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dc.contributor.advisor남관우-
dc.contributor.author최미소-
dc.creator최미소-
dc.date.accessioned2026-09-02T16:31:53Z-
dc.date.available2026-09-02T16:31:53Z-
dc.date.issued2026-
dc.identifier.otherOAK-000000262687-
dc.identifier.urihttps://dcollection.ewha.ac.kr/common/orgView/000000262687en_US
dc.identifier.urihttps://dspace.ewha.ac.kr/handle/2015.oak/276266-
dc.description.abstractLithium–sulfur (Li–S) batteries are promising next-generation energy‐storage systems due to their high theoretical energy density, yet practical implementation is limited by polysulfide dissolution/shuttle and sluggish multi-step conversion kinetics. Here, we develop a conductive MOF–carbon hybrid sulfur host (CPF) by uniformly integrating a Fe–HHTP 2D conductive MOF with N-doped carbonized polypyrrole nanotube scaffolds, targeting chemisorption-driven polysulfide regulation and accelerated redox kinetics rather than pore‐confinement. Structural and compositional analyses confirm successful hybrid formation, while N2 sorption reveals an external-surface–dominant architecture, providing readily accessible interfacial sites. CPF exhibits stronger polysulfide uptake than carbon references in Li2S6 adsorption tests and shows Fe–Nx–related interfacial chemical environments by XPS. Electrochemically, CPF/S delivers enhanced reaction kinetics and reduced polarization, evidenced by scan-rate-dependent CV analysis, lower interfacial impedance after activation, and well-preserved charge/discharge plateaus over a wide current range. As a result, CPF/S demonstrates superior rate capability and markedly improved long-term cycling stability compared with CPNT/S and SP/S (e.g., 457 mAh g-1 after 300 cycles at 0.3 A g-1, and 393 mAh g-1 after 650 cycles at 1.0 A g-1 with ~100% coulombic efficiency). These results highlight the effectiveness of Fe–HHTP–coupled N-doped carbon scaffolds in enabling accessible chemisorption/kinetic synergy for durable, high-rate Li–S cathodes.;리튬–황(Li–S) 전지는 높은 이론 에너지 밀도와 원재료의 풍부함으로 차세대 에너지저장 시스템의 유력한 후보로 주목받고 있으나, 충·방전 과정에서 발생하는 폴리설파이드의 용출 및 셔틀 현상과 더불어 다단계 전환 반응의 느린 반응 속도(kinetics)로 인해 실제 적용에 한계가 존재한다. 본 연구에서는 기공 내 물리적 가둠(confinement) 중심의 설계에서 벗어나, 화학적 흡착(chemisorption) 기반의 폴리설파이드 조절과 전환 반응 촉진을 동시에 달성하기 위한 전도성 MOF–탄소 하이브리드 황 호스트를 제안하였다. 이를 위해 N-도핑 탄화 폴리피롤 나노튜브(CPNT) 표면에 Fe–HHTP 기반 2D 전도성 MOF를 균일하게 결합한 CPF 복합체를 합성하였으며, 구조/조성 분석을 통해 복합체 형성을 확인하였다. 특히 N₂ 흡착 분석에서 CPF는 외부 표면 지배형 구조를 나타내, 반응 종이 접근 가능한 계면 활성점이 우세한 설계임을 뒷받침하였다. 또한 Li₂S6 흡착(UV–vis) 시험에서 CPF는 탄소 기반 비교군 대비 낮은 잔류 흡광도를 보여 폴리설파이드 제거 능력이 향상됨을 확인하였고, XPS 분석을 통해 Fe–Nₓ 관련 계면 화학환경 형성을 시사하였다. 전기화학 평가 결과, CPF/S 전극은 scan rate 의존 CV 및 EIS 분석에서 향상된 전하 전달 특성과 분극 완화를 보였으며, 고율 조건에서도 방전/충전 플래토가 유지되었다. 그 결과 CPF/S는 3.0 A g-1에서 약 423 mAh g⁻¹의 용량을 유지하고 0.3 A g-1복귀 시 유의미한 용량 회복을 나타내는 등 우수한 레이트 특성을 확보하여 장수명 사이클 안정성을 입증하였다. 종합적으로, 본 연구는 Fe–HHTP–결합 N-도핑 탄소 스캐폴드를 통해 접근 가능한 화학적 흡착/전환 kinetics 시너지를 구현함으로써, 고율·장수명 Li–S 양극을 위한 실효적 설계 전략을 제시한다.-
dc.description.tableofcontentsⅠ. Introduction 1 1. Rising Demand for High-Energy Lithium-Sulfur Batteries 1 2. Fundamental Challenges in LiS Systems 2 3. Previous Cathode Host Strategies for LiS Batteries 2 4. Need for MOFs as Chemically Tunable Sulfur Hosts 3 5. CPNT-FeHHTP Hybrids as a Sulfur Cathode Design 5 Ⅱ. Results & Discussion 6 1. Optimization of HHTP-Based Sulfur Hosts 6 2. Morphology and Structural Characterization 9 3. Porosity and Surface-Area Characteristics 13 4. Sulfur Loading and Compositional Analysis of CPF/S 15 5. Polysulfide Adsorption Test (UVvis) 16 6. Surface Chemistry and Electronic Structure 17 7. Electrochemical Performance of LiS Cells 19 Ⅲ. Experimental Section 24 1. Synthesis of Materials 24 2. Characterization methods 27 3. Electrochemical measurements 28 Ⅳ. Conclusion 29 Bibliography 30-
dc.formatapplication/pdf-
dc.format.extent2465621 bytes-
dc.languageeng-
dc.publisher이화여자대학교 대학원-
dc.subjectLithium-sulfur batteries, Conductive 2D MOF, MOF-Carbon hybrid host, Shuttle suppression, Polysulfide chemisorption-
dc.subject.ddc660-
dc.titleCatalytic Fe-HHTP–Carbon Hybrids for Polysulfide Shuttle Suppression in Lithium–Sulfur Batteries-
dc.typeMaster's Thesis-
dc.creator.othernameChoi, Miso-
dc.format.pageiv, 32 p.-
dc.identifier.thesisdegreeMaster-
dc.identifier.major대학원 화공신소재공학과-
dc.date.awarded2026. 8-
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