리튬황배터리를 위한 이중 리튬폴리설파이드 흡착 효과를 갖는 VN/rGO 복합체 중간층에 대한 연구 Study on vanadium nitride/reduced graphene oxide composite interlayer with dual lithium-polysulfide adsorption effect for lithium-sulfur batteries원문보기
리튬황배터리는 높은 이론적 용량과 에너지 밀도, 비용 효율 및 풍부함으로 인해 차세대 에너지 저장장치로 개발되어 왔다. 그러나 양극 내의 황의 낮은 전기 전도도와 리튬폴리설파이드(LiPS)의 액체 전해질로의 용출은 용량 및 에너지밀도를 모두 감소시키는 문제이다. 본 연구에서는 상변환 및 산화환원 반응을 향상시키고 황의 이용률을 증가시키는 리튬황배터리의 중간층으로서 다공성 질화 ...
리튬황배터리는 높은 이론적 용량과 에너지 밀도, 비용 효율 및 풍부함으로 인해 차세대 에너지 저장장치로 개발되어 왔다. 그러나 양극 내의 황의 낮은 전기 전도도와 리튬폴리설파이드(LiPS)의 액체 전해질로의 용출은 용량 및 에너지밀도를 모두 감소시키는 문제이다. 본 연구에서는 상변환 및 산화환원 반응을 향상시키고 황의 이용률을 증가시키는 리튬황배터리의 중간층으로서 다공성 질화 바나듐과 환원된 그래핀 옥사이드(VN/rGO) 복합체를 준비한다. VN/rGO 중간층에서 극성 VN은 LiPS를 화학적으로 흡착하는 반면, rGO는 우수한 전기 전도 및 LiPS의 물리적 흡착을 위한 높은 비표면적을 제공한다. VN/rGO의 이중 LiPS 흡착 효과는 셔틀 효과를 억제하고 전기화학적 성능을 향상시킨다. 이는 0.5 C 속도에서 1025 mAh g-1, 2 C 속도에서 693 mAh g-1 용량을 내고 200번째 사이클 후에도 81%의 용량유지율을 보여준다.
리튬황배터리는 높은 이론적 용량과 에너지 밀도, 비용 효율 및 풍부함으로 인해 차세대 에너지 저장장치로 개발되어 왔다. 그러나 양극 내의 황의 낮은 전기 전도도와 리튬폴리설파이드(LiPS)의 액체 전해질로의 용출은 용량 및 에너지밀도를 모두 감소시키는 문제이다. 본 연구에서는 상변환 및 산화환원 반응을 향상시키고 황의 이용률을 증가시키는 리튬황배터리의 중간층으로서 다공성 질화 바나듐과 환원된 그래핀 옥사이드(VN/rGO) 복합체를 준비한다. VN/rGO 중간층에서 극성 VN은 LiPS를 화학적으로 흡착하는 반면, rGO는 우수한 전기 전도 및 LiPS의 물리적 흡착을 위한 높은 비표면적을 제공한다. VN/rGO의 이중 LiPS 흡착 효과는 셔틀 효과를 억제하고 전기화학적 성능을 향상시킨다. 이는 0.5 C 속도에서 1025 mAh g-1, 2 C 속도에서 693 mAh g-1 용량을 내고 200번째 사이클 후에도 81%의 용량유지율을 보여준다.
Lithium-sulfur batteries (LSBs) have been developed as next-generation power sources owing to their high theoretical capacities and energy densities, cost effectiveness, and abundance. However, the low electrical conductivity of sulfur in the cathode and the dissolution of lithium polysulfides (LiPS...
Lithium-sulfur batteries (LSBs) have been developed as next-generation power sources owing to their high theoretical capacities and energy densities, cost effectiveness, and abundance. However, the low electrical conductivity of sulfur in the cathode and the dissolution of lithium polysulfides (LiPS) into the liquid electrolyte are challenging issues that deteriorate both capacity and energy density. Herein, a porous vanadium nitride and reduced graphene oxide (VN/rGO) composite is prepared as an LSB interlayer that enhances conversion and redox reactions and increases sulfur utilization. Polar VN in the VN/rGO interlayer chemically adsorbs LiPS while rGO provides excellent electrical conduction and a high specific surface area for the physical adsorption of LiPS. The dual LiPS adsorption effect of VN/rGO suppresses shuttle effect and enhances electrochemical performance, leading to specific capacities of 1025 and 693 mAh g-1 at 0.5 and 2 C, respectively, and a retention of 81% at 0.5 C after 200 cycles.
Lithium-sulfur batteries (LSBs) have been developed as next-generation power sources owing to their high theoretical capacities and energy densities, cost effectiveness, and abundance. However, the low electrical conductivity of sulfur in the cathode and the dissolution of lithium polysulfides (LiPS) into the liquid electrolyte are challenging issues that deteriorate both capacity and energy density. Herein, a porous vanadium nitride and reduced graphene oxide (VN/rGO) composite is prepared as an LSB interlayer that enhances conversion and redox reactions and increases sulfur utilization. Polar VN in the VN/rGO interlayer chemically adsorbs LiPS while rGO provides excellent electrical conduction and a high specific surface area for the physical adsorption of LiPS. The dual LiPS adsorption effect of VN/rGO suppresses shuttle effect and enhances electrochemical performance, leading to specific capacities of 1025 and 693 mAh g-1 at 0.5 and 2 C, respectively, and a retention of 81% at 0.5 C after 200 cycles.
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