The continuous consumption of plastic has caused plastic waste accumulation and negative impacts on the environment. In response to this issue, plastic waste recycling through a pyrolysis process to produce liquid oils has been proposed. However, the pyrolysis process involves discarded or incinerated residue and effective utilization of the pyrolytic residue is required accordingly. This work introduces a hybrid carbon material that has not only high porosity but also polar sites, such as metal oxides and multi-hetero-atom (boron and nitrogen) doping sites. This material was synthesized from the pyrolytic residue through a top-down process, unlike the conventional bottom-up synthesis process employed for hybrid carbon. The resultant material is used as a functional layer of a interlayer, and it can effectively suppress the shuttle effect with excellent lithium polysulfide trapping ability and positively contribute to redox reaction kinetics of lithium sulfur batteries. As a result, a resultant cell with the pyrolytic residue derived interlayer exhibited outstanding cyclic stability and electrochemical performance: the capacity decay per cycle was only 0.057 % even after 500 cycles at a current density of 1 C. This work will provide a useful reference to suggest a promising approach for effective utilization of the pyrolytic plastic waste residue.
플라스틱의 지속적인 소비로 인해 플라스틱 폐기물이 축적이 심화되며 이는 환경적인 이슈에 영향을 미친다. 이에 대해, 열분해를 통해 액체 연료를 생산하는 폐 플라스틱 재활용 전략이 제안되고 있다. 하지만 열분해 공정은 다량의 잔사물의 생성을 수반하며 생성된 잔사물은 주로 버려지거나 소각되기 때문에 잔사물의 활용에 대한 대안이 필요하다. 본 연구는 다공성뿐만 아니라 금속 산화물 및 다중 이종원소 (붕소 및 질소) 도핑 위치와 같은 극성 위치를 갖는 하이브리드 탄소 재료를 소개한다. 이 물질은 하이브리드 탄소에 사용되는 기존의 상향식 합성 공정과 달리 하향식 공정을 통해 열분해 잔류 물에서 합성되었다. 생성 된 물질은 개질 분리막의 중간층으로 사용되며, 우수한 폴리 설파이드 포집 능력으로 셔틀 효과를 효과적으로 억제 할 수 있으며 리튬 황 전지의 산화 환원 반응 역학에 긍정적으로 기여할 수 있었다. 그 결과 열분해 잔사물 기반 중간층이 있는 최종 전지는 뛰어난 사이클 안정성과 전기 화학적 성능을 나타내었으며, 1 C의 전류 밀도에서 500 사이클 후에도 불과 0.057 %의 사이클 당 용량 감소율을 보였다. 결과적으로 본 연구는, 폐 플라스틱 열분해 잔사물의 효과적인 활용에 대한 효과적인 전략을 제안함과 동시에 유용한 참고 자료로써 제공 되어 질 것이다.