본 연구에서는 리튬전지용 친환경 분리막을 제조하기 위하여 활엽수 표백 크래프트 펄프(HwBKP)로부터 셀룰로스나노섬유를 제조하였다. 이로부터 나노크기의 다공성 구조의 분리막(CNF)을 제조하여 상용 ...
본 연구에서는 리튬전지용 친환경 분리막을 제조하기 위하여 활엽수 표백 크래프트 펄프(HwBKP)로부터 셀룰로스나노섬유를 제조하였다. 이로부터 나노크기의 다공성 구조의 분리막(CNF)을 제조하여 상용 폴리에틸렌(PE) 분리막과 형태학, 전기화학적 성능, 내열성 분석을 통해 특성을 비교하였다. 제작된 CNF 분리막은 FESEM을 통해 나노 다공성 기공 관찰되었고, Gurley second는 PE보다 높은 값을 나타내어 기공도가 낮은 경향을 확인하였다. 내열성은 140℃, 30분 후 수축율이 PE는 86%인 반면, 녹는점이 약 260℃인 셀룰로오스를 기반으로한 CNF 분리막은 거의 0%로 매우 우수한 특성을 나타내었다. 또한 -OH 기를 갖고 있어 동일 조건에서 PE 분리막 대비 전해액 흡수 특성도 높게 나타났다. 물리적 특성이 우수함을 확인한 CNF 분리막을 2032 코인 형태의 리튬이차전지에 적용하여 수명 특성을 확인한 결과, 200회의 수명 시험 후에도 초기 용량의 88.6%를 유지하여 PE 분리막 적용 전지의 수명인 85.4% 대비 더 우수한 결과를 나타내었다. 이를 통해 CNF 분리막은 리튬이차전지 용도로 매우 적합한 것을 확인하였다.
본 연구에서는 리튬전지용 친환경 분리막을 제조하기 위하여 활엽수 표백 크래프트 펄프(HwBKP)로부터 셀룰로스 나노섬유를 제조하였다. 이로부터 나노크기의 다공성 구조의 분리막(CNF)을 제조하여 상용 폴리에틸렌(PE) 분리막과 형태학, 전기화학적 성능, 내열성 분석을 통해 특성을 비교하였다. 제작된 CNF 분리막은 FESEM을 통해 나노 다공성 기공 관찰되었고, Gurley second는 PE보다 높은 값을 나타내어 기공도가 낮은 경향을 확인하였다. 내열성은 140℃, 30분 후 수축율이 PE는 86%인 반면, 녹는점이 약 260℃인 셀룰로오스를 기반으로한 CNF 분리막은 거의 0%로 매우 우수한 특성을 나타내었다. 또한 -OH 기를 갖고 있어 동일 조건에서 PE 분리막 대비 전해액 흡수 특성도 높게 나타났다. 물리적 특성이 우수함을 확인한 CNF 분리막을 2032 코인 형태의 리튬이차전지에 적용하여 수명 특성을 확인한 결과, 200회의 수명 시험 후에도 초기 용량의 88.6%를 유지하여 PE 분리막 적용 전지의 수명인 85.4% 대비 더 우수한 결과를 나타내었다. 이를 통해 CNF 분리막은 리튬이차전지 용도로 매우 적합한 것을 확인하였다.
In this study, cellulose nanofibrils (CNF) were fabricated from hardwood bleached kraft pulp (HwBKP) through enzymatic, chemical, and mechanical treatment for an environmentally friendly separator. A separator made of cellulose nanofibrils with a nano-porous structure was prepared, and properties we...
In this study, cellulose nanofibrils (CNF) were fabricated from hardwood bleached kraft pulp (HwBKP) through enzymatic, chemical, and mechanical treatment for an environmentally friendly separator. A separator made of cellulose nanofibrils with a nano-porous structure was prepared, and properties were compared with a commercial polyethylene (PE) separator through analysis of morphology, electrochemical performance, and heat resistance. The fabricated CNF membrane showed a nano-porous mesh shape through FESEM, and Gurley second showed a higher value than PE, confirming the tendency of low porosity. As for heat resistance, the shrinkage rate after 30 minutes at 140°C was 86% for PE, whereas the CNF membrane based on cellulose with a melting point of about 260°C was almost 0%, showing very good properties. In addition, since it has a -OH group, the electrolyte absorption property was also higher than that of the PE membrane under the same conditions. The lifespan characteristics were confirmed by applying the CNF separator, which was confirmed to have excellent physical properties, to a 2032 coin-type lithium secondary battery. Even after 200 life tests, 88.6% of the initial capacity was maintained, which is superior to the 85.4% lifespan of the battery applied with the PE separator. was shown. Through this, it was confirmed that the CNF separator was not only suitable for application to lithium secondary batteries, but also had excellent properties.
In this study, cellulose nanofibrils (CNF) were fabricated from hardwood bleached kraft pulp (HwBKP) through enzymatic, chemical, and mechanical treatment for an environmentally friendly separator. A separator made of cellulose nanofibrils with a nano-porous structure was prepared, and properties were compared with a commercial polyethylene (PE) separator through analysis of morphology, electrochemical performance, and heat resistance. The fabricated CNF membrane showed a nano-porous mesh shape through FESEM, and Gurley second showed a higher value than PE, confirming the tendency of low porosity. As for heat resistance, the shrinkage rate after 30 minutes at 140°C was 86% for PE, whereas the CNF membrane based on cellulose with a melting point of about 260°C was almost 0%, showing very good properties. In addition, since it has a -OH group, the electrolyte absorption property was also higher than that of the PE membrane under the same conditions. The lifespan characteristics were confirmed by applying the CNF separator, which was confirmed to have excellent physical properties, to a 2032 coin-type lithium secondary battery. Even after 200 life tests, 88.6% of the initial capacity was maintained, which is superior to the 85.4% lifespan of the battery applied with the PE separator. was shown. Through this, it was confirmed that the CNF separator was not only suitable for application to lithium secondary batteries, but also had excellent properties.
주제어
#Lithium ion battery cellulose nanofibirils separator
학위논문 정보
저자
조현우
학위수여기관
한밭대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
화학생명공학과
지도교수
고장면
발행연도
2023
총페이지
56
키워드
Lithium ion battery cellulose nanofibirils separator
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