탄산염 전해액 Li-S 전지 안정화 전략

탄산염 기반 전해액에서 리튬-황(Li-S) 전지를 안정화하려면 황 거동과 계면 화학을 동시에 제어해야 합니다. 본 연구는 폴리설파이드 형성 및 확산을 제한하는 초미세 다공성 탄소(UMC) 황 호스트와 이온 전도성 경로를 촉진하고 황 산화환원 반응을 안정화하는 DODT-PEG 공중합체 전해액 첨가제를 결합한 협력적 전략을 제시합니다. UMC의 초미세 다공성 구조는 황 종을 서브나노미터 기공 내에 물리적으로 가두어 폴리설파이드 형성과 외부 확산을 효과적으로 억제합니다. 동시에 DODT-PEG 공중합체는 양극/전해액 계면을 변형하여 이온 전도 경로를 개선하고 황 산화환원 반응을 안정화하는 역할을 합니다. 구조적, 전기화학적, 임피던스 및 사후 분석을 통해 황 가둠과 계면 조절의 개별적인 역할이 규명되었으며, 이는 향상된 전기화학적 거동과 밀접하게 연관되어 있음이 확인되었습니다. 이 통합 시스템은 높은 가역적 황 활용률, 99% 이상의 쿨롱 효율을 갖는 안정적인 사이클링, 그리고 향상된 속도 특성을 가능하게 합니다. Li//Li 대칭 전지 분석 결과, 공중합체 첨가제의 유익한 효과는 리튬 표면이 아닌 양극에 국한되어 나타났습니다. 본 연구는 호스트 설계와 전해액 엔지니어링의 조화로운 접근이 기존 탄산염 전해액에서 Li-S 전지 성능을 개선하는 간단하고 확장 가능한 경로를 제공함을 보여줍니다.