Ionizing radiation-based in-situ fabrication and characterization of gel polymer electrolytes for lithium ion batteries
- 주제어 (키워드) Radiation , Curing , Gel polymer electrolyte , Lithium ion battery , 방사선 , 경화 , 겔 고분자 전해질 , 리튬이차전지
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 신관우
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000066827
- UCI I804:11029-000000066827
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록
In this study, a gel electrolyte was directly formed in an fully-assembled lithium ion battery state by a radiation curing reaction, and the performance evaluation of the prepared battery was performed. The GPE liquid precursors was prepared by mixing radiation-sensitive liquid components of two monomers and one crosslinker with a commercial LiPF6 liquid electrolyte. To investigate the gelation behavior and electrochemical properties, the precursor solutions at different monomers ratios were irradiated by electron beam at various absorbed dose. The result of GPE fundamental properties analysis, the free-standing firmly crosslinked GPE was successively prepared that containing 90 wt% liquid electrolytes at absorbed dose of 16 kGy. Morerover, the GPE exhibited 1.43 × 10-3 S/cm to those of liquid electrolyte reference, higher transference number (tLi+ = 0.53 at 25 oC) and wider electrochemical operation window (up to 5.0 V). Finally, after in-situ forming the GPE in the state of fully-assembled coin-type batteries, the result of charge/discharge performance 300 times, it was confirmed that the long-term usability of GPE was similar to that of the conventional liquid electrolyte.
more초록
본 연구에서는 방사선 경화 반응을 통해 조립된 리튬이차전지에 내에 직접 겔 전해질 직접 형성하고 제조된 전지의 성능평가를 수행하고자 하였다. 기존에 겔 고분자 전해질을 직접 형성시키고 제조된 리튬이차전지의 성능평가 분석하고자 하였다. 다양한 조성에서 카본네이트와 니트릴 관능기를 함유한 단량체 2종, 가교제 1종 및 상용 LiPF6 전해질을 이용하여 방사선에 경화 경화가 가능한 전구체 혼합물을 제조하고 다양한 방사선 조사 조건에 따른 겔 전해질 형성 거동과 전기 화학적 특성 분석을 수행하였다. 겔 전해질 형성 및 기초 물성 분석 결과 16kGy 조사량에서 90 wt%의 액상 전해질 함유 전구체로부터 스스로 형태 유지가 가능한 안정한 상태의 겔 전해질이 제조됨을 확인하였다. 또한 전기화학적 분석 결과에서는 액체 전해질 수준인 1.43 × 10-3 S/cm의 이온전도도를 가지면서 상대적으로 0.54의 높은 이동계수와 5.0 V 이상의 우수한 전기화학적 안전성을 나타내었다. 최종적으로 코인셀 단위전지 내에 직접 겔 고분자 전해질 형성한 후 300회 충·방전 성능을 평가한 결과 상용 액상 전해질과 동등한 수준의 장기사용안전성을 보임을 확인하였다.
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