리튬이차전지 응용을 위한 플라스마를 이용한 폴리에틸렌 분리막의 그래프트 중합

Abstract

리튬 이온 전지의 성능을 개선하기 위하여, 상압 플라스마를 이용하는 간단하고 빠른 그래프트 중합을 폴리에틸렌 분리막에 적용하였다. 그래프트 중합은 얇고 균일하며 유지력이 좋은 고분자 층을 다공성 분리막의 표면에 생성하였다. 전지 분리막에서 이미 알려진 친수성 성질 뿐만 아니라 표면 전하의 종류와 분포가 전지의 성능에 중대한 영향을 준다는 것을 실험적으로 확인하였다. 고분자의 음전하는 전지의 용량을 향상시켰고, SEI 층이 균일하게 형성되도록 하였다. 반면, 그래프트된 polyampholyte 안의 양전하와 음전하 사이의 전기적 인력은 분리막의 열적 안정성 향상에 기여하였다. Polyampholyte는 Vinyl sulfonic acid와 Diallyldimethylammonium chloride로 구성된 단량체 혼합액의 그래프트 중합으로 생성이 되었다. 단량체 혼합액의 조성을 최적화하여 분리막의 친수성과 열적 안정성, 이온 전도도를 향상시키는 polyampholyte를 분리막의 표면에 그래프트 하였다. 그래프트된 분리막들을 full cell 형태의 리튬 전지로 전기화학적 시험을 수행한 결과, 폴리에틸렌 분리막에 비하여 균일하고 안정된 SEI 층이 형성됨을 확인하였고, 전지의 용량 유지 특성도 향상되었다.