고분자의 배좌 효과에 따른 리튬 이차전지 양극재료용 수계 LiFePO₄ 입자의 분산 및 그에 따른 전기 화학적 특성에 대한 연구

Abstract

본 연구에서는 최근 각광받는 리튬 이온전지 양극 재료인 LiFePO4의 수계 현탁액 제조 공정에서 poly(acrylic acid) (PAA)와 carboxymethyl cellulose (CMC)의 pH에 따른 배좌효과가 현탁액의 안정성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. pH에 따른 현탁액의 분산안정성을 평가하기 위해 electrokinetic 거동과 유동학적 거동을 연구하였고, 이를 as-cast sheet의 성형미세구조와 상호연관 해석하였다. PAA첨가시 분산 안정성이 향상됨을 확인할 수 있었고, PAA와 CMC를 현탁액의 pH 조절에 따라 최대 팽창 시켜 이로 인해 더 균일하고 치밀한 미세구조를 관찰할 수 있었다. 그리고 LiFePO4 coin-cell을 제작하여 전지특성을 평가하였다. pH 조절에 따른 전지 특성의 큰 차이는 없었으나 pH 6에서 제조된 현탁액의 더 낮은 점도는 더 높은 고형분량의 현탁액을 제조할 수 있는 가능성을 제시한다.; The influence of pH on the dispersion properties of LiFePO4 particles for lithum-ion battery positive electrodes in aqueous medium was investigated as a function of suspension pH. Suspensions were prepared using carboxylmethyl cellulose (CMC) as a thickening agent and poly(acrylic acid) (PAA) as a dispersant. Chemical stability and dispersion properties of LiFePO4 particles were characterized using electroacoustic, flow behavior, and green microstructural observations. Correlation was made between dispersion characteristics and its electrochemical performance. Electrokinetic measurements indicate that PAA does not contributed to the further development of surface charge for LiFePO4 suspension containing CMC. On the other hand, from the result of the rheological behaviors of LiFePO4 suspension, the addition of PAA is more effective for the improvement of the suspension stability through a combination effect of the steric and electrostatic forces. The electrochemical characteristics of formulated pastes were evaluated using coin type half cells. Although there is no significant difference between coin cells fabricated at pH 6 and pH 9 in electrochemical cycling test, the dispersion properties of pastes indicate that the electrode fabricated pH 6 potentially has much improved discharge capacity, compared to that at pH 9 because of the possibility to increase active mass portion in electrode paste.