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PDMS/GO 복합체 박막의 리튬 금속 표면 개질: 리튬전극의 성장 제어 및 리튬금속전지(LMB) 성능 향상
Surface Modification of Li Metal Electrode with PDMS/GO Composite Thin Film: Controlled Growth of Li Layer and Improved Performance of Lithium Metal Battery (LMB) 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.30 no.1, 2020년, pp.38 - 45  

이상현 (광운대학교 화학공학과) ,  석도형 (광운대학교 화학공학과) ,  정요한 (광운대학교 화학공학과) ,  손희상 (광운대학교 화학공학과)

초록
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리튬금속전지(LMB)는 매우 큰 이론 용량을 갖지만 단락(short circuit), 수명 감소 등을 야기하는 덴드라이트(dendrite)가 형성되는 큰 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane) (PDMS)에 graphene oxide (GO) nanosheet를 고르게 분산시킨 PDMS/GO 복합체를 합성하였고 이를 박막 형태로 코팅하여 덴드라이트의 형성을 물리적으로 억제할 수 있는 막의 효과를 이끌어내었다. PDMS의 경우, 그 자체로는 이온 전도체가 아니기 때문에 리튬 이온의 통로를 형성시켜 리튬 이온의 이동을 원활하게 하기 위하여 5wt% 불산(HF)으로 에칭하여 PDMS/GO 박막이 이온전도성을 가질 수 있도록 하였다. 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 통해 전면 및 단면을 관찰하여 PDMS/GO 박막의 형상을 확인하였다. 그리고 PDMS/GO 박막을 리튬금속전지에 적용하여 실시한 배터리 테스트 결과, 100번째 사이클까지 쿨롱 효율(columbic efficiency)이 평균 87.4%로 유지되었고, 박막이 코팅되지 않은 구리 전극보다 과전압이 감소되었음을 전압 구배(voltage profile)를 통해 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Although Lithium metal battery (LMB) has a very large theoretical capacity, it has a critical problem such as formation of dendrite which causes short circuit and short cycle life of the LMB. In this study, PDMS/GO composite with evenly dispersed graphene oxide (GO) nanosheets in poly (dimethylsilox...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • In this study, the PDMS/GO composite based on Li metal electrode was designed to improve the performance of Li metal battery by effectively suppressing the growth of Li dendrite. The composite of PDMS/GO film was prepared by mixing exfoliated GO nanosheets and PDMS.

대상 데이터

  • These were used to synthesize GO nanosheets. PDMS elastomer (Sylgard 184A) and crosslinker (Sylgard 184B) were purchased from Dow corning and used to synthesize poly (dimethylsiloxane). Then, tetrahydrofuran (THF) was purchased from Samchun and used as a solvent for PDMS/GO composite.
  • , 30 wt%) were purchased from Ducsan. Phosphoric acid (H3PO4, 85 wt%) and Graphite powder were purchased from Daejung. These were used to synthesize GO nanosheets.
  • Sulfuric acid (H2SO4, 98 wt%), potassium permanganate (KMnO4) and hydrogen peroxide (H2O2, 30 wt%) were purchased from Ducsan. Phosphoric acid (H3PO4, 85 wt%) and Graphite powder were purchased from Daejung.

이론/모형

  • Graphene oxide (GO) nanosheets were synthesized by modified Hummer’s method.
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