고분자 전해질을 적용한 전기변색 소자의 제작 및 특성평가에 대한 연구

Abstract

나노입자 적층 방법을 이용하여 제작한 변색 층 및 이온 저장 층을 활용하여 다양한 조성의 고분자 전해질을 적용한 전기변색 소자를 제작하였다. 고분자 전해질을 구성하는 고분자 매트릭스 종류에 따라 Liquid electrolyte, PVdF-HFP electrolyte membrane (UV-0), PEGDMA/PEGMA/ PVdF-HFP blended polymer electrolyte membrane (UV-30), PEGDMA/ PEGMA solid polymer electrolyte (UV-100)의 총 네 가지 종류의 전해질을 제작하였고, 전해질 제조 유형에 따라 액상 공정의 Type 1 (Liquid, UV-100), 고체 상 제조 공정의 Type 2 (UV-0, UV-30)로 분류하였다. 액상 공정 방법의 경우 다공성 박막-전해질 간 전하 이동 저항(Rct)가 컸기 때문에 연속적인 투과도 변화에서도 최대 투과도 변화까지 안정화 사이클 구동이 필요하였을 뿐만 아니라 지속적인 투과도 감소로 저하된 내구성을 나타냈다. 그러나 고상 전해질 제작 공정을 적용한 소자의 경우 30 wt.%의 광경화제를 포함하는 UV-30 전해질을 적용한 소자에서 안정화 사이클 구동이 없어도 최대 변색 특성을 나타내었으며 30,000초 이상의 장기적 내구성에서도 우수한 특성을 나타냄을 확인하였다. 따라서 각 종류 별 전해질을 적용한 전기 변색 소자의 사이클에 따른 투과도 경향성 차이를 보이며, 이는 투과도 변화로 정의될 수 있는 전기 변색 소자의 성능 및 내구성에 영향을 미침을 파악하였다. 따라서 본 연구에서 제작한 다양한 조성의 고분자 전해질 재료를 적용한 전기변색 소자의 특성평가를 통해, 전해질의 구성하는 고분자 매트릭스가 전기 변색 소자의 특성 향상 및 내구성 개선 효과에 결정적인 역할을 수행한다는 것을 확인하였다.