권동휘 박사과정 연구원, 고성능 리튬-황 전지를 위한 황 담지기술 개발
작성자
moonlab
작성일
2020-11-26 22:20
조회
925
권동휘 박사과정이 미국과학원회보 (PNAS) 논문 개제 하였습니다.
경량화에 용이한 차세대 리튬전지로 각광받고 있는 리튬-황 전지의 양극은 황의 낮은 전기전도성을 보완하기 위해 높은 전도도의 탄소와 혼합한 형태로 제작합니다. 특히 탄소의 미세기공에 황을 균일하고 안정하게 담지하는 기술은 전지의 성능에 결정적입니다.
연구팀은 황이 탄소표면에 낮은 부착력(adhesive force)을 나타내기 때문에 황을 미세기공에 넣기 어렵다는 사실을 확인했고, 이에 착안하여 황의 부착력을 제어하는 기술을 제시했습니다. 구체적으로 황을 녹인 용액에 탄소와 높은 부착력을 갖는 용액을 첨가하였으며, 이를 통해 황과 탄소의 부착력을 크게 높일 수 있었습니다.
연구진은 이 ‘부착력 제어’ 기술에 의해, 미세기공 껍질을 갖고 내부가 비어있는 탄소나노입자의 내부에 매우 높은 함량의 황을 안정하게 담지할 수 있었습니다.
관련 논문 링크 : https://www.pnas.org/content/early/2020/05/21/2000128117
경량화에 용이한 차세대 리튬전지로 각광받고 있는 리튬-황 전지의 양극은 황의 낮은 전기전도성을 보완하기 위해 높은 전도도의 탄소와 혼합한 형태로 제작합니다. 특히 탄소의 미세기공에 황을 균일하고 안정하게 담지하는 기술은 전지의 성능에 결정적입니다.
연구팀은 황이 탄소표면에 낮은 부착력(adhesive force)을 나타내기 때문에 황을 미세기공에 넣기 어렵다는 사실을 확인했고, 이에 착안하여 황의 부착력을 제어하는 기술을 제시했습니다. 구체적으로 황을 녹인 용액에 탄소와 높은 부착력을 갖는 용액을 첨가하였으며, 이를 통해 황과 탄소의 부착력을 크게 높일 수 있었습니다.
연구진은 이 ‘부착력 제어’ 기술에 의해, 미세기공 껍질을 갖고 내부가 비어있는 탄소나노입자의 내부에 매우 높은 함량의 황을 안정하게 담지할 수 있었습니다.
▲ (좌) 미세기공 껍질/비어 있는 내부의 탄소나노입자의 내부에 황이 담지되어 있지 않은 모습(전자현미경)
▲ (우) 본 연구진의 ‘부착력’ 제어에 의해 탄소나노입자에 황이 다량으로 담지되어 있음을 보여줌
관련 논문 링크 : https://www.pnas.org/content/early/2020/05/21/2000128117
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