초록 |
차세대 배터리로 가장 주목받고 있는 리튬-황 전지는 황의 용출문제와 같은 근본적인 문제를 해결하는 데 어려움을 겪고 있다. 한편, 리튬-셀레늄 전지는 리튬-황 전지와 유사한 반응 메커니즘 및 부피당 에너지 밀도를 가지면서도 황보다 전기전도도가 높아 새로운 대안으로 제시되고 있다. 그러나 Bulky한 셀레늄은 낮은 활성과 저조한 이온 및 전자 전도도를 가지므로 셀레늄의 나노화가 요구된다. 본 연구는 셀레늄 담지체로써 전기방사 및 후열처리 공정을 통하여 메조 기공과 마이크로 기공을 동시에 갖는 다공성 탄소 및 그래핀 복합섬유를 합성한다. 이를 리튬-셀레늄 전지로 적용한 결과, 0.5 C의 전류 밀도에서 700 cycle 후에도 447 mAh g-1의 높은 가역 용량을 유지하며 우수한 안정성을 나타냈다. 마이크로 기공은 활성도가 높은 사슬형 셀레늄 담지를 가능케 하였으며, 메조-마이크로 복합기공 구조는 넓은 비표면적을 제공하고 전해질의 침투 촉진 및 리튬 이온 확산거리를 단축시켰다. 또한 그래핀의 존재는 전기전도성을 향상시켜 결과적으로 20 C의 높은 전류밀도에서도 282 mAh g-1의 용량을 유지하며 뛰어난 율속 특성을 나타냈다. |