Li-S전지용 황 나노입자-그래핀 복합체의 전기화학적 특성

전문가 제언

○ Li-S 이차전지는 고용량과 고에너지 밀도(2600Wh㎏-1)의 특성이 있어서 일찍이 전기자동차용 고성능 전지로 주목을 받아 왔다. 더욱이 양극재료인 황은 풍부한 자원, 저렴한 가격, 친환경적이라는 말 그대로 3박자를 다 갖춘 이상적인 전극재료이다.

 

○ 그러나 황은 부도체이고 복잡한 구조와 전해질에 쉽게 용해되는 성질이 있어서 전지 재료로는 결정적인 큰 문제점을 안고 있다. 따라서 지금까지의 모든 연구는 이 문제점의 해결에 모아졌다고 할 수 있다. 즉 황과 다공성 탄소, 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 등과 물리적 및 화학적 방법으로 복합물을 제조하여 문제의 해결을 시도하였다.

 

○ 현행의 연구동향을 종합해 보면 황 복합물을 제조하여 황의 낮은 전도성을 극복하고 또한 황화물의 전해액 내에서의 용해문제를 해결하는 데 주력하였다. 일부 연구결과는 사이클 특성을 크게 개선하여 실용화 가능성을 보여주기도 하지만 과도한 보조제의 사용으로 전지용량이 기대에 못 미치거나 황의 용해문제를 완전히 극복하지 못했다.

 

○ 문제의 핵심은 전도성 보조제에 황 원자 또는 황 분자를 확실히 고정하는 것이다. 이러한 면에서 보면 다공성 탄소나 나노튜브와 같이 단순히 황을 물리적으로 가두어 놓는 방법은 성공할 확률이 적어 보인다. 따라서 그래핀이나 전도성 고분자를 기능화하여 황을 화학적으로 결합시키는 방법이 가능성이 가장 커 보인다.

 

○ 그래핀에 고정하거나 가두는 방법으로 anchored graphene, wrapped graphene, crumpled graphene 등이 제시되고 있다. 이들 방법들은 각각 장점이 있고, 또한 가시적 성능향상을 주장한다. 우리나라에서도 전기자동차용 고성능 전지는 발등의 불이다. 로드맵상 일차적 에너지밀도 300Wh㎏-1을 넘어 이제는 700Wh㎏-1가 제시되고 있으므로 이들 새로운 황-그래핀 복합물에 보다 적극적인 관심을 보여야 할 때이다.

저자

Jun Zhang, Zimin Dong, Xiuli Wang, Xuyang Zhao, Jiangping Tu, Qingmei Su, Gaohui Du

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

270()

잡지명

Journal of Power Sources

과학기술
표준분류

재료

페이지

1~8

분석자

윤*석

분석물

• Li-S전지용 황 나노입자-그래핀 복합체의 전기화학적 특성.pdf [339,900 byte]

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