Journal of Hydrogen and New Energy (한국수소및신에너지학회논문집)

The Korean Hydrogen and New Energy Society (한국수소및신에너지학회)
권호 표지

A study on the Capacity Fading Mechanism of Sulfur Cathode Depending on Discharge Potential for Li Rechargeable Battery

Li 이차전지용 유황 양극의 방전 전위에 따른 퇴화거동에 관한 연구

  • Kim, Hyun-Seok (Department of Materials Science and Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Han, Sang-Cheol (Department of Materials Science and Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Song, Min-Sang (Department of Materials Science and Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Kim, Jin-Ho (Department of Materials Science and Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Ahn, Hyo-Jun (Department of Metals & Materials, GyeongSang National University) ;
  • Lee, Jai-Young (Department of Materials Science and Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology)
  • 김현석 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 한상철 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 송미상 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 김진호 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 안효준 (국립경상대학교 재료공학부) ;
  • 이재영 (한국과학기술원 재료공학과)
  • Published : 2003.03.15
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

유황 양 전극과 액체 전해질, 리튬 금속을 음극으로 사용한 리튬 유황 전지를 제조하여 그 특성을 조사하였다. 유황 전극은 유황파우더와 carbon black 을 도전재로, 그리고 바인더로 PVdF를 사용하여 제조하였다. 이렇게 제조된 셀은 두개의 다른 전압 구간에서 충방전 실험을 행하였다. 첫 번째 셀은 $S_8+{\chi}Li{\leftrightarrow}Li_2S_x(X=4{\sim}12)$ 반응만을 일어나 게 하기 위하여 2.1V 와 2.5V 사이에서, 그리고 두 번째 셀은 $Li_2S_x+{\chi}Li{\leftrightarrow}Li_2S(x=2{\sim}4)$의 반응만을 일어나게 하기 위하여 1.5V 와 2.5V 에서 충방전 하였다. 그 결과 첫 번째 셀이 더 좋은 싸이클 특성을 가지는 것을 확인 탈 수 있었다. 각 전압구간에서 각 셀이 충방전 되는 동안, 전해질 내로 녹아난 유황의 양은 큰 차치가 없는 것을 확인하였다. 그리고, 전압에 따른 전극의 임피던스를 측정한 결과, 방전이 끝난 후 큰 저항성분이 새로 생긴 것을 확인 할 수 있었다. 이는 사이클이 진행된 후의 전극표면을 SEM 분석을 행한 결과로부터 사이클이 진행된 후 전극 표면에 최종 반응 산물인 $Li_2S$ 가 피막형태로 형성된것을 확인 할 수 있었다.

Keywords

References

  1. J.O. Besenhard, Handbook of Battery Materials, Wiley-VCH, 1998
  2. M.-Y. Chu, US Patent US05814420, 1998
  3. D. Marmorstein, T.H. Yu, K.A. Striebel, F.R. McLarnon, J. Hou, e.j. cairns, J. Power Sources Vol. 89, 2000, p. 219-226 https://doi.org/10.1016/S0378-7753(00)00432-8
  4. R.D. Rauh, K.M. Abraham, G.F. Pearson, J.K. Surprenant, S.B. Brummer, J. Electrochem. Soc. Vol. 126, 1979, p. 523-527 https://doi.org/10.1149/1.2129079
  5. H. Yamin and E. Peled J. Power Sources Vol. 9. 1983, p. 281 https://doi.org/10.1016/0378-7753(83)87029-3
  6. H. Yamin, A. Gorenshtein, J. Penciner, Y. Sternberg, E. Peled J. Electrochem. Soc. Vol. 135, 1988, p. 1045-1048 https://doi.org/10.1149/1.2095868
  7. E. Peled, T. Sternberg, A. Gorenshtein and Y. Lavi J. Electrochem. Soc. Vol. 136, 1989, p. 1621-1625 https://doi.org/10.1149/1.2096981
  8. E. Peled, Gorenshtein, Segal and Y. Stemberg J. Power Sources Vol.26, 1989, p. 269 https://doi.org/10.1016/0378-7753(89)80133-8
  9. J. H. Shin, K. W. Kim, H. J. Ahn and J. H. Ahn J. Materials Science and Engineering B, Vol. 95, 2002, p. 148-156 https://doi.org/10.1016/S0921-5107(02)00226-X
  10. R.D. Rauh, R.S. Shuker, J.M. Marston, S.B. Brummer, J. Inorg. Nucl. Chern. Vol. 39, 1977, p. 1761-1766 https://doi.org/10.1016/0022-1902(77)80198-X
  11. G.B. Appetecchi, G. Dautzenberg, B. Scrosati, J. Electrochem. Soc. Vol. 19, 1996, p. 6-12 https://doi.org/10.1149/1.1836379
  12. J. Paris, V. Plinchon, Electrochim. Acta Vol. 26, 1981, p. 1823 https://doi.org/10.1016/0013-4686(81)85170-5
  13. Joongpyo Shim, Kathryn A. Striebel, Elton J. Cairns J. Electrochem. Soc. Vol. 149, 2002, A1321-A1325 https://doi.org/10.1149/1.1503076