[发明专利]硫碳复合物和包含所述硫碳复合物的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种硫碳复合物和包含所述硫碳复合物的锂二次电池。更具体地，在所述硫碳复合物的表面上形成包含导电聚合物的网络状涂层，由此增强所述硫碳复合物的电导率，并且此外，锂离子自由移动，并且因此，当应用于锂二次电池时，所述硫碳复合物可以增强电池的性能。

技术领域

本申请要求基于2018年9月20日提交的韩国专利申请第10-2018-0112636号和2019年9月9日提交的韩国专利申请第10-2019-0111292号的优先权的权益，这些韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

本发明涉及一种适用于锂二次电池用正极材料的硫碳复合物和包含所述硫碳复合物的锂二次电池。

背景技术

近来，随着电子装置和电动车辆领域的迅速发展，对二次电池的需求正在日益增加。特别是，随着便携式电子装置的小型化和轻量化的趋势，对可以应对该趋势的具有高能量密度的二次电池的需求不断增长。

在二次电池中，锂硫电池是如下的二次电池，其使用具有硫-硫键的硫类化合物作为正极活性材料，并且使用诸如锂的碱金属、其中会发生诸如锂离子的金属离子的嵌入和脱嵌的碳类材料或与锂形成合金的硅或锡作为负极活性材料。具体地，在作为还原反应的放电期间，随着S-S键的断裂，硫的氧化数减小，并且在作为氧化反应的充电期间，随着硫的氧化数增加，S-S键重新形成。通过该氧化还原反应，储存并且产生电能。

特别是，用作锂硫电池中的正极活性材料的硫具有1675mAh/g的理论能量密度，并且因此其理论能量密度是常规锂二次电池中使用的正极活性材料的约5倍，从而使得电池能够显示出高功率和高能量密度。此外，由于硫具有廉价且资源丰富并且因此易于获得且环保的优势，因此硫不仅作为用于便携式电子装置的能源、而且还作为用于中型和大型装置如电动车辆的能源而引起关注。

硫是绝缘体，并且因此主要作为与作为导电材料的碳的复合物使用。正极中的硫含量越高，则能量密度越高，但是导电材料的量越少。因此，存在由于电化学过电压的增加而导致电动势损失的问题。

为了解决锂硫二次电池中的这个问题，已经提出了在正极材料上涂布能够吸附多硫化物的材料或将其引入到电池内诸如隔膜或负极的成分中的技术。此外，已经报道了关于在正极材料上涂布导电聚合物的研究结果。

例如，Jun Jin等(SOLID STATE IONICS 262(2014)，第170-173页)公开了一种锂硫二次电池用正极，其包含涂有作为导电聚合物的聚苯胺的中孔硫碳复合物。

此外，Guo-Chun Li.等(ADVANCED ENERGY MATERIALS，2012年2月，第1238-1245页)也公开了一种锂硫二次电池用正极活性材料，其包含涂有作为导电聚合物的聚苯胺的硫炭黑复合物。

然而，在这些文献中提出的硫碳复合物的情况下，存在以下问题，即由于聚苯胺以薄膜形式涂布，因此锂离子的移动变得困难。

因此，迫切需要开发在改善硫碳复合物的电导率的同时允许锂离子顺利移动的技术。

[非专利文献]

(非专利文献1)Jun Jin等，SOLID STATE IONICS 262(2014)，第170-173页。

(非专利文献2)Guo-Chun Li.等，ADVANCED ENERGY MATERIALS，2012年2月，第1238-1245页。

发明内容

【技术问题】