초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 차별화된 ex-situ와 in-situ 분석 방법을 통해 리튬-황 이차전지의 상세한 반응기작의 이해를 다룸.

연구 목표는 아래와 같다.
(1) 황 host 물질로 한 새로운 탄소 및 무 탄소 음극재료 개발

(2) 왕복이동 현상(Shuttle Phenomena) 억제 및 현상의 이해를 위한 상세한 조사의 새로운 전략 수립 및 개선.

(3) ex-situ와 in-situ 분석 방법( in-situ TEM 및 Operando 분석)을 통한 전극과 계면의 반응기작의 이

□ 연구개요
본 연구는 차별화된 ex-situ와 in-situ 분석 방법을 통해 리튬-황 이차전지의 상세한 반응기작의 이해를 다룸.

연구 목표는 아래와 같다.
(1) 황 host 물질로 한 새로운 탄소 및 무 탄소 음극재료 개발

(2) 왕복이동 현상(Shuttle Phenomena) 억제 및 현상의 이해를 위한 상세한 조사의 새로운 전략 수립 및 개선.

(3) ex-situ와 in-situ 분석 방법( in-situ TEM 및 Operando 분석)을 통한 전극과 계면의 반응기작의 이해 및 면밀한 분석.

□ 연구 목표대비 연구결과
황 host 물질로 사용한 탄소 물질을 기반으로 하는 탄소/황 음극재료 그리고 무 탄소 물질을 기반으로 한 금속산화물/황 음극재료를 개발하였으며 CV, 충방전 사이클, EIS와 같은 기술들을 이용하여 전기 화학적 성능을 분석하고, poly sulfides의 거동을 조사하였으며 이의 왕복이동 현상(shuttle mechacism)의 영향을 관찰함.

리튬-황 이차전지의 왕복이동 현상(shuttle mechacism)을 억제하기 위해 분리막은 중요한 구성요소임. 그래서 리튬-황 이차전지에 산소 도핑된 graphitic carbon nitride (g-CN1.5)으로 개질된 분리막을 사용하고 전기화학적 기법으로 분석하였음.

차별화된 실시간 반응기작 분석을 위한 in-situ TEM 홀더를 구입했으며 해당 장비의 교육을 완료하였음. 하지만 in-situ TEM 시설 대여로 인해 장비의 가용성과 접근성이 제한되어 Operando X-ray 단층 촬영 및 3D 이미지 분석 등이 지연됨.

여러 워크샵과 학회에 참여함으로 본 연구에 활용할 수 있는 다수의 연구 아이디어와 최신동향을 수집하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
황 host 물질로 합성된 음극물질의 전기 화학적 분석은 높은 주사 속도에서 우수한 사이클링 안정성을 위한 우수한 용량과 높은 초기방전 용량을 보여줌.

개질된 분리막을 이용한 리튬-황 이차전지의 전기화학적 성능은 전해질에서 고차 poly sulfides의 용해를 최소화함으로 왕복이동 현상(shuttle mechacism)을 효율적으로 억제하는 개선된 성능을 보여줌.

개발된 황 host 물질과 반응기작의 상세한 분석을 위한 실시간 분석기법과 개질된 분리막의 개념은 리윰-이온 이차전지의 대안으로 고안된 리튬-황 이차전지의 상용화에 기여할 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2-1. Mn2O3/rGO composite 전극 ... 6
• 2-2. ZnCo2O4/nikel foam(NF) 전극 ... 6
• 2-3. CuCo2O4/S 전극 ... 7
• 2-4. Melamine 유래 graphene/S 전극 ... 8
• 2-5. Graphitic carbon nitride (g-CN)를 이용한 분리막 개질 ... 8
• 2-6. In-situ TEM 을 활용한 실기간 반응기작 분석 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 14