present invention is not limited thereto unless it limits the effects of the present invention.

상기 금속질화물의 입도는 1 내지 5㎛일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 효과적으로 상기 셔틀 현상을 억제할 수 있다. The particle size of the metal nitride may be 1 to 5 탆. When the above range is satisfied, the shuttle phenomenon can be effectively suppressed.

상기 양극 활물질층 내 금속질화물의 함량은, 3 내지 15중량%일 수 있다. 보다 구체적으로 3 내지 11중량% 또는 3 내지 10중량%일 수 있다. 이러한 범위를 만족하는 경우, 셔틀현상을 억제할 수 있다. The content of the metal nitride in the cathode active material layer may be 3 to 15% by weight. More specifically from 3 to 11% by weight or from 3 to 10% by weight. When this range is satisfied, the shuttle phenomenon can be suppressed.

상기 양극 활물질로는 황(elemental sulfur, S8) 고체 Li2Sn(n≥ 1), Li 2Sn(n≥ 1)가 용해된 캐쏠라이트, 유기황 화합물 및 탄소-황 폴리머[(C2Sx)n , x = 2.5 내지 50, n ≥ 2]로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 황계 물질이 사용될 수 있다.As the positive electrode active material is sulfur (elemental sulfur, S8) solid Li 2 Sn (n≥ 1), Li 2 Sn (n≥ 1) is dissolved kaessol light, organic sulfur compounds, and carbon-sulfur polymer [(C 2 Sx) n, x = 2.5 to 50, and n > = 2) may be used.

상기 양극 활물질과 함께 전자가 양극활물질 내에서 원활하게 이동하도록 하기 위한 도전제로는 특히 한정하지 않으나, 흑연계 물질, 카본계 물질 등과 같은 전도성 물질 또는 전도성 고분자가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 흑연계 물질로는 KS 6(Timcal사 제품)가 있고 카본계 물질로는 수퍼 P(MMM사 제품), 케첸 블랙(ketjen black), 덴카 블랙(denka black), 아세틸렌 블랙, 카본 블랙 등이 있다. 상기 전도성 고분자의 예로는 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 등이 있다. 이들 전도성 도전제들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.As a conductive agent for allowing electrons to move smoothly in the positive electrode active material together with the positive electrode active material, a conductive material such as a graphite based material, a carbon based material or the like or a conductive polymer may be preferably used. The graphite material is KS 6 (manufactured by Timcal) and the carbon material is super P (MMM company), ketjen black, denka black, acetylene black, carbon black, and the like. . Examples of the conductive polymer include polyaniline, polythiophene, polyacetylene, polypyrrole, and the like. These conductive conductive agents may be used alone or in combination of two or more.

또한, 양극 활물질을 집전체에 부착시키는 역할을 하는 바인더로는 폴리(비닐 아세테이트), 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 피롤리돈, 알킬레이티드 폴리에틸렌 옥사이드, 가교결합된 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 에테르, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌과 폴리비닐리덴 플루오라이드의 코폴리머(상품명: Kynar), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 폴리스티렌, 이들의 유도체, 블랜드, 코폴리머 등이 사용될 수 있다.The binder that serves to adhere the positive electrode active material to the current collector may include poly (vinyl acetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, crosslinked polyethylene oxide, polyvinyl ether , Poly (methyl methacrylate), polyvinylidene fluoride, copolymers of polyhexafluoropropylene and polyvinylidene fluoride (trade name: Kynar), poly (ethyl acrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinyl Chlorides, polyacrylonitriles, polyvinylpyridines, polystyrenes, derivatives thereof, blends, copolymers and the like can be used.

본 발명의 일 구현예에 따른 양극은 또한 고분자, 무기물, 유기물 또는 이들의 혼합물로 이루어진 코팅층을 더욱 포함할 수도 있다.The anode according to an embodiment of the present invention may further include a coating layer composed of a polymer, an inorganic material, an organic material, or a mixture thereof.

상기 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 코폴리머, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 부티랄-코-비닐 알콜-코-비닐 아세테이트), 폴리(메틸메타크릴레이트-코-에틸 아크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리 비닐 클로라이드-코-비닐 아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리(1-비닐피롤리돈-코-비닐 아세테이트), 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리 비닐 에테르, 아크릴로니트릴-부타디엔 러버, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌, 설포네이티드 스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌 트리블록 코폴리머, 폴리에틸렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.The polymer may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, copolymers of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, poly (vinyl acetate), poly (vinyl butyral-co-vinyl alcohol-co-vinyl acetate) Vinyl acetate, polyvinyl pyrrolidone-co-vinyl acetate), cellulose acetate, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone-co-ethylacrylate), polyacrylonitrile, polyvinyl chloride- Butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene styrene, sulfonated styrene / ethylene-butylene / styrene Triblock copolymers, polyethylene oxides, and mixtures thereof.

상기 무기물로는 콜로이달 실리카, 비정질 실리카, 표면 처리된 실리카, 콜로이달 알루미나, 비정질 알루미나, 틴 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 타타늄 설파이드(TiS2), 바나듐 옥사이드, 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 산화철(Iron Oxide), 황화철(Iron Sulfide, FeS), 티탄산 철(Iron titanate, FeTiO3), 티탄산 바륨(Vanadium titanate, BaTiO3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.Examples of the inorganic material include colloidal silica, amorphous silica, surface treated silica, colloidal alumina, amorphous alumina, tin oxide, titanium oxide, titanium sulphide (TiS 2 ), vanadium oxide, zirconium oxide (ZrO 2 ) Iron titanate, FeTiO 3 , vanadium titanate (BaTiO 3 ), and mixtures thereof, may be used as the metal oxide.

또한, 상기 유기물로는 도전성 카본을 사용할 수 있다.As the organic material, conductive carbon may be used.

본 발명의 일 구현예에 따른 양극은 양극 활물질, 도전제, 바인더 및 금속질화물을 용매에 분산시킨 조성물을 집전체에 코팅하고 건조하여 제조할 수 있다. The anode according to one embodiment of the present invention can be produced by coating a current collector with a composition in which a cathode active material, a conductive agent, a binder, and a metal nitride are dispersed in a solvent and drying the collector.

슬러리를 제조하기 위한 용매로는 황계 활물질, 바인더, 도전제 및 금속질화물을 균일하게 분산시킬 수 있으며, 쉽게 증발되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 대표적으로는 아세토니트릴, 메탄올, 에탄올, 테트라하이드로퓨란, 물, 이소프로필알콜, 디메틸 포름아마이드 등을 사용할 수 있다. As the solvent for preparing the slurry, it is preferable to use a solvent which can uniformly disperse the sulfur-based active material, the binder, the conductive agent and the metal nitride, and is easily evaporated. Typical examples thereof include acetonitrile, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, Water, isopropyl alcohol, dimethyl formamide, and the like.

슬러리에 포함되는 용매, 황 화합물 또는 선택적으로 첨가제의 양은 본 발명에 있어서 특별히 중요한 의미를 가지지 않으며, 단지 슬러리의 코팅이 용이하도록 적절한 점도를 가지면 충분하다.The amount of the solvent, the sulfur compound or optionally the additive contained in the slurry is not particularly important in the present invention, and it is sufficient that the slurry has an appropriate viscosity to facilitate the coating of the slurry.

상기 집전체로는 특히 제한하지 않으나 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 티타늄 등의 도전성 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 카본-코팅된 알루미늄 집전체를 사용하면 더욱 바람직하다. 탄소가 코팅된 Al 기판을 사용하는 것이 탄소가 코팅되지 않은 것에 비해 활물질에 대한 접착력이 우수하고, 접촉 저항이 낮으며, 알루미늄의 폴리설파이드에 의한 부식을 방지할 수 있는 장점이 있다.The current collector is not particularly limited, but conductive materials such as stainless steel, aluminum, copper, titanium, and the like are preferably used, and more preferably, a carbon-coated aluminum current collector is used. The use of an Al substrate coated with carbon has an advantage in that the adhesion to the active material is excellent, the contact resistance is low, and the corrosion by polysulfide of aluminum can be prevented, compared with the non-carbon coated Al substrate.

상기 양극을 포함하는 리튬-설퍼 전지(1)는 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서 보는 바와 같이 리튬-설퍼 전지는 양극(3), 음극(4), 및 상기 양극(3)과 음극(4) 사이에 위치한 세퍼레이터를 포함하는 전지 캔(5)을 포함한다.The lithium-sulfur battery 1 including the positive electrode is shown in FIG. As shown in FIG. 1, a lithium-sulfur battery includes a battery can 5 including a positive electrode 3, a negative electrode 4, and a separator positioned between the positive electrode 3 and the negative electrode 4.

상기 음극으로는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극 활물질로 제조된 것을 사용한다.As the negative electrode, a material made of a negative electrode active material including a material capable of reversibly intercalating lithium ions, a material capable of reversibly forming a compound with lithium metal, or a lithium metal or a lithium alloy is used.

상기 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소 물질로서, 리튬 이온 이차 전지에서 일반적으로 사용되는 탄소 음극 활물질은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들을 함께 사용할 수 있다. 상기 리튬 이온과 반응하여 가역적으로 리튬 함유 화합물을 형성할 수 있는 물질의 대표적인 예로는 산화주석(SnO2), 티타늄 나이트레이트, 실리콘(Si) 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 리튬 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.As a material capable of reversibly intercalating lithium ions, any carbon negative active material generally used in a lithium ion secondary battery may be used, and representative examples thereof include crystalline carbon, amorphous carbon, or a combination thereof. Can be used. Representative examples of the material capable of reacting with the lithium ions to form a lithium-containing compound reversibly include tin oxide (SnO 2 ), titanium nitrate, silicon (Si) and the like, but is not limited thereto. As the lithium alloy, 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 can be used.

리튬 금속 표면에 무기질 보호막(protective layer), 유기질 보호막 또는 이들이 적층된 물질도 음극으로 사용될 수 있다.An inorganic protective layer, an organic protective layer, or a material in which these layers are stacked on a lithium metal surface may also be used as a cathode.

상기 무기질 보호막으로는 Mg, Al, B, C, Sn, Pb, Cd, Si, In, Ga, 리튬 실리케이트, 리튬 보레이트, 리튬 포스페이트, 리튬 포스포로나이트라이드, 리튬 실리코설파이드, 리튬 보로설파이드, 리튬 알루미노설파이드 및 리튬 포스포설파이드로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 이루어진다. 상기 유기질 보호막으로는 폴리(p-페닐렌), 폴리아세틸렌, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리(2,5-에틸렌 비닐렌), 아세틸렌, 폴리(페리나프탈렌), 폴리아센, 및 폴리(나프탈렌-2,6-디일)로 이루어진 군에서 선택되는 도전성을 가지는 모노머, 올리고머 또는 고분자로 이루어진다.As the inorganic protective film, Mg, Al, B, C, Sn, Pb, Cd, Si, In, Ga, lithium silicate, lithium borate, lithium phosphate, lithium phosphoronide, lithium silicon sulfide, lithium borosulfide, lithium aluminium It consists of a material selected from the group consisting of nosulfide and lithium phosphosulfide. The organic protective film is poly (p-phenylene), polyacetylene, poly (p-phenylene vinylene), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, poly (2,5-ethylene vinylene), acetylene, poly (ferry) Naphthalene), polyacene, and poly (naphthalene-2,6-diyl), and a monomer, oligomer or polymer having conductivity selected from the group consisting of.

또한, 리튬-설퍼 전지를 충방전하는 과정에서, 양극 활물질로 사용되는 황이 비활성 물질로 변화되어, 리튬 음극 표면에 부착될 수 있다. 이와 같이 비활성 황(inactive sulfur)은 황이 여러 가지 전기화학적 또는 화학적 반응을 거쳐 양극의 전기 화학 반응에 더이상 참여할 수 없는 상태의 황을 말하며, 리튬 음극 표면에 형성된 비활성 황은 리튬 음극의 보호막(protective layer)으로서 역할을 하는 장점도 있다. 따라서, 리튬 금속과 이 리튬 금속 위에 형성된 비활성 황, 예를 들어 리튬 설파이드를 음극으로 사용할 수도 있다.In addition, in the process of charging and discharging the lithium-sulfur battery, sulfur used as the positive electrode active material may be changed into an inert material and adhered to the surface of the lithium negative electrode. As described above, inactive sulfur refers to sulfur in which sulfur can no longer participate in the electrochemical reaction of the anode through various electrochemical or chemical reactions, and inactive sulfur formed on the surface of the lithium anode is a protective layer of the lithium cathode. There is also an advantage to act as. Therefore, lithium metal and inert sulfur formed on the lithium metal, for example lithium sulfide, may be used as the negative electrode.

본 발명의 일 구현예에 따른 양극과 함께 사용되는 전해질은 지지 전해염으로 리튬염을 포함하고, 비수성 유기 용매를 포함한다. 리튬-설퍼 전지에서 사용되는 전해질의 유기 용매는 적절히 황 원소(S8), 리튬 설파이드(Li2S), 리튬 폴리설파이드(Li2 Sn, n = 2, 4, 6, 8...)를 잘 용해시키는 것을 사용한다. 상기 유기 용매로는 벤젠, 플루오로벤젠, 톨루엔, 트리플루오로톨루엔, 자일렌, 사이클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 사이클록헥사논, 에탄올, 이소프로필알콜, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 메틸아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 디메톡시 에탄, 1,3-디옥솔란, 디글라임, 테트라글라임, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤 및 설포란으로 이루어진 군에서 선택되는 용매를 하나 이상 사용한다.The electrolyte used with the positive electrode according to the embodiment of the present invention includes a lithium salt as a supporting electrolytic salt and a non-aqueous organic solvent. The organic solvent of the electrolyte used in the lithium-sulfur battery is appropriately selected from elemental sulfur (S8), lithium sulfide (Li 2 S), and lithium polysulfide (Li 2 Sn, n = 2, 4, 6, 8 ...). Use to dissolve. Examples of the organic solvent include benzene, fluorobenzene, toluene, trifluoro toluene, xylene, cyclohexane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, cyclodextrin, ethanol, isopropyl alcohol, dimethyl carbonate, ethyl Methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethoxyethane, 1,3-dioxolane, diglyme, tetraglyme, ethylene carbonate , Propylene carbonate,? -Butyrolactone, and sulfolane.

상기 전해염인 리튬염으로는 리튬 트리플루오로메탄설폰이미드(lithium trifluoromethansulfonimide), 리튬 트리플레이트(lithium triflate), 리튬 퍼클로레이트(lithium perclorate), 리튬 헥사플루오로아제네이트(LiAsF6), 리튬 트리플루오로메탄설포네이트(CF3SO3Li), LiPF6, LiBF4 또는 테트라알킬암모늄, 예를 들어 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트, 또는 상온에서 액상인 염, 예를 들어 1-에틸-3-메틸이미다졸리움 비스(퍼플루오로에틸 설포닐) 이미드와 같은 이미다졸리움 염 등을 하나 이상 사용할 수 있다. 상기 전해질은 리튬염을 0.5 내지 2.0M의 농도로 포함할 수 있다.The lithium salt as the electrolytic salt is lithium trifluoromethansulfonimide, lithium triflate, lithium perclorate, lithium hexafluoroazate (LiAsF6), lithium trifluoro Methanesulfonate (CF 3 SO 3 Li), LiPF 6 , LiBF 4 or tetraalkylammonium, for example tetrabutylammonium tetrafluoroborate, or a liquid salt at room temperature, for example 1-ethyl-3-methyl One or more imidazolium salts such as midazolium bis (perfluoroethyl sulfonyl) imide and the like can be used. The electrolyte may include a lithium salt in a concentration of 0.5 to 2.0M.

상기 전해질은 액상 전해질로 사용할 수도 있고, 고체 상태의 전해질 세퍼레이터 형태로도 사용할 수 있다. 액상 전해질로 사용할 경우에는 전극을 물리적으로 분리하는 기능을 갖는 물리적인 분리막으로서 다공성 유리, 플라스틱, 세라믹 또는 고분자 등으로 이루어진 세퍼레이터를 더욱 포함한다.The electrolyte may be used as a liquid electrolyte or as a solid electrolyte separator. When used as a liquid electrolyte, the separator further includes a separator made of porous glass, plastic, ceramic, or polymer as a physical separator having a function of physically separating the electrode.

상기 전해질 세퍼레이터는 전극을 물리적으로 분리하는 기능과 금속 이온을 이동시키기 위한 이동 매질의 기능을 하는 것으로서, 전기 화학적으로 안정한 전기 및 이온 도전성 물질이 모두 사용될 수 있다. 이와 같은 전기 및 이온 전도성 물질로는 유리 전해질(glass electrolyte), 고분자 전해질 또는 세라믹 전해질 등이 사용될 수 있다. 특히 바람직한 고체 전해질로는 폴리에테르, 폴리이민, 폴리티오에테르 등과 같은 고분자 전해질에 상기 지지 전해염을 혼합하여 사용한다. 상기 고체The electrolyte separator functions as a physical separation of the electrode and a transfer medium for moving metal ions, and both electrochemically stable electric and ion conductive materials may be used. As such an electrically and ion conductive material, a glass electrolyte, a polymer electrolyte, or a ceramic electrolyte may be used. As a particularly preferred solid electrolyte, the supported electrolyte salt is mixed with a polymer electrolyte such as polyether, polyimine, polythioether, or the like. The solid

상태의 전해질 세퍼레이터는 약 20 중량% 미만의 비수성 유기 용매를 포함할 수 도 있으며, 이 경우에는 유기 용매의 유동성을 줄이기 위하여 적절한 겔 형성 화합물(gelling agent)을 더욱 포함할 수 도 있다.
The electrolyte separator in a state may include less than about 20% by weight of a non-aqueous organic solvent, and in this case, may further include a suitable gelling agent to reduce the fluidity of the organic solvent.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto.

(( 실시예Example ))

실시예Example 1: 전지의 제조 1: Preparation of Battery

황 원소(S8) 분말 0.18g, 탄소 도전제 0.06g, 티타늄 질화물 0.03g 및 바인더 0.6g을 혼합한 후 1 시간 동안 볼밀링을 하여 양극 활물질 슬러리를 제조 하였다. 0.18 g of a sulfur element (S8), 0.06 g of a carbon conductive agent, 0.03 g of titanium nitride and 0.6 g of a binder were mixed and ball milled for 1 hour to prepare a cathode active material slurry.

상기 바인더로는 PVdF 및 NMP를 사용하였으며, 상기 바인더 내 PVdF의 함량은 전체 바인더를 100중량%로 하였을 때 5중량%였다. PVdF and NMP were used as the binder, and the content of PVdF in the binder was 5% by weight based on 100% by weight of the total binder.

상기 사용한 티타늄 질화물의 입경은 3㎛였다. The titanium nitride used had a grain size of 3 탆.

제조된 양극 활물질 슬러리를 카본 코팅된 Al 전류 집전체에 코팅한 후, 80℃의 진공오븐에서 건조하였다. 건조된 극판을 직경 15mm의 크기로 잘라서 코인셀(Coin cell) 평가용 전지로 제조하였다. 음극은 산화되지 않은 리튬 금속 호일(두께 160㎛)을 사용하였다.
The prepared cathode active material slurry was coated on a carbon-coated Al current collector and then dried in a vacuum oven at 80 ° C. The dried electrode plate was cut into a size of 15 mm in diameter to prepare a cell for coin cell evaluation. A non-oxidized lithium metal foil (thickness 160 탆) was used as the cathode.

실시예Example 2: 전지의 제조 2: Manufacture of batteries

황 원소(S8) 분말 0.12g, 탄소 도전제 0.06g, 티타늄 질화물 0.09g 및 바인더 0.6g을 혼합한 후 1 시간 동안 볼밀링을 하여 양극 활물질 슬러리를 제조 하였다. 0.12 g of a sulfur element (S8) powder, 0.06 g of a carbon conductive agent, 0.09 g of titanium nitride and 0.6 g of a binder were mixed and ball milled for 1 hour to prepare a cathode active material slurry.

상기 바인더로는 PVdF 및 NMP를 사용하였으며, 상기 바인더 내 PVdF의 함량은 전체 바인더를 100중량%로 하였을 때 5중량%였다. PVdF and NMP were used as the binder, and the content of PVdF in the binder was 5% by weight based on 100% by weight of the total binder.

상기 사용한 티타늄 질화물의 입경은 3㎛였다. The titanium nitride used had a grain size of 3 탆.

제조된 양극 활물질 슬러리를 카본 코팅된 Al 전류 집전체에 코팅한 후, 80℃의 진공오븐에서 건조하였다. 건조된 극판을 직경 15mm의 크기로 잘라서 코인셀(Coin cell) 평가용 전지로 제조하였다. 음극은 산화되지 않은 리튬 금속 호일(두께 160㎛)을 사용하였다.
The prepared cathode active material slurry was coated on a carbon-coated Al current collector and then dried in a vacuum oven at 80 ° C. The dried electrode plate was cut into a size of 15 mm in diameter to prepare a cell for coin cell evaluation. A non-oxidized lithium metal foil (thickness 160 탆) was used as the cathode.

비교예Comparative Example 1: 전지의 제조 1: Preparation of Battery

상기 실시예 1에서, 티타늄 질화물을 첨가하지 않은 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 전지를 제조하였다.
In Example 1, a battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that no titanium nitride was added.

(( 실험예Experimental Example ))

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1의 전지를 1.5V의 컷-오프 전압범위에서 0.1C 방전, 0.1C 충전하여 50회 충방전 사이클 수명 특성을 측정하여 도 2에 도시하였다. The batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were subjected to 0.1 C discharging and 0.1 C charging in a cut-off voltage range of 1.5 V to measure the life characteristics of the charge-discharge cycle 50 times.

도 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양극으로 제조된 전지가 비교예 1에 비해 우수한 수명 특성을 가지는 것을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 2, it was found that the battery made of the positive electrode according to the embodiment of the present invention has an excellent life characteristic as compared with Comparative Example 1.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.

Claims (16)

집전체; 및
상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층;을 포함하고,
상기 양극 활물질층은,
황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 금속질화물(metal nitride);을 포함하는 리튬-설퍼 전지용 양극.
Collecting house; And
And a cathode active material layer formed on the current collector,
The positive electrode active material layer
Sulfur cathode active material; bookbinder; Conducting agents; And metal nitride; and a cathode for a lithium-sulfur battery.
제1항에 있어서,
상기 금속질화물은 티타늄 질화물(titanium nitride, TiN)인 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.
The method of claim 1,
Wherein the metal nitride is titanium nitride (TiN).
제1항에 있어서,
상기 금속질화물의 입도는 1 내지 5㎛인 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.
The method of claim 1,
Wherein the metal nitride has a particle size of 1 to 5 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질층 내 금속질화물의 함량은, 3 내지 15중량%인 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.
The method of claim 1,
Wherein the content of the metal nitride in the cathode active material layer is 3 to 15% by weight.
제1항에 있어서,
상기 양극 활물질은 황(elemental sulfur, S8), 고체 Li2Sn(n ≥ 1), Li2Sn(n ≥ 1)가 용해된 캐쏠라이트, 유기황 화합물 및 탄소-황 폴리머[(C2Sx)n, x = 2.5 내지 50, n ≥ 2]로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 황 화합물을 포함하는 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.
The method of claim 1,
The cathode active material may be selected from the group consisting of: an organic sulfur compound and a carbon-sulfur polymer [(C 2 Sx)] in which elemental sulfur (S 8), solid Li 2 Sn (n ≥ 1), Li 2 Sn n, x = 2.5 to 50, n? 2].
제1항에 있어서,
상기 양극은 고분자 코팅층, 무기물 코팅층 및 유기물 코팅층으로 이루어진 군에서 선택되는 코팅층을 더 포함하는 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.
The method of claim 1,
Wherein the anode further comprises a coating layer selected from the group consisting of a polymer coating layer, an inorganic coating layer, and an organic coating layer.
제6항에 있어서,
상기 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 코폴리머, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 부티랄-코-비닐 알콜-코-비닐 아세테이트), 폴리(메틸메타크릴레이트-코-에틸아크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리 비닐 클로라이드-코-비닐 아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리(1-비닐피롤리돈-코-비닐 아세테이트), 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리비닐 에테르, 아크릴로니트릴-부타디엔 러버, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌, 설포네이티드 스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌 트리블록 코폴리머, 폴리에틸렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬-설퍼 전지용 양극.
The method according to claim 6,
The polymer may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, copolymers of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, poly (vinyl acetate), poly (vinyl butyral-co-vinyl alcohol-co-vinyl acetate) Vinyl acetate, polyvinyl pyrrolidone-co-vinyl acetate), cellulose acetate, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone-co-ethylacrylate), polyacrylonitrile, polyvinyl chloride- Butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene styrene, sulfonated styrene / ethylene-butylene / styrene Triblock copolymers, polyethylene oxides, and mixtures thereof.
제6항에 있어서,
상기 무기물은 콜로이달 실리카, 비정질 실리카, 표면 처리된 실리카, 콜로이달 알루미나, 비정질 알루미나, 틴 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 타타늄 설파이드(TiS2), 바나듐 옥사이드, 지르코늄 옥사이드(ZrO2), 산화철(Iron Oxide), 황화철(Iron Sulfide, FeS), 티탄산 철(Iron titanate, FeTiO3), 티탄산 바륨(Vanadium titanate, BaTiO3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬-황 전지용 양극.
The method according to claim 6,
The inorganic material is colloidal silica, amorphous silica, surface treated silica, colloidal alumina, amorphous alumina, tin oxide, titanium oxide, titanium sulfide (TiS 2 ), vanadium oxide, zirconium oxide (ZrO 2 ), iron oxide (Iron Oxide) ), Iron sulfide (Iron Sulfide, FeS), iron titanate (Iron titanate, FeTiO 3 ), barium titanate (Vanadium titanate, BaTiO 3 ) and a mixture thereof.
제6항에 있어서,
상기 유기물은 도전성 카본인 리튬-황 전지용 양극.
The method according to claim 6,
The organic material is a conductive carbon lithium-sulfur battery.
집전체; 및 상기 집전체 상에 형성된 양극 활물질층;을 포함하고, 상기 양극 활물질층은, 황계 양극 활물질; 바인더; 도전제; 및 금속질화물(metal nitride);을 포함하는 양극;
리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 또는 디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬과 가역적으로 화합물을 형성할 수 있는 물질, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 음극 활물질을 포함하는 음극; 및
리튬염과 유기 용매를 포함하는 전해질;
을 포함하는 리튬-설퍼 전지.
Collecting house; And a cathode active material layer formed on the current collector, wherein the cathode active material layer comprises: a sulfur-based cathode active material; bookbinder; Conducting agents; And a metal nitride;
A negative electrode including a negative electrode active material selected from the group consisting of a material capable of reversibly intercalating or deintercalating lithium ions, a material capable of forming a compound reversibly with lithium, a lithium metal and a lithium alloy; And
An electrolyte comprising a lithium salt and an organic solvent;
Lithium-sulfur battery comprising a.
제10항에 있어서,
상기 금속질화물은 티타늄 질화물(titanium nitride, TiN)인 것인 리튬-설퍼 전지.
The method of claim 10,
Wherein the metal nitride is titanium nitride (TiN).
제10항에 있어서,
상기 금속질화물의 입도는 1 내지 5㎛인 것인 리튬-설퍼 전지.
The method of claim 10,
Wherein the metal nitride has a particle size of 1 to 5 占 퐉.
제10항에 있어서,
상기 양극 활물질층 내 금속질화물의 함량은, 3 내지 15중량%인 것인 리튬-설퍼 전지.
The method of claim 10,
Wherein the content of the metal nitride in the positive electrode active material layer is 3 to 15% by weight.
제10항에 있어서,
상기 유기 용매는 벤젠, 플루오로벤젠, 톨루엔, 트리플루오로톨루엔, 자일렌, 사이클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸 테트라하이드로퓨란, 사이클록헥사논, 에탄올, 이소프로필알콜, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 메틸프로피오네이트, 에틸프로피오네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 디메톡시 에탄, 1,3-디옥솔란, 디글라임, 테트라글라임, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤 및 설포란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용매인 리튬-설퍼 전지.
The method of claim 10,
The organic solvent is benzene, fluorobenzene, toluene, trifluorotoluene, xylene, cyclohexane, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, cyclohexanone, ethanol, isopropyl alcohol, dimethyl carbonate, ethylmethyl Carbonate, diethyl carbonate, methylpropyl carbonate, methylpropionate, ethylpropionate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethoxy ethane, 1,3-dioxolane, diglyme, tetraglyme, ethylene carbonate, Lithium-sulfur cell which is at least one solvent selected from the group consisting of propylene carbonate, γ-butyrolactone and sulfolane.
제10항에 있어서,
상기 리튬염은 리튬 트리플루오로메탄설폰이미드(lithium trifluoromethansulfonimide), 리튬 트리플레이트(lithium triflate), 리튬 퍼클로레이트(lithium perclorate), 리튬 헥사플루오로아제네이트(LiAsF6), 리튬 트리플루오로메탄설포네이트(CF3SO3Li), LiPF6, LiBF4, 테트라알킬암모늄, 및 상온에서 액상인 염으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물 하나 이상인 것인 리튬-설퍼 전지.
The method of claim 10,
The lithium salt is lithium trifluoromethansulfonimide, lithium triflate, lithium perclorate, lithium hexafluoroazate (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethanesulfonate At least one compound selected from the group consisting of (CF 3 SO 3 Li), LiPF 6 , LiBF 4 , tetraalkylammonium, and a liquid salt at room temperature.
제10항에 있어서,
상기 전해질은 리튬염을 0.5 내지 2.0M의 농도로 포함하는 것인 리튬-설퍼 전지.
The method of claim 10,
Wherein the electrolyte comprises a lithium salt in a concentration of 0.5 to 2.0M.
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