硫碳复合物以及各自包含所述硫碳复合物的正极和锂二次电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113228349A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202080007113.8(74)专利代理机构中原信达知识产权代理有限(22)申请日2020.05.13责任公司11219代理人王海川陈海涛(30)优先权数据10-2019-00560102019.05.14KR(51)Int.Cl.10-2020-00566062020.05.12KRH01M4/38(2006.01)H01M4/62(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日H01M4/13(2010.01)2021.06.18H01M10/052(2010.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/KR2020/0062562020.05.13(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/231162KO2020.11.19(71)申请人株式会社LG化学地址韩国首尔(72)发明人金奉洙梁胜普权利要求书1页说明书11页附图5页(54)发明名称硫碳复合物以及各自包含所述硫碳复合物的正极和锂二次电池(57)摘要本公开内容的一方面涉及一种硫碳复合物以及各自包含所述硫碳复合物的锂二次电池用正极和锂二次电池，并且更具体地，由于所述硫碳复合物中所含的碳包含各种形状的碳，并且特别是包含一定含量的面型碳，当所述硫碳复合物用作锂二次电池的正极活性材料时，通过防止硫的溶出并且改善在正极处的反应速率，可以改善所述锂二次电池的性能。CN113228349ACN113228349A权利要求书1/1页1.一种硫碳复合物，其包含面型碳，其中基于碳的总重量，包含大于0重量％且小于50重量％的量的所述面型碳。2.根据权利要求1所述的硫碳复合物，其中基于碳的总重量，包含10重量％～30重量％的量的所述面型碳。3.根据权利要求1所述的硫碳复合物，其中所述硫碳复合物包含面型碳和选自点型碳和线型碳中的至少一种碳。4.根据权利要求1所述的硫碳复合物，其中所述面型碳选自由非氧化石墨烯、氧化石墨烯、还原型氧化石墨烯、掺杂石墨烯和碳纳米带构成的组。5.根据权利要求3所述的硫碳复合物，其中所述点型碳选自由科琴黑、DENKA炭黑、乙炔黑、Super‑p和富勒烯构成的组。6.根据权利要求3所述的硫碳复合物，其中所述线型碳选自由碳纳米管和碳纤维构成的组。7.根据权利要求3所述的硫碳复合物，其中包含所述面型碳的硫碳复合物具有其中硫被负载在所述面型碳之间的形式，包含所述点型碳的硫碳复合物具有其中硫形成在所述点型碳的表面上的形式，包含所述线型碳的硫碳复合物具有其中硫形成在所述线型碳的内部、表面上或内部和表面上的形式。8.根据权利要求1所述的硫碳复合物，其中所述硫碳复合物包含40重量％～95重量％的硫和5重量％～60重量％的碳。9.一种锂二次电池用正极，其包含根据权利要求1～8中任一项所述的硫碳复合物。10.一种锂二次电池，其包含根据权利要求9所述的正极。11.根据权利要求10所述的锂二次电池，其中所述锂二次电池为锂硫二次电池。2CN113228349A说明书1/11页硫碳复合物以及各自包含所述硫碳复合物的正极和锂二次电池技术领域[0001]本公开的一个方面要求基于2019年5月14日提交的韩国专利申请第10‑2019‑0056010号和2020年5月12日提交的韩国专利申请第10‑2020‑0056606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。[0002]本公开的一个方面涉及一种可以用作锂二次电池用正极材料的硫碳复合物以及包含所述硫碳复合物的正极和锂二次电池。背景技术[0003]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，对能够应对这样的趋势的具有高能量密度的二次电池的需求日益增长。[0004]在二次电池当中，锂硫二次电池是使用具有硫‑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的二次电池。具体地，在锂硫二次电池的情况下，在作为还原反应的放电期间，随着硫‑硫键的断裂，硫的氧化数降低，并且在作为氧化反应的充电期间，随着硫的氧化数增加，硫‑硫键重新形成。通过该氧化还原反应，储存和产生电能。[0005]特别是，用作锂硫二次电池中的正极活性材料的硫具有1675mAh/g的理论能量密度，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，从而使得电池能够表现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)