Lithium-sulfur (Li-S) battery can utilize abundant sulfur which is produced as 70 million tons every year during oil refining process, it has affordable price and eco-friendly characteristic. Li-S battery also has high theoretical capacity density(1167mAh/g) and energy density (2600Wh $kg^{-1}$), it has been considered as next-generation battery. In despite of these advantages, Li-S battery has very poor stability due to several problems, ‘shuttle effect’ which is that soluble lithium polysulfide (LiPS) from sulfur cathode decrease Coulombic efficiency (CE) have remained the important problem to solve. In this paper, we succeeded to modify separator to suppress that soluble LiPS moves to anode via initiated chemical vapor deposition(iCVD) process. We used poly vinyl imidazole(pVIDZ) for modifying separator, we minimized loss of energy density because ultra-thin and 0.055mg$cm^{-2}$ pVIDZ was coated on polypropylene separator(pVIDZ@PP) by one-step via iCVD process. When pVIDZ@PP was used for Li-S battery separator, it showed an outstanding performance of a high capacity of 906 mA h $g^{−1}$ and it maintained specific capacity of 506 mA h $g^{−1}$ after 900 cycles. This result offers new method to modify separator by one step with minimizing loss of energy density.
리튬 황 배터리는 매년 정유 과정에서 발생하는 7000만톤의 막대한 양의 황을 활용할 수 있어 값이 저렴하고 친환경적이다. 또한 높은 이론적 용량 밀도(1167mAh $g^{−1}$)와 에너지 용량(2600WhK$g^{−1}$)을 가지고 있어, 차세대 배터리로 각광받고 있다. 이런 장점에도 불구하고, 리튬 황 배터리는 몇 가지 고질적인 문제로 인하여 안정성이 낮으며, 그 중 황 전극에서 용출된 리튬 폴리설파이드(LiPS)가 쿨롬 효율(CE)을 저하시키는‘셔틀 효과’가 해결해야 할 중요한 문제로 남아있다. 본 연구에서는 개시제를 이용한 화학기상증착(iCVD) 공정을 사용하여 리튬 황 배터리의 분리막을 개질하여 용출된 리튬폴리 설파이드(LiPS)가 음극에 도달하는 양을 줄이는데 성공하였다. 개질에 사용된 물질로는 폴리 바이닐 이미다졸(pVIDZ)을 사용하였고, iCVD 공정을 통하여 하나의 과정으로, 매우 얇고 0.055mg $cm^{−2}$의 적는 양의 pVIDZ이 분리막에 코팅되어 에너지 밀도의 저하를 최소화할 수 있었다. 실제 pVIDZ이 코팅된 폴리프로필렌 분리막(pVIDZ@PP)을 리튬 황 배터리를 구동하였을 때, 901mAh $g^{−1}$의 높은 용량 밀도를 나타 내었으며, 900사이클이 지나서도 506mAh $g^{−1}$의 용량 밀도를 유지할 수 있었다. 해당 연구 결과는 에너지 밀도의 손실의 최소화하면서 하나의 과정으로 리튬 황 배터리의 안정성을 증가시킬 수 있는 새로운 공정 방법을 제시한다.