본 기술은 전이금속 황화합물이 코팅된 도전성 카본 담체에 황을 함침시킨 황 복합체와 황화물계 고체전해질을 극성도 3~5의 극성용매(예: 이소프로필 아세테이트)로 습식 혼합하는 기술입니다. 계면에 폴리술피도-인터미디에이트 화합물(P-IC)을 형성하여 입자 간 접촉 면적과 계면 결합력을 극대화합니다.
기존 건식 혼합법이나 무극성 용매를 사용하면 황과 고체전해질을 균일하게 섞기 어려운 문제가 있었습니다. 계면 접촉 불량으로 내부 저항이 커지고 보이드(void)가 생기면서 이온 전도도가 낮아지고 전지 용량이 줄어드는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 극성도 3~5인 극성용매 안에서 황 복합체와 황화물계 고체전해질을 습식 혼합해 계면 화학 반응을 유도하도록 구성됩니다. 이 과정에서 생성되는 폴리술피도-인터미디에이트 화합물(3Li+-PS4+n3-)이 입자 간 계면 접착 강도를 0.15N 이상으로 높이고 보이드를 최소화해 전극 내 이온 전도 채널을 확보합니다. 고에너지 밀도가 요구되는 드론, 도심항공교통(UAM), 경량 전기차용 전고체 리튬황전지 양극 공정에 적용될 수 있어 황 활물질 이용률을 끌어올리고 셀 단위 중량당 용량을 높이는 데 기여합니다.
본 발명은 산업통상자원부의 탄소중립 인력양성 에너지 혁신 연구센터 지원을 통해 개발되었습니다.
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