| 기관명 |
NDSL |
| 작성자 |
KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 |
| 작성일자 |
2020-07-06 00:00:00.000 |
| 내용 |
<p>미국 메릴랜드 대학(University of Maryland), 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology), 국립 브룩헤이븐 연구소(Brookhaven National Laboratory)의 연구진은 리튬-황 배터리를 위한 새로운 황 음극 물질을 개발했다. 이 연구로 리튬-황 배터리는 더 높은 안정성과 에너지 밀도를 가질 수 있게 되었다.</p><p>저렴하고 지속 가능한 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라 에너지 밀도가 높은 배터리의 지속적인 개발이 매우 필요하게 되었다. 리튬-황 배터리는 높은 에너지 밀도, 저렴한 비용, 소재의 풍부성, 비독성, 지속 가능성 때문에 많은 과학자들로부터 관심을 끌고 있다. 그러나 리튬-황 배터리는 황의 낮은 전도성과 전해질 속의 리튬 폴리설파이드(lithium polysulfide) 중간체의 용해 때문에 사이클 수명이 짧고 낮은 에너지 밀도를 가진다.</p><p>그래핀, 탄소 나노튜브, 다공성 탄소, 흑연 등과 같은 수많은 전도성 물질들이 폴리설파이드의 용해를 방지하고 황 음극의 전기 전도성을 증가시키는데 사용되었다. 이번 연구는 폴리설파이드의 형성을 피하기 위해서 높은 황 함량을 가진 전도성 탄소 기질 속에 나노크기의 황을 캡슐화했다.</p><p>황을 안정화시키기 위해서 황과 산소/탄소 간의 화학적 결합을 사용했다. 화학적 결합은 진공 유리 튜브에서 순수한 황을 기화시키고 산소가 풍부한 유기 화합물을 탄화시키는 고온 처리를 통해 형성되었다. 최종적으로 높은 황 함량을 가진 황/탄소 복합체가 형성되었다.</p><p>주사 전자 현미경, 투과 전자 현미경, X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy), 쌍 분포 함수(pair distribution function)를 사용해서 전극의 반응 메커니즘을 알 수 있었다.</p><p>황/탄소 복합체의 경우에, 안정화된 황은 60%의 황 함량으로 탄소 속에 균일하게 분포되었다. 고체 전해질 간기(interphase)의 형성은 탄소 기질 속의 황을 완벽하게 밀봉하는데, 이것은 전해질 조건 하에서 우수한 전기 화학적 성능을 가지게 했다.</p><p>전기 자동차는 배터리의 화재 및 폭발 사고로 배터리 안전성이 항상 중요한 관심사였다. 리튬-황 배터리는 상용 리튬-이온 배터리에 비해서 5 배 이상의 용량을 가지고 있기 때문에 전기 자동차에 매우 유망하다. 또한 리튬-황 배터리는 가정용 및 포켓용 전자 제품, 대규모 에너지 저장 장치 등에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 향후에 많은 연구가 이루어져서 리튬-황 배터리가 빠른 시간 내에 상용화가 될 수 있기를 기대해본다.</p> |
| 출처 |
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| 원문URL |
<p>미국 메릴랜드 대학(University of Maryland), 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology), 국립 브룩헤이븐 연구소(Brookhaven National Laboratory)의 연구진은 리튬-황 배터리를 위한 새로운 황 음극 물질을 개발했다. 이 연구로 리튬-황 배터리는 더 높은 안정성과 에너지 밀도를 가질 수 있게 되었다.</p><p>저렴하고 지속 가능한 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라 에너지 밀도가 높은 배터리의 지속적인 개발이 매우 필요하게 되었다. 리튬-황 배터리는 높은 에너지 밀도, 저렴한 비용, 소재의 풍부성, 비독성, 지속 가능성 때문에 많은 과학자들로부터 관심을 끌고 있다. 그러나 리튬-황 배터리는 황의 낮은 전도성과 전해질 속의 리튬 폴리설파이드(lithium polysulfide) 중간체의 용해 때문에 사이클 수명이 짧고 낮은 에너지 밀도를 가진다.</p><p>그래핀, 탄소 나노튜브, 다공성 탄소, 흑연 등과 같은 수많은 전도성 물질들이 폴리설파이드의 용해를 방지하고 황 음극의 전기 전도성을 증가시키는데 사용되었다. 이번 연구는 폴리설파이드의 형성을 피하기 위해서 높은 황 함량을 가진 전도성 탄소 기질 속에 나노크기의 황을 캡슐화했다.</p><p>황을 안정화시키기 위해서 황과 산소/탄소 간의 화학적 결합을 사용했다. 화학적 결합은 진공 유리 튜브에서 순수한 황을 기화시키고 산소가 풍부한 유기 화합물을 탄화시키는 고온 처리를 통해 형성되었다. 최종적으로 높은 황 함량을 가진 황/탄소 복합체가 형성되었다.</p><p>주사 전자 현미경, 투과 전자 현미경, X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy), 쌍 분포 함수(pair distribution function)를 사용해서 전극의 반응 메커니즘을 알 수 있었다.</p><p>황/탄소 복합체의 경우에, 안정화된 황은 60%의 황 함량으로 탄소 속에 균일하게 분포되었다. 고체 전해질 간기(interphase)의 형성은 탄소 기질 속의 황을 완벽하게 밀봉하는데, 이것은 전해질 조건 하에서 우수한 전기 화학적 성능을 가지게 했다.</p><p>전기 자동차는 배터리의 화재 및 폭발 사고로 배터리 안전성이 항상 중요한 관심사였다. 리튬-황 배터리는 상용 리튬-이온 배터리에 비해서 5 배 이상의 용량을 가지고 있기 때문에 전기 자동차에 매우 유망하다. 또한 리튬-황 배터리는 가정용 및 포켓용 전자 제품, 대규모 에너지 저장 장치 등에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 향후에 많은 연구가 이루어져서 리튬-황 배터리가 빠른 시간 내에 상용화가 될 수 있기를 기대해본다.</p> |
| 내용 |
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| 첨부파일 |
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