• 제목/요약/키워드: 리튬/유황전지

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다공성 구형 탄소를 이용한 리튬/유황 전지의 수명개선 및 전기화학특성 연구 (Study of Improvement Life and Electrochemical Characteristics for Lithium/sulfur Battery using Porous Carbon Sphere)

  • 허성규;임수아
    • 전기화학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.42-51
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    • 2021
  • 리튬/유황 전지 반응에서 리튬-폴리설파이드(Lithium polysulfide)는 사이클이 반복될수록 전해액에 해리되어 전지 수명을 저하시키는 큰 원인으로 작용한다. 액체 상태인 리튬-폴리설파이드가 전해액에 용해되지 않도록 유황을 담지하고 리튬-폴리설파이드의 흡착을 유도, 추가로 전도도까지 높일 수 있는 비표면적이 큰 다공성 탄소를 모색했다. 본 논문에서는 비표면적이 큰 다공성 탄소 구체를 얻기 위해 추가로 KOH 처리를 통해 1939 m2/g의 탄소 구체를 2200 m2/g으로 높였다. 또한, 유황과의 열처리를 통해 75wt%의 유황이 함유된 탄소 유황 화합물을 만들어 양극재료 사용가능성에 대한 물질 분석을 진행했다. Reference (622; 유황: 60%, 도전재: 20%, 바인더: 20%) 파우치 셀과 75 wt%의 탄소 유황 화합물을 이용하여 만든 파우치 셀의 전기화학적 특성 분석을 진행하였다. 이는 50 사이클 기준으로 Reference 대비 20%의 수명 증가와 10%의율 특성 향상을 보였다.

리튬 황 전지용 Sponge 형태의 S@ZIF 67/rGO 양극재의 전기화학 특성 분석 (The Electrochemical Properties of Sponge Type S@ZIF67/rGO as the Cathode Material for Lithium Sulfur Batteries)

  • 서채린;김성훈;안욱
    • 전기화학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.47-54
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    • 2024
  • 본 연구에서는 유황의 절연 특성 및 리튬 폴리 설파이드 용출로 인해 전지 수명 저하를 최소화하기 위해 ZIF67/rGO를 사용하였다. rGO로 포장이 된 ZIF67는 탄소 스펀지 내에 공간을 더 많이 만들어주며, 다량의 유황을 보관할 수 있다. 유황@ZIF67/rGO 복합체를 합성하고, 스펀지 형태로 제조함으로써 유황의 담지 능력을 향상시켰다. 그 결과로서 높은 초기용량을 보였으며, 약 1093 mAh g-1의 값을 나타내며 100사이클 후에 84%의 용량유지율을 보임을 확인하였다. 코발트와 탄소의 복합화를 통하여 유황과의 상호작용이 높아 ZIF67/rGO는 리튬유황전지의 양극 활물질인 유황을 담지하는 담지체로서의 높은 성능을 나타남을 확인하였으며, 높은 초기용량과 용량유지율이 개선되었음을 확인하였다.

유황전극의 탄소량 변화에 따른 리튬/유황 전지의 방전특성 변화 (Effect of Carbon Content of Sulfur Electrode on the Electrochemical Properties of Lithium/Sulfur Battery Using PEO Electrolyte)

  • 강근영;류호석;김종선;김기원;안주현;이건환;안효준
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제17권3호
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    • pp.317-323
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    • 2006
  • Electric conductive material should be homogeneously mixed with sulfur in sulfur electrode fabrication of lithium/sulfur battery, because sulfur is electric insulator. In this paper electrochemical properties of Li/S battery was studied with various compositions of sulfur electrodes. When content of sulfur changed from 40 wt.% to 80 wt.%, the 60 wt.% sulfur electrode showed the maximum capacity of 1489 mAh/g-sulfur. Electrochemical properties of Li/S battery using 60 wt.% sulfur was also investigated with various carbon contents. The discharge capacity changed as a function of carbon contents. The optimum composition was 25 wt.% carbon for 60 wt.% sulfur electrode.

Li 이차전지용 유황 양극의 방전 전위에 따른 퇴화거동에 관한 연구 (A study on the Capacity Fading Mechanism of Sulfur Cathode Depending on Discharge Potential for Li Rechargeable Battery)

  • 김현석;한상철;송미상;김진호;안효준;이재영
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제14권1호
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    • pp.46-52
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    • 2003
  • 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.