$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

Mo2C/Mo2N 나노 입자와 환원된 그래핀 옥사이드가 복합된 나노 섬유 중간층이 적용된 리튬-황 전지
Nanofibers Comprising Mo2C/Mo2N Nanoparticles and Reduced Graphene Oxide as Functional Interlayers for Lithium-Sulfur Batteries 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.60 no.4, 2022년, pp.574 - 581  

이재섭 (충북대학교 공업화학과) ,  양지훈 (충북대학교 공업화학과) ,  조중상 (충북대학교 공업화학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

리튬-황 전지의 기능성 중간층으로 그래핀과 Mo2C/Mo2N 나노입자로 구성된 나노섬유(Mo2C/Mo2N rGO NFs)를 사용하였다. Mo2C/Mo2N 나노입자는 섬유 구조 내 고르게 분산되어 리튬 폴리설파이드의 화학적 흡착을 위한 활성 사이트 역할을 함으로써 전해질로의 용출을 효과적으로 억제하였다. 또한 구조 내 매트릭스로 구성된 그래핀 나노시트는 충방전이 진행되는 동안 이온 및 전자의 빠른 이동을 보장할 뿐만 아니라 반응 시 산화/환원 반응을 원활하게 하여 높은 리튬 폴리설파이드의 재사용을 보장하였다. 그 결과 Mo2C/Mo2N rGO NFs로 코팅된 분리막을 기능성 중간층으로 사용, 순수 황 전극(황 함량 70 wt%, 황 로딩 2.1 mg cm-2)으로 제작된 리튬-황 전지는 0.1 C에서 400회 충방전 후 476 mA h g-1의 안정적인 방전 용량을 나타냈으며, 1.0 C의 높은 전류밀도에서도 574 mA h g-1의 방전용량을 나타내었다. 본 연구에서 제안된 나노구조체 합성 전략은 고성능 리튬-황 전지 용 기능성 중간층 및 다양한 에너지 저장 소재분야로의 확장이 가능하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Nanofibers comprising reduced graphene oxide (rGO) and Mo2C/Mo2N nanoparticles (Mo2C/Mo2N rGO NFs) were prepared for a functional interlayer of Li-S batteries (LSBs). The well-dispersed Mo2C and Mo2N nanoparticles in the nanofiber structure served as active polar sites for efficient immobilization o...

주제어

표/그림 (8)

참고문헌 (36)

  1. 1. Kong, W., Yan, L., Luo, Y., Wang, D., Jiang, K., Li, Q., Fan, S. and Wang, J., "Ultrathin MnO 2 /Graphene Oxide/Carbon Nanotube Interlayer as Efficient Polysulfide-Trapping Shield for High-Performance Li-S Batteries," Adv. Funct. Mater., 27(18), 1606663(2017). 

  2. Saroha, R., Oh, J. H., Seon, Y. H., Kang, Y. C., Lee, J. S., Jeong, D. W. and Cho, J. S., "Freestanding Interlayers for Li-S Batteries:Design and Synthesis of Hierarchically Porous N-Doped C Nanofibers Comprising Vanadium Nitride Quantum Dots and MOF-Derived Hollow N-Doped C Nanocages," J. Mater. Chem. A., 9(19), 11651-11664(2021). 

  3. Saroha, R., Oh, J. H., Lee, J. S., Kang, Y. C., Jeong, S. M., Kang, D. W., Cho, C. and Cho, J. S., "Hierarchically Porous Nanofibers Comprising Multiple Core-Shell Co 3 O 4 @Graphitic Carbon Nanoparticles Grafted within N-Doped CNTs as Functional Interlayers for Excellent Li-S Batteries," Chem. Eng. J., 426, 130805(2021). 

  4. Chen, G., Li, Y., Zhong, W., Zheng, F., Hu, J., Ji, X., Liu, W., Yang, C., Lin, Z. and Liu, M., "MOFs-Derived Porous Mo 2 C-C Nano-Octahedrons Enable High-Performance Lithium-Sulfur Batteries," Energy Stor. Mater., 25, 547-554(2020). 

  5. Lv, L. P., Guo, C. F., Sun, W. and Wang, Y., "Strong SurfaceBound Sulfur in Carbon Nanotube Bridged Hierarchical Mo2CBased MXene Nanosheets for Lithium-Sulfur Batteries," Small, 15(3), 1804338(2019). 

  6. Jiang, Y., Chen, F., Gao, Y., Wang, Y., Wang, S., Gao, Q., Jiao, Z., Zhao, B. and Chen, Z., "Inhibiting the Shuttle Effect of Li-S Battery with a Graphene Oxide Coating Separator: Performance Improvement and Mechanism Study," J. Power Sources, 342, 929-938(2017). 

  7. Yang, J. L., Cai, D. Q., Lin, Q., Wang, X. Y., Fang, Z. Q., Hyang, L., Wang, Z. J., Hao, X. G., Zhao, S. X., Li, J., Cao, G. Z. and Lv, W., "Regulating the Li 2 S Deposition by Grain Boundaries in Metal Nitrides for Stable Lithium-Sulfur Batteries," Nano Energy, 91, 106669(2022). 

  8. Vizintin, A., Lozinsek, M., Chellappan, R. K., Foix, D., Krajnc, A., Mali, G., Drazic, G., Genorio, B., Dedryvere, R. and Dominko, R., "Fluorinated Reduced Graphene Oxide as an Interlayer in Li-S Batteries," Chem. Mater., 27(20), 7070-7081(2015). 

  9. Hu, G., Xu, C., Sun, Z., Wang, S., Cheng, H. M., Li, F. and Ren, W., "3D Graphene-Foam-Reduced-Graphene-Oxide Hybrid Nested Hierarchical Networks for High-Performance Li-S Batteries," Adv. Mater., 28(8), 1603-1609(2015). 

  10. Wang, X., Wang, Z. and Chen, L., "Reduced Graphene Oxide Film as a Shuttle-Inhibiting Interlayer in a Lithium-Sulfur Battery," J. Power Sources, 242, 63-69(2013). 

  11. Zhou, J., Yu, X., Fan, X., Wang, X., Li, H., Zhang, Y., Li, W., Zheng, J., Wang, B. and Li, X., "The Impact of the Particle Size of a Metal-Organic Framework for Sulfur Storage in Li-S Batteries," J. Mater. Chem. A., 3(16), 8272-8275(2015). 

  12. Kim, K., Kim, P. J., Youngblood, J. P. and Pol, V. G., "Surface Functionalization of Carbon Architecture with Nano-MnO 2 for Effective Polysulfide Confinement in Lithium-Sulfur Batteries," ChemSusChem 11(14), 2375-2381(2018). 

  13. Liang, G., Wu, J., Qin, X., Liu, M., Li, Q., He, Y.-B., Kim, J.-K., Li, B. and Kang, F., "Ultrafine TiO 2 Decorated Carbon Nanofibers as Multifunctional Interlayer for High-Performance Lithium-Sulfur Battery," ACS Appl. Mater. Interfaces 8(35), 23105-23113(2016). 

  14. Zheng, X.-X., Zhao, S.-X., Yang, J.-L., Lu, Y.-M., Wu, Q.-L. and Zeng, X.-T., "Facile Synthesis of Porous Co 3 O 4 Nanoflakes as an Interlayer for High Performance Lithium-Sulfur Batteries," Dalton Trans. 49(17), 5677-5683(2020). 

  15. Liu, X., Huang, J.-Q., Zhang, Q. and Mai, L., "Nanostructured Metal Oxides and Sulfides for Lithium-Sulfur Batteries," Adv. Mater 29(20), 1601759(2017). 

  16. Yang, J. L., Zhao, S. X., Lu, Y. M., Zeng, X. T., Lv, W. and Cao, G. Z., "In-Situ Topochemical Nitridation Derivative MoO 2 -Mo 2 N Binary Nanobelts as Multifunctional Interlayer for FastKinetic Li-Sulfur Batteries," Nano Energy, 68, 104356(2020). 

  17. Zeng, X., Gao, X., Li, G., Sun, M., Lin, Z., Ling, M,, Zheng, J. and Liang, C., "Conductive Molybdenum Carbide as the Polysulfide Reservoir for Lithium-Sulfur Batteries," J. Mater. Chem. A., 6(35), 17142-17147(2018). 

  18. Kim, J.-K., "Hybrid Gel Polymer Electrolyte for High-Safety Lithium-Sulfur Batteries," Mater. Lett., 187, 40-43(2017). 

  19. Ma, G., Wen, Z. Wang, Q., Shen, C., Peng, P., Jin, J. and Wu, X., "Enhanced Performance of Lithium Sulfur Battery with SelfAssembly Polypyrrole Nanotube Film as the Functional Interlayer," J. Power Sources, 273, 511-516(2015). 

  20. Chen, L., Yu, H., Li, W., Dirican, M., Liu Y. and Zhang, X., "Interlayer Design Based on Carbon Materials for Lithium-Sulfur Batteries: A Review," J. Mater. Chem. A., 8(21), 10709-10735(2020). 

  21. Zhang, K., Qin, F., Fang, J., Li, Q., Jia, M., Lai, Y., Zhang, Z. and Li, J., "Nickel Foam as Interlayer to Improve the Performance of Lithium-Sulfur Battery," J. Solid State Electrochem., 18, 1025-1029(2014). 

  22. Xiao, Z., Yang, Z., Wang, L., Nie, H., Zhong, M., Lai, Q., Xu, X., Zhang, L. and Huang, S., "A Lightweight TiO 2 /Graphene Interlayer, Applied as a Highly Effective Polysulfide Absorbent for Fast, Long-Life Lithium-Sulfur Batteries," Adv. Mater., 27(18), 2891-2898(2015). 

  23. Fan, L., Li, M., Li, X., Xiao, W., Chen, Z. and Lu, J., "Interlayer Material Selection for Lithium-Sulfur Batteries," Joule, 3(2), 361-386(2019). 

  24. Huang, J. Q., Zhang, Q. and Wei, F., "Multi-Functional Separator/Interlayer System for High-Stable Lithium-Sulfur Batteries: Progress and Prospects," Energy Stor. Mater., 1, 127-145(2015). 

  25. Liu, M., Yang, Z., Sun, H., Lai, C., Zhao, X., Peng, H. and Liu, T., "A Hybrid Carbon Aerogel With Both Aligned and Interconnected Pores as Interlayer for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries," Nano Res., 9, 3735-3746(2016). 

  26. Yu, B., Chen, D., Wang, Z., Qi, F., Zhang, X., Wang, X., Hu, Y., Wang, B., Zhang, W., Chen, Y., He, J. and He, W., "Mo2C Quantum Dots@Graphene Functionalized Separator Toward HighCurrent-Density Lithium Metal Anodes for Ultrastable Li-S Batteries," Chem. Eng. J., 399, 125837(2020). 

  27. Sun, Z., Zhang, J., Yin, L., Hu, G., Fang, R., Cheng, H. M. and Li, F., "Conductive Porous Vanadium Nitride/Graphene Composite as Chemical Anchor of Polysulfides for Lithium-Sulfur Batteries," Nat. Commun., 8, 14627(2017). 

  28. Park, G. D., Cho, J. S., Kang, Y. C., "Multiphase and Double-Layer NiFe 2 O 4 @NiO-Hollow-Nanosphere-Decorated Reduced Graphene Oxide Composite Powders Prepared by Spray Pyrolysis Applying Nanoscale Kirkendall Diffusion," ACS Appl. Mater. Interfaces 7(30), 16842-16849(2015). 

  29. Lee, J. S., Jo, M. S., Saroha, R., Jung, D. S., Seon, Y. H., Lee, J. S., Kang, Y. C., Kang, D. W. and Cho, J. S., "Hierarchically Well-Developed Porous Graphene Nanofibers Comprising NDoped Graphitic C-Coated Cobalt Oxide Hollow Nanospheres as Anodes for High-Rate Li-Ion Batteries," Small, 16(32), 2002213(2020). 

  30. Cho, J. S., Park, S. K., Jeon, K. M., Piao, Y. and Kang, Y. C., "Mesoporous Reduced Graphene Oxide/WSe 2 Composite Particles for Efficient Sodium-Ion Batteries and Hydrogen Evolution Reactions," Appl. Surf. Sci., 459, 309-317(2018). 

  31. Zhuang, R., Yao, S., Liu, M., Wu, J., Shen, X. and Li, T., "β-Molybdenum Carbide/Carbon Nanofibers as a Shuttle Inhibitor for Lithium-Sulfur Battery with High Sulfur Loading," Int. J. Energy Res., 43(13), 7655-7663(2019). 

  32. Oh, S. H., Park, S. M., Kang, D.-W., Kang, Y. C. and Cho, J. S., "Fibrous Network of Highly Integrated Carbon Nanotubes/MoO 3 Composite Bundles Anchored with MoO 3 Nanoplates for Superior Lithium Ion Battery Anodes," J. Ind. Eng. Chem., 83, 438-448(2020). 

  33. Kong, L. L., Zhang, Z., Zhang, Y. Z., Liu, S., Li, G. R. and Gao, X. P., "Porous Carbon Paper as Interlayer to Stabilize the Lithium Anode for Lithium-Sulfur Battery," ACS Appl. Mater. Interfaces 8(46), 31684-31694(2016). 

  34. Wang, D., Cao, Q., Jing, B., Wang, X., Huang, T., Zeng, P., Jiang, S., Zhang, Q. and Sun, J., "A Freestanding Metallic Tin-Modified and Nitrogen-Doped Carbon Skeleton as Interlayer for Lithium-Sulfur Battery," Chem. Eng. J., 399, 125723(2020). 

  35. Wang, J., Wu, T., Zhang, S., Gu, S., Jin, J. and Wen, Z., "MetalOrganic-Framework-Derived N-C-Co Film as a Shuttle-Suppressing Interlayer for Lithium Sulfur Battery," Chem. Eng. J., 334, 2356-2362(2018). 

  36. Zhuang, R., Yao, S., Shen, X. and Li, T., "A Freestanding MoO 2 -Decorated Carbon Nanofibers Interlayer for Rechargeable Lithium Sulfur Battery," Int. J. Energy Res., 43(3), 1111-1120(2019). 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로