Electron beam-induced preparation of solid polymer electrolyte lithium ion batteries with a modified separator
- 주제어 (키워드) Radiation , surface modified separator , solid polymer electrolyte , lithium ion battery; 방사선 , 표면 개질된 분리막 , 고체 고분자 전해질 , 리튬이차전지
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 신관우
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000076803
- UCI I804:11029-000000076803
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록
In this thesis, solid polymer electrolyte (SPE)-based lithium ion batteries (LIBs) were prepared by electron-beam solidification with surface-modified separators and the electrochemical properties of the prepared batteries were characterized. A porous polyolefin non-woven (NW) separator was surface-modified, incorporating lithium poly(acrylic acid) (PAALi). Additionally, a liquid precursor mixture, consisting of carbonate-based monomers, comonomers, two crosslinkers, and a lithium salt, was prepared for solidification through electron beam (EB) irradiation. The behavior of SPE formation under different irradiation conditions was analyzed, and the optimal irradiation dose was determined to be 28 kGy. Electrochemical characterization of SPE with surface modification to the separator under optimal irradiation conditions showed that the in-situ SPE with the surface-modified separator had an ionc conductivity of 1.21 × 10-3 S/cm and an ion transference number of 0.72, both higher than the in-situ SPE with the bare separator. The effect of surface-modified separators on the performance of in-situ SPE-based LIBs was confirmed by EIS analysis of the operating resistance of the prepared LIBs. Overall, the 300 charge/discharge cycle performance of the in-situ SPE-based LIBs with the surface-modified separator was comparable to that of the LE-based LIBs, confirming the long-term stability of the in-situ SPE-based LIBs with the surface-modified separator.
more초록
본 연구에서는 표면 개질된 분리막 기반 전자선 고상화반응을 이용하여 고체 전해질 리튬이온전지를 제조하고 제조된 전지의 전기화학적 특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해서 폴리아크릴산 리튬염으로 표면 개질된 다공성 폴리올레핀 부직포 분리막과 카본네이트를 함유한 단량체, 가교제 그리고 LiPF6 리튬염 조합으로 전자선에 민감한 액상 전구체 혼합물을 제조하였다. 방사선 조사량에 따른 고상화율과 겔화율을 분석한 결과, 고체전해질 형성을 위한 적합한 조사량은 28 kGy임을 확인하였다. 최적 조사량 조건에서 분리막의 표면개질에 따른 고체전해질의 전기화학적 특성을 분석한 결과, 표면개질된 분리막 기반 고분자 전해질은 일반 분리막으로 제조된 고체전해질 대비 1.21 × 10-3 S/cm의 높은 이온전도도와 0.72의 이동계수를 가지면서 유사한 4.8 V의 전기화학적 안정성을 나타내었다. 코인셀 적용 구동 저항 분석 결과, 표면 개질된 분리막 기반 고체전해질 전지가 보다 낮은 구동저항을 보임을 확인하였다. 또한, 300회 충·방전 성능 비교평가를 통해 액상 전해질 전지와의 유사한 장기 사용 안정성을 확인하였다.
more목차
I. Introduction 1
II. Experimental 6
1. Materials 6
2. Fabrication of NW-g-PAALi 6
3. Preparation of crosslinked PVEA (cPVEA) SPE 8
4. Characterization of cPVEA SPEs 9
5. in-situ fabrication and characterization of cPVEA SPEs in fully assembled coin-type batteries 11
III. Results and discussion 14
1. Preparat ion of NW-g -PAALi separator 14
2. Preparation of cPVEA SPEs in fully-assembled LiBs by EB irradiation 20
3. Electrochemical properties of cPVEA(NW-g-PAALi) SPEs 31
4. In-situ formation of cPVEA(NW-g-PAALi) SPEs in the fully assembled LIBs 36
IV. Conclusion 43
V. References 44
