Li-S battery 기술설계

1. Li-S 배터리 개요

리튬-황(Li-S) 배터리는 고에너지 밀도와 저비용 특성으로 인해 차세대 에너지 저장장치로 주목받고 있다. 기존의 리튬이온 배터리보다 이론적 에너지 밀도가 2600 Wh/kg에 달해 전기자동차 및 드론 등 다양한 분야에서 적용 가능성이 크다. 이 배터리는 양극에 황을 사용하며, 황의 가격은 1kg당 약 4달러로 저렴하여 전체 배터리 비용을 낮추는 데 유리하다. 또한, 황은 자연상태에서 풍부하게 존재하며, 지구상 전체 원소 중 13%를 차지하는 충전재로서 공급 안정성도 높다. 그러나 실용화 과정에서는 일부 기술적 난제들이 존재하는데, 대표적으로 다중 전기전도성 문제와 충전 과정에서 형성되는 배터리 셀 내부의 인쇄 현상이 있다. Li-S 배터리의 작동 원리는 충전 시 황이 리튬과 반응하여 리튬 폴리설파이드(Li2Sx)로 전환되고, 방전 시 역반응을 통해 전기를 발생시키는 구조이다. 충전-방전 사이클 수명은 아직 상용화 초기 단계로 200회 정도로 제한적이지만, 연구진은 이를 1000회 이상까지 끌어올리기 위한 다양한 신소재 개발에 박차를 가하고 있다. 또한, 기존 리튬이온 배터리 대비 에너지 효율이 약 70%로 낮은 편이며, 이는 황과 …