In spite of abundance of raw materials, low price, and high theoretical capacity, since the cathode does not contain lithium (Li), lithium-sulfur (Li-S) batteries have a problem that is inevitably used as Li anode. During the charging and discharging cycle of Li-S batteries, lithium dendrite had grown increasingly. In addition, polysulfide which is formed by reaction with sulfur and lithium dissolved into the electrolyte to crossing the separator. As such fundamental problems of Li and S caused significant impacts on cycle life and safety of the Li-S batteries.
Due to high energy density, Lithium-ion batteries are one of the successfully commercialized to be used as an energy storage for mobile electronics. Recently, hands carrying mobile electronics are slowly transformed into wearable electronics. As often as applied any part of human body to use such as the wrist, the wearable electronics were associated with vision, hearing, smell, and sense of touch etc., innovative development such as augmented reality and virtual reality beyond the scope of the existing mobile electronics. However, design of wearable electronics on the market today are not far off in the form of a conventional mobile electronics.
In this study to overcome these problems, in case of the next generation Li-S batteries were introduced into mechanical and chemical approaches, and in case of the next generation Li-ion batteries introduced into a structural approach.
리튬-황 전지는 양극 활물질인 황의 풍부한 매장량, 싼 가격, 그리고 높은 이론 용량에도 불구하고, 양극에 리튬이 포함되어있지 않기 때문에, 필연적으로 리튬을 음극으로 사용해야 하는 문제를 가지고 있다. 리튬-황 전지가 충전과 방전을 반복하면, 리튬은 점차 첨예한 리튬 금속 수지상으로 성장하게 된다. 또한, 황이 리튬과 반응하여 형성되는 폴리 설파이드는 전해액에 용출되어 분리막을 넘나들게 된다. 이렇듯 리튬과 황의 근본적인 문제는 리튬-황 전지의 수명과 안전성에 중대한 영향을 야기한다.
리튬-이온 전지는 높은 에너지 밀도로 모바일 전자제품의 에너지원으로서 사용되는 성공적으로 상용화된 전지 중 하나이다. 최근, 손에 들고 다니는 모바일 전자제품은 웨어러블 전자제품으로 조금씩 변모하고 있다. 손목과 같은 자주 사용하는 신체의 일부에 착용하거나, 시각, 청각, 후각, 촉각 등 감각기관과 밀접하게 연계되면서, 웨어러블 전자제품은 증강현실이나 가상현실과 같은 기존 모바일 전자제품의 영역을 넘어서 혁신적인 발전으로 이어지고 있다. 그러나 현재 출시되고 있는 웨어러블 전자제품의 형태는 기존 모바일 전자제품의 형태에서 크게 벗어나지 못하고 있다.
본 연구에서는 이러한 문제를 극복하고자, 차세대 리튬-황 전지에 기계 및 화학적인 접근 방법을 도입하고, 차세대 리튬-이온 전지는 구조적인 접근 방법을 도입하였다.
