Preparation and Characterization of Crosslinked Si Anodes for Lithium Ion Battery via Radiation Irradiation
- 주제(키워드) 방사선(radiation) , 가교반응(crosslinking) , 바인더(Binder) , 실리콘음극(silicon anode) , 리튬이차전지(lithium ion battery)
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 신관우
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- UCI I804:11029-000000064808
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 방사선을 이용하여 실리콘 전극에 가교 구조를 도입하고 가교된 실리콘 전극의 성능평가를 수행하고자 하였다. 일정 조성비에서 Poly(acrylic acid) (PAA) 바인더와 N,N’-methylenebisacrylacmide(MBA) 가교제를 이용하여 방사선 민감성 바인더 필름을 제조하여 방사선 조사 조건하에 가교 구조 형성 및 화학적 기계적 특성 변화를 관찰 하였다. 형성된 고분자 바인더의 특성 분석 결과 조사량이 증가함에 겔화율은 증가하고 반면 팽윤도는 감소함을 보였고 인장특성에서도 동일한 경향성을 나타냄을 확인하였다. 방사선 조사에 따른 바인더 필름의 특성 변화 결과를 토대로 가교 구조가 형성된 실리콘 전극을 제조하여 코인 형태의 단위 전지 성능 및 수평을 평가한 결과 고분자 바인더에 가교 구조 형성으로 실리콘 부피 팽창이 억제되어 기존 가교되지 않은 실리콘 전극 대비 높은 충방전 수명 안전성을 나타내면서 98% 이상의 쿨롱 효율을 유지함을 확인하였다.
more초록/요약
In this study, the crosslinked poly(acrylic acid) binder-based Si anode (C-PAA-Si) was prepared by an quick, scalable, and solid-state electron beam-irradiation-induced chemical reaction in the presence of methylenebisacrylamide (MBA) as a water-soluble crosslinker. To investigate the gelation behavior and the corresponding change in the chemical and mechanical properties, PAA polymer binder films in the presence of 10 wt% MBA were irradiated by electron beams with various absorbed doses. The analytical results revealed that the gel fraction and tensile strength were increased with an increase in the absorbed dose while swelling degree and elongation-at-break were reduced. Based on the performance and cycle stability test of the coin-type LIB prepared with C-PAA-Si at a specific composition, the crossliked Si the C-PAA-Si-20-based cell exhibited a 93% retention capacity at 50 cycles much higher than that of the PAA-Si-0-based one (73%). The EIS and FE-SEM results showed that this better cycling performance could be ascribed to the crosslinked structure-induced structural stability, which would allow significant volume change to be accommodated during the cycling process.
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