Based on the high theoretical capacity of 1,675 mAh g-1 and the cheap price of anode active material, lithium-sulfur batteries are now drawing attention as a next-generation battery to replace lithium-ion batteries. The battery, which uses sulfur as an cathode active material, has switching reactions between various chemical species during the discharge and charging process. The final discharge product, lithium sulfide, is accumulated by growing the space in which electrochemical reactions can take place within the electrodes, causing electrical short circuits. To solve this problem, we achieved 92$ of the theoretical capacity by replacing the LiTFSI salts with the high Gutmann Donor electrolyte salt (LiBr) that can increase the degree of resolution and mobility in the electrodes of lithium sulfide. However, it shows very low metal stability compared to the existing LiTFSI. Therefore, in this study, the problem of anode is identified when salt with high Gutmann Donor electrolyte salt (LiBr). In addition, ceramic polymer composite protective layer was introduced to compensate for this.
리튬-황 전지는 1675mAh g-1의 높은 이론 용량과 양극 활물질의 값싼 가격을 바탕으로 현재 리튬 이온 전지를 대체할 차세대 전지로 주목 받고 있다. 황을 양극 활물질로 이용하는 이 전지는 방전 및 충전 과정 중 다양한 화학 종간의 전환 반응이 존재하며, 최종 방전 생성물인 리튬 설파이드 (Li2S) 의 전극 내 전기 화학 반응이 일어날 수 있는 공간을 성장하여 축적되며 전기적 단락을 유발한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 리튬 설파이드의 전극 내 해리도와 이동도를 높일 수 있는 높은 전자 기여도 (Gutmann Donor) 를 가진 전해질 염(LiBr) 으로 현재 LiTFSI 염을 대체하여 부도체인 리튬 설파이드의 전극 위 3차원 성장을 유도하며 이론용량의 92%를 달성하였다. 하지만 기존 LiTFSI 대비하여 매우 낮은 금속 안정성을 보여주고 있다. 따라서 본 연구에서는 높은 전자 기여도를 가진 염을 사용하였을 때 음극에서 생기는 문제를 규명하고, 이를 보완하기 위해 세라믹 고분자 복합 보호막을 도입하였다. 복합 보호막은 높은 전자 기여도를 가진 전해질 염에서 높은 금속 안정성을 보여준다.
