리튬-황 전지용 양극 및 그의 제조방법 및 그를 포함하는 리튬-황 전지

그래핀-CNT 네트워크에 황을 안착시킨 고강도 펠렛형 리튬-황 양극

본 기술은 그래핀과 카본나노튜브(CNT)가 먼저 형성한 3차원 네트워크 구조 안에 황 함유 물질을 안착시켜 균일하게 분산시키고, 이를 펠렛 형태로 가압 성형하여 물리적 강도와 전기화학적 활성 면적을 극대화한 리튬-황 전지용 양극 구조체입니다.

기존 리튬-황 전지 양극은 황 입자가 서로 뭉쳐 활물질 이용률이 낮았고, 사이클이 진행될수록 펠렛 구조가 무너지는 문제가 있었습니다. 또한 고로딩 조건에서는 폴리설파이드 셔틀 현상과 전해액 점도 상승으로 이온 전도도가 떨어지는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 바인더 용액에 활물질을 혼합·교반해 분산성을 높이고, 그래핀-CNT 네트워크에 황을 내장한 뒤 50~1000 MPa 압력과 40~80℃ 온도 조건에서 펠렛화하여 구조적 안정성을 확보하도록 구성됩니다. 여기에 TTE 등 불소계 희석제를 전해질에 첨가해 폴리설파이드로 인한 점도 상승을 억제합니다. 드론, 고고도 무인기, 경량 웨어러블 전원처럼 무게당 에너지가 중요한 분야에 적용될 수 있어 바인더 비중을 낮춘 고로딩 황 양극을 무너짐 없이 구현할 수 있습니다.

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Key Features:

• 황 함유 물질과 그래핀 및 카본나노튜브를 포함하고 바인더와 함께 리튬-황 전지용 양극을 이루는 양극활물질
• 그래핀과 먼저 혼합되어 네트워크 형태로 구비된 후 황 함유 물질이 그 내부에 안착되도록 하는 카본나노튜브
• 밀도 0.7~2.0 x 10³ kg/㎥ 범위와 500~1000 MPa의 압축강도를 갖도록 가압 성형된 양극 펠렛
• 1 nm 내지 100 nm 두께와 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛ 면적 크기를 갖는 나노플레이트 형태의 그래핀

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