초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 고체 고분자 전해질의 결정화를 저하시키고 이온전도도 및 기계적 물성을 향상시키기 위하여 가장 작은 나노 실리카 입자인 케이지 구조의 실세스퀴옥세인을 함유한 다양한 고분자를 합성하거나 또는 케이지 구조의 실세스퀴옥세인을 고분자 전해질과 함께 혼합하여 하이브리드 개념의 복합체를 제조한 한 후 이를 고체 고분자 전해질로 적용하고자 한다. 또한 이온전도도가 높은 폴리카보네이트 그룹을 브릿징 그룹으로 한 브릿지드 실세스퀴옥세인을 제조한 후 리튬 염과 함께 졸-겔 반응을 통하여 브릿지드 폴리실세스퀴옥세인을 필름으로

□ 연구개요
본 연구는 고체 고분자 전해질의 결정화를 저하시키고 이온전도도 및 기계적 물성을 향상시키기 위하여 가장 작은 나노 실리카 입자인 케이지 구조의 실세스퀴옥세인을 함유한 다양한 고분자를 합성하거나 또는 케이지 구조의 실세스퀴옥세인을 고분자 전해질과 함께 혼합하여 하이브리드 개념의 복합체를 제조한 한 후 이를 고체 고분자 전해질로 적용하고자 한다. 또한 이온전도도가 높은 폴리카보네이트 그룹을 브릿징 그룹으로 한 브릿지드 실세스퀴옥세인을 제조한 후 리튬 염과 함께 졸-겔 반응을 통하여 브릿지드 폴리실세스퀴옥세인을 필름으로 제조하여 고체 전해질로 적용 가능성을 연구하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
케이지 구조의 실세스퀴옥세인은 polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS)로 부르고, 그 자체가 유기-무기 혼성(hybrid)물질로서 케이지의 안쪽부분(core)은 실리카(silica)로 되어있고 바깥부분은 8개의 유기관능기로 둘러 싸여있는 독특한 구조를 지닌 화합물이다. 브릿지드 폴리실세스퀴옥세인 (bridged polysilsesquioxane)은 실란 그룹이 양쪽으로 있고 브릿징 그룹으로 다양한 유기 관능기를 도입할 수 있고, 졸-겔 반응 후 브릿징 그룹을 이용하여 다양한 관능기로의 치환, 고분자 도입 및 고분자와의 복합화 등을 할 수 있다. 고체 고분자 전해질로 적용 가능한 폴리카보네이드다이올 (PCD), 폴리에틸렌옥사이드(PEO)과 같은 다양한 고분자를 브릿징 그룹으로 도입한 BPS를 합성한 후 고체 고분자 전해질로의 적용가능성 및 열적, 기계적 강도, 이온전도도 등을 측정할 수 있다.본 연구는 3차 년도에 걸쳐 1) 고체 고분자 전해질용 고분자인 polyphosphazene 체인에 다양한 구조의 POSS를 도입한 후 그에 따라 변화하는 열적, 기계적 특성 및 이온전도도의 변화를 분석하고, 2) 폴리카보네이트 그룹을 브릿징 그룹으로 한 브릿지드 실세스퀴옥세인을 제조한 후 리튬 염과 함께 졸-겔 반응을 통하여 브릿지드 폴리실세스퀴옥세인(BPS) 필름을 제조하고, 이온전도도 및 열적 안정성을 측정하고, 3) 폴리카보네이트 그룹을 브릿징 그룹으로 한 브릿지드 실세스퀴옥세인에 리튬이온의 배위결합을 극대화 시킬 수 있도록 MEE-based silane과 TEOS를 다양한 조성비로 졸-겔 반응을 시켜 고체 고분자 전해질의 구조에 변화를 주어 결정성을 낮추고, 이온전도도를 높일 수 있는 실험을 수행하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
고체 고분자 전해질용 고분자를 다양한 화학적 합성방법을 통해 합성하고 기술을 확보한 뒤 그 고분자에 대한 물성 조절을 POSS 및 BPS matrix를 통해 제어 및 최적화를 함으로써 이온전도도 및 열적, 기계적 강도가 우수한 고체 고분자 전해질을 얻을 수 있다. 이러한 고체 고분자 전해질을 이용하여 cell을 제작하여 2차전지의 내구성 및 전기적 특성을 평가하고 다양한 디바이스에 사용 가능한 안전성을 확보하여 각각의 용도에 적합하게 사용될 수 있다. 고체 고분자 전해질에 나노입자 POSS 및 BPS matrix의 적용은 고체 고분자 전해질의 화학적 안정성 및 우수한 물리적, 기계적 특성을 향상 시켜 고체 고분자 전해질을 더욱 유용하게 발전시킬 가능성이 큰 연구라고 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) 나노 케이지 구조의 POSS를 도입한 폴리포스포진 고분자 합성 및 특성분석 ... 4
• 2) 폴리카보네이트 다이올을 기반으로 한 브릿지드 폴리실세스퀴옥세인의 고체 고분자전해질 응용 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 16