[논문자료]상온 작동 가능한 전고체전지 용 PEO-LLZO 기반의 고체고분자 전해질 연구

출처: 픽사베이

 

상온 작동 가능한 전고체전지 용 PEO-LLZO 기반의 고체고분자 전해질 연구

 

All-solid-state battery (ASSB) 고체 고분자 전해질을 활용하는 것은 높은 안전성, 에너지 저장 성능 및 고온 조건에서의 안정성을 위해 리튬 이온 배터리의 액체 전해질을 대체 할 유망한 후보로 간주되다. 그러나 고체 고분자 전해질에서 리튬 금속의 낮은 이온 전도도와 부적합성은 해결해야할 중요한 문제이다. 이 논문은 가넷 LLZO (cubic garnet oxide) 와 SN (succinonitrile) 가소제를 합성하여 PEO (polyethylene oxide) 기반의 고체 고분자 전해질의 이온 전도도를 향상시키는 데 중점을 두었다. PEO 고분자는 가격, 전기 화학적 특성, 유연성이 우수하기 때문에 ASSB 용 PEO 복합 고분자 전해질을 적용하면 업계에 적용 할 수있는 잠재력을 가지고 있다. 복합 전해질 내 리튬 덴드라이트 성장을 억제하는 LLZO의 효과는 작은 분극 전압을 보이는 다양한 전류 밀도에서 대칭 리튬 stripping/plating 테스트를 통해 확인되었다. 또한 가소제 인 SN은 고분자 사슬을 이완시켜 PEO 고분자 매트릭스의 융점 (Tm)과 유리 전이점 (Tg)을 감소시키는 효과가 있었다. 이러한 첨가물의 조합은 복합 고체 고분자 전해질의 리튬 안정성과 이온 전도도를 향상시킨다. 7.5 wt %의 Al-LLZO와 15 wt %의 SN을 포함하는 고체 고분자 전해질은 실온에서 4.17 × 10-4 Scm-1의 높은 이온 전도도를 달성했다. LiFePO4 양극에 10 wt % 의 SN과 10 wt % 의 Al-LLZO를 추가함으로써, 전지는 25 oC에서 130.0 mAh g-1의 비 용량과 200주기 후 89 % 의용량 유지율을 보였다. 따라서 이 연구는 실온에서 작동 가능한 모든 고체 배터리에 대한 새로운 솔루션을 제안한다.

 

All-solid-state batteries (ASSBs) that utilize solid polymer electrolytes have been considered as promising candidates to replace liquid electrolytes in lithium-ion batteries for high safety, energy storage performance, and stability under elevated temperature conditions. However, the low ionic conductivity and unsuitability of lithium metal in solid polymer electrolytes is a critical problem. This thesis focused onto synthesis the garnet LLZO and SN plasticizer to improve the ionic conductivity of PEO-base. To applied PEO composite polymer electrolyte for ASSBs because PEO polymer has a good price, good electrochemical and flexibility, it will a potentials candidate to apply in the industry. The effect of LLZO in suppressing lithium dendrite growth within the composite electrolyte was confirmed through symmetric lithium stripping/plating tests under various current densities showing small polarization voltages. Also, SN as the plasticizer with the effect is relax the polymer chain to reduce melting point (Tm) and glass transition point (Tg) of PEO polymer matrix. The combination of these additions to improve the lithium stability and ionic conductivity of composite solid polymer electrolytes. A solid polymer electrolyte with 7.5 wt% of Al-LLZO and 15 wt% of SN achieved a high ionic conductivity of 4.17 × 10-4 Scm-1 at room temperature. By adding 10 wt% SN and 10 wt% of Al-LLZO in the LiFePO4 cathode, the cell could operate at 25 oC with a specific capacity of 130.0 mAh g-1 and 89% capacity retention after 200 cycles. This study therefore proposes new solutions to operable all-solid-state batteries at room-temperature.

 

출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=DIKO0015790573

상온 작동 가능한 전고체전지 용 PEO-LLZO 기반의 고체고분자 전해질 연구

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