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JP6160950B2 - Thin-film sulfur-coated conductive carbon, positive electrode mixture, and all-solid-state lithium-sulfur battery - Google Patents
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JP6160950B2 - Thin-film sulfur-coated conductive carbon, positive electrode mixture, and all-solid-state lithium-sulfur battery - Google Patents

Thin-film sulfur-coated conductive carbon, positive electrode mixture, and all-solid-state lithium-sulfur battery Download PDF

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Description

本発明は、薄膜硫黄被覆導電性カーボン、正極合材及び全固体型リチウム硫黄電池に関する。 The present invention relates to a thin film sulfur-coated conductive carbon, a positive electrode mixture, and an all solid-state lithium-sulfur battery.

硫黄は、理論容量が約1672mAh/gと非常に高いことが知られており、硫黄を正極活物質として使用したリチウム硫黄電池の研究が盛んに行われている。
リチウム硫黄電池は、電解質として液体電解質を用いた液体型リチウム硫黄電池と、固体電解質を用いた全固体型リチウム硫黄電池とに大別される。
Sulfur is known to have a very high theoretical capacity of about 1672 mAh / g, and lithium sulfur batteries using sulfur as a positive electrode active material have been actively studied.
Lithium-sulfur batteries are roughly classified into liquid lithium-sulfur batteries that use liquid electrolytes as electrolytes and all-solid-state lithium-sulfur batteries that use solid electrolytes.

液体型リチウム硫黄電池においては、リチウムイオンと硫黄との反応により生成した多硫化リチウムが電解質溶液中に溶け出し、電池の充放電容量や寿命に悪影響を与えることが問題となっていた。
この問題を改善するために、スルファがコーティングされた多孔性導電材を含むカソード電極を用いた液体型リチウム硫黄電池が開示されている(特許文献1)。
In the liquid type lithium-sulfur battery, lithium polysulfide produced by the reaction between lithium ions and sulfur is dissolved in the electrolyte solution, which adversely affects the charge / discharge capacity and life of the battery.
In order to improve this problem, a liquid lithium sulfur battery using a cathode electrode including a porous conductive material coated with sulfa is disclosed (Patent Document 1).

一方、全固体型リチウム硫黄電池は、多硫化リチウムが電解質溶液に溶け出す問題が生じないため、電池の充放電容量の維持や長寿命化に適している。また、可燃性の有機溶媒を含まないため液漏れや発火のおそれがなく安全性を確保できる点や、セパレータが不要である点からは、液体型リチウム硫黄電池よりも全固体型リチウム硫黄電池が好ましい。 On the other hand, the all-solid-state lithium-sulfur battery is suitable for maintaining the charge / discharge capacity of the battery and extending its life because there is no problem that lithium polysulfide dissolves into the electrolyte solution. In addition, because it does not contain a flammable organic solvent, there is no risk of liquid leakage or ignition, and safety can be ensured. In addition, an all-solid-state lithium-sulfur battery is better than a liquid-type lithium-sulfur battery because it does not require a separator. preferable.

しかしながら、従来の全固体型リチウム硫黄電池では、正極活物質である硫黄が電気絶縁性であるため、硫黄粒子、あるいは硫黄膜の内部は、リチウムイオン伝導性及び電子伝導性が乏しく、十分に電池反応(酸化還元反応)が起こらないという課題があった。
特許文献2では、上記課題を鑑み、硫黄及び炭素系導電剤に、電極触媒として金属銅、金属鉄、硫化銅、硫化鉄、又は硫化セリウムを添加した正極合材が提案されている。
また、特許文献3では、絶縁体である硫黄を全固体電池の正極活物質として活用すべく、メソ孔内に硫黄が配置されたメソポーラス炭素を有するメソポーラス炭素複合材料を開示している。
However, in the conventional all-solid-state lithium-sulfur battery, since the positive electrode active material sulfur is electrically insulating, the inside of the sulfur particles or the sulfur film has poor lithium ion conductivity and electronic conductivity, and the battery is sufficiently charged. There was a problem that no reaction (redox reaction) occurred.
Patent Document 2 proposes a positive electrode mixture in which metallic copper, metallic iron, copper sulfide, iron sulfide, or cerium sulfide is added as an electrode catalyst to sulfur and a carbon-based conductive agent in view of the above problems.
Patent Document 3 discloses a mesoporous carbon composite material having mesoporous carbon in which sulfur is arranged in mesopores in order to utilize sulfur as an insulator as a positive electrode active material of an all-solid battery.

特開2003−197196号公報JP 2003-197196 A 特開2004−95243号公報JP 2004-95243 A 特開2010−95390号公報JP 2010-95390 A

しかしながら、特許文献2、3に開示された材料を用いた正極合材層を備えた全固体型リチウム硫黄電池では、正極合材層当たりの放電容量が不十分であり、硫黄の持つ優れた物性を活かしきれていないとの課題があった。 However, in the all solid-state lithium-sulfur battery provided with the positive electrode mixture layer using the materials disclosed in Patent Documents 2 and 3, the discharge capacity per positive electrode mixture layer is insufficient, and the excellent physical properties of sulfur There was a problem that it was not fully utilized.

本発明は、硫黄の持つ優れた物性を最大限に活かし、優れた放電容量とレート特性を有する全固体型リチウム硫黄電池の正極合材に好適に用いることができる薄膜硫黄被覆導電性カーボンを提供することを目的とする。また、上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンを含む正極合材、及び、上記正極合材を含む全固体型リチウム硫黄電池を提供することを目的とする。 The present invention provides a thin-film sulfur-coated conductive carbon that can be suitably used for a positive electrode mixture of an all-solid-state lithium-sulfur battery having excellent discharge capacity and rate characteristics by making the best use of the excellent physical properties of sulfur. The purpose is to do. Moreover, it aims at providing the positive electrode compound material containing the said thin film sulfur covering conductive carbon, and the all-solid-state lithium-sulfur battery containing the said positive electrode compound material.

本発明者らは、鋭意検討の末、表面が硫黄膜で被覆された導電性カーボンであって、上記導電性カーボンはBET比表面積が500m/g以上であり、上記硫黄膜は膜厚が0.4〜5.0nmである薄膜硫黄被覆導電性カーボンが、驚くべきことに、優れた放電容量とレート特性を有する全固体型リチウム硫黄電池に好適に用いられることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have a conductive carbon whose surface is coated with a sulfur film, and the conductive carbon has a BET specific surface area of 500 m 2 / g or more, and the sulfur film has a film thickness. The present invention was completed by finding that a thin film sulfur-coated conductive carbon having a thickness of 0.4 to 5.0 nm is surprisingly suitable for use in an all-solid-state lithium-sulfur battery having excellent discharge capacity and rate characteristics. It came to do.

なお、特許文献2は、硫黄、金属銅及びアセチレンブラックをボールミル処理して得られた正極合材を開示しているが、アセチレンブラックの比表面積、アセチレンブラックを硫黄膜で被覆すること、及び、硫黄膜の膜厚は開示していない。また、特許文献3は、上述のように、絶縁体である硫黄を主要な正極活物質として活用する目的で硫黄をメソポーラス内に配置しているため、メソポーラス炭素を硫黄膜で被覆するという技術的思想を開示しておらず、当然、硫黄膜の膜厚も開示してない。 Patent Document 2 discloses a positive electrode mixture obtained by ball milling sulfur, metallic copper and acetylene black. The specific surface area of acetylene black, covering acetylene black with a sulfur film, and The film thickness of the sulfur film is not disclosed. In addition, as described above, since Patent Document 3 arranges sulfur in a mesoporous for the purpose of utilizing sulfur, which is an insulator, as a main positive electrode active material, it is technical that the mesoporous carbon is covered with a sulfur film. The idea is not disclosed, and naturally the film thickness of the sulfur film is not disclosed.

本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボンは、表面が硫黄膜で被覆された導電性カーボンであって、上記導電性カーボンはBET比表面積が500m/g以上であり、上記硫黄膜は膜厚が0.4〜5.0nmである、全固体型リチウム硫黄電池の正極合材に用いる薄膜硫黄被覆導電性カーボンである。 The thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention is a conductive carbon whose surface is coated with a sulfur film, and the conductive carbon has a BET specific surface area of 500 m 2 / g or more, and the sulfur film has a film thickness. It is a thin film sulfur-coated conductive carbon used for a positive electrode mixture of an all solid-state lithium-sulfur battery having a thickness of 0.4 to 5.0 nm.

本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボンにおいて、上記膜厚は1.0〜2.5nmであることが好ましい。 In the thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention, the film thickness is preferably 1.0 to 2.5 nm.

本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボンにおいて、上記導電性カーボンは、ファーネスブラック、活性炭及びアセチレンブラックからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、ファーネスブラックであり、かつ、中空シェル構造を有することがより好ましい。 In the thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention, the conductive carbon is preferably at least one selected from the group consisting of furnace black, activated carbon, and acetylene black, is furnace black, and has a hollow shell structure. It is more preferable to have.

本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボンは、60℃以上で加熱処理されたものであることが好ましく、100℃以上で加熱処理されたものであることがより好ましい。 The thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention is preferably heat-treated at 60 ° C. or higher, and more preferably heat-treated at 100 ° C. or higher.

本発明の正極合材は、本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボン及び固体電解質を含む、全固体型リチウム硫黄電池に用いる正極合材である。 The positive electrode mixture of the present invention is a positive electrode mixture used for an all solid-state lithium-sulfur battery including the thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention and a solid electrolyte.

本発明の全固体型リチウム硫黄電池は、本発明の正極合材を含む正極合材層、固体電解質層、負極及び集電体を備えた全固体型リチウム硫黄電池である。 The all-solid-state lithium-sulfur battery of the present invention is an all-solid-state lithium-sulfur battery including a positive electrode mixture layer including the positive electrode mixture of the present invention, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and a current collector.

本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボンは、BET比表面積が500m/g以上の導電性カーボンに、硫黄膜が0.4〜5.0nmの薄い膜厚で被覆されているため、硫黄膜内部の電子及びリチウムイオンの拡散が起こりやすいとの特性を有する。そのため、上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンを全固体型リチウム硫黄電池の正極合材に用いることにより、正極合材層当たりの放電容量が大きく、レート特性に優れる全固体型リチウム硫黄電池を提供することができる。
また、本発明の正極合材は、上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンを用いているため、放電容量が大きい正極合材層を形成するのに好適である。
更に、本発明の全固体型リチウム硫黄電池は、本発明の正極合材を用いた正極合材層を備えるため、放電容量に優れる。
The thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention has a sulfur film coated with a conductive film having a BET specific surface area of 500 m 2 / g or more with a thin film thickness of 0.4 to 5.0 nm. The diffusion of electrons and lithium ions easily occurs. Therefore, by using the thin film sulfur-coated conductive carbon for the positive electrode mixture of an all-solid-state lithium-sulfur battery, an all-solid-state lithium-sulfur battery having a large discharge capacity per cathode mixture layer and excellent in rate characteristics is provided. Can do.
Moreover, since the positive electrode mixture of the present invention uses the above-described thin film sulfur-coated conductive carbon, it is suitable for forming a positive electrode mixture layer having a large discharge capacity.
Furthermore, since the all-solid-state lithium-sulfur battery of the present invention includes the positive electrode mixture layer using the positive electrode mixture of the present invention, the discharge capacity is excellent.

本発明の全固体型リチウム硫黄電池の実施形態の一例を模式的に表した断面図である。It is sectional drawing which represented typically an example of embodiment of the all-solid-state lithium sulfur battery of this invention.

<<薄膜硫黄被覆導電性カーボン>>
まず、本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボンについて説明する。
上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンは、表面が硫黄膜で被覆された導電性カーボンであって、上記導電性カーボンはBET比表面積が500m/g以上であり、上記硫黄膜は膜厚が0.4〜5.0nmである、全固体型リチウム硫黄電池の正極合材に用いる薄膜硫黄被覆導電性カーボンである。
<< Thin Sulfur Coated Conductive Carbon >>
First, the thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention will be described.
The thin film sulfur-coated conductive carbon is a conductive carbon whose surface is coated with a sulfur film, and the conductive carbon has a BET specific surface area of 500 m 2 / g or more, and the sulfur film has a film thickness of 0.00. It is a thin film sulfur-coated conductive carbon having a thickness of 4 to 5.0 nm used for a positive electrode mixture of an all-solid-state lithium-sulfur battery.

<導電性カーボン>
上記導電性カーボンは、電子伝導体として用いられる。
上記導電性カーボンとしては、特に限定されないが、例えば、アセチレンブラック、活性炭、ファーネスブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン等を用いることができる。
上記導電性カーボンは、ファーネスブラック、活性炭及びアセチレンブラックからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。その理由は、BET比表面積が大きく、且つ、正極合材層中の導電経路確保に有利であるためである。
また、上記導電性カーボンは、中空シェル構造を有するファーネスブラックであることがより好ましい。その理由は、中空シェル構造を有するためBET比表面積が非常に大きく、かつ、ファーネスブラックはストラクチャーが発達しているため、正極合材層中の導電経路形成により有利だからである。
<Conductive carbon>
The conductive carbon is used as an electron conductor.
Although it does not specifically limit as said conductive carbon, For example, acetylene black, activated carbon, furnace black, a carbon nanotube, graphene etc. can be used.
The conductive carbon is preferably at least one selected from the group consisting of furnace black, activated carbon, and acetylene black. This is because the BET specific surface area is large and it is advantageous for securing a conductive path in the positive electrode mixture layer.
The conductive carbon is more preferably furnace black having a hollow shell structure. The reason is that the BET specific surface area is very large because of the hollow shell structure, and the furnace black is advantageous in forming a conductive path in the positive electrode mixture layer because the structure is developed.

上記中空シェル構造を有するファーネスブラックとは、導電性ファーネスブラックの一種であり、空隙率が60〜80%程度の中空シェル状の構造を持つものをいう。ここで「中空シェル構造」とは、黒鉛結晶が薄く寄り集まって粒子形態の外殻を形成し、外殻の内側に空隙を有する構造をいう。上記中空シェル構造を有するファーネスブラックとしては、例えば、ケッチェンブラック(ライオン社製)等が挙げられる。 The furnace black having a hollow shell structure is a kind of conductive furnace black and means a hollow shell structure having a porosity of about 60 to 80%. Here, the “hollow shell structure” refers to a structure in which graphite crystals are thinly gathered to form an outer shell in the form of particles and have voids inside the outer shell. As furnace black which has the said hollow shell structure, ketjen black (made by Lion Corporation) etc. are mentioned, for example.

上記導電性カーボンは、BET比表面積が500m/g以上である。
上記BET比表面積が500m/g未満であると、上記導電性カーボンを被覆する硫黄の量が少なくなり、正極合材中の硫黄の含有量が低くなるからである。
上記BET比表面積は、750m/g以上が好ましく、1,000m/g以上がより好ましい。
The conductive carbon has a BET specific surface area of 500 m 2 / g or more.
This is because when the BET specific surface area is less than 500 m 2 / g, the amount of sulfur covering the conductive carbon decreases, and the sulfur content in the positive electrode mixture decreases.
The BET specific surface area is preferably 750 m 2 / g or more, and more preferably 1,000 m 2 / g or more.

本明細書において、BET比表面積とは、Brenauer−Emmet−Telle(BET)法により求めた比表面積をいい、具体的には、導電性カーボンのサンプルを液体窒素温度下において、サンプルに窒素ガスを吸着して得られる窒素吸着等温線を用いて求めた比表面積をいう。
上記BET比表面積を求めるための測定装置としては、例えば、自動比表面積/細孔分布測定装置(日本ベル株式会社製、BELSORP−miniII)を用いることができる。
In this specification, the BET specific surface area refers to the specific surface area determined by the Brenauer-Emmet-Telle (BET) method. Specifically, a conductive carbon sample is subjected to nitrogen gas at a liquid nitrogen temperature. The specific surface area determined using a nitrogen adsorption isotherm obtained by adsorption.
As a measuring apparatus for obtaining the BET specific surface area, for example, an automatic specific surface area / pore distribution measuring apparatus (BELSORP-miniII, manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) can be used.

上記導電性カーボンの含有量は、特に限定されないが、薄膜硫黄被覆導電性カーボン中に、5〜80重量%含有されていることが好ましく、10〜50重量%含有されていることがより好ましい。
上記導電性カーボンの含有量が5重量%未満であると、硫黄膜の膜厚が厚くなり硫黄膜内部の拡散抵抗が高くなり放電容量が低下する場合があり、一方、上記導電性カーボンの含有量が80重量%を超えると、薄膜硫黄被覆導電性カーボン中の硫黄の含有量が少なくなり正極合材中の硫黄の含有量が少なくなる場合があるからである。
Although content of the said conductive carbon is not specifically limited, It is preferable to contain 5 to 80 weight% in thin film sulfur covering conductive carbon, and it is more preferable to contain 10 to 50 weight%.
When the content of the conductive carbon is less than 5% by weight, the sulfur film may be thick, the diffusion resistance inside the sulfur film may be increased, and the discharge capacity may be reduced. This is because if the amount exceeds 80% by weight, the content of sulfur in the thin film sulfur-coated conductive carbon decreases, and the content of sulfur in the positive electrode mixture may decrease.

<硫黄膜>
上記硫黄膜は、正極活物質として用いられる硫黄からなり、上記導電性カーボンを被覆する膜である。
<Sulfur membrane>
The sulfur film is a film made of sulfur used as a positive electrode active material and covering the conductive carbon.

上記硫黄としては、単体の硫黄のみに限定されず、硫黄含有化合物を用いることができる。
上記硫黄含有化合物としては、特に限定されないが、例えば、Li、Li、Li等の多硫化リチウムや硫化リチウム(LiS)等を用いることができる。これらの化合物は、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良く、更には単体の硫黄と併用しても良い。
The sulfur is not limited to single sulfur, and a sulfur-containing compound can be used.
Examples of the sulfur-containing compound is not particularly limited, for example, can be used Li 2 S 8, Li 2 S 4, Li 2 S 2 polysulphide or lithium sulfide such as (Li 2 S) and the like. These compounds may be used alone or in combination of two or more, and may be used in combination with single sulfur.

上記硫黄膜の膜厚は、0.4〜5.0nmである。上記膜厚が0.4nmより薄いと、薄膜硫黄被覆導電性カーボン中の硫黄の含有量が少なくなり正極合材中の硫黄の含有量が少なくなる場合がある。また、5.0nmを超えると、硫黄膜内部の拡散抵抗が大きくなり放電容量が低下したり、レート特性が悪化したりする場合がある。
上記硫黄膜の膜厚は、1.0〜2.5nmであることが好ましい。
なお、上記硫黄膜の膜厚は、上記薄膜硫黄被覆導電性カーボン中に占める導電性カーボン及び硫黄のそれぞれの重量、並びに、導電性カーボンのBET比表面積と硫黄の比重に基づいて算出すればよい。
The thickness of the sulfur film is 0.4 to 5.0 nm. When the film thickness is thinner than 0.4 nm, the sulfur content in the thin film sulfur-coated conductive carbon decreases, and the sulfur content in the positive electrode mixture may decrease. On the other hand, if the thickness exceeds 5.0 nm, the diffusion resistance inside the sulfur film increases, and the discharge capacity may decrease or the rate characteristics may deteriorate.
The thickness of the sulfur film is preferably 1.0 to 2.5 nm.
The film thickness of the sulfur film may be calculated based on the weight of each of the conductive carbon and sulfur in the thin film sulfur-coated conductive carbon, and the BET specific surface area of the conductive carbon and the specific gravity of sulfur. .

本発明において、導電性カーボンの「表面」とは、BET法により比表面積を測定する際に、窒素ガスが吸着する部分をいい、「被覆する」とは、この窒素ガスが吸着する部分に硫黄が付着することをいう。 In the present invention, the “surface” of conductive carbon refers to a portion where nitrogen gas is adsorbed when the specific surface area is measured by the BET method, and “covering” refers to a portion where nitrogen gas is adsorbed. Means to adhere.

<薄膜硫黄被覆導電性カーボンの製造方法>
上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンは、例えば、下記の方法により製造することができる。
即ち、硫黄溶液に上記導電性カーボンを浸漬し、上記導電性カーボンの表面を上記硫黄で被覆する工程(a)、及び、上記工程(a)において表面が硫黄で被覆された導電性カーボンを上記硫黄溶液から分離する工程(b)を含む、薄膜硫黄被覆導電性カーボンの製造方法により製造することができる。
この方法によれば、簡便に上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンを製造することができる。
<Method for producing thin-film sulfur-coated conductive carbon>
The thin film sulfur-coated conductive carbon can be produced, for example, by the following method.
That is, the step (a) of immersing the conductive carbon in a sulfur solution and coating the surface of the conductive carbon with the sulfur, and the conductive carbon whose surface is coated with sulfur in the step (a) It can be produced by a method for producing a thin film sulfur-coated conductive carbon including the step (b) of separating from the sulfur solution.
According to this method, the thin film sulfur-coated conductive carbon can be easily produced.

上記硫黄溶液としては、硫黄を溶媒に溶解させたものを使用することができ、上記溶媒としては、硫黄を溶解するものであれば特に限定されないが、例えば、シクロヘキサン、n−ヘキサン、トルエン、キシレン、二硫化炭素等を用いることができる。これらの溶媒は、単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。
これらの溶媒のうち、使用温度における硫黄の溶解度が、1〜10重量%であるものを用いることが好ましい。使用温度における硫黄の溶解度が1重量%未満である溶媒を用いると、導電性カーボンを被覆する硫黄の量が少なくなる場合があるからである。また、使用温度における硫黄の溶解度が10重量%を超える溶媒を用いると、硫黄が溶媒に極めて溶解しやすく、相対的に導電性カーボンへ吸着しにくくなるため、かえって導電性カーボンを被覆する硫黄の量が少なくなる場合があるからである。
これらのことを考慮すると、上記硫黄(単体硫黄又は硫黄含有化合物)の種類により使用温度における硫黄の溶解度が異なるため一概には言えないが、上記溶媒としてシクロヘキサンを用いることが好ましい。
上記硫黄溶液としては、硫黄の溶解度を上げるために加温した溶媒に硫黄を溶解させて得た硫黄溶液を用いても良いし、溶媒に硫黄を溶解させて得た硫黄溶液を加温したものを用いても良い。
As said sulfur solution, what melt | dissolved sulfur in the solvent can be used, As said solvent, if it melt | dissolves sulfur, it will not specifically limit, For example, cyclohexane, n-hexane, toluene, xylene Carbon disulfide or the like can be used. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
Among these solvents, it is preferable to use a solvent having a sulfur solubility of 1 to 10% by weight at the operating temperature. This is because the use of a solvent having a sulfur solubility of less than 1% by weight at the use temperature may reduce the amount of sulfur covering the conductive carbon. In addition, when a solvent having a solubility of sulfur exceeding 10% by weight is used, sulfur is very easily dissolved in the solvent and relatively difficult to adsorb on the conductive carbon. This is because the amount may be reduced.
Considering these matters, the solubility of sulfur at the operating temperature varies depending on the type of the above-described sulfur (single sulfur or sulfur-containing compound), but it cannot be generally stated, but it is preferable to use cyclohexane as the solvent.
As the above-mentioned sulfur solution, a sulfur solution obtained by dissolving sulfur in a solvent heated to increase the solubility of sulfur may be used, or a sulfur solution obtained by dissolving sulfur in a solvent is heated. May be used.

上記工程(a)においては、必要に応じて、超音波処理、撹拌処理等の処理を行っても良い。
上記超音波処理は、導電性カーボンの二次粒子の分散を目的に行うものであり、その条件は特に限定されないが、例えば、発振周波数20〜50Hzの条件下、1〜500分間行うことができる。
上記撹拌処理は、特に限定されないが、例えば、マグネチックスターラー、メカニカルスターラー、振とう機等を用いて、使用する溶媒の融点より高く、沸点以下の温度範囲で10分間〜500時間の条件で行うことができる。
これらの処理を行うことより、上記導電性カーボンの表面をより均一に硫黄で被覆することができる。
In the step (a), treatments such as ultrasonic treatment and stirring treatment may be performed as necessary.
The ultrasonic treatment is performed for the purpose of dispersing secondary particles of conductive carbon, and the conditions are not particularly limited. For example, the ultrasonic treatment can be performed for 1 to 500 minutes under an oscillation frequency of 20 to 50 Hz. .
Although the said stirring process is not specifically limited, For example, using a magnetic stirrer, a mechanical stirrer, a shaker etc., it is carried out on the conditions for 10 minutes-500 hours in the temperature range higher than melting | fusing point of the solvent to be used, and below a boiling point. be able to.
By performing these treatments, the surface of the conductive carbon can be more uniformly coated with sulfur.

上記工程(b)における、上記表面が硫黄で被覆された導電性カーボンを分離する方法としては、特に限定されないが、濾過、遠心分離、デカンテーション等の公知の方法を用いることができる。
上記濾過としては、特に限定されないが、例えば、自然濾過、吸引濾過(減圧濾過)、加圧濾過、遠心濾過等を採用することができる。
The method for separating the conductive carbon whose surface is coated with sulfur in the step (b) is not particularly limited, and a known method such as filtration, centrifugation, decantation, or the like can be used.
Although it does not specifically limit as said filtration, For example, natural filtration, suction filtration (vacuum filtration), pressure filtration, centrifugal filtration, etc. are employable.

上記製造方法では、上記工程(a)及び工程(b)に加えて、上記工程(b)において分離された上記表面が硫黄で被覆された導電性カーボンを加熱処理する工程(c)を行っても良い。
上記工程(c)を行うことにより、上記表面が硫黄で被覆された導電性カーボンに残存する溶媒をより確実に除去することができる。また、導電性カーボンの表面を被覆する硫黄膜を導電性カーボンの表面により強固に密着させることができ、固体界面の抵抗(硫黄膜と導電性カーボンとの間の抵抗)を低減することができる。
なお、上記工程(c)においては、複数回の加熱処理を、温度条件を変えながら段階的に行っても良い。
In the said manufacturing method, in addition to the said process (a) and process (b), the process (c) which heat-processes the conductive carbon by which the said surface isolate | separated in the said process (b) was coat | covered with sulfur is performed. Also good.
By performing the step (c), the solvent remaining in the conductive carbon whose surface is coated with sulfur can be more reliably removed. In addition, the sulfur film covering the surface of the conductive carbon can be tightly adhered to the surface of the conductive carbon, and the resistance at the solid interface (resistance between the sulfur film and the conductive carbon) can be reduced. .
In the step (c), multiple heat treatments may be performed step by step while changing temperature conditions.

上記工程(c)における、上記表面が硫黄で被覆された導電性カーボンの加熱処理は、特に限定されないが、アルゴン、窒素、空気等の雰囲気下、1秒間〜50時間行うことができる。また、硫黄が昇華しない条件で、減圧して行っても良い。
上記加熱処理(上記工程(c)において、複数回の加熱処理を温度条件を変えながら段階的に行う場合には、最後の加熱処理)の温度は、特に限定されないが、60℃以上とすることが好ましく、100℃以上とすることがより好ましい。その理由は、上述の界面抵抗低減効果をより確実に享受することができるためである。
一方、加熱処理の温度の上限は特に限定されないが、250℃とすることが好ましい。その理由は、温度を250℃より高くしても、上述の界面抵抗低減効果はそれ以上向上しないため、加熱に要するエネルギーが無駄になるからである。
なお、上記加熱処理は、従来公知の乾燥装置を用いて行えばよく、具体的には、例えば、定温乾燥機、送風乾燥機、減圧乾燥機、赤外線乾燥機等を用いて行えばよい。
The heat treatment of the conductive carbon whose surface is coated with sulfur in the step (c) is not particularly limited, but can be performed in an atmosphere of argon, nitrogen, air, or the like for 1 second to 50 hours. Moreover, you may carry out under reduced pressure on the conditions which sulfur does not sublime.
The temperature of the heat treatment (in the above step (c), in the case where a plurality of heat treatments are performed step by step while changing the temperature conditions) is not particularly limited, but should be 60 ° C. or higher. Is preferable, and it is more preferable to set it as 100 degreeC or more. The reason is that the above-mentioned interface resistance reduction effect can be enjoyed more reliably.
On the other hand, the upper limit of the temperature of the heat treatment is not particularly limited, but is preferably 250 ° C. The reason is that, even if the temperature is higher than 250 ° C., the above-described interface resistance reduction effect is not further improved, so that the energy required for heating is wasted.
In addition, what is necessary is just to perform the said heat processing using a conventionally well-known drying apparatus, for example, using a constant temperature dryer, a ventilation dryer, a vacuum dryer, an infrared dryer etc., for example.

上記製造方法において、上記硫黄膜の膜厚は、導電性カーボンの種類と量、溶媒の種類と量、硫黄溶液の濃度と温度、導電性カーボンの硫黄溶液への浸漬時間、撹拌条件等を調整することにより制御することができる。
例えば、硫黄膜の膜厚を厚くするためには、初めは温度を高くして硫黄溶液の濃度を高めておき、導電性カーボンの被覆に伴い硫黄溶液の濃度が低下するに従い、硫黄の飽和濃度を超えないように注意しながら、徐々に温度を下げて行くと良い。
In the above manufacturing method, the film thickness of the sulfur film is adjusted by adjusting the type and amount of conductive carbon, the type and amount of solvent, the concentration and temperature of the sulfur solution, the immersion time of the conductive carbon in the sulfur solution, the stirring conditions, etc. Can be controlled.
For example, in order to increase the thickness of the sulfur film, the temperature is first increased to increase the concentration of the sulfur solution, and as the concentration of the sulfur solution decreases with the conductive carbon coating, the saturation concentration of sulfur is increased. It is recommended to gradually lower the temperature while taking care not to exceed the temperature.

本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボンは、BET比表面積が500m/g以上の導電性カーボンに、硫黄膜が0.4〜5.0nmの薄い膜厚で被覆されているため、硫黄膜内部の電子及びリチウムイオンの拡散が起こりやすいとの特性を有する。そのため、上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンを全固体型リチウム硫黄電池の正極合材に用いることにより、正極合材層当たりの放電容量が大きく、レート特性に優れる全固体型リチウム硫黄電池を提供することができる。 The thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention has a sulfur film coated with a conductive film having a BET specific surface area of 500 m 2 / g or more with a thin film thickness of 0.4 to 5.0 nm. The diffusion of electrons and lithium ions easily occurs. Therefore, by using the thin film sulfur-coated conductive carbon for the positive electrode mixture of an all-solid-state lithium-sulfur battery, an all-solid-state lithium-sulfur battery having a large discharge capacity per cathode mixture layer and excellent in rate characteristics is provided. Can do.

本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボンは、60℃以上で加熱処理されたことが好ましく、100℃以上で加熱処理されたことがより好ましい。その理由は、加熱処理によって、導電性カーボンの表面を被覆する硫黄膜が導電性カーボンの表面により強固に密着し、固体界面の抵抗(界面抵抗)が低減するため、上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンを含む正極合材を用いた全固体型リチウム硫黄電池が、正極合材層当たりの放電容量及びレート特性に優れるとの効果がより顕著となるためである。 The thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention is preferably heat-treated at 60 ° C. or higher, and more preferably heat-treated at 100 ° C. or higher. The reason for this is that the sulfur film covering the surface of the conductive carbon adheres more firmly to the surface of the conductive carbon by heat treatment, and the resistance (interface resistance) at the solid interface is reduced. This is because the effect that the all-solid-state lithium-sulfur battery using the positive electrode composite material containing the material has excellent discharge capacity and rate characteristics per positive electrode composite material layer becomes more remarkable.

<<正極合材>>
次に、本発明の正極合材について説明する。
上記正極合材は、本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボン及び固体電解質を含む、全固体型リチウム硫黄電池に用いるものであり、正極合材層を形成するための材料である。
<< Positive electrode mixture >>
Next, the positive electrode mixture of the present invention will be described.
The positive electrode mixture is used for an all-solid-state lithium-sulfur battery including the thin film sulfur-coated conductive carbon of the present invention and a solid electrolyte, and is a material for forming a positive electrode mixture layer.

上記正極合材における上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンの含有量は、特に限定されないが、40〜70重量%であることが好ましい。
上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンの含有量が40重量%未満であると、正極合材中の硫黄の含有量が低くなり、正極合材層当たりの放電容量が小さくなる場合があり、一方、上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンの含有量が70重量%を超えると、固体電解質の含有量が下がることにより正極合材層中のリチウムイオン伝導率が低下し、正極合材層当たりの放電容量が小さくなる場合がある。
Although content of the said thin film sulfur covering conductive carbon in the said positive electrode compound material is not specifically limited, It is preferable that it is 40 to 70 weight%.
When the content of the thin film sulfur-coated conductive carbon is less than 40% by weight, the content of sulfur in the positive electrode mixture may be reduced, and the discharge capacity per positive electrode mixture layer may be reduced. When the content of the thin film sulfur-coated conductive carbon exceeds 70% by weight, the lithium ion conductivity in the positive electrode mixture layer decreases due to the decrease in the solid electrolyte content, and the discharge capacity per positive electrode mixture layer is small. There is a case.

<固体電解質>
上記固体電解質としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖及びポリオキシアルキレン鎖の少なくとも一種を含む高分子化合物等の高分子固体電解質を用いることができる。
また、硫化物系固体電解質及び/又は酸化物系固体電解質等の無機固体電解質を用いることができる。
上記硫化物系固体電解質としては、例えば、リン及び硫黄のうち少なくとも1種とリチウムとを含む無機固体電解質を好適に用いることができる。より具体的には、例えば、LiS−P、LiS−P−P、LiS−SiS−LiI、LiS−SiS−LiBr、LiS−SiS−LiSiO等を用いることができる。
上記酸化物系固体電解質としては、例えば、リン及び酸素のうち少なくとも1種とリチウムとを含む無機固体電解質を好適に用いることができる。より具体的には、例えば、LiO−P、LiO−SiO、LiO−Nb、LiO−P−SiO、LiO−SiO−B、LiO−Al−GeO−P、LiO−Al−TiO−P等を用いることができる。
これらの固体電解質は、単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。
<Solid electrolyte>
The solid electrolyte is not particularly limited, and for example, a polymer solid electrolyte such as a polyethylene oxide polymer compound, a polymer compound containing at least one of a polyorganosiloxane chain and a polyoxyalkylene chain can be used.
Moreover, inorganic solid electrolytes, such as a sulfide type solid electrolyte and / or an oxide type solid electrolyte, can be used.
As the sulfide-based solid electrolyte, for example, an inorganic solid electrolyte containing at least one of phosphorus and sulfur and lithium can be suitably used. More specifically, for example, Li 2 S-P 2 S 5, Li 2 S-P 2 S 5 -P 2 O 5, Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiBr, Li 2 S—SiS 2 —LiSiO 4 or the like can be used.
As the oxide-based solid electrolyte, for example, an inorganic solid electrolyte containing at least one of phosphorus and oxygen and lithium can be suitably used. More specifically, for example, Li 2 O—P 2 O 5 , Li 2 O—SiO 2 , Li 2 O—Nb 2 O 5 , Li 2 O—P 2 O 5 —SiO 2 , Li 2 O—SiO 2 -B 2 O 3, Li 2 O-Al 2 O 3 -GeO 2 -P 2 O 5, Li 2 O-Al 2 O 3 -TiO 2 -P 2 O 5 or the like can be used.
These solid electrolytes may be used alone or in combination of two or more.

上記固体電解質の含有量は、特に限定されないが、上記正極合材中に、30〜60重量%含有されていることが好ましい。
上記固体電解質の含有量が30重量%未満であると、正極合材層中のリチウムイオン伝導率が低下し、正極合材層当たりの放電容量が小さくなったり、レート特性が悪くなったりする場合があり、一方、上記固体電解質の含有量が60重量%を超えると、正極合材中の硫黄の含有量が低くなり、正極合材層当たりの放電容量が小さくなる場合がある。
Although content of the said solid electrolyte is not specifically limited, It is preferable that 30-60 weight% is contained in the said positive electrode compound material.
When the content of the solid electrolyte is less than 30% by weight, the lithium ion conductivity in the positive electrode mixture layer is decreased, and the discharge capacity per positive electrode mixture layer is reduced or the rate characteristics are deteriorated. On the other hand, when the content of the solid electrolyte exceeds 60% by weight, the content of sulfur in the positive electrode mixture is decreased, and the discharge capacity per positive electrode mixture layer may be decreased.

上記正極合材は、必要に応じて、バインダー、溶媒等の任意成分を含んでいても良い。 The positive electrode mixture may contain optional components such as a binder and a solvent as necessary.

<バインダー>
上記バインダーとしては、特に限定されないが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
これらのバインダーは、単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。
上記バインダーの含有量は、特に限定されないが、上記正極合材中に、0.01〜10重量%含有されていることが好ましい。
<Binder>
Although it does not specifically limit as said binder, A thermoplastic resin, a thermosetting resin, etc. can be used, for example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, Tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer , Vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentaph Olefin copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl Examples thereof include vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer and ethylene-acrylic acid copolymer.
These binders may be used alone or in combination of two or more.
Although content of the said binder is not specifically limited, It is preferable to contain 0.01 to 10weight% in the said positive electrode compound material.

<溶媒>
上記溶媒としては、特に限定されないが、例えば、N,N―ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミン等のアミン系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸メチル等のエステル系溶媒、ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、トルエン、キシレン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒等が挙げられる。
これらの溶媒は、単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。
上記溶媒の含有量は、特に限定されないが、上記正極合材中に、10〜99重量%含有されていることが好ましい。
上記溶媒を含有する正極合材を用いることにより、正極合材層を作製しやすくすることができる。上記溶媒は、正極合材層の作製後、乾燥により除去される。
<Solvent>
The solvent is not particularly limited. For example, amine solvents such as N, N-dimethylaminopropylamine and diethylenetriamine, ether solvents such as tetrahydrofuran, ketone solvents such as methyl ethyl ketone, ester solvents such as methyl acetate, Examples include amide solvents such as dimethylacetamide and 1-methyl-2-pyrrolidone, and hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, n-hexane, and cyclohexane.
These solvents may be used alone or in combination of two or more.
Although content of the said solvent is not specifically limited, It is preferable that 10 to 99 weight% is contained in the said positive electrode compound material.
By using the positive electrode mixture containing the solvent, the positive electrode mixture layer can be easily produced. The solvent is removed by drying after the production of the positive electrode mixture layer.

<正極合材の作製方法>
上記正極合材は、薄膜硫黄被覆導電性カーボン及び固体電解質、更には、必要に応じてバインダーや溶媒等の任意成分を混合することにより得ることができる。
これらを混合する方法としては、特に限定されず従来公知の方法を用いることができるが、例えば、遊星ボールミル(フリッチュ社製)、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、コスモス(川崎重工業社製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、メカノミル(岡田精工社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)、ナノソニックミル(井上製作所社製)、ニーダー(井上製作所社製)、スーパーマスコロイダー(増幸産業社製)、ナノメック・リアクター(テクノアイ社製)、コーネルデスパ(浅田鉄工所社製)、プラネタリミキサ(浅田鉄工所社製)等を用いて混合する方法が挙げられる。
また、上記正極合材の作製においては、各成分を混合した後、加熱処理を行ってもよい。
この理由は、正極合材に含まれる硫黄、導電性カーボン及び固体電解質の接触界面を強固にすることができ、界面抵抗を低減することができるからである。
上記加熱処理は、本発明の薄膜硫黄被覆導電性カーボンの製造方法における工程(c)の加熱処理条件と同様の条件で行えばよい。
<Method for producing positive electrode mixture>
The positive electrode mixture can be obtained by mixing a thin film sulfur-coated conductive carbon and a solid electrolyte and, further, optional components such as a binder and a solvent as necessary.
A method for mixing these is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, planetary ball mill (manufactured by Fritsch), hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), cosmos (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.) ), Mechano-fusion system (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.), mechano mill (manufactured by Okada Seiko Co., Ltd.), theta composer (manufactured by Tokusu Kosakusho Co., Ltd.), nanosonic mill (manufactured by Inoue Seisakusho Co., Ltd.), kneader (manufactured by Inoue Seisakusho Co., Ltd.), super mass collider (Masuyuki Industrial Co., Ltd.), Nanomec Reactor (Techno Eye Co., Ltd.), Cornell Despa (Asada Iron Works Co., Ltd.), Planetary Mixer (Asada Iron Works Co., Ltd.) and the like.
Moreover, in preparation of the said positive electrode compound material, you may heat-process, after mixing each component.
This is because the contact interface of sulfur, conductive carbon, and solid electrolyte contained in the positive electrode mixture can be strengthened, and the interface resistance can be reduced.
What is necessary is just to perform the said heat processing on the conditions similar to the heat processing conditions of the process (c) in the manufacturing method of the thin film sulfur covering conductive carbon of this invention.

このような加熱処理は、上記正極合材の作製に用いる上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンとして、上述の薄膜硫黄被覆導電性カーボンの製造方法において、上記工程(c)を行うことなく製造した上記薄膜硫黄被覆導電性カーボンを用いる場合に行うのが特に好適である。
正極合材の作製時に加熱処理を行う効果、即ち、正極合材に含まれる硫黄、導電性カーボン及び固体電解質の界面抵抗低減の効果を特に顕著に享受することができるからである。
Such a heat treatment is the thin film produced without performing the step (c) in the method for producing the thin film sulfur-coated conductive carbon as the thin film sulfur-coated conductive carbon used for the production of the positive electrode mixture. It is particularly preferred to use sulfur-coated conductive carbon.
This is because the effect of performing the heat treatment during the production of the positive electrode mixture, that is, the effect of reducing the interfacial resistance of sulfur, conductive carbon and solid electrolyte contained in the positive electrode mixture can be particularly remarkably enjoyed.

<<全固体型リチウム硫黄電池>>
次に、本発明の全固体型リチウム硫黄電池について、図面を参照しながら説明する。
上記全固体型リチウム硫黄電池は、本発明の正極合材を含む正極合材層、固体電解質層、負極及び集電体を備えた全固体型リチウム硫黄電池である。
<< All solid-state lithium-sulfur battery >>
Next, the all solid-state lithium-sulfur battery of the present invention will be described with reference to the drawings.
The all-solid-state lithium-sulfur battery is an all-solid-state lithium-sulfur battery including a positive electrode mixture layer including the positive electrode mixture of the present invention, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and a current collector.

本明細書において、「全固体型」とは、電解質として高分子固体電解質及び/又は無機固体電解質を用いたものであり、負極、固体電解質層及び正極合材層に実質的に溶媒を含有しないものをいう。
なお、本明細書において、「実質的に溶媒を含有しない」とは、溶媒が微量に残存しても良いことを意味する。
In the present specification, the “all solid type” means a polymer solid electrolyte and / or an inorganic solid electrolyte as an electrolyte, and contains substantially no solvent in the negative electrode, the solid electrolyte layer, and the positive electrode mixture layer. Say things.
In the present specification, “substantially no solvent” means that a trace amount of the solvent may remain.

図1は、本発明の全固体型リチウム硫黄電池の実施形態の一例を模式的に表した断面図である。
図1に示すように、全固体型リチウム硫黄電池10は、負極2、固体電解質層3、正極合材層4が順に積層され、その両側に集電体(負極集電体1、正極集電体5)が配置された構造を備える。
以下、集電体(負極集電体、正極集電体)、負極、固体電解質層、正極合材層のそれぞれについて順に説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an embodiment of an all solid-state lithium-sulfur battery of the present invention.
As shown in FIG. 1, an all-solid-state lithium-sulfur battery 10 includes a negative electrode 2, a solid electrolyte layer 3, and a positive electrode mixture layer 4 that are stacked in order, and current collectors (negative electrode current collector 1 and positive electrode current collector) on both sides thereof. It has a structure in which the body 5) is arranged.
Hereinafter, each of the current collector (negative electrode current collector, positive electrode current collector), negative electrode, solid electrolyte layer, and positive electrode mixture layer will be described in order.

<集電体>
上記集電体としては、特に限定されないが、例えば、Al、Cu、Ni、ステンレス等を用いることができる。
負極集電体としては、リチウムと合金を作り難い点、及び、薄膜に加工しやすい点から、Cuを用いることが好ましい。
正極集電体としては、薄膜に加工しやすく、安価であるという点でAlを用いることが好ましい。
<Current collector>
Although it does not specifically limit as said electrical power collector, For example, Al, Cu, Ni, stainless steel etc. can be used.
As the negative electrode current collector, Cu is preferably used because it is difficult to make an alloy with lithium and it can be easily processed into a thin film.
As the positive electrode current collector, Al is preferably used because it is easy to process into a thin film and is inexpensive.

<負極>
上記負極としては、リチウムイオンを吸蔵放出する材料を負極活物質として含んでいるものであれば、特に限定されるものではない。ここで、リチウムイオンを吸蔵放出する材料としては、例えば、金属リチウム、リチウム合金、金属酸化物、金属硫化物、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物質等が挙げられる。
上記リチウム合金としては、例えば、アルミニウム、シリコン、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム等とリチウムとの合金が挙げられる。上記金属酸化物としては、例えば、スズ酸化物、ケイ素酸化物、リチウムチタン酸化物、ニオブ酸化物、タングステン酸化物等が挙げられる。上記金属硫化物としては、例えば、スズ硫化物やチタン硫化物等が挙げられる。上記リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物質としては、例えば、黒鉛、コークス、メソフェーズピッチ系炭素繊維、球状炭素、樹脂焼成炭素等が挙げられる。
<Negative electrode>
The negative electrode is not particularly limited as long as it contains a material that absorbs and releases lithium ions as a negative electrode active material. Here, examples of the material that occludes and releases lithium ions include metallic lithium, lithium alloy, metal oxide, metal sulfide, and a carbonaceous substance that occludes and releases lithium ions.
Examples of the lithium alloy include alloys of lithium with aluminum, silicon, tin, magnesium, indium, calcium, and the like. Examples of the metal oxide include tin oxide, silicon oxide, lithium titanium oxide, niobium oxide, and tungsten oxide. Examples of the metal sulfide include tin sulfide and titanium sulfide. Examples of the carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions include graphite, coke, mesophase pitch-based carbon fiber, spherical carbon, and resin-fired carbon.

上記負極を得る方法としては、特に限定されないが、上記リチウムイオンを吸蔵放出する材料をプレスする方法、上記リチウムイオンを吸蔵放出する材料と溶媒とを含む負極前駆体分散液を負極集電体に塗布、乾燥後プレスする方法等が挙げられる。
上記負極前駆体分散液に含まれる溶媒としては、上述の正極合材に用いられるものと同様のものを用いることができる。
なお、溶媒は負極前駆体分散液の塗布を助けるために使用され、塗布後は乾燥により除去される。
The method of obtaining the negative electrode is not particularly limited, but a method of pressing the material that absorbs and releases lithium ions, and a negative electrode precursor dispersion containing the material that absorbs and releases lithium ions and a solvent are used as a negative electrode current collector. Examples thereof include a method of pressing after coating and drying.
As the solvent contained in the negative electrode precursor dispersion, the same solvents as those used for the positive electrode mixture can be used.
The solvent is used to assist the application of the negative electrode precursor dispersion and is removed by drying after the application.

<固体電解質層>
上記固体電解質層は、上記固体電解質を加圧成形する方法、上記固体電解質を溶媒に分散させた後塗布・乾燥させる方法等により得ることができる。
これらの方法により固体電解質層を得る際、固体電解質層の界面抵抗の低減、及び、緻密性の向上を目的に、任意のタイミングで加熱処理を行っても良い。
上記固体電解質を加圧成形する方法としては、特に限定されないが、例えば、負極集電体と正極集電体とで固体電解質を挟み込んでプレスする方法、加圧成形機の治具でプレスする方法等が挙げられる。
上記固体電解質を溶媒に分散させた後塗布・乾燥させる方法により固体電解質層を得る場合には、乾燥後の固体電解質層を上記と同様の方法でプレスしてもよい。
<Solid electrolyte layer>
The solid electrolyte layer can be obtained by a method in which the solid electrolyte is pressure-molded, a method in which the solid electrolyte is dispersed in a solvent, and then applied and dried.
When a solid electrolyte layer is obtained by these methods, heat treatment may be performed at an arbitrary timing for the purpose of reducing the interface resistance of the solid electrolyte layer and improving the denseness.
The method for pressure-forming the solid electrolyte is not particularly limited. For example, a method of sandwiching and pressing the solid electrolyte between the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, a method of pressing with a jig of a pressure molding machine Etc.
When a solid electrolyte layer is obtained by a method in which the solid electrolyte is dispersed in a solvent and then applied and dried, the dried solid electrolyte layer may be pressed by the same method as described above.

<正極合材層>
上記正極合材層は、例えば、正極集電体に上記正極合材を担持させる方法、上記正極合材を加圧成形する方法等により得ることができる。
正極集電体に上記正極合材を担持させる方法としては、特に限定されないが、例えば、加圧成型する方法、有機溶媒等を用いてペースト化した正極合材を正極集電体に塗布、乾燥後プレスする等して固着する方法等が挙げられる。
正極合材を正極集電体に塗布する方法としては、特に限定されないが、例えば、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法、静電スプレー法等が挙げられる。
上記正極合材を加圧成形する方法としては、特に限定されないが、例えば、負極集電体及び固体電解質層と、正極集電体との間に正極合材を挟み込んでプレスする方法、加圧成形機の治具でプレスする方法等が挙げられる。
これらの方法により正極合材層を得る際、正極合材層の界面抵抗の低減、及び、緻密性の向上を目的に、任意のタイミングで加熱処理を行っても良い。
<Positive electrode mixture layer>
The positive electrode mixture layer can be obtained, for example, by a method of supporting the positive electrode mixture on a positive electrode current collector, a method of pressure forming the positive electrode mixture, or the like.
The method for supporting the positive electrode mixture on the positive electrode current collector is not particularly limited. For example, a method of pressure molding, a positive electrode mixture paste using an organic solvent, etc. is applied to the positive electrode current collector and dried. Examples thereof include a method of fixing by post-pressing.
The method for applying the positive electrode mixture to the positive electrode current collector is not particularly limited, and examples thereof include a slit die coating method, a screen coating method, a curtain coating method, a knife coating method, a gravure coating method, and an electrostatic spray method. It is done.
The method of pressure-forming the positive electrode mixture is not particularly limited. For example, a method of pressing the positive electrode mixture between the negative electrode current collector and the solid electrolyte layer and the positive electrode current collector, pressurization Examples include a method of pressing with a jig of a molding machine.
When the positive electrode mixture layer is obtained by these methods, heat treatment may be performed at an arbitrary timing for the purpose of reducing the interface resistance of the positive electrode mixture layer and improving the denseness.

上記全固体型リチウム硫黄電池は、上述の負極集電体、負極、固体電解質層、正極合材層、正極集電体のほか、セパレータ等を有していても良い。
上記全固体型リチウム硫黄電池の形状は、特に限定されないが、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、積層型、円筒型、偏平型、角型等が挙げられる。
The all solid-state lithium-sulfur battery may have a separator, in addition to the above-described negative electrode current collector, negative electrode, solid electrolyte layer, positive electrode mixture layer, and positive electrode current collector.
The shape of the all-solid-state lithium-sulfur battery is not particularly limited, and examples thereof include a coin type, a button type, a sheet type, a laminated type, a cylindrical type, a flat type, and a rectangular type.

<全固体型リチウム硫黄電池の作製方法>
上記全固体型リチウム硫黄電池の作製方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法等が挙げられる。
まず、負極集電体と正極集電体とで固体電解質を挟み込んでプレスし、固体電解質層を作製する。次に、一旦、正極集電体を取り除き、固体電解質層の片側に正極合材を堆積し、その両端を集電体(固体電解質層側に負極集電体、正極合材側に正極集電体)で挟み込んでプレスし、固体電解質層の一方の面に正極合材層と正極集電体とを積層し、固体電解質層のもう一方の面に負極集電体を積層する。最後に、一旦、負極集電体を取り除き、固体電解質層の正極合材層側と反対側に負極を入れ、さらに、負極側に負極集電体を入れてプレスし、固体電解質層の他方の面に負極と負極集電体とを積層する。また、上記のように一層ずつプレスしても良いし、二層以上を堆積させて、複数層をまとめてプレスして積層させても良い。このような方法により、全固体型リチウム硫黄電池を作製することができる。
<Method for producing all solid-state lithium-sulfur battery>
The method for producing the all solid-state lithium-sulfur battery is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.
First, a solid electrolyte is sandwiched between a negative electrode current collector and a positive electrode current collector and pressed to produce a solid electrolyte layer. Next, the positive electrode current collector is once removed, the positive electrode mixture is deposited on one side of the solid electrolyte layer, and both ends of the positive electrode current collector (the negative electrode current collector on the solid electrolyte layer side and the positive electrode current collector on the positive electrode mixture side) The positive electrode mixture layer and the positive electrode current collector are laminated on one surface of the solid electrolyte layer, and the negative electrode current collector is laminated on the other surface of the solid electrolyte layer. Finally, once remove the negative electrode current collector, put the negative electrode on the side opposite to the positive electrode mixture layer side of the solid electrolyte layer, and further press the negative electrode current collector on the negative electrode side and press the other side of the solid electrolyte layer A negative electrode and a negative electrode current collector are stacked on the surface. Moreover, it may be pressed one layer at a time as described above, or two or more layers may be deposited, and a plurality of layers may be pressed together and laminated. By such a method, an all solid-state lithium-sulfur battery can be produced.

<全固体型リチウム硫黄電池の用途>
上記全固体型リチウム硫黄電池の用途としては、特に限定されないが、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等、高いエネルギー密度が要求される電気製品に好適に用いることができる。
<Applications of all-solid-state lithium-sulfur batteries>
The use of the all-solid-state lithium-sulfur battery is not particularly limited, but can be suitably used for electrical products that require high energy density, such as hybrid vehicles and electric vehicles.

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

1.使用原料
以下の実施例及び比較例においては、以下の材料を使用した。
1−1.正極活物質
硫黄(Aldrich社製、比重2g/cm
1−2.導電性カーボン
活性炭(クラレケミカル社製、YP−80F(BET比表面積:1,933m/g))
中空シェル構造を有するファーネスブラック(ライオン社製、ケッチェンブラックEC−600JD(BET比表面積:1,156m/g))
アセチレンブラック(電気化学工業社製、OSAB(BET比表面積:850m/g))
アセチレンブラック(Strem Chemicals社製、アセチレンカーボンブラック(BET比表面積:75m/g))
1−3.負極材料
リチウムシート(フルウチ化学社製、厚さ0.25mm)
インジウムシート(フルウチ化学社製、厚さ0.30mm)
1−4.薄膜硫黄被覆導電性カーボン作製用の有機溶媒
シクロヘキサン(和光純薬工業社製、試薬特級)
1−5.固体電解質作製用の原料
硫化リチウム(フルウチ化学社製、LiS)
五硫化二りん(Aldrich社製、P
1. Raw materials used In the following examples and comparative examples, the following materials were used.
1-1. Positive electrode active material sulfur (manufactured by Aldrich, specific gravity 2 g / cm 3 )
1-2. Conductive carbon activated carbon (manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd., YP-80F (BET specific surface area: 1,933 m 2 / g))
Furnace Black having a hollow shell structure (Leon Corporation, Ketjen Black EC-600JD (BET specific surface area: 1,156 m 2 / g))
Acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., OSAB (BET specific surface area: 850 m 2 / g))
Acetylene black (manufactured by Strem Chemicals, acetylene carbon black (BET specific surface area: 75 m 2 / g))
1-3. Anode material lithium sheet (Furuuchi Chemical Co., Ltd., thickness 0.25 mm)
Indium sheet (Furuuchi Chemical Co., Ltd., thickness 0.30mm)
1-4. Organic solvent cyclohexane (made by Wako Pure Chemical Industries, special reagent grade) for the production of thin film sulfur-coated conductive carbon
1-5. Raw material lithium sulfide for production of solid electrolyte (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd., Li 2 S)
Phosphorus pentasulfide (manufactured by Aldrich, P 2 S 5 )

2.固体電解質の作製方法
露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス(美和製作所社製、MDB−1KP型)内で、硫化リチウム0.453gと五硫化二りん0.547gを乳鉢で混合したものと4mmΦのジルコニアボール180gとを容量80mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度250rpm、公転速度500rpm(自転と逆回転)で10時間処理した後、アルゴン雰囲気で220℃、2時間加熱して、固体電解質を作製した。
2. Solid electrolyte production method In a glove box (MDB-1KP type, manufactured by Miwa Seisakusho Co., Ltd.) in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 0.453 g of lithium sulfide and 0.547 g of diphosphorus pentasulfide were mixed in a mortar. A 180 mm zirconia ball and a 180 mm zirconia ball were placed in a zirconia container (Fritch Inc., Premium line P-7) with a capacity of 80 ml, and a planetary ball mill (Fritch Inc., Premium line P-7) was rotated at a rotational speed of 250 rpm. After treatment at a speed of 500 rpm (autorotation and reverse rotation) for 10 hours, the solid electrolyte was produced by heating at 220 ° C. for 2 hours in an argon atmosphere.

3.全固体型リチウム硫黄電池の作製方法
下記の電池作製は、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
ポリカーボネート製の円筒管治具(内径10mmΦ、外径23mmΦ、高さ20mm)の下側から負極集電体としてSUS304製の円筒治具(10mmΦ、高さ10mm)を差し込み、ポリカーボネート製の円筒管治具の上側から固体電解質70.0mgを入れて、さらに正極集電体としてSUS304製の円筒治具(10mmΦ、高さ15mm)をポリカーボネート製の円筒管治具の上側から差し込んで固体電解質を挟み込み、200MPaの圧力で1分間プレスすることにより直径10mmΦ、厚さ約0.6mmの固体電解質層を作製した。
次に、上側から差し込んだSUS304製の円筒治具(正極集電体)を一旦抜き取り、ポリカーボネート製の円筒管内の固体電解質層の上に正極合材15.0mgを入れ、再び上側からSUS304製の円筒治具(正極集電体)を差し込み、200MPaの圧力で3分間プレスすることで、直径10mmΦ、厚さ約0.1mmの正極合材層を形成した。
次に、下側から差し込んだSUS304製の円筒治具(負極集電体)を抜き取り、負極としてリチウムシートを穴あけポンチで直径8mmΦに打ち抜いたものとインジウムシートを穴あけポンチで直径9mmΦに打ち抜いたものを重ねてポリカーボネート製の円筒管治具の下側から入れて、再び下側からSUS304製の円筒治具(負極集電体)を差し込み、80MPaの圧力で3分間プレスすることでリチウム−インジウム合金負極を形成した。
以上のようにして、下側から順に、負極集電体、リチウム−インジウム合金負極、固体電解質層、正極合材層、正極集電体が積層された全固体型リチウム硫黄電池を作製した。
3. Production Method of All Solid Type Lithium Sulfur Battery The battery production described below was performed in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or lower.
A cylindrical jig made of SUS304 (10 mmφ, height 10 mm) is inserted as a negative electrode current collector from the lower side of a cylindrical tube jig made of polycarbonate (inner diameter 10 mmΦ, outer diameter 23 mmΦ, height 20 mm). 70.0 mg of a solid electrolyte is added from the upper side of the tool, and a cylindrical jig made of SUS304 (10 mmΦ, height 15 mm) is further inserted as a positive electrode current collector from the upper side of the cylindrical tube jig made of polycarbonate, and the solid electrolyte is sandwiched between them. A solid electrolyte layer having a diameter of 10 mmΦ and a thickness of about 0.6 mm was produced by pressing at a pressure of 200 MPa for 1 minute.
Next, the cylindrical jig made of SUS304 (positive electrode current collector) inserted from the upper side is temporarily extracted, 15.0 mg of the positive electrode mixture is put on the solid electrolyte layer in the polycarbonate cylindrical tube, and again made of SUS304 from the upper side. A cylindrical jig (positive electrode current collector) was inserted and pressed at 200 MPa for 3 minutes to form a positive electrode mixture layer having a diameter of 10 mmΦ and a thickness of about 0.1 mm.
Next, a cylindrical jig (negative electrode current collector) made of SUS304 inserted from the lower side is extracted, and a lithium sheet as a negative electrode is punched into a diameter of 8 mmΦ, and an indium sheet is punched into a diameter of 9 mmΦ with a punch. Are inserted from the lower side of the cylindrical tube jig made of polycarbonate, and the cylindrical jig made of SUS304 (negative electrode current collector) is inserted again from the lower side, and pressed at a pressure of 80 MPa for 3 minutes to form a lithium-indium alloy. A negative electrode was formed.
As described above, an all-solid-state lithium-sulfur battery in which the negative electrode current collector, the lithium-indium alloy negative electrode, the solid electrolyte layer, the positive electrode mixture layer, and the positive electrode current collector were stacked in this order from the bottom was produced.

4.評価方法
下記の実施例及び比較例においては、以下の評価を実施した。
(a)BET比表面積
自動比表面積/細孔分布測定装置(日本ベル株式会社製、BELSORP−mini II)を用いて測定し、BET法により測定した。
(b)放電容量
充放電試験装置(アスカ電子社製、ACD−M01A)を用いて、0.20mA(0.25mA/cm)の電流値で充放電を繰り返し、3サイクル目の放電容量を測定した。
測定した放電容量を、正極合材中の薄膜硫黄被覆導電性カーボン(比較例3、4にあっては、硫黄と導電性カーボンの混合物)に含まれる硫黄の重量(g)で除して得た数値を硫黄当たりの放電容量とし、正極合材層の重量(0.015g)で除して得た数値を正極合材層当たりの放電容量とした。
なお、下記表1において、硫黄当たりの放電容量が、理論容量である約1672mAh/gよりも高くなっている実施例がいくつか存在するが、これは、正極合材中の固体電解質に残存する硫化リチウム(LiS)の一部も正極活物質として働いているためと考えられる。
4). Evaluation Method In the following examples and comparative examples, the following evaluations were performed.
(A) It measured using the BET specific surface area automatic specific surface area / pore distribution measuring apparatus (Nippon Bell Co., Ltd. make, BELSORP-mini II), and measured by BET method.
(B) Discharge capacity Charge / discharge is repeated at a current value of 0.20 mA (0.25 mA / cm 2 ) using a charge / discharge test apparatus (ACD-M01A, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.). It was measured.
Obtained by dividing the measured discharge capacity by the weight (g) of sulfur contained in the thin-film sulfur-coated conductive carbon (in the case of Comparative Examples 3 and 4, a mixture of sulfur and conductive carbon) in the positive electrode mixture. The numerical value obtained by dividing the numerical value by the discharge capacity per sulfur and dividing by the weight of the positive electrode mixture layer (0.015 g) was taken as the discharge capacity per positive electrode mixture layer.
In Table 1 below, there are several examples in which the discharge capacity per sulfur is higher than the theoretical capacity of about 1672 mAh / g, which remains in the solid electrolyte in the positive electrode mixture. This is probably because part of lithium sulfide (Li 2 S) also works as the positive electrode active material.

(比較例1)
硫黄200mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に活性炭100mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、活性炭を分散させた。続いて、25℃で48時間、マグネチックスターラーで撹拌して活性炭に硫黄を吸着させることにより、硫黄で活性炭を被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆された活性炭を沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、0.63wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は0.99wt%であるので、73.0mgの硫黄が100mgの活性炭を被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆された活性炭中の硫黄は42.2wt%(表1)になる。用いた活性炭のBET比表面積は1,933m/gなので、比重2g/cmの硫黄は0.19nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆された活性炭を硫黄溶液から分離し、70℃で1時間加熱処理することにより、160.9mg(収率93%)の薄膜硫黄被覆活性炭を得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆活性炭100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、140mg(収率70%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Comparative Example 1)
200 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were placed in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer to dissolve the sulfur. Next, 100 mg of activated carbon was immersed in this sulfur cyclohexane solution and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes) to disperse the activated carbon. Subsequently, the activated carbon was coated with sulfur by stirring with a magnetic stirrer at 25 ° C. for 48 hours to adsorb the sulfur to the activated carbon.
About 2 g of the dispersion after the sulfur coating was extracted, and the activated carbon whose surface was coated with sulfur was sedimented by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 0.63 wt%. Since the concentration of the original sulfur solution is 0.99 wt%, 73.0 mg of sulfur coats 100 mg of activated carbon. Therefore, sulfur in the activated carbon whose surface is coated with sulfur is 42.2 wt% (Table 1). Since the activated carbon used has a BET specific surface area of 1,933 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 0.19 nm.
Separate the activated carbon with the surface covered with sulfur from the sulfur solution by suction filtration of the remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of sulfur coating and film thickness, and heat-treat at 70 ° C. for 1 hour. As a result, 160.9 mg (yield 93%) of thin film sulfur-coated activated carbon was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin-film sulfur-coated activated carbon, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a zirconia container having a capacity of 45 ml (Premium line P-, manufactured by Fritsch). 7) and a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by Fritsch) for 2 hours at a rotation speed of 185 rpm and a rotation speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation), 140 mg (yield 70%) A positive electrode mixture was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例1)
硫黄500mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、50℃に加熱しながら、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に活性炭100mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、活性炭を分散させた。続いて、50℃で1時間マグネチックスターラーを用いて撹拌した後、3時間かけて25℃まで下げ、その後、25℃で48時間撹拌して活性炭に硫黄を吸着させることにより、硫黄で活性炭を被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆された活性炭を沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、0.78wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は2.44wt%であるので、343.5mgの硫黄が100mgの活性炭を被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆された活性炭中の硫黄は77.5wt%(表1)になる。用いた活性炭のBET比表面積は1,933m/gなので、比重2g/cmの硫黄は0.89nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆された活性炭を硫黄溶液から分離し、70℃で1時間加熱処理することにより、418.8mg(収率94%)の薄膜硫黄被覆活性炭を得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆活性炭100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、140mg(収率70%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
Example 1
500 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were put in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer while heating to 50 ° C. to dissolve the sulfur. Next, 100 mg of activated carbon was immersed in this sulfur cyclohexane solution and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes) to disperse the activated carbon. Subsequently, after stirring with a magnetic stirrer at 50 ° C. for 1 hour, the temperature was lowered to 25 ° C. over 3 hours, and then stirred at 25 ° C. for 48 hours to adsorb sulfur to the activated carbon. Covered.
About 2 g of the dispersion liquid after the sulfur coating was extracted, and the activated carbon whose surface was coated with sulfur was sedimented by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 0.78 wt%. Since the concentration of the original sulfur solution is 2.44 wt%, 343.5 mg of sulfur coats 100 mg of activated carbon. Therefore, the sulfur in the activated carbon whose surface is coated with sulfur is 77.5 wt% (Table 1). Since the activated carbon used has a BET specific surface area of 1,933 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 0.89 nm.
Separate the activated carbon with the surface covered with sulfur from the sulfur solution by suction filtration of the remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of sulfur coating and film thickness, and heat-treat at 70 ° C. for 1 hour. As a result, 418.8 mg (yield 94%) of thin film sulfur-coated activated carbon was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin-film sulfur-coated activated carbon, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a zirconia container having a capacity of 45 ml (Premium line P-, manufactured by Fritsch). 7) and a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by Fritsch) for 2 hours at a rotation speed of 185 rpm and a rotation speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation), 140 mg (yield 70%) A positive electrode mixture was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(比較例2)
硫黄200mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液にアセチレンブラック(BET比表面積:75m/g)100mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、アセチレンブラックを分散させた。続いて、25℃で48時間、マグネチックスターラーで撹拌してアセチレンブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でアセチレンブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、0.94wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は0.99wt%であるので、11.2mgの硫黄が100mgのアセチレンブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラック中の硫黄は10.1wt%(表1)になる。用いたアセチレンブラックのBET比表面積は75m/gなので、比重2g/cmの硫黄は0.75nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラックを硫黄溶液から分離し、160℃で1時間加熱処理することにより、102.1mg(収率92%)の薄膜硫黄被覆アセチレンブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆アセチレンブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、143mg(収率72%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Comparative Example 2)
200 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were placed in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer to dissolve the sulfur. Next, 100 mg of acetylene black (BET specific surface area: 75 m 2 / g) was immersed in this sulfur cyclohexane solution and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes) to disperse acetylene black. Subsequently, acetylene black was coated with sulfur by stirring with a magnetic stirrer at 25 ° C. for 48 hours to adsorb sulfur to acetylene black.
About 2 g of the dispersion liquid after the sulfur coating was extracted, and acetylene black whose surface was coated with sulfur was settled by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 0.94 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution is 0.99 wt%, 11.2 mg of sulfur coats 100 mg of acetylene black. Therefore, sulfur in the acetylene black whose surface is coated with sulfur is 10.1 wt% (Table 1). Since the acetylene black used has a BET specific surface area of 75 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 0.75 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of coating of the sulfur and the film thickness is subjected to suction filtration to separate the acetylene black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 160 ° C. for 1 hour. As a result, 102.1 mg (yield 92%) of thin film sulfur-coated acetylene black was obtained.
Next, in a glove box having an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin-film sulfur-coated acetylene black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a zirconia container having a capacity of 45 ml (Premium line P, manufactured by Fritsch). -7 mg) and processing with a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by Fritsch) at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) for 2 hours, 143 mg (yield 72%) A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(比較例3)
露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと硫黄68.4mgとアセチレンブラック(BET比表面積:850m/g)31.6mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で1時間処理し、その後25℃で1時間加熱処理し、続いて固体電解質100mgを加えて、さらに遊星ボールミルで、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、142mg(収率71%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Comparative Example 3)
In a glove box under an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 68.4 mg of sulfur, and 31.6 mg of acetylene black (BET specific surface area: 850 m 2 / g) It is put in a French product, Premium line P-7, and is treated with a planetary ball mill (Fritsch product, Premium line P-7) at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) for 1 hour, and then 25 Heat treatment at 1 ° C. for 1 hour, followed by addition of 100 mg of solid electrolyte and further treatment with a planetary ball mill at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) for 2 hours, 142 mg (yield 71%) A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(比較例4)
露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと硫黄68.4mgとアセチレンブラック(BET比表面積:850m/g)31.6mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で1時間処理し、その後160℃で1時間加熱処理し、続いて固体電解質100mgを加えて、さらに遊星ボールミルで、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、142mg(収率71%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Comparative Example 4)
In a glove box under an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 68.4 mg of sulfur, and 31.6 mg of acetylene black (BET specific surface area: 850 m 2 / g) It is put in a French product, Premium line P-7, and is treated with a planetary ball mill (Fritsch product, Premium line P-7) at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) for 1 hour, and then 160 Heat treatment at 1 ° C. for 1 hour, followed by addition of 100 mg of solid electrolyte and further treatment with a planetary ball mill at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) for 2 hours, 142 mg (yield 71%) A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例2)
硫黄400mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、50℃に加熱しながら、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液にアセチレンブラック(BET比表面積:850m/g)100mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、アセチレンブラックを分散させた。続いて、50℃で1時間マグネチックスターラーを用いて撹拌した後、3時間かけて25℃まで下げ、その後、25℃で48時間撹拌してアセチレンブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でアセチレンブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、0.91wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は1.96wt%であるので、216.8mgの硫黄が100mgのアセチレンブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラック中の硫黄は68.4wt%(表1)になる。用いたアセチレンブラックのBET比表面積は850m/gなので、比重2g/cmの硫黄は1.28nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラックを硫黄溶液から分離し、25℃で1時間加熱処理することにより、298.2mg(収率94%)の薄膜硫黄被覆アセチレンブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆アセチレンブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、138mg(収率69%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 2)
400 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were put into a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer while heating to 50 ° C. to dissolve the sulfur. Next, 100 mg of acetylene black (BET specific surface area: 850 m 2 / g) was immersed in this sulfur cyclohexane solution and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes) to disperse acetylene black. Subsequently, the mixture was stirred with a magnetic stirrer at 50 ° C. for 1 hour, then lowered to 25 ° C. over 3 hours, and then stirred at 25 ° C. for 48 hours to adsorb sulfur to acetylene black, thereby acetylene with sulfur. Black was coated.
About 2 g of the dispersion liquid after the sulfur coating was extracted, and acetylene black whose surface was coated with sulfur was settled by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 0.91 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution is 1.96 wt%, 216.8 mg of sulfur coats 100 mg of acetylene black. Therefore, sulfur in the acetylene black whose surface is coated with sulfur is 68.4 wt% (Table 1). Since the acetylene black used has a BET specific surface area of 850 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 1.28 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for calculation of the amount of sulfur coating and film thickness is filtered by suction to separate the acetylene black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 25 ° C. for 1 hour. As a result, 298.2 mg (yield 94%) of a thin film sulfur-coated acetylene black was obtained.
Next, in a glove box having an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin-film sulfur-coated acetylene black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a zirconia container having a capacity of 45 ml (Premium line P, manufactured by Fritsch). -7), and a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by Fritsch) for 2 hours at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation), 138 mg (yield 69%) A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例3)
実施例2と同じ方法で、硫黄でアセチレンブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、0.91wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は1.96wt%であるので、216.8mgの硫黄が100mgのアセチレンブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラック中の硫黄は68.4wt%(表1)になる。用いたアセチレンブラックのBET比表面積は850m/gなので、比重2g/cmの硫黄は1.28nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラックを硫黄溶液から分離し、160℃で1時間加熱処理することにより、295.2mg(収率93%)の薄膜硫黄被覆アセチレンブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆アセチレンブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、140mg(収率70%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 3)
In the same manner as in Example 2, acetylene black was coated with sulfur.
About 2 g of the dispersion liquid after the sulfur coating was extracted, and acetylene black whose surface was coated with sulfur was settled by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 0.91 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution is 1.96 wt%, 216.8 mg of sulfur coats 100 mg of acetylene black. Therefore, sulfur in the acetylene black whose surface is coated with sulfur is 68.4 wt% (Table 1). Since the acetylene black used has a BET specific surface area of 850 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 1.28 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of coating of the sulfur and the film thickness is subjected to suction filtration to separate the acetylene black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 160 ° C. for 1 hour. As a result, 295.2 mg (yield 93%) of a thin film sulfur-coated acetylene black was obtained.
Next, in a glove box having an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin-film sulfur-coated acetylene black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a zirconia container having a capacity of 45 ml (Premium line P, manufactured by Fritsch). 140 mg (yield 70%) by processing for 2 hours at a rotation speed of 185 rpm and a rotation speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) with a planetary ball mill (French, Premium line P-7). A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(比較例5)
硫黄200mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に中空シェル構造を有するファーネスブラック(BET比表面積:1,156m/g)100mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、ファーネスブラックを分散させた。続いて、25℃で48時間、マグネチックスターラーで撹拌してファーネスブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でファーネスブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、0.78wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は0.99wt%であるので、43.2mgの硫黄が100mgのファーネスブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラック中の硫黄は30.2wt%(表1)になる。用いたファーネスブラックのBET比表面積は1,156m/gなので、比重2g/cmの硫黄は0.19nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを硫黄溶液から分離し、160℃で1時間加熱処理することにより、132.1mg(収率92%)の薄膜硫黄被覆ファーネスブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、140mg(収率70%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Comparative Example 5)
200 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were placed in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer to dissolve the sulfur. Next, 100 mg of furnace black (BET specific surface area: 1,156 m 2 / g) having a hollow shell structure is immersed in this cyclohexane solution of sulfur, and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes), Furnace black was dispersed. Subsequently, the furnace black was covered with sulfur by stirring with a magnetic stirrer at 25 ° C. for 48 hours to adsorb sulfur to the furnace black.
About 2 g of the dispersion liquid after the sulfur coating was extracted, and the furnace black whose surface was coated with sulfur was settled by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 0.78 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution was 0.99 wt%, 43.2 mg of sulfur covered 100 mg of furnace black. Therefore, sulfur in the furnace black whose surface is coated with sulfur is 30.2 wt% (Table 1). Since the furnace black used has a BET specific surface area of 1,156 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 0.19 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of coating of the sulfur and the film thickness is suction filtered to separate the furnace black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 160 ° C. for 1 hour. As a result, 132.1 mg (yield 92%) of a thin film sulfur-coated furnace black was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin film sulfur-coated furnace black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a 45 ml zirconia container (Premium line P, manufactured by Fritsch). 140 mg (yield 70%) by processing for 2 hours at a rotation speed of 185 rpm and a rotation speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) with a planetary ball mill (French, Premium line P-7). A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例4)
硫黄275mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、50℃に加熱しながら、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に中空シェル構造を有するファーネスブラック(BET比表面積:1,156m/g)100mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、ファーネスブラックを分散させた。続いて、50℃で1時間マグネチックスターラーを用いて撹拌した後、3時間かけて25℃まで下げ、その後、25℃で48時間撹拌してファーネスブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でファーネスブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、0.84wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は1.36wt%であるので、106.0mgの硫黄が100mgのファーネスブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラック中の硫黄は51.5wt%(表1)になる。用いたファーネスブラックのBET比表面積は1,156m/gなので、比重2g/cmの硫黄は0.46nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを硫黄溶液から分離し、160℃で1時間加熱処理することにより、193.5mg(収率94%)の薄膜硫黄被覆ファーネスブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、139mg(収率70%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
Example 4
275 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were placed in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer while heating to 50 ° C. to dissolve the sulfur. Next, 100 mg of furnace black (BET specific surface area: 1,156 m 2 / g) having a hollow shell structure is immersed in this cyclohexane solution of sulfur, and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes), Furnace black was dispersed. Subsequently, after stirring with a magnetic stirrer at 50 ° C. for 1 hour, the temperature was lowered to 25 ° C. over 3 hours, and then stirred at 25 ° C. for 48 hours to adsorb sulfur to the furnace black, thereby making the furnace black with sulfur. Black was coated.
About 2 g of the dispersion liquid after the sulfur coating was taken out and the furnace black whose surface was coated with sulfur was sedimented by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured, and found to be 0.84 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution is 1.36 wt%, 106.0 mg of sulfur coats 100 mg of furnace black. Therefore, sulfur in the furnace black whose surface is coated with sulfur is 51.5 wt% (Table 1). Since the furnace black used has a BET specific surface area of 1,156 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 0.46 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of coating of the sulfur and the film thickness is suction filtered to separate the furnace black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 160 ° C. for 1 hour. As a result, 193.5 mg (yield 94%) of a thin film sulfur-coated furnace black was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin film sulfur-coated furnace black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a 45 ml zirconia container (Premium line P, manufactured by Fritsch). -7), and a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by Fritsch) for 2 hours at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation), 139 mg (yield 70%) A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例5)
硫黄500mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、50℃に加熱しながら、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に中空シェル構造を有するファーネスブラック(BET比表面積:1,156m/g)100mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、ファーネスブラックを分散させた。続いて、50℃で1時間マグネチックスターラーを用いて撹拌した後、3時間かけて25℃まで下げ、その後、25℃で48時間撹拌してファーネスブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でファーネスブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、1.09wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は2.44wt%であるので、280.1mgの硫黄が100mgのファーネスブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラック中の硫黄は73.7wt%(表1)になる。用いたファーネスブラックのBET比表面積は1,156m/gなので、比重2g/cmの硫黄は1.21nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを硫黄溶液から分離し、160℃で1時間加熱処理することにより、357.2mg(収率94%)の薄膜硫黄被覆ファーネスブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、139mg(収率70%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 5)
500 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were put in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer while heating to 50 ° C. to dissolve the sulfur. Next, 100 mg of furnace black (BET specific surface area: 1,156 m 2 / g) having a hollow shell structure is immersed in this cyclohexane solution of sulfur, and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes), Furnace black was dispersed. Subsequently, after stirring with a magnetic stirrer at 50 ° C. for 1 hour, the temperature was lowered to 25 ° C. over 3 hours, and then stirred at 25 ° C. for 48 hours to adsorb sulfur to the furnace black, thereby making the furnace black with sulfur. Black was coated.
About 2 g of the dispersion after the sulfur coating was extracted, and the furnace black whose surface was coated with sulfur was settled by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 1.09 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution is 2.44 wt%, 280.1 mg of sulfur coats 100 mg of furnace black. Therefore, sulfur in the furnace black whose surface is covered with sulfur is 73.7 wt% (Table 1). Since the furnace black used has a BET specific surface area of 1,156 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 1.21 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of coating of the sulfur and the film thickness is suction filtered to separate the furnace black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 160 ° C. for 1 hour. As a result, 357.2 mg (yield 94%) of a thin film sulfur-coated furnace black was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin film sulfur-coated furnace black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a 45 ml zirconia container (Premium line P, manufactured by Fritsch). -7), and a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by Fritsch) for 2 hours at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation), 139 mg (yield 70%) A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例6)
硫黄1,000mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、50℃に加熱しながら、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に中空シェル構造を有するファーネスブラック(BET比表面積:1,156m/g)145mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、ファーネスブラックを分散させた。続いて、50℃で1時間マグネチックスターラーを用いて撹拌した後、3時間かけて25℃まで下げ、その後、25℃で48時間撹拌し、続いて3時間かけて15℃まで下げ、その後、15℃で48時間撹拌してファーネスブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でファーネスブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、0.92wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は4.76wt%であるので、814.3mgの硫黄が145mgのファーネスブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラック中の硫黄は84.9wt%(表1)になる。用いたファーネスブラックのBET比表面積は1,156m/gなので、比重2g/cmの硫黄は2.43nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを硫黄溶液から分離し、160℃で1時間加熱処理することにより、911.9mg(収率95%)の薄膜硫黄被覆ファーネスブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、143mg(収率72%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 6)
1,000 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were put in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer while heating to 50 ° C. to dissolve the sulfur. Next, 145 mg of furnace black (BET specific surface area: 1,156 m 2 / g) having a hollow shell structure is immersed in this cyclohexane solution of sulfur, and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes), Furnace black was dispersed. Subsequently, after stirring with a magnetic stirrer at 50 ° C. for 1 hour, the temperature was lowered to 25 ° C. over 3 hours, then stirred at 25 ° C. for 48 hours, then lowered to 15 ° C. over 3 hours, and then The furnace black was coated with sulfur by adsorbing sulfur to the furnace black by stirring at 15 ° C. for 48 hours.
About 2 g of the dispersion liquid after the sulfur coating was taken out and the furnace black whose surface was coated with sulfur was sedimented by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 0.92 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution is 4.76 wt%, 814.3 mg of sulfur coats 145 mg of furnace black. Therefore, sulfur in the furnace black whose surface is coated with sulfur is 84.9 wt% (Table 1). Since the furnace black used has a BET specific surface area of 1,156 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 2.43 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of coating of the sulfur and the film thickness is suction filtered to separate the furnace black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 160 ° C. for 1 hour. As a result, 911.9 mg (yield 95%) of thin film sulfur-coated furnace black was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin film sulfur-coated furnace black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a 45 ml zirconia container (Premium line P, manufactured by Fritsch). -7 mg) and processing with a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by Fritsch) at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) for 2 hours, 143 mg (yield 72%) A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例7)
硫黄1,000mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、50℃に加熱しながら、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に中空シェル構造を有するファーネスブラック(BET比表面積:1,156m/g)105mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、ファーネスブラックを分散させた。続いて、50℃で1時間マグネチックスターラーを用いて撹拌した後、3時間かけて25℃まで下げ、その後、25℃で48時間撹拌し、続いて3時間かけて15℃まで下げ、その後、15℃で48時間撹拌してファーネスブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でファーネスブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、1.02wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は4.76wt%であるので、793.9mgの硫黄が105mgのファーネスブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラック中の硫黄は88.3wt%(表1)になる。用いたファーネスブラックのBET比表面積は1,156m/gなので、比重2g/cmの硫黄は3.27nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを硫黄溶液から分離し、160℃で1時間加熱処理することにより、855.3mg(収率95%)の薄膜硫黄被覆ファーネスブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、142mg(収率71%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 7)
1,000 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were put in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer while heating to 50 ° C. to dissolve the sulfur. Next, furnace black (BET specific surface area: 1,156 m 2 / g) 105 mg having a hollow shell structure is immersed in this sulfur cyclohexane solution, and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes), Furnace black was dispersed. Subsequently, after stirring with a magnetic stirrer at 50 ° C. for 1 hour, the temperature was lowered to 25 ° C. over 3 hours, then stirred at 25 ° C. for 48 hours, then lowered to 15 ° C. over 3 hours, and then The furnace black was coated with sulfur by adsorbing sulfur to the furnace black by stirring at 15 ° C. for 48 hours.
About 2 g of the dispersion after the sulfur coating was extracted, and the furnace black whose surface was coated with sulfur was precipitated by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 1.02 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution was 4.76 wt%, 793.9 mg of sulfur covered 105 mg of furnace black. Accordingly, sulfur in the furnace black whose surface is coated with sulfur is 88.3 wt% (Table 1). Since the furnace black used has a BET specific surface area of 1,156 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 3.27 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of coating of the sulfur and the film thickness is suction filtered to separate the furnace black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 160 ° C. for 1 hour. As a result, 855.3 mg (yield 95%) of thin film sulfur-coated furnace black was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin film sulfur-coated furnace black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a 45 ml zirconia container (Premium line P, manufactured by Fritsch). 142 mg (yield 71%) in a planetary ball mill (French Corp., Premium line P-7) at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) for 2 hours. A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例8)
硫黄1,000mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、50℃に加熱しながら、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に中空シェル構造を有するファーネスブラック(BET比表面積:1,156m/g)70mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、ファーネスブラックを分散させた。続いて、50℃で1時間マグネチックスターラーを用いて撹拌した後、3時間かけて25℃まで下げ、その後、25℃で48時間撹拌し、続いて3時間かけて15℃まで下げ、その後、15℃で48時間撹拌してファーネスブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でファーネスブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、1.05wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は4.76wt%であるので、787.8mgの硫黄が70mgのファーネスブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラック中の硫黄は91.8wt%(表1)になる。用いたファーネスブラックのBET比表面積は1,156m/gなので、比重2g/cmの硫黄は4.87nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを硫黄溶液から分離し、160℃で1時間加熱処理することにより、813.4mg(収率95%)の薄膜硫黄被覆ファーネスブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、139mg(収率70%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 8)
1,000 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were put in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer while heating to 50 ° C. to dissolve the sulfur. Next, 70 mg of furnace black (BET specific surface area: 1,156 m 2 / g) having a hollow shell structure is immersed in this cyclohexane solution of sulfur, and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes), Furnace black was dispersed. Subsequently, after stirring with a magnetic stirrer at 50 ° C. for 1 hour, the temperature was lowered to 25 ° C. over 3 hours, then stirred at 25 ° C. for 48 hours, then lowered to 15 ° C. over 3 hours, and then The furnace black was coated with sulfur by adsorbing sulfur to the furnace black by stirring at 15 ° C. for 48 hours.
About 2 g of the dispersion liquid after the sulfur coating was extracted, and the furnace black whose surface was coated with sulfur was sedimented by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 1.05 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution was 4.76 wt%, 787.8 mg of sulfur covered 70 mg of furnace black. Accordingly, sulfur in the furnace black whose surface is coated with sulfur is 91.8 wt% (Table 1). Since the furnace black used has a BET specific surface area of 1,156 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 4.87 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of coating of the sulfur and the film thickness is suction filtered to separate the furnace black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 160 ° C. for 1 hour. As a result, 813.4 mg (yield 95%) of thin film sulfur-coated furnace black was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin film sulfur-coated furnace black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a 45 ml zirconia container (Premium line P, manufactured by Fritsch). -7), and a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by Fritsch) for 2 hours at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation), 139 mg (yield 70%) A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(比較例6)
硫黄1,000mgとシクロヘキサン20gを50mlのスクリュー管に入れて、50℃に加熱しながら、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に中空シェル構造を有するファーネスブラック(BET比表面積:1,156m/g)60mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、ファーネスブラックを分散させた。続いて、50℃で1時間マグネチックスターラーを用いて撹拌した後、3時間かけて25℃まで下げ、その後、25℃で48時間撹拌し、続いて3時間かけて15℃まで下げ、その後、15℃で48時間撹拌してファーネスブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でファーネスブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、1.10wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は4.76wt%であるので、777.6mgの硫黄が60mgのファーネスブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラック中の硫黄は92.8wt%(表1)になる。用いたファーネスブラックのBET比表面積は1,156m/gなので、比重2g/cmの硫黄は5.61nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを硫黄溶液から分離し、160℃で1時間加熱処理することにより、792.6mg(収率95%)の薄膜硫黄被覆ファーネスブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、142mg(収率71%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Comparative Example 6)
1,000 mg of sulfur and 20 g of cyclohexane were put in a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer while heating to 50 ° C. to dissolve the sulfur. Next, 60 mg of furnace black (BET specific surface area: 1,156 m 2 / g) having a hollow shell structure is immersed in this sulfur cyclohexane solution, and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes), Furnace black was dispersed. Subsequently, after stirring with a magnetic stirrer at 50 ° C. for 1 hour, the temperature was lowered to 25 ° C. over 3 hours, then stirred at 25 ° C. for 48 hours, then lowered to 15 ° C. over 3 hours, and then The furnace black was coated with sulfur by adsorbing sulfur to the furnace black by stirring at 15 ° C. for 48 hours.
About 2 g of the dispersion after the sulfur coating was extracted, and the furnace black whose surface was coated with sulfur was precipitated by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 1.10 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution is 4.76 wt%, 777.6 mg of sulfur covered 60 mg of furnace black. Accordingly, sulfur in the furnace black whose surface is coated with sulfur is 92.8 wt% (Table 1). Since the furnace black used has a BET specific surface area of 1,156 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 5.61 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for the calculation of the amount of coating of the sulfur and the film thickness is suction filtered to separate the furnace black whose surface is coated with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 160 ° C. for 1 hour. As a result, 792.6 mg (yield 95%) of thin film sulfur-coated furnace black was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin film sulfur-coated furnace black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a 45 ml zirconia container (Premium line P, manufactured by Fritsch). 142 mg (yield 71%) in a planetary ball mill (French Corp., Premium line P-7) at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) for 2 hours. A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例9)
硫黄900mgとシクロヘキサン24gを50mlのスクリュー管に入れて、50℃に加熱しながら、マグネチックスターラーで撹拌して硫黄を溶解させた。次に、この硫黄のシクロヘキサン溶液に中空シェル構造を有するファーネスブラック(BET比表面積:1,156m/g)174mgを浸漬し、超音波処理(出力100W、発振周波数28Hz、40分間)を行い、ファーネスブラックを分散させた。続いて、50℃で1時間マグネチックスターラーを用いて撹拌した後、3時間かけて25℃まで下げ、その後、25℃で48時間撹拌し、続いて3時間かけて15℃まで下げ、その後、15℃で48時間撹拌してファーネスブラックに硫黄を吸着させることにより、硫黄でファーネスブラックを被覆した。
硫黄被覆後の分散液の内、約2gを抜き取り遠心分離により表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを沈降させ、上澄みの硫黄溶液の固形分含有率を測定したところ、0.97wt%であった。もとの硫黄溶液の濃度は3.61wt%であるので、664.9mgの硫黄が174mgのファーネスブラックを被覆したことになる。従って、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラック中の硫黄は79.3wt%(表1)になる。用いたファーネスブラックのBET比表面積は1,156m/gなので、比重2g/cmの硫黄は1.65nmの厚みで被覆されていることとなる。
硫黄の被覆量及び膜厚計算のために抜き取った約2g以外の残り全量を吸引ろ過することにより、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを硫黄溶液から分離し、25℃で1時間加熱処理することにより、792.2mg(収率94%)の薄膜硫黄被覆ファーネスブラックを得た。
次に、露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgと固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、143mg(収率72%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
Example 9
900 mg of sulfur and 24 g of cyclohexane were put into a 50 ml screw tube and stirred with a magnetic stirrer while heating to 50 ° C. to dissolve the sulfur. Next, 174 mg of furnace black (BET specific surface area: 1,156 m 2 / g) having a hollow shell structure is immersed in this cyclohexane solution of sulfur, and subjected to ultrasonic treatment (output 100 W, oscillation frequency 28 Hz, 40 minutes), Furnace black was dispersed. Subsequently, after stirring with a magnetic stirrer at 50 ° C. for 1 hour, the temperature was lowered to 25 ° C. over 3 hours, then stirred at 25 ° C. for 48 hours, then lowered to 15 ° C. over 3 hours, and then The furnace black was coated with sulfur by adsorbing sulfur to the furnace black by stirring at 15 ° C. for 48 hours.
About 2 g of the dispersion liquid after the sulfur coating was extracted, and the furnace black whose surface was coated with sulfur was sedimented by centrifugation, and the solid content of the supernatant sulfur solution was measured and found to be 0.97 wt%. . Since the concentration of the original sulfur solution was 3.61 wt%, 664.9 mg of sulfur covered 174 mg of furnace black. Accordingly, sulfur in the furnace black whose surface is coated with sulfur is 79.3 wt% (Table 1). Since the furnace black used has a BET specific surface area of 1,156 m 2 / g, sulfur having a specific gravity of 2 g / cm 3 is coated with a thickness of 1.65 nm.
The remaining amount other than about 2 g extracted for calculation of the amount of sulfur coating and film thickness is filtered by suction to separate the furnace black whose surface is covered with sulfur from the sulfur solution and heat-treated at 25 ° C. for 1 hour. As a result, 792.2 mg (yield 94%) of thin film sulfur-coated furnace black was obtained.
Next, in a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls, 100 mg of thin film sulfur-coated furnace black, and 100 mg of a solid electrolyte were placed in a 45 ml zirconia container (Premium line P, manufactured by Fritsch). -7 mg) and processing with a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by Fritsch) at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation) for 2 hours, 143 mg (yield 72%) A positive electrode composite was obtained.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例10)
露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと、実施例9で得た薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgをさらに40℃で1時間加熱処理したものと、固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、142mg(収率71%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 10)
In a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls and 100 mg of the thin film sulfur-coated furnace black obtained in Example 9 were further heat-treated at 40 ° C. for 1 hour, and a solid electrolyte 100 mg was put into a 45 ml zirconia container (Fritsch, Premium line P-7), and a planetary ball mill (Fritsch, Premium line P-7) was used to rotate at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation). ) To obtain 142 mg (yield 71%) of the positive electrode mixture.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例11)
露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと、実施例9で得た薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgをさらに60℃で1時間加熱処理したものと、固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、143mg(収率72%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 11)
In a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls and 100 mg of the thin film sulfur-coated furnace black obtained in Example 9 were further heat-treated at 60 ° C. for 1 hour, and a solid electrolyte 100 mg was put into a 45 ml zirconia container (Fritsch, Premium line P-7), and a planetary ball mill (Fritsch, Premium line P-7) was used to rotate at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation). ) To obtain 143 mg (yield 72%) of the positive electrode mixture.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例12)
露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと、実施例9で得た薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgをさらに80℃で1時間加熱処理したものと、固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、140mg(収率70%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 12)
In a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or lower, 40 g of 5 mmφ zirconia balls and 100 mg of the thin film sulfur-coated furnace black obtained in Example 9 were further heat-treated at 80 ° C. for 1 hour, and a solid electrolyte 100 mg was put into a 45 ml zirconia container (Fritsch, Premium line P-7), and a planetary ball mill (Fritsch, Premium line P-7) was used to rotate at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation). ) For 2 hours to obtain 140 mg (yield 70%) of the positive electrode mixture.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例13)
露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと、実施例9で得た薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgをさらに100℃で1時間加熱処理したものと、固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、141mg(収率71%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 13)
In a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls and 100 mg of the thin film sulfur-coated furnace black obtained in Example 9 were further heat-treated at 100 ° C. for 1 hour, and a solid electrolyte 100 mg was put into a 45 ml zirconia container (Fritsch, Premium line P-7), and a planetary ball mill (Fritsch, Premium line P-7) was used to rotate at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation). ) To obtain 141 mg (yield 71%) of the positive electrode mixture.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例14)
露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと、実施例9で得た薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgをさらに160℃で1時間加熱処理したものと、固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、138mg(収率69%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 14)
In a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or lower, 40 g of 5 mmφ zirconia balls and 100 mg of the thin film sulfur-coated furnace black obtained in Example 9 were further heat-treated at 160 ° C. for 1 hour, and a solid electrolyte 100 mg was put into a 45 ml zirconia container (Fritsch, Premium line P-7), and a planetary ball mill (Fritsch, Premium line P-7) was used to rotate at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation). ) To obtain 138 mg (yield 69%) of the positive electrode mixture.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

(実施例15)
露点温度が−70℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、5mmΦのジルコニアボール40gと、実施例9で得た薄膜硫黄被覆ファーネスブラック100mgをさらに250℃で1時間加熱処理したものと、固体電解質100mgを容量45mlのジルコニア製容器(フリッチュ社製、Premium line P−7用)に入れ、遊星ボールミル(フリッチュ社製、Premium line P−7)で、自転速度185rpm、公転速度370rpm(自転と逆回転)で2時間処理することにより、139mg(収率70%)の正極合材を得た。
この正極合材を用いて、上述した電池作製方法に従い電池を作製し、放電容量を測定した。
(Example 15)
In a glove box in an argon atmosphere with a dew point temperature of −70 ° C. or less, 40 g of 5 mmφ zirconia balls and 100 mg of the thin film sulfur-coated furnace black obtained in Example 9 were further heat-treated at 250 ° C. for 1 hour, and a solid electrolyte 100 mg was put into a 45 ml zirconia container (Fritsch, Premium line P-7), and a planetary ball mill (Fritsch, Premium line P-7) was used to rotate at a rotation speed of 185 rpm and a revolution speed of 370 rpm (rotation and reverse rotation). ) For 2 hours to obtain 139 mg (yield 70%) of the positive electrode mixture.
Using this positive electrode mixture, a battery was prepared according to the battery preparation method described above, and the discharge capacity was measured.

比較例1〜6及び実施例1〜15における、導電性カーボンの種類及びBET比表面積、硫黄被覆の有無、膜厚、表面が硫黄で被覆された導電性カーボン(比較例3、4にあっては、硫黄と導電性カーボンの混合物)中の硫黄及び導電性カーボンの重量比、加熱処理温度(1回目・2回目)、並びに、硫黄1g当たりの放電容量及び正極合材層1g当たりの放電容量を表1に示す。
また、比較例1〜6及び実施例1〜15で作製した正極合材中に含まれる、導電性カーボン、硫黄及び固体電解質の量を表2に示す。
In Comparative Examples 1 to 6 and Examples 1 to 15, the type of conductive carbon and the BET specific surface area, the presence or absence of sulfur coating, the film thickness, and the conductive carbon coated with sulfur (in Comparative Examples 3 and 4) Is the weight ratio of sulfur and conductive carbon in the mixture of sulfur and conductive carbon), heat treatment temperature (first and second times), discharge capacity per gram of sulfur, and discharge capacity per gram of positive electrode mixture layer Is shown in Table 1.
Table 2 shows the amounts of conductive carbon, sulfur, and solid electrolyte contained in the positive electrode composites produced in Comparative Examples 1 to 6 and Examples 1 to 15.

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実施例1の正極合材層当たりの放電容量が670mAh/gであるのに対し、比較例1の正極合材層当たりの放電容量が128mAh/gと小さいのは、薄膜硫黄被覆活性炭の硫黄膜厚が0.19nmと薄いためである。 The discharge capacity per positive electrode mixture layer in Example 1 is 670 mAh / g, whereas the discharge capacity per positive electrode mixture layer in Comparative Example 1 is as small as 128 mAh / g. This is because the thickness is as thin as 0.19 nm.

実施例2の正極合材層当たりの放電容量が496mAh/gであるのに対し、比較例2の正極合材層当たりの放電容量が83mAh/gと小さいのは、薄膜硫黄被覆アセチレンブラックに用いたアセチレンブラックのBET比表面積が75m/gと小さく、正極合材中の硫黄の含有量が少なくなるためである。 The discharge capacity per positive electrode mixture layer of Example 2 is 496 mAh / g, whereas the discharge capacity per positive electrode mixture layer of Comparative Example 2 is as small as 83 mAh / g, which is used for thin film sulfur-coated acetylene black. This is because the BET specific surface area of the acetylene black was as small as 75 m 2 / g, and the content of sulfur in the positive electrode mixture was reduced.

比較例3の正極合材層当たりの放電容量が451mAh/gであるのに対し、実施例2の正極合材層当たりの放電容量は496mAh/gと大きくなっている。これは、絶縁性である硫黄を薄膜化することにより、硫黄内部の拡散距離が短くなり拡散抵抗が低減されたためと考えられる。 While the discharge capacity per positive electrode mixture layer in Comparative Example 3 is 451 mAh / g, the discharge capacity per positive electrode mixture layer in Example 2 is as large as 496 mAh / g. This is presumably because the diffusion distance inside the sulfur was shortened and the diffusion resistance was reduced by making the insulating sulfur thin.

比較例3では硫黄とアセチレンンブラックとの混合物を25℃で加熱処理したのに対し、比較例4では160℃で加熱処理した。しかしながら、比較例3の正極合材層当たりの放電容量が451mAh/gであるのに対し、比較例4の正極合材層当たりの放電容量は462mAh/gと、ほとんど変わらなかった。
一方、実施例2では表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラックを25℃で加熱処理したのに対し、実施例3では160℃で加熱処理したところ、正極合材層当たりの放電容量が496mAh/gから568mAh/gへと顕著に増加した。
以上のことから、遊星ボールミルで処理した硫黄とアセチレンブラックの混合物は加熱処理の温度を上げても正極合材層当たりの放電容量はほとんど変わらないのに対し、表面が硫黄で被覆されたアセチレンブラックの加熱処理温度を上げると、正極合材層当たりの放電容量が顕著に増加することがわかる。
In Comparative Example 3, a mixture of sulfur and acetylene black was heat-treated at 25 ° C, while in Comparative Example 4, heat-treated at 160 ° C. However, while the discharge capacity per positive electrode mixture layer of Comparative Example 3 was 451 mAh / g, the discharge capacity per positive electrode mixture layer of Comparative Example 4 was almost the same as 462 mAh / g.
On the other hand, in Example 2, acetylene black whose surface was coated with sulfur was heat-treated at 25 ° C., whereas in Example 3, when heat-treated at 160 ° C., the discharge capacity per positive electrode mixture layer was 496 mAh / g. Significantly increased from 568 mAh / g.
From the above, the mixture of sulfur and acetylene black treated with a planetary ball mill has almost no change in the discharge capacity per positive electrode mixture layer even when the temperature of the heat treatment is raised, whereas the surface is covered with sulfur. It can be seen that the discharge capacity per positive electrode mixture layer increases remarkably when the heat treatment temperature is increased.

比較例5、6及び実施例4〜8では、ファーネスブラックに被覆した硫黄膜の膜厚を変化させているが、硫黄膜の膜厚が0.19nmと薄い比較例5の正極合材層当たりの放電容量は、108mAh/gと小さく、また、硫黄膜の膜厚が5.61nmと厚い比較例6の正極合材層当たりの放電容量も255mAh/gと小さい。一方、硫黄膜の膜厚範囲が0.4〜5.0nmの実施例4〜8では、正極合材層当たりの放電容量は、何れも470mAh/g以上と大きくなっている。特に、硫黄膜の膜厚範囲が1.0〜2.5nmの実施例5、6では、正極合材層当たりの放電容量は650mAh/g以上と非常に大きくなっている。
これらのことから、硫黄膜の膜厚が薄すぎると正極合材中の硫黄の含有量が少なくなり、結果として正極合材層当たりの放電容量が小さくなる一方、硫黄膜の膜厚が厚すぎるとリチウムイオン及び電子の拡散距離が長くなることにより拡散抵抗が増大して、正極合材内の抵抗が増加し、結果として正極合材層当たりの放電容量が減少すると考えられる。
In Comparative Examples 5 and 6 and Examples 4 to 8, the thickness of the sulfur film coated with the furnace black was changed, but the thickness of the sulfur film was as small as 0.19 nm per positive electrode mixture layer of Comparative Example 5. Has a small discharge capacity of 108 mAh / g, and the discharge capacity per positive electrode mixture layer of Comparative Example 6, which has a thick sulfur film of 5.61 nm, is as small as 255 mAh / g. On the other hand, in Examples 4 to 8 where the film thickness range of the sulfur film is 0.4 to 5.0 nm, the discharge capacity per positive electrode mixture layer is as large as 470 mAh / g or more. In particular, in Examples 5 and 6 in which the film thickness range of the sulfur film is 1.0 to 2.5 nm, the discharge capacity per positive electrode mixture layer is very large at 650 mAh / g or more.
From these facts, when the film thickness of the sulfur film is too thin, the content of sulfur in the positive electrode mixture decreases, and as a result, the discharge capacity per positive electrode mixture layer decreases, while the film thickness of the sulfur film is too thick. As the diffusion distance of lithium ions and electrons increases, the diffusion resistance increases, the resistance in the positive electrode mixture increases, and as a result, the discharge capacity per positive electrode mixture layer decreases.

実施例9では、表面が硫黄で被覆されたファーネスブラックを25℃で1回のみ加熱処理を行ったのに対し、実施例10〜15では25℃で1回目の加熱処理を行った後、さらに40〜250℃で2回目の加熱処理を行った。その結果、正極合材層当たりの放電容量は、実施例9では404mAh/gであるのに対し、実施例10では458mAh/g、実施例11では642mAh/g、実施例12では662mAh/g、実施例13では710mAh/g、実施例14では751mAh/gと段階的に増加した。実施例15では、正極合材層当たりの放電容量は753mAh/gであり、実施例14の正極合材層当たりの放電容量とほとんど変わらなくなった。 In Example 9, furnace black whose surface was coated with sulfur was heated only once at 25 ° C., whereas in Examples 10 to 15, after the first heat treatment was performed at 25 ° C., A second heat treatment was performed at 40 to 250 ° C. As a result, the discharge capacity per positive electrode mixture layer was 404 mAh / g in Example 9, whereas 458 mAh / g in Example 10, 642 mAh / g in Example 11, 662 mAh / g in Example 12, In Example 13, it increased in steps to 710 mAh / g and in Example 14 to 751 mAh / g. In Example 15, the discharge capacity per positive electrode mixture layer was 753 mAh / g, almost the same as the discharge capacity per positive electrode mixture layer of Example 14.

1 負極集電体
2 負極
3 固体電解質層
4 正極合材層
5 正極集電体
10 全固体型リチウム硫黄電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode collector 2 Negative electrode 3 Solid electrolyte layer 4 Positive electrode compound material layer 5 Positive electrode collector 10 All solid-state lithium-sulfur battery

Claims (4)

表面が単体硫黄からなる硫黄膜で被覆された導電性カーボンであって、
前記導電性カーボンはBET比表面積が500m/g以上であり、
前記硫黄膜は膜厚が0.4〜5.0nmである、
全固体型リチウム硫黄電池の正極合材に用いる薄膜硫黄被覆導電性カーボン。
Conductive carbon whose surface is covered with a sulfur film made of simple sulfur ,
The conductive carbon has a BET specific surface area of 500 m 2 / g or more,
The sulfur film has a thickness of 0.4 to 5.0 nm.
Thin-film sulfur-coated conductive carbon used for positive electrode composites for all-solid-state lithium-sulfur batteries.
前記膜厚が1.0〜2.5nmである、請求項1記載の薄膜硫黄被覆導電性カーボン。 The thin film sulfur-coated conductive carbon according to claim 1, wherein the film thickness is 1.0 to 2.5 nm. 前記導電性カーボンがファーネスブラック、活性炭及びアセチレンブラックからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の薄膜硫黄被覆導電性カーボン。 The thin film sulfur-coated conductive carbon according to claim 1 or 2, wherein the conductive carbon is at least one selected from the group consisting of furnace black, activated carbon, and acetylene black. 前記導電性カーボンはファーネスブラックであり、かつ、中空シェル構造を有する請求項3に記載の薄膜硫黄被覆導電性カーボン
The thin film sulfur-coated conductive carbon according to claim 3, wherein the conductive carbon is furnace black and has a hollow shell structure .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN103985913B (en) * 2014-05-16 2016-08-31 宋大余 A kind of manufacturing process of lithium-sulfur cell
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KR20180017975A (en) * 2016-08-12 2018-02-21 주식회사 엘지화학 Sulfur-carbon composite and lithium-sulfur battery including the same
JP7383254B2 (en) * 2019-02-25 2023-11-20 日産自動車株式会社 Sulfur active material-containing electrode composition, and electrodes and batteries using the same
KR102081774B1 (en) * 2019-07-25 2020-02-26 주식회사 엘지화학 Sulfur-carbon composite and lithium-sulfur battery including the same
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06275313A (en) * 1993-03-22 1994-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lithium battery
KR100436712B1 (en) * 2001-12-19 2004-06-22 삼성에스디아이 주식회사 Cathode electrode, method for manufacturing the same, and lithium battery containing the same
JP2010095390A (en) * 2008-09-16 2010-04-30 Tokyo Institute Of Technology Mesoporous carbon composite material and secondary battery using the same
JP2010232085A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Daihatsu Motor Co Ltd Electrode active material, secondary battery and manufacturing method of electrode active material
JP2012041220A (en) * 2010-08-17 2012-03-01 Fukuoka Univ Sulfur complex active carbon and method of producing the same
CN103329319B (en) * 2011-01-27 2017-08-29 出光兴产株式会社 Composite material of alkali metal sulfide and conductive agent

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