리튬황 전지의 폴리설파이드 고정화 및 불용성 리튬설파이드 계면 제어 연구

Lithium-Sulfur Battery Studies on Polysulfide Immobilization and Insoluble Lithium Sulfide Interfacial Control

연구 내용

다공성 호스트를 기반으로 폴리설파이드를 강하게 고정화하고, 리튬설파이드의 분자전환 키네틱을 계면에서 유도해 장수명 리튬황 전지를 구현하는 연구입니다.

리튬황 전지의 shuttle effect를 억제하기 위해 ordered mesoporous 구조의 Mn2O3 호스트를 설계하고, 다수의 기공과 강한 극성-극성 상호작용으로 긴 폴리설파이드 사슬을 포획·고정화하는 전략을 연구합니다. 또한 분산된 황과 용출되는 중간종이 계면에서 안정적으로 전환되도록, 촉매 성질을 갖는 탄소계 소재를 separator 또는 반응 매질에 연계하여 반응 경로를 조절합니다. 더 나아가 불용성 리튬설파이드가 형성되는 조건을 계면 제어 관점에서 정량적 공정 변수로 연결하는 방향을 함께 수행합니다.

관련 프로젝트

3건

연구 흐름

초기 연구는 Li-S 셀에서 폴리설파이드 용출로 인한 용량 저하 문제를 해결하기 위해, KIT-6 hard templating 기반 ordered mesoporous Mn2O3 호스트를 cathode host로 설계하는 쪽에 집중했습니다. 이후 폴리설파이드 포획 메커니즘을 polar-polar interaction과 사슬 catenation 관점에서 해석하여, 전환 안정성을 높이는 방향으로 확장했습니다. 최근에는 biomass 유래 탄소 매트릭스에 Si-Fe dual-atomic site를 도입해 산소환원 반응뿐 아니라 Li-S용 separator 촉매로도 활용 가능성을 검토하고, 계면에서 불용성 리튬설파이드가 형성·유도되는 분자전환 키네틱 기반 제어 연구를 병행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

폴리설파이드 고정화 호스트 소재
불용성 리튬설파이드 형성 유도
장수명 리튬황 전지 셀 설계
separator 기능성 코팅·층 구조
분자전환 키네틱 기반 계면 모델
고률 특성 향상용 반응 매질
Li-S 셔틀 저감 공정 변수 도출
탄소계 촉매 기반 반응 경로 조절
전극-전해질 계면 안정화
대면적 전극 적용 가능성 검증