고엔트로피 산화물 촉매의 리튬-황 전지 양극으로의 적용
Application of High Entropy Oxide Catalysts for Cathodes in Lithium-sulfur batteries
- 주제어 (키워드) 리튬-황 전지 , 금속 산화물 , 고엔트로피 산화물 , 리튬 폴리설파이드 , 흡착능 , 용출 억제
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문준혁
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000076435
- UCI I804:11029-000000076435
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
리튬-황 전지는 높은 이론 용량(~1675 mAh/g)과 에너지 밀도(~2600 Wh/kg)를 가지며, 리튬 이온 전지를 대체할 차세대 전지로 주목 받고 있다. 그러나 리튬-황 전지는 충·방전 과정에서 반응 중간체인 리튬 폴리설파이드의 일부가 전해질로 용출 및 확산되는 셔틀 효과로 인하여 상용화에 어려움이 있다. 이에 기존 연구진들은 다공성 탄소 구조체를 활용한 물리적 리튬 폴리설파이드 억제와 금속 산화물을 활용한 화학적 리튬 폴리설파이드 억제에 대한 연구를 보고하였다. 본 연구진은 총 6종의 전이금속이 포함된 페로브스카이트 구조의 신규 고엔트로피 산화물 촉매를 합성하여, 양극에 적용하였다. 해당 촉매는 촉매 내 다양한 금속 양이온을 통해 리튬 폴리설파이드 흡착에 시너지 효과를 통해 단일 금속 촉매에 비하여 우수한 흡착 능력을 기대할 수 있다. 육안 흡착 능력 평가와 UV-vis 분석을 통하여 고엔트로피 산화물 촉매의 우수한 리튬 폴리설파이드 흡착능을 확인하였다. 다양한 전기화학적 평가를 통하여 고엔트로피 산화물 촉매가 가지는 빠른 이온 전달과 리튬 폴리설파이드의 전환 특성, 리튬 폴리설파이드 용출 억제를 통한 용량 향상 및 수명 특성 향상을 제시하였다. 본 연구는 신규 고엔트로피 산화물 촉매를 통하여 셔틀 효과를 해결을 통한 고에너지 밀도의 리튬-황 전지의 초석을 마련하였다.
more