[发明专利]硫碳复合物和其制造方法

说明书

本发明涉及一种硫碳复合物，其中所述硫碳复合物的粒度被控制到特定范围；和所述硫碳复合物的制造方法。

技术领域

本申请要求基于2018年9月28日提交的韩国专利申请第10-2018-0115668号和2018年9月28日提交的韩国专利申请第10-2018-0115677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。

本发明涉及硫碳复合物和其制备方法。

背景技术

近年来，对能量储存技术的关注越来越高。随着其应用领域扩展到用于移动电话、便携式摄像机、笔记本电脑、甚至是电动车辆的能量，正在越来越具体地进行对电化学装置的研究和开发。

在这方面，电化学装置是最值得关注的领域，并且其中能够充电/放电的二次电池的开发是关注的焦点。近年来，在开发这些电池时，为了改善容量密度和能量效率，已经对新电极和电池的设计进行了研究和开发。

在目前应用的二次电池中，在20世纪90年代早期开发的锂二次电池正受到很多关注，这是因为其优点在于：其比使用呈水溶液形式的电解液的传统电池如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和硫酸铅电池具有高得多的工作电压和能量密度。

特别是，锂硫(Li-S)电池是使用具有硫-硫键(S-S键)的硫类材料作为正极活性材料并且使用锂金属作为负极活性材料的二次电池。所述锂硫电池具有以下优点：作为正极活性材料的主要材料的硫资源非常丰富、无毒并且具有低原子量。此外，所述锂硫电池的理论放电容量为1675mAh/克硫，并且其理论能量密度为2600Wh/kg。由于锂硫电池的能量密度比目前所研究的其它电池系统的理论能量密度高得多(Ni-MH电池：450Wh/kg；Li-FeS电池：480Wh/kg；Li-MnO₂电池：1000Wh/kg；Na-S电池：800Wh/kg)，因此锂硫电池作为具有高能量密度特性的电池而正受到关注。

在锂硫电池的放电期间，在负极(阳极)处发生锂的氧化反应并且在正极(阴极)处发生硫的还原反应。在放电之前硫具有环状S₈结构。在还原反应(放电)期间，随着S-S键断裂，S的氧化数减少，并且在氧化反应(充电)期间，随着S-S键重新形成，S的氧化数增加，从而使用这样的氧化还原反应来储存和产生电能。在该反应期间，硫通过还原反应从环状S₈结构转化成线性结构的多硫化锂(Li₂S_x，x＝8、6、4、2)，并且最终当这样的多硫化锂被完全还原时，最终产生硫化锂(Li₂S)。通过还原成各种多硫化锂的过程，锂硫电池的放电行为的特征为逐步地显示放电电压，这与锂离子电池不同。

锂硫电池具有比常规电池更高的能量密度，但是为了实现这样的高能量密度，需要制造高负载电极，并且使得能够在高负载电极下进行电池工作的技术是非常重要的。

[专利文献1]日本特许公开专利公布第2016-535716号，“包含碳纳米管聚集体的碳纳米管-硫复合物和其制造方法”。

发明内容

【技术问题】

作为各种研究的结果，本发明人已经发现，控制硫碳复合物的粒度对高负载电极的工作具有重要的影响，并且在这种情况下，可以应用各种方法来控制复合物的粒度，从而已经完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种调节了粒度的分布的硫碳复合物和其制备方法，当制备成电池的正极材料时，其控制分布在电极中的硫碳复合物的粒度，并且因此使得电解液在电极中的进出变得容易，从而可以改善放电期间的过电压并且可以改善初始反应性。

【技术方案】

为了实现上述目的，本发明提供一种硫碳复合物的制备方法，其包含如下步骤：

(a)将硫与多孔碳材料混合；和