고에너지 리튬전지용 카본-금속 산화물 복합 양극소재 제어에 대한 연구
Control of Carbon-Metal Oxide Composite Cathode for High-Energy Lithium Batteries
- 주제(키워드) Porous structure , Sulfur utilization , high energy density , lithium battery , electrocatalyst , 다공성 구조 , 황 활용도 , 고 에너지 밀도 , 리튬 전지 , 전기 화학 촉매
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문준혁
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- UCI I804:11029-000000065558
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
We studied strategies of high sulfur utilization for high energy lithium sulfur battery. Previous studies were investigated to solve the conventional problems of lithium sulfur battery, for instance dissolution of polysulfides and sluggish conversion of insulating sulfur. Highly conductive porous carbon and catalytic metal compounds that could accelerate sulfur conversion were introduced. Specifically, we try to enhance sulfur utilization at a harsh condition for commercialization of Li-S battery, for example high sulfur ratio in cathode, high current density and lean electrolyte conditions. We proposed strategies for uniform sulfur infiltration into porous carbon. highly conductive Janus structured electrodes, 2 D electrocatalysts to enhance the sulfur utilization. These strategies exhibited high reversible sulfur conversion and utilization that directly leads to high specific capacity, and provided unique approaches to achieve high energy Li-S battery.
more초록/요약
본 논문은 높은 황 활용도의 구현을 통한 고 에너지 리튬 전지 전극의 적용에 관하여 연구하였다. 종래의 연구는 주로 리튬-황 전지의 일반적인 문제인 리튬 폴리설파이드 용출과 부도체성 황의 느린 전환 반응의 문제를 해결하기 위한 전도성 다공성 재료와 황 전환 촉진을 위한 금속 화합물 재료가 적용되었다. 본 연구는 특히 상업적 고 에너지 리튬 전지로 적용되기 위한 높은 황의 분율, 높은 전류 밀도 그리고 낮은 전해질/황 부피 조건에서의 낮은 황 활용도의 문제를 해결하고자 하였다. 이를 해결하기 위해 다공성 카본 내에 균일한 황의 침투, 고 전도성 야누스 기반 전극 적용, 2차원 고 활성 전기화학 촉매의 적용의 전략을 제시하였다. 이를 통한 높은 황 활용도의 구현은 1회 주행거리와 직결되는 높은 비 용량의 구현이 가능하고 짧은 시간에 큰 에너지를 필요로 하는 고 출력 장치에 동시에 적용 할 수 있는 차세대 리튬 전지용 전극 기술을 제시하였다.
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