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황-시트랄 공중합체의 합성 및 리튬-황 전지용 양극 소재로의 응용
노국윤(Guk Yun Noh),박소현(So Huyn Park),이지목(Ji Mok Lee),김병각(Byoung Gak Kim),석정돈(Jungdon Suk),김동균(Dong-Gyun Kim),김용석(Yong Seok Kim) 한국고분자학회 2019 폴리머 Vol.43 No.2
리튬-황 전지는 지난 십여 년간 많은 관심 속에 연구되었지만, 장기적으로 전지 성능 저하를 야기하는 폴리설파이드 용출 문제가 여전히 당면 과제로 남아있다. 본 논문에서는 천연물 유래인 시트랄에 역가황 반응을 통하여 리튬-황 전지에 적용 가능한 효과적인 양극 활 물질을 제조하였다. 역가황 반응 시, 원소 황과 시트랄의 당량비를 조절하여 78-93%의 높은 황 함유랑을 갖는 황-시트랄 공중합체를 합성하였다. 특히, 89%의 황 함유량을 갖는 황-시트랄 공중합체를 양극 활 물질로 적용한 리튬-황 전지는 폴리설파이드 용출이 제한됨을 확인하였고, 그에 따라 우수한 용량 유지율을 보였다. 이는 공중합체에 존재하는 미반응 원소 황이 적을뿐 아니라, 전해액에 불용성인 긴 폴리설파이드 사슬의 함량이 높기 때문이다. Lithium-sulfur batteries (LSBs) have been of particular interest over the last decade but the long-term problem of polysulfide elution that causes deterioration of cell performance remains a challenge. Herein, an effective cathode active material applicable to LSBs was prepared through the inverse vulcanization reaction of citral, a natural product. During the inverse vulcanization reaction, a sulfur-citral copolymer (SCPs) having a high sulfur content of 78-93% was prepared by controlling the equivalence ratio of elemental sulfur and citral. In particular, LSBs, in which a sulfur-citral copolymer having a sulfur content of 89% was applied as a cathode active material, were confirmed to have limited polysulfide elution, and thus showed excellent capacity retention. This is attributed to the large content of electrolyte-insoluble long polymer chains as well as low content of unreacted elemental sulfur presented in polymer chain.
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