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1. 기술개요

■ 기술 목표 및 내용
◦ 기술 목표
－ 리튬-황 배터리의 에너지 밀도와 충·방전 안정성을 높이는 양극재 개발
· 저비용 원료 활용
· 간단한 제조공정 적용
· 리튬 폴리설파이드 용출 억제
· 구조적 안정성 보유
◦ 기술 내용
－ 탄소/질소 복합체와 황화리튬 전구체를 혼합·소성한 리튬-황 배터리용 양극재 제조방법 제공
· 에너지 밀도 향상, 리튬 폴리설파이드 용출 억제, 구조적 안정성 향상 기여
－ 본 발명에 의한 리튬-황 배터리용 양극재는 탄소-질소 유기결정체와 분자 단위의 탄소 전구체를 혼합하여 생성된 탄소/탄소-질소 복합체로 구성되며, 이 복합체 내에 황화리튬이 분산된 구조를 지님
－ 이러한 구조는 탄소 지지체가 질소 기능기를 포함한 다공성 형태로, 리튬 폴리설파이드 용출을 억제하고 충방전 시 부피 팽창을 견딜 수 있도록 설계

2. 기술의 우수성 및 도입 효과
■ 기존기술의 문제점
◦ 탄소 복합체 기반 리튬-황 배터리 양극재 기존기술의 한계(10-1488244)
－ 복잡한 공정 문제
· 기존기술은 탄소 지지체를 제조한 후, 이 지지체를 티오황산염 용액에 도입하여 복합체를 형성하는 방식으로, 공정이 복잡하여 생산과정이 번거로움
－ 황화리튬의 비균일한 분산
· 티오황산염을 환원하여 지지체 내에 황을 분산시키는 기존 방식은, 지지체에 황산리튬이 균일하게 분포하기 어려운 문제 존재
· 이는 양극재의 효율성과 배터리 성능 저하 유발 
－ 충방전 시 구조적 안정성 부족
· 기존기술로 제조된 양극재는 충방전 과정에서 황의 부피 팽창으로 인해 탄소 지지체가 붕괴하거나 미분화되는 현상 발생
· 이는 배터리 수명 단축 및 성능 저하 유발
■ 기술의 우수성
◦ 높은 에너지 밀도
－ 간단한 제조공정을 통해 바인더와 도전재를 사용하지 않고도 고밀도의 리튬-황 배터리용 양극재 형성 가능
－ 탄소 지지체에 황화리튬을 균일하게 분산시켜 에너지 효율 향상
◦ 충방전 안정성 강화
－ 리튬 폴리설파이드 용출을 억제하여 충방전 중 용량 저하 방지
－ 부피 팽창에도 구조적 안정성 유지
◦ 저비용 고부가가치 리튬-황 배터리용 양극재
－ 저렴한 원료 사용으로 가격경쟁력 확보 가능
－ 간단한 공정으로 고부가가치의 리튬-황 배터리용 양극재 생산 가능
■ 대상기술의 도입효과
◦ 리튬-황 배터리 성능 및 수명 향상
－ 리튬 폴리설파이드의 화학적 흡착 및 산화·환원 촉매 작용으로 용량 저하 방지
－ 나노기공 구조로 인해 충·방전 안정성이 높아지고 배터리 수명 연장
◦ 응용 가능성 확대
－ 고에너지 밀도와 경량화를 요구하는 드론, 항공기, UAM 등 다양한 미래형 운송 수단에 적합한 리튬-황 배터리 개발 가능
－ 활물질로 황화리튬을 사용하여, 음극에 리튬 금속을 사용할 필요가 없는 리튬 메탈 프리 리튬-황 배터리 개발 또한 가능

3. 주요 적용분야
■ 리튬-황 배터리 분야