[학위논문]고체 전해질 Li1+x+yAlxSiyTi2-xP3-yO12을 이용한 전고체 배터리의 제조 및 특성평가 Preparation and Characteristics of all solid-state batteries using Li1.5Al0.3Si0.2P2.8O12 Solid electrolytes원문보기
본 논문에서는 산화물계 고체 전해질인 Sodium Super ionic conductor (NaSICON) 구조인 리튬-알루미늄-실리콘-티타늄-인을 이용한 전고체 전지를 제작 및 특성 평가 결과를 논의하였다. NH4H2PO4, LiCl, Al(NO3)3 ‧ 9H2O, Ti(C4H9O)4, 그리고 Si(C2H5O)을 용액 기반 방법을 통해 리튬-알루미늄-실리콘-티타늄-인을 합성하였다. 합성된 파우더와 ...
본 논문에서는 산화물계 고체 전해질인 Sodium Super ionic conductor (NaSICON) 구조인 리튬-알루미늄-실리콘-티타늄-인을 이용한 전고체 전지를 제작 및 특성 평가 결과를 논의하였다. NH4H2PO4, LiCl, Al(NO3)3 ‧ 9H2O, Ti(C4H9O)4, 그리고 Si(C2H5O)을 용액 기반 방법을 통해 리튬-알루미늄-실리콘-티타늄-인을 합성하였다. 합성된 파우더와 펠릿의 미세구조 및 결정구조는 전자현미경과 X-선 회절을 이용하여 측정하였다. 각기 다른 온도에서 소결된 pellet은 소결 온도가 상승함에 따라 응집 현상이 보이며 상대 밀도가 향상됨을 확인하였다. 소성 온도 750 ℃, 소결 온도1,050 ℃에서 가장 높은 상대 밀도 (96.84 %)를 보였으며, 가장 높은 상대밀도에서 가장 높은 이온 전도도 (9.455×10-4 Scm-1)를 가짐을 확인하였다. 음극 활물질로 금속 리튬, 양극 활물질으로 NCM622을 사용하였으며 고체 전해질의 부족한 계면 반응 형성을 위하여 전기방사기를 이용하여 제작한 고분자 전도체 (PVdF-HFP)를 양단의 전극과 고체 전해질 사이에 첨가하여 충‧방전 테스트를 진행하였다. 기존의 LATP전해질을 사용한 cell을 비교하였을 때, 쿨롱 효율과 방전 유지율이 각각 94.9 %에서 99.1 %, 80.1 %에서 85.3 %로 증가하였다. 그러므로, LASTP 고체전해질은 전고체 배터리의 전해질로 사용될 유망한 물질이 될 것이라 기대된다.
본 논문에서는 산화물계 고체 전해질인 Sodium Super ionic conductor (NaSICON) 구조인 리튬-알루미늄-실리콘-티타늄-인을 이용한 전고체 전지를 제작 및 특성 평가 결과를 논의하였다. NH4H2PO4, LiCl, Al(NO3)3 ‧ 9H2O, Ti(C4H9O)4, 그리고 Si(C2H5O)을 용액 기반 방법을 통해 리튬-알루미늄-실리콘-티타늄-인을 합성하였다. 합성된 파우더와 펠릿의 미세구조 및 결정구조는 전자현미경과 X-선 회절을 이용하여 측정하였다. 각기 다른 온도에서 소결된 pellet은 소결 온도가 상승함에 따라 응집 현상이 보이며 상대 밀도가 향상됨을 확인하였다. 소성 온도 750 ℃, 소결 온도1,050 ℃에서 가장 높은 상대 밀도 (96.84 %)를 보였으며, 가장 높은 상대밀도에서 가장 높은 이온 전도도 (9.455×10-4 Scm-1)를 가짐을 확인하였다. 음극 활물질로 금속 리튬, 양극 활물질으로 NCM622을 사용하였으며 고체 전해질의 부족한 계면 반응 형성을 위하여 전기방사기를 이용하여 제작한 고분자 전도체 (PVdF-HFP)를 양단의 전극과 고체 전해질 사이에 첨가하여 충‧방전 테스트를 진행하였다. 기존의 LATP전해질을 사용한 cell을 비교하였을 때, 쿨롱 효율과 방전 유지율이 각각 94.9 %에서 99.1 %, 80.1 %에서 85.3 %로 증가하였다. 그러므로, LASTP 고체전해질은 전고체 배터리의 전해질로 사용될 유망한 물질이 될 것이라 기대된다.
This study mainly discusses all-solid-state battery (ASSB) characteristics using LASTP(Li1.5Al0.3Si0.2Ti1.7P2.8O12), NaSICON structures and evaluates their electrochemical properties. The LASTP powder was synthesized with solution-based method using NH4H2PO4, LiCl, Al(NO3)3‧9H2O, Ti(C4H9O)4, and Si(...
This study mainly discusses all-solid-state battery (ASSB) characteristics using LASTP(Li1.5Al0.3Si0.2Ti1.7P2.8O12), NaSICON structures and evaluates their electrochemical properties. The LASTP powder was synthesized with solution-based method using NH4H2PO4, LiCl, Al(NO3)3‧9H2O, Ti(C4H9O)4, and Si(C2H5O). The physicochemical properties of the synthesized powder and pellets were investigated using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and X-ray diffraction (XRD). It was confirmed the pellets sintered at various temperatures showed agglomeration and improved relative density as the sintering temperature increased. In the case of the pellets sintered at 1,050 ℃ have the highest relative density (96.84 %) and ionic conductivity (9.455×10-4 Scm-1). In the assembly, Li-metal was used as an anode material, and Li(Ni0.65Co0.15Mn0.20)O2 (NCM622) was used as a cathode material along with LASTP solid electrolyte. In addition, a polymer conductor (PVdF-HFP) fabricated using an electrospinning machine was added between the electrodes and the solid electrolyte to form the insufficient interfacial reaction of the solid electrolytes. In the results, LASTP electrolyte has improved coulombic efficiency (94.9 % to 99.1 %) and retention discharge (80.1 % to 85.3 %) compared to LATP electrolytes. Therefore, LASTP solid electrolyte can be a promising material for next-generation safe ASSBs.
This study mainly discusses all-solid-state battery (ASSB) characteristics using LASTP(Li1.5Al0.3Si0.2Ti1.7P2.8O12), NaSICON structures and evaluates their electrochemical properties. The LASTP powder was synthesized with solution-based method using NH4H2PO4, LiCl, Al(NO3)3‧9H2O, Ti(C4H9O)4, and Si(C2H5O). The physicochemical properties of the synthesized powder and pellets were investigated using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and X-ray diffraction (XRD). It was confirmed the pellets sintered at various temperatures showed agglomeration and improved relative density as the sintering temperature increased. In the case of the pellets sintered at 1,050 ℃ have the highest relative density (96.84 %) and ionic conductivity (9.455×10-4 Scm-1). In the assembly, Li-metal was used as an anode material, and Li(Ni0.65Co0.15Mn0.20)O2 (NCM622) was used as a cathode material along with LASTP solid electrolyte. In addition, a polymer conductor (PVdF-HFP) fabricated using an electrospinning machine was added between the electrodes and the solid electrolyte to form the insufficient interfacial reaction of the solid electrolytes. In the results, LASTP electrolyte has improved coulombic efficiency (94.9 % to 99.1 %) and retention discharge (80.1 % to 85.3 %) compared to LATP electrolytes. Therefore, LASTP solid electrolyte can be a promising material for next-generation safe ASSBs.
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