Lithium-oxygen batteries have drawn many attentions as a next generation battery due to its high specific energy density. Direct usage of lithium metal and atmospheric oxygen as an active species, however, brings many challenges to lithium-oxygen batteries. Some of the main challenges we face are cycle life and overpotential of the cathode. There have been many attempts to find the solution to this problem by utilizing carbon materials due to its cheap and various morphology characteristics. Graphene aerogel has drawn attention as a low density porous carbon material but the limitations in fabrication has been the major problem. In this research, we have used boron and nitrogen doping in a one-pot synthesis to improve the electrochemical characteristics of graphene aerogel. Also, fragmentation and reassembly of graphene aerogel has been proposed as a new fabrication method for graphene aerogel cathode. B/N-doped graphene aerogel has shown high capacity and excellent cycle life in Li-oxygen battery application.
리튬-산소 전지는 최근 고용량의 특성으로 인하여 최근 차세대 전지로서 주목을 받고 있다. 리튬 산소 전지는 리튬 금속과 공기중의 산소를 활성 물질로서 직접 사용함으로서 넘어야 할 여러 문제들이 있다. 그 중 리튬-공기 전지 양극재의 수명과 과전압 문제가 중점적으로 연구되고 있다. 이를 해결하기 위하여 다양한 양극재 물질들이 시도 되었고, 그 중 가격이 저렴하면서 다양한 형태를 이룰 수 있는 탄소 물질들이 최근 많이 연구되었다. 그래핀 에어로겔은 저밀도 다공성의 탄소 물질로서 최근 많은 주목을 받았지만, 그 성형에 있어 많은 어려움이 있다. 이번 연구에서는 그래핀 에어로겔의 양극재로서 성능 향상을 위하여 합성과 함께 붕소와 질소의 도핑을 시도하였다. 그리고 그래핀 에어로겔의 입자화와 재조립을 통하여 그래핀 에어로겔 양극재의 새로운 성형 방법을 제시하였다. 붕소와 질소가 도핑된 그래핀 에어로겔 종이 양극재는 리튬-산소 전지에서 높은 용량과 뛰어난 수명을 보였다.
