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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 육지호
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수35
초록· 키워드
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최근 전기차에 사용되는 리튬 이온 배터리 관련 안전 문제가 연달아 발생함에 따라 고체 전해질을 사용한 전고체 배터리가 많은 주목을 받고 있다. 그 중, 겔 고분자 전해질 (GPE)은 고체 전해질의 후보로써 안전성 뿐만 아니라 유연성 및 높은 에너지 밀도를 가지고 있다. 또한 GPE는 구성비에 따라 액체 전해질에 상응하는 높은 이온전도도를 가질 수 있기 때문에, GPE를 사용한 리튬 이온 배터리는 전자기기, 전기차 및 플렉서블 디바이스 등 적용할 수 있는 어플리케이션이 다양하다. 본 연구에서는 poly(ethylene oxide) (PEO) 계열의 고분자 골격 구조와 가소제 역할을 하는 리튬 이온 전도체로 구성된 GPE를 기반으로 하는 리튬 이온 배터리의 전극-전해질 간 계면 접촉 및 율속 특성 향상에 대한 실험을 진행하였다. 양극 활물질은 낮은 가격, 높은 안정성 및 친환경성을 고려하여 LiFePO4 (LFP)를 사용하였다. 그러나 고체 전해질은 전극과의 계면 접촉이 좋지 않고, LFP는 다른 양극 활물질에 비해 이온 및 전기 전도도가 상대적으로 낮아 배터리 성능 저하의 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 LFP 양극 내 고분자 전해질을 포함시켜 이온 전도 채널을 구성한 복합 전극을 제조하였다. 그리고 전극-전해질 간 계면 접촉 향상을 위해 전해질을 셀 내에서 직접 가교하는 in-situ crosslinking 방식을 도입하였다. 또한, 이온전도도 개선을 위해 기존에 가소제로 사용하던 poly(ethylene glycol) dimethyl ether (PEGDME)를 상온에서 높은 유전상수 (ε = 55)와 이온전도도 (~3 mS/cm)를 갖는 Succinonitrile (SN)로 대체하였다. 또한, 겔-고분자 전해질은 이온전도도를 높이기 위해 가소제의 비율을 높일수록 물성이 낮아지는 문제가 있으므로 물성의 지지체로 분리막을 도입하였다. 각각의 방법을 통해 높은 율속에서 약 20~50%의 용량 개선을 확인했다.
목차
- Ⅰ. 서 론 1Ⅱ. 실 험 32.1. 시약 및 재료 32.2. 실험 방법 52.2.1. LFP 양극 및 Succinonitrile(SN)을 가소제로 사용한 겔-고분자 전해질 제조 52.2.2. 겔-고분자 전해질을 포함하는 복합 전극 제조 62.2.3. 전기화학적 분석 72.2.4. SEM 분석 8Ⅲ. 결과 및 토의 93.1. SN을 가소제로 사용한 겔-고분자 전해질(SN-GPE)의 전기화학적 특성 분석 93.1.1. 리튬 염 농도에 따른 SN-GPE 분석 93.1.2. SN2.5M-GPE와 PEGDME-GPE의 전기화학적 특성 비교 분석 153.2. LFP 복합 전극(C-LFP)의 전기화학적 특성 분석 223.2.1. C-LFP를 사용한 PEGDME-GPE 분석 223.2.2. C-LFP를 사용한 SN2.5M-GPE 분석 28Ⅳ. 결 론 32Ⅴ. 참고문헌 34
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