CARBON-SURFUR COMPLEX MANUFACTURING METHOD THEREOF POSITIVE ELECTRODE AND LITHIUM-SULFUR BATTERY COMPRISING THE SAME

• Main Authors: MOON, JUN HYUK, YANG, DOO KYUNG, YANG, SEUNG BO, GUEON, DONG HEE, CHO, EUN KYUNG, SOHN, KWON NAM
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 17.09.2018
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRICITY; PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSIONOF CHEMICAL INTO ELECTRICAL ENERGY

The present invention relates to a carbon-sulfur complex comprising carbon aggregates and sulfur, a method for producing the same, a positive electrode comprising the same, and a lithium-sulfur battery. The carbon-sulfur complex having a hierarchical pore structure, when used as a positive electrode material in a lithium-sulfur battery according to the present invention, increases the specific surface area due to the hierarchical pore structure including macro pores, and thus can secure an electron transfer path; and improves electron conductivity, and thus can increase electrode capacity. In addition, sulfur, which is a positive electrode active material, can be loaded uniformly while the contact area of sulfur is enlarged, and thus, in spite of a high loading amount per unit area, separation between carbon and sulfur does not occur even when sulfur undergoes swelling due to an electrolyte solution. Thus, the present invention can prevent sulfur from leaking into the electrolyte solution and can improve electrode stability and battery performance. In addition, when producing the carbon-sulfur complex, the pore size can be conveniently adjusted through one-step process via spray drying, and the carbon-sulfur complex can be easily produced in a large batch. 본 발명은 탄소 응집체 및 황을 포함하는 탄소-황 복합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 양극 및 리튬-황 전지에 관한 것이다. 본 발명에 따라 계층형 기공 구조의 탄소-황 복합체를 리튬-황 전지의 양극 물질로 사용하면, 매크로 기공을 포함하는 계층형 기공 구조로 인하여 비표면적이 증가되어 전자 이동 통로가 확보되고 전자 전도성이 향상되어 전극 용량을 향상시킨다. 또한 양극 활물질인 황이 균일하게 담지될 뿐만 아니라, 황의 접촉 면적이 확장되므로 단위 면적당 높은 로딩량에도 황이 전해액에 의해 스웰링(swelling) 되더라도 탄소와 황의 분리가 일어나지 않는다. 그 결과, 황이 전해질로 유출되는 것을 감소시킬 수 있고, 전극 안정성 및 전지의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 탄소-황 복합체 제조시, 분무 건조법을 통해 단일 공정(one-step)으로 기공 사이즈의 조절이 용이하고 간편하게 대량 생산이 가능한 장점이 있다.