초록 ▼

ㅇ 연구개발 목표 및 내용 본 연구개발의 목표는 높은 전기전도성 및 안정성을 갖는 고분자계 고체전해질, 리튬 intercalating 전극, 복합양극을 개발함으로써 완전고체형 리튬이차전지 제조를 위한 기반기술을 확보하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 고체고분자전해질 재료로 선정된 polyacrylonitile(PAN)을 matrix로하여 여러 가지 리튬염(LiClO₄, LiPF₆)과 가소제(propylene carbonate(PC), ethylene carbonate(EC)) 등의 다양

ㅇ 연구개발 목표 및 내용 본 연구개발의 목표는 높은 전기전도성 및 안정성을 갖는 고분자계 고체전해질, 리튬 intercalating 전극, 복합양극을 개발함으로써 완전고체형 리튬이차전지 제조를 위한 기반기술을 확보하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 고체고분자전해질 재료로 선정된 polyacrylonitile(PAN)을 matrix로하여 여러 가지 리튬염(LiClO₄, LiPF₆)과 가소제(propylene carbonate(PC), ethylene carbonate(EC)) 등의 다양한 혼합비를 조성으로하여 고체고분자전해질을 제조하였다. 이러한 고체고분자전해질의 이온전도도 및 전류-전위 특성, 열적특성, 표면조직, x-ray 분석을 통하여 고이온전도성, 고안전성의 고체고분자전해질을 개발하는데 역점을 두었다. 또한 카본을 matrix로 하는 리튬 intercalating전극에 대한 전기화학적특성을 다양한 전해질 용액에 대하여 연구하였다. 이외에도 V₆O₁₃을 활물질로하는 복합양극을 개발함으로써 단위전지의 개발이 가능함에따라 충방전실험에 대한 연구가 검토되었다.ㅇ 연구결과 본 연구에서 개발된 고체고분자전해질을 리튬이차전지에 응용하기 위한 조건인 10^-3S/cm의 이온전도성을 상온에서 나타내었으며 또한 전기화학적인 안정성이 있는 것으로 검토되었다. 양극과 음극을 분리하는 분리막으로서의 기계적 강도도 충분히 크기 때문에 박막형 리튬이차전지를 개발하는데 1차적인 문제는 해결된 것으로 나타났다. V⁶O¹³을 활물질로하는 복합양극은 고체고분자전해질계에 화학적인 상용성 및 가역성이 있는 것으로 나타나 Li/고체고분자전해질/V⁶O¹³으로 구성된 단위전지의 조립이 성공하였다. 카본을 matrix로 하는 리튬 intercalating 전극은 전해액에 따른 다른 양상을 보였지만 280∼200 mAh/g의 용량으로 70회 이상의 싸이클을 나타냄으로써 고성능 리튬이차전지로 개발이 가능할 것으로 기대된다. 이밖에 투명한 고체고분자전해질을 개발함으로써 전기표시소자(electrochromic-device)등에도 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...15
• 제 1 절 연구개발의 목적과 범위...15
• 제 2 절 이론적 배경...17
• 2.1 고분자와 용매에 의한 리튬이온의 용매화...17
• 2.2 이온전달성질...21
• 2.3 리튬전지의 피막형성...33
• 2.4 Lithium Intercalated Graphite...53
• 2.5 $V_6O_{13}$ 복합양극...54
• 제 2 장 실 험...56
• 제 1 절 실험장치...56
• 1. 고체고분자전해질 특성 실험장치...56
• 2. Lithium Intercalating Material 특성 실험장치...56
• 제 2 절 실험방법...59
• 1. Polyacrylonitrile-$Li$계 고체고분자전해질 제조...59
• 2. 카본전극제조...61
• 3. $V_6O_{13}$ 복합양극 제조...61
• 제 3 장 결과 및 고찰...64
• 제 1 절 Polyacrylonitrile-$Li$계 고체고분자전해질...64
• 1. 이온전도도 및 계면저항...64
• 2. 전류-전위 측성...70
• 3. 표면구조 및 광학성질...78
• 4. 열적성질...79
• 제 2 절 Lithium Intercalated Material 특성...82
• 1. 카본구조 효과...82
• 2. 카본전극의 충방전특성에 대한 용액효과...86
• 제 3 절 $V_6O_{13}$ 복합양극...89
• 1. 고체고분자전해질에서 $V_6O_{13}$ 복합양극의 충방전특성...89
• 2. 액체전해액에서 $V_6O_{13}$ 복합양극의 충방전특성...95
• 제 4 장 결론...99
• 참고문헌...101