본 연구는 플라즈마 표면 개질을 유도 결합형 O2/Ar플라즈마를 통해 분리막의 표면 에너지의 증가에 대한 연구이다.
본 논문에서는 우리는 플라즈마 처리를 통해 소수성의 특성을 가진 분리막이 친수성화 되는 것을 확인하였고, 이는 플라즈마 처리를 통해 높은 분리막의 젖음성을 확보 할 수 있음을 말한다. 분리막의 젖음성의 증가는 분리막의 전해질에 대한 흡수 정도를 향상시켜 상호간의 접착력의 향상을 가져오며, 이를 통해 배터리 내부의 저항 감소를 얻어 낼 수 있음을 의미한다.
분리막의 종류는 상용되고 있는 ...
본 연구는 플라즈마 표면 개질을 유도 결합형 O2/Ar플라즈마를 통해 분리막의 표면 에너지의 증가에 대한 연구이다.
본 논문에서는 우리는 플라즈마 처리를 통해 소수성의 특성을 가진 분리막이 친수성화 되는 것을 확인하였고, 이는 플라즈마 처리를 통해 높은 분리막의 젖음성을 확보 할 수 있음을 말한다. 분리막의 젖음성의 증가는 분리막의 전해질에 대한 흡수 정도를 향상시켜 상호간의 접착력의 향상을 가져오며, 이를 통해 배터리 내부의 저항 감소를 얻어 낼 수 있음을 의미한다.
분리막의 종류는 상용되고 있는 폴리에틸렌 – 폴리프로필렌의 구성을 가진 celgard 2400 이 사용 되었으며, 실험 조건은 O2/Ar의 가스 조성비에서 O2의 가스 조성률이 0 ~ 100% 내에서 증가시켰고 가스 조성률과의 표면 개질 변화만을 분석하기 위해 이외의 나머지 공정 변수인 소스 전력, 공정 압력, 바이어스 전력은 변화 시키지 않았다. 플라즈마 진단은 랭뮤어 탐침 (Langmuir probe)과 광 분광법 (Optical emission spectroscopy)를 통해 수행하였고, 분리막의 표면 에너지의 변화를 분석하기 위해 접촉각 측정 (Contact angle measurement)을 진행하였다. 플라즈마 표면처리를 통해 변화된 표면을 확인하기 위하여 전자주사 현미경 (Scanning electron microscope)이 활용 되었으며, 플라즈마 처리 이후의 분리막을 사용한 배터리의 특성 평가를 위해 순환전압전류법이 사용 되었다.
유도 결합형 O2/Ar 플라즈마 처리를 한 이후 분리막은 증가된 표면 에너지의 나타냈으며, 이에 의해 전지 내부의 양극, 음극, 분리막의 향상된 접착력을 기대할 수 있다. 증가된 접착력에 의해 전지 내부의 저항의 감소 효과를 통해 반복되는 충∙방전 사이클에서의 용량 감소율의 개선과 높은 전류에서 의 충∙방전 사이클 특성이 향상 됨을 확인 할 수 있었다. 추가로 증가 된 젖음성을 통해 전지 제작 과정의 에이징 (aging) 공정의 시간을 단축 시킬 수 있는 가능성을 확인 할 수 있었다.
본 연구는 플라즈마 표면 개질을 유도 결합형 O2/Ar플라즈마를 통해 분리막의 표면 에너지의 증가에 대한 연구이다.
본 논문에서는 우리는 플라즈마 처리를 통해 소수성의 특성을 가진 분리막이 친수성화 되는 것을 확인하였고, 이는 플라즈마 처리를 통해 높은 분리막의 젖음성을 확보 할 수 있음을 말한다. 분리막의 젖음성의 증가는 분리막의 전해질에 대한 흡수 정도를 향상시켜 상호간의 접착력의 향상을 가져오며, 이를 통해 배터리 내부의 저항 감소를 얻어 낼 수 있음을 의미한다.
분리막의 종류는 상용되고 있는 폴리에틸렌 – 폴리프로필렌의 구성을 가진 celgard 2400 이 사용 되었으며, 실험 조건은 O2/Ar의 가스 조성비에서 O2의 가스 조성률이 0 ~ 100% 내에서 증가시켰고 가스 조성률과의 표면 개질 변화만을 분석하기 위해 이외의 나머지 공정 변수인 소스 전력, 공정 압력, 바이어스 전력은 변화 시키지 않았다. 플라즈마 진단은 랭뮤어 탐침 (Langmuir probe)과 광 분광법 (Optical emission spectroscopy)를 통해 수행하였고, 분리막의 표면 에너지의 변화를 분석하기 위해 접촉각 측정 (Contact angle measurement)을 진행하였다. 플라즈마 표면처리를 통해 변화된 표면을 확인하기 위하여 전자주사 현미경 (Scanning electron microscope)이 활용 되었으며, 플라즈마 처리 이후의 분리막을 사용한 배터리의 특성 평가를 위해 순환전압전류법이 사용 되었다.
유도 결합형 O2/Ar 플라즈마 처리를 한 이후 분리막은 증가된 표면 에너지의 나타냈으며, 이에 의해 전지 내부의 양극, 음극, 분리막의 향상된 접착력을 기대할 수 있다. 증가된 접착력에 의해 전지 내부의 저항의 감소 효과를 통해 반복되는 충∙방전 사이클에서의 용량 감소율의 개선과 높은 전류에서 의 충∙방전 사이클 특성이 향상 됨을 확인 할 수 있었다. 추가로 증가 된 젖음성을 통해 전지 제작 과정의 에이징 (aging) 공정의 시간을 단축 시킬 수 있는 가능성을 확인 할 수 있었다.
In this thesis it has been discovered that the plasma treatment transformed the separator from a hydrophobic membrane to a hydrophilic one. This means that through plasma treatment, the separator can achieve high separator wettability. Increase of the separator wettability affects the electrolyte an...
In this thesis it has been discovered that the plasma treatment transformed the separator from a hydrophobic membrane to a hydrophilic one. This means that through plasma treatment, the separator can achieve high separator wettability. Increase of the separator wettability affects the electrolyte and separator, increasing the interfacial adhesion, which reduces the internal resistance of the lithium ion battery.
Inductively coupled O2/Ar plasma treatment has been used on a separator and attempted to increase the surface energy by plasma surface modification. The separator was polypropylene–polyethylene material (Celgard 2400). The experiment conditions were the gas fraction of O2 was increased in the O2/Ar plasma from 0~100% in fixed gas pressure, input power and bias power. The plasma diagnostics were performed using optical emission spectroscopy (OES) and a double Langmuir probe (DLP). The static contact angle measurements were performed at room temperature using the drop method. The observance of modified separator surface was done by scanning electron spectroscopy (SEM). The examination of the battery performance was done by cyclic voltammetry (CV) and constant charge-discharge measurements at a scan rate of 0.1 mVs−1 and within the voltage limits of 0.0005−3.0 V, respectively.
After the treatment of the separators with O2/Ar plasma, the wettability of the separators increased. For this reason the internal resistance is expected to decrease from the increase in the adhesion force between the cathode, anode and separator. Lower decrease rate capacity in repetitive charge and discharge sequence can be obtained due to decreased internal resistance of the battery. The battery capacity has also displayed better performance at charge and discharge sequence in high current rate. In addition, the possibility of shortening the time of the aging process has been confirmed due to the enhanced wettability.
In this thesis it has been discovered that the plasma treatment transformed the separator from a hydrophobic membrane to a hydrophilic one. This means that through plasma treatment, the separator can achieve high separator wettability. Increase of the separator wettability affects the electrolyte and separator, increasing the interfacial adhesion, which reduces the internal resistance of the lithium ion battery.
Inductively coupled O2/Ar plasma treatment has been used on a separator and attempted to increase the surface energy by plasma surface modification. The separator was polypropylene–polyethylene material (Celgard 2400). The experiment conditions were the gas fraction of O2 was increased in the O2/Ar plasma from 0~100% in fixed gas pressure, input power and bias power. The plasma diagnostics were performed using optical emission spectroscopy (OES) and a double Langmuir probe (DLP). The static contact angle measurements were performed at room temperature using the drop method. The observance of modified separator surface was done by scanning electron spectroscopy (SEM). The examination of the battery performance was done by cyclic voltammetry (CV) and constant charge-discharge measurements at a scan rate of 0.1 mVs−1 and within the voltage limits of 0.0005−3.0 V, respectively.
After the treatment of the separators with O2/Ar plasma, the wettability of the separators increased. For this reason the internal resistance is expected to decrease from the increase in the adhesion force between the cathode, anode and separator. Lower decrease rate capacity in repetitive charge and discharge sequence can be obtained due to decreased internal resistance of the battery. The battery capacity has also displayed better performance at charge and discharge sequence in high current rate. In addition, the possibility of shortening the time of the aging process has been confirmed due to the enhanced wettability.
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