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Rational design of crack-free sulfur electrodes by scaffold-supported drying for ultrahigh-sulfur-loaded lithium sulfur batteries = 초고로딩 리튬황 전지용 지지체 도움을 통한 균열 없는 전극 설계
서명 / 저자 Rational design of crack-free sulfur electrodes by scaffold-supported drying for ultrahigh-sulfur-loaded lithium sulfur batteries = 초고로딩 리튬황 전지용 지지체 도움을 통한 균열 없는 전극 설계 / Hobeom Kwack.
저자명 Kwack, Hobeom ; 곽호범
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2019].
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8033647

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학술문화관(도서관)2층 패컬티라운지(학위논문)

MCBE 19001

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초록정보

Despite notable progresses of rechargeable lithium sulfur batteries during the past decade, achieving high performances with high sulfur-loaded sulfur cathodes remains a key challenge for the commercialization of practical lithium sulfur batteries. This paper presents a novel method to fabricate a crack-free sulfur electrode of an ultrahigh sulfur loading (16 mg $cm^{-2}$) and a high sulfur content (64 %). By introducing a porous scaffold on the top of the cast of sulfur cathode slurry, the crack formation during the drying of the cast can be prevented due to a lowered volume shrinkage at the skin. The scaffold-supported sulfur cathode delivers a notably high capacity of 10.3 mAh $cm^{-2}$ and 473 mAh $cm^{-3}$ at the $78^{th}$ cycle, demonstrating that the crack-free structure renders more uniform redox reaction at such high sulfur loading. The highly-packed feature of the sulfur cathode is advantageous in reducing the amount of electrolyte which additionally contributes to high energy density. Therefore, the scaffold-supported drying fabrication provides an effective route to design a practically viable, energy-dense lithium sulfur battery.

리튬황 전지의 주목할만한 진보에도, 고로딩 황전극으로 좋은 성능을 얻는 것은 리튬황 전지의 상용화의 중요한 과제로 남아있다. 본 논문은 초고로딩 황전극의 제조를 위한 새로운 방법을 제시한다. 구멍이 있는 지지체를 캐스팅된 황전극 슬러리 위에 올려 건조 시 표면에서의 부피 수축을 막아 균열을 억제한다. 지지체 도움으로 만들어진 황전극은 10.3 mAh $cm^{-2}$ 그리고 473 mAh $cm^{-3}$라는 높은 용량을 78번째 사이클에서 전달한다. 그리고 이는 균열 없는 구조가 고황로딩에서 더 균일한 산화 환원 반응을 유도하기 때문이다. 조밀하게 포장된 황전극의 특징은 에너지 밀도를 올리는데 또한 전해질의 사용량을 감소시켜 더욱 유리하다. 그러므로, 지지체 도움 건조는 실용적이고 에너지 밀도가 높은 리튬황 전지를 디자인하는데 효과적인 방법을 제시한다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MCBE 19001
형태사항 iii, 37 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 곽호범
지도교수의 영문표기 : Hee-Tak Kim
지도교수의 한글표기 : 김희탁
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과,
서지주기 References : p. 32-36
주제 Lithium-sulfur batteries
high sulfur-loaded cathode
electrode fabrication
crack-free electrode
$Li_2S$ deposition
리튬황 전지
고로딩 전극
전극 제조
균열 없는 전극
$Li_2S$ 침적
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