[논문자료]CNT 전도성 첨가제를 이용한 전고체전지 양극의 특성 향상 연구

출처: 픽사베이

본 연구에서는 전고체 전지의 양극특성을 향상시키기 위하여 전도성 첨가제로써 탄소나노튜브(CNT)를 이용하였다. 물리적 분산 방법인 고압균질기를 이용하였으며, 용매로 acetonitrile를 사용하고 2단계 공정을 거쳐 CNT 분산액을 제조하였다. 이와 같이 제조한 CNT 분산액은 양극 복합화에 사용하였으며, 복합화 공정을 달리하여 나타나는 양극의 특성을 확인하였다.

CNT 분산액을 단순히 양극 활물질에 첨가하여 복합화할 때는 젖힘성(wetting)이 부족하여 용매 내에서 CNT와 양극 물질들 간 충분한 분산이 이루어지지 않음을 확인하였다. 다량의 용매와 함께 초음파 처리를 할 경우, 용매 내에서 CNT와 양극 물질들 간에 분산성이 크게 향상됨을 확인하였다. 적절한 ball milling을 추가적으로 실시할 경우 양극소재 구성입자들의 크기가 작게 되어, 비교 전극인 전도성 첨가제로써 carbon black만 넣은 양극보다 향상된 양극을 제조할 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 CNT 분산액과 적절한 양극 복합화 공정을 통해 0.1 C에서 기존 양극보다 약 9 mAh/g 높은 137.04 mAh/g 방전용량을 얻었으며(약 7.7% 향상 수준), C-rate 특성은 1 C 조건까지 전반적으로 방전용량이 약 7.7~15.4% 향상된 양극을 제조하였다.

 

In this study, carbon nanotubes (CNTs) were used as conductive additives to improve cathode characteristics of all-solid-state batteries. In complexation process, transformed CNT powder into dispersion form and CNT dispersion was used for the manufacture of cathode. Using solvent as acetonitrile, the CNT dispersion was made with high-pressure homogenizer which is a physical dispersion instrument and was prepared through two-step dispersing. Cathodes are made with various complexation processes and characteristics of each of cathodes were analysed in this study.

When just adding CNT dispersion to cathode materials, sufficient dispersion between the CNT and the cathode materials was not accomplished due to lack of solvent inducing wetting of CNT and active material. Degree of dispersing CNT with cathode composing material was greatly improved when ultrasonic treatment is performed with a large amount of solvents. As executing proper ball milling in additionally causes size of cathode composing materials are reduced, it is possible to manufacture cathode which is better than reference cathode using only carbon black as conductive additive

In this study, appropriate complexation process between CNT and cathode active material resulted in a discharge capacity of 137.04 mAh/g at 0.1 C, about 9 mAh/g higher than the reference cathode (approximately 7% improved), and C-rate properties are also improved with a 14% increase in discharge capacity under 1 C condition.

 

출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=DIKO0015792663

 

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