3차원 네트워크 구조 세라믹 기반 전고체 전지용 고분자-세라믹 복합전해질 (3D Network Structured Ceramic Based Polymer–ceramic Composite Electrolyte for All Solid-state Li-ion Battery)

서지정보

· 발행기관 : 한국전지학회
· 수록지 정보 : 한국전지학회지 / 5권 / 1호 / 19 ~ 27페이지
· 저자명 : 김도엽, 임영준, 김주형, 석정돈

초록

리튬이온전지의 액체 전해질 사용으로 인한 안전성 문제를 해결하기 위해 고체 전해질에 대한 연구가활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 높은 전압 안정성을 가지는 반상호침투망(semi-IPN) 구조 고분자 전해질과 3차원 네트워크 구조의 세라믹 전해질을 결합한 복합 전해질을 제안하였다. 세라믹 전해질은 전기방사를통해 얻은 탄소 나노 섬유 멤브레인을 템플릿으로 활용해 소결하여 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP) 구조를 구현하였다. 이후 이 구조 내부에 고분자 전해질 전구체 용액을 주입한 뒤 열경화를 통해 복합 전해질을 제조하였다.
이러한 3차원 세라믹 구조는 리튬 이온의 효율적인 이동을 촉진하며, 그 결과 NCM811/복합 전해질/Li 반전지셀은 기존 고분자 전해질 기반 전지 대비 높은 용량, 우수한 속도 특성, 뛰어난 사이클 수명을 나타냈다. 해당복합 전해질 시스템은 높은 이온전도도와 전기화학적, 열적 안정성을 동시에 달성하며 전고체 전지 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다

영어초록

To address the safety concerns of liquid electrolytes in lithium-ion batteries (LIBs), solid electrolyte(SE) research has gained traction. While semi-interpenetrating polymer network (semi-IPN) solid polymerelectrolytes (SPEs) offer high electrochemical stability (>5 V vs. Li/Li⁺), their low ionic conductivity and poormechanical strength limit performance. This study presents a composite electrolyte combining semi-IPN SPEwith a 3D network-structured ceramic electrolyte for enhanced safety and performance. The ceramic framework,Li₁.₃Al₀.₃Ti₁.₇(PO₄)₃ (LATP), was fabricated using a carbonized electrospun polyacrylonitrile (C-PAN)membrane as a template. SPE precursor was infiltrated and thermally crosslinked within the LATP structure.
This 3D architecture promotes efficient Li-ion transport. LIB half-cells using NCM81 and the composite electrolyteexhibited improved capacity, rate capability, and cycling stability compared to SPE-only cells. The proposedcomposite system offers high ionic conductivity and thermal/electrochemical stability, showing promisefor future all-solid-state LIB development.

참고자료

· 없음