고성능 리튬 이온전지를 위한 폴리머-세라믹복합 겔 고분자 전해질
Polymer-Ceramic Composite Gel Polymer Electrolyte for High-Electrochemical-Performance Lithium-Ion Batteries
0
조회
0
다운로드
1
인용
0
참고문헌
키워드
초록
본 연구에서는 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVdF-HFP)를 나노 크기의 Al2O3 세라믹입자와 혼합하여 전기방사법으로 복합 겔 고분자 전해질을 제조하였다. Al2O3 세라믹입자를혼합한 복합 겔 고분자 전해질의 이온전도도는 9.5×10-2S cm-1로, 순수한 PVdF-HFP 겔 고분자 전해질보다 높은 이온전도도를 나타내며 전기화학적 안정성도 5.2 V까지 개선하였다. 전기화학적 성능을 분석하기 위해서 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC)양극과 함께 전지로 제작되었으며 순수 겔 고분자전해질과 복합 겔 고분자 전해질 셀은 0.1C-rate에서 각각 168.2mAh g-1과 189.6mAh g-1의 방전용량을 가지며 우수한 수명 특성을 보여 주었다. 따라서 고유전율 세라믹 입자의 복합화는 리튬 이온 겔 고분자 전지의 안정성과 전기화학적 특성을 향상시키는 좋은 대안이 될 것으로 판단된다.
Abstract
In this study, poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVdF-HFP)-based gel polymer electrolyte incorporating nano-size Al2O3 ceramic particle was prepared by electrospinning. The gel polymer electrolyte (GPE) incorporated with Al2O3 ceramic particle showed higher ionic conductivity of 9.5×10-2S cm-1 than pure PVdF-HFP GPE without ceramic particle and improved the electrochemical stability up to 5.2 V. The GPEs were assembled with LiNi1/3 Mn1/3Co1/3O2 (NMC) cathode for electrochemical test. The GPE batteries at 0.1 C-rate delivered 168.2 mAh g-1 for pure GPE and 189.6 mAh g-1 for hybrid GPE, respectively. Therefore, the incorporation of high dielectric constant ceramic particle will be good strategy to enhance the stability and electrochemical properties of lithium ion gel polymer batteries.
참고문헌 (13)
- 김지용, "고전압 리튬이차전지를 위한 LiNi0.5Mn1.5O4 양극용전해질로써 상온 이온성 액체 전해질의 불순물 효과에 관한 연구", 전기화학회지, 18(2), pp.51~57 (2015), 한국전기화학회
- J. Kalhoff, "Safer electrolytes for lithium-ion batteries: State of the art and perspectives", ChemSusChem, 8, pp.2154~ (2015)
- 김현수, "가교형 겔포리머전해질 조성에 따른 리튬이온폴리머전지의 특성에 관한 연구", 전기화학회지, 7(4), pp.189~193 (2004), 한국전기화학회
- 정강국, "PVdF계 미세기공 고분자 전해질의 전기화학적 특성", 전기화학회지, 7(4), pp.183~188 (2004), 한국전기화학회
- A. M. Stephan, "Review on gel polymer electrolytes for lithium batteries", European Polymer J, 42, pp.21~ (2006)
- J.R. Kim, "Characterization and properties of P(VdF-HFP)-based fibrous polymer electrolyte membrane prepared by electrospinning", J. Electrochem. Soc, 152, pp.A295~ (2005)
- X. Li, "Polymer electrolytes based on an electrospun poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene) membrane for lithium batteries", J. Power Sources, 167, pp.491~ (2007)
- S. W. Lee, "Electrochemical properties and cycle performance of electrospun poly(vinylidene fluoride)-based fibrous membrane electrolytes for Li-ion polymer battery", J. Power Sources, 163, pp.41~ (2006)
- J. K. Kim, "Superior ion-conducting hybrid solid electrolyte for all-solid-state batteries", ChemSusChem, 8, pp.636~ (2015)
- Ch. Ma, "Cross-linked branching nanohybrid polymer electrolyte with monodispersed TiO2 nanoparticles for high performance lithium-ion batteries", J. Power Sources, 317, pp.103~ (2016)
- J. K. Kim, "Preparation and electrochemical characterization of electrospun, microporous membranebased composite polymer electrolytes for lithium batteries", J. Power Sources, 178, pp.815~ (2008)
- Y. J. Lim, "Ceramic-based composite solid electrolyte for lithium-ion batteries", ChemPlusChem, 80, pp.1100~ (2015)
- D. W. Kang, "Characterization of fibrous gel polymer electrolyte for lithium polymer batteries with enhanced electrochemical properties", J. Electroanalytical Chemistry, 775, pp.37~ (2016)