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$CO_2$-derived porous carbon containing high sulfur content used as a cathode in lithium-sulfur batteries = 높은 황 함량을 가진 이산화탄소 유래 탄소의 리튬-황 전지 양극재로서의 활용
서명 / 저자 $CO_2$-derived porous carbon containing high sulfur content used as a cathode in lithium-sulfur batteries = 높은 황 함량을 가진 이산화탄소 유래 탄소의 리튬-황 전지 양극재로서의 활용 / Sang Yeon Lee.
저자명 Lee, Sang Yeon ; 이상연
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2019].
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8033949

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학술문화관(도서관)2층 패컬티라운지(학위논문)

MCBE 19039

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초록정보

Lithium-sulfur (Li-S) batteries are one of the promising candidates as the next generation energy storage devices, suitable for various mobile and stationary electronics. In this work, hierarchical porous carbon derived through $CO_2$ conversion is used as the host material for a cathode in Li-S batteries. $NaBH_4$ is used as a reducing agent and $CaCO_3$ as a nano-template to synthesize the hierarchical porous carbon named CPC. The S/C composite fabricated through melt diffusion technique contains high sulfur content above 80 wt% due to the large pore volume of CPC, especially in mesoporous area. S/C composite alleviates the shuttle effect and provides a conductive pathway for charge transfer. Moreover, carbon nanofiber (CNF) interlayer is used in combination to achieve a high initial capacity of 1105 mAh/g and discharge capacity of 687 mAh/g after 100 cycles at 0.2 C. The novelty of this work lies on introducing $CO_2$ derived CPC to synthesize S/C composite in combination with the CNF interlayer to enhance the performance of Li-S batteries.

리튬-황 전지는 높은 이론 용량과 에너지 밀도를 가지고 있어 차세대 에너지 저장 재료로 주목을 받고 있다. 본 연구는 이산화탄소 전환으로 만들어진 다공성 탄소 재료를 리튬-황 전지의 양극재로 활용하였다. $NaBH_4$를 환원제로, $CaCO_3$를 나노템플릿으로 사용하여 만든 이산화탄소 유래 탄소 재료인 CPC는 기공 부피가 크며, 이를 통해 80 wt% 이상의 황 함량을 가진 S/C 복합체를 만들었다. CPC는 S/C 복합체에 쓰였을 때 폴리 설파이드를 가두는 역할과 전도성 네트워크를 형성하는 역할을 수행한다. 그리고 이러한 S/C 복합체에 용량 감소를 보완하기 위해 탄소나노섬유가 중간층으로 쓰였으며 CPC1-S와 탄소나노섬유 중간층은 1105 mAh/g의 높은 초기 용량과 0.2 C에서 100 사이클 이후에 687 mAh/g의 방전 용량을 보였다. 본 연구는 이산화탄소 유래 탄소 재료를 리튬-황 전지 양극재의 지지체로 처음 소개하였으며, 탄소나노섬유 중간층과 함께 향상된 성능을 보였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MCBE 19039
형태사항 iii, 27 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 이상연
지도교수의 영문표기 : Seung Bin Park
지도교수의 한글표기 : 박승빈
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과,
서지주기 References : p. 26-27
주제 Lithium-sulfur batteries
$CO_2$ conversion
hierarchical porous carbon
high sulfur loading
CNF interlayer
리튬-황 전지
이산화탄소 전환
다공성 탄소
높은 황 함량
탄소나노섬유 중간층
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