Strategies for Improving Ion Conductivity using N-doped rGO as nanofiller in PEO based Electrolyte

Abstract

나노 필러와 복합화된 고분자계 고체전해질은 향상된 이온전도도와 리튬 음극에 대한 안정성으로 인해 리튬 금속 전지의 전도유망한 소재이다. 질소가 도핑된 환원된 그래핀 옥사이드 분말은 기존의 그래핀 옥사이드와 요소를 이용하여 수열합성으로 제조하였다. 제조된 질소가 도핑된 환원된 그래핀 옥사이드 분말을 DMF에 분산시킨 후 고체전해질 용액에 균일하게 분산시켜 질소가 도핑된 유기계 고체전해질을 제조하였다. PEO에 2D 나노필러를 첨가하면 PEO의 결정화를 낮추고 Li-O의 사슬 운동을 향상시킬 수 있으며, 질소가 도핑된 환원된 그래핀 옥사이드는 기존의 그래핀 옥사이드와 환원된 그래핀 옥사이드에 비해 상온에서 2.09 * 10-4 S/cm를 나타낸다. 이것은 다른 나노 필러들 보다 더 높은 이온 전도도를 나타내며, 40 oC에서 0.10으로 상대적으로 높은 리튬 이온 이동도를 나타낸다. 또한 나노 필러를 결합하지 않은 전해질에 비해 속도 성능 분석 및 사이클 안정성 분석에서 더 우수한 성능을 나타낸다. 본 연구에서는 개질된 그래핀 옥사이드를 나노 필러 물질로 사용하고, 고분자 매트릭스에서 양호한 분산성을 보이며, 피리딘성 질소를 사용하여 보다 나은 전기화학적 성능을 보여준다.