Preparation method of N-doped graphene preparation method of Sulfur-graphene composite and anode of Lithium-Sulfur battery comprising the same

• Main Authors: YANG SEUNG BO, KIM YUN KYOUNG, KWON WON JONG, LEE KIL SUN, SOHN KWON NAM
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 05.09.2018
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; CHEMISTRY; COMPOUNDS THEREOF; ELECTRICITY; INORGANIC CHEMISTRY; METALLURGY; NON-METALLIC ELEMENTS; PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSIONOF CHEMICAL INTO ELECTRICAL ENERGY

The present invention provides a manufacturing method of nitrogen-doped graphene, a manufacturing method of a sulfur-graphene composite using the same, an anode of a lithium-sulfur battery including the same, and a lithium-sulfur battery having the same. The manufacturing method of nitrogen-doped graphene comprises: a first step of peeling graphite by high pressure homogenization of allowing dispersion liquid containing the graphite to pass through a micro-channel of a high pressure homogenizer (HPH) including an inlet, an outlet, and the micro-channel connecting between the inlet and the outlet and having a micrometer-sized diameter to obtain graphene flakes; a second step of filtering and drying the obtained graphene flakes, then inserting the graphene flakes with an ammonium compound into a ball mill, and performing dry ball milling in an inert atmosphere to obtain grains surrounded by the ammonium compound on the surface of the graphene flakes; and a third step of heat-treating the obtained grains to obtain graphene doped with nitrogen atoms. 그라파이트를 포함하는 분산액을 유입부와 유출부 및 상기 유입부와 상기 유출부 사이를 연결하며 마이크로미터 크기의 직경을 갖는 미세 유로를 포함하는 고압 균질기(High Pressure Homogenizer, HPH)의 미세 유로를 통과시키는 고압 균질화를 통해 그라파이트를 박리시켜 그래핀 플레이크를 얻는 제1 단계; 상기 얻어진 그래핀 플레이크를 여과 및 건조시킨 후 암모늄 화합물과 함께 볼밀에 넣고, 불활성 분위기 하에서 건식 볼 밀링을 진행하여 상기 그래핀 플레이크의 표면에 상기 암모늄 화합물이 둘러싼 상태의 입자를 얻는 제2 단계; 및 상기 얻어진 입자를 열처리하여 질소 원자가 도핑된 그래핀을 얻는 제3 단계;를 포함하는 질소 도핑된 그래핀의 제조 방법, 이를 이용한 황-그래핀 복합체의 제조 방법, 상기 황-그래핀 복합체를 포함하는 리튬 황 전지 양극, 및 상기 양극을 구비하는 리튬 황 전지가 제시된다.