인공적인 고체 전해질 계면을 통해 개질된 금속 이차전지

Abstract

리튬 금속의 표면을 개질하기 위해, 고체전해질피막 형성 첨가제로 알려진 비닐렌 카보네이트와 고체 고분자 전해질로 사용되는 폴리아크릴로니트릴의 단량체인 아크릴로니트릴을 자유 라디칼 중합방식으로, 폴리(비닐렌카보네이트-아크릴로니트릴) 공중합체를 합성한다. 이를 스핀 코팅 방식으로 리튬 메탈 표면에 분산시켜 보호막 코팅을 형성하였고, 리튬 금속 표면에 강하게 부착된 이 고분자 보호막은 대기 중에서의 부 반응으로 인한 금속 표면의 부식을 억제시키고, 전해액과의 장기간 접촉에서 전극의 표면을 안정화 시키는 역할을 한다. 개질된 전극으로부터 제조된 리튬 금속 전지의 충방전 싸이클 테스트 결과, 초기 비가역적 용량을 줄여주었고, 수명특성이 향상됨을 보였다. 장시간 싸이클이 진행된 이후 리튬 금속 표면을 SEM을 통해 분석한 결과, 지속적인 충방전 과정에서 발생하는 리튬 수지상 물질의 성장을 효과적으로 억제함을 확인할 수 있었고, 이를 통해 전지의 성능을 향상시켜주는 결과를 얻을 수 있었다.