일반기술

신규 가교제와 이를 함유하는 가교형 고체 고분자 전해질

본 기술은 신규 가교제와 이를 함유하는 가교형 고체 고분자 전해질에 관하며, 폴리알킬렌 옥시드기가 곁가지로 도입된 메틸 실록산 폴리머 양 말단에 열 또는 광에 의해 가교 가능한 아크릴기가 도입되어 있는 신규 가교제와, 신규 가교제, 리튬염, 유기 용매 및 경화형 개시제가 일정 함량비로 함유되어 있는 가교형 고체 고분자 전해질 조성물에 관한 기술이다. 본 기술의 고체 전해질을 이용한 전기 화학 소자는 종래의 액체 전해질을 이용한 전기화학장치에 비해 용액이 누출되는 문제가 없고, 높은 충방전 효율을 지닌 화학 전지를 제공할 수 있고, 여러 가지 모양의 전지 제조가 가능하며, 박막의 형태로 제조가 가능하여 소형으로 제작될 수 있는 장점이 있다. 특히, 폴리알킬렌옥시드(PAO)계 고체 고분자 전해질을 사용한 리튬-고분자 전지는 에너지 밀도가 크게 향상된 전지를 제조 할 수 있어 그 중요성이 크게 인식되고 있다.본 기술은 상온에서의 이온 전도도가 우수한 전해질 박막 제조가 가능하며, 제막성 및 전기화학적 안정성이 우수하므로 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 정보단말기 및 캠코더 등의 기기에 적용되는 소형 리튬-폴리머 이차전지에 적용 가능하다. 그리고 전력평준화용 전력저장장치 및 전기자동차에 적용가능한 대용량 리튬-폴리머 이차전지의 고분자 전해질로 적용이 가능하다. 본 기술에서는 기존의 광경화 방법에 사용되었던 선형 가교제를 대신하여 폴리알키렌옥시드기가 곁가지로 도입된 폴리 메틸 실록산 고분자를 기본 골격 구조로 하고 양 말단에 아크릴 작용기가 2 내지 4개 가지는 구조를 가지는 가교제를 사용하는 광경화성 고분자 고체전해질에 관한 기술이다. 이렇게 제조된 고체 고분자 전해질은 기계적 물성이 우수하여 다른 지지체 없이 필름 형태로 제조 가능하였으며, 상온에서의 이온 전도도가 기존의 어떠한 PEO계 고체 고분자 전해질보다 뛰어나며 기계적 물성도 전지 제조 공정에 충분한 특성을 전해질개발에 성공하였다. 또한 전기 화학적인 안정성도 리튬 전지에 사용하기에 충분한 정도이었다. 특히, 본 기술에서 얻어진 고분자 전해질은 제조 공정을 단순화 할 수 있어 기존의 겔형 고분자 전해질을 대체하여 사용 가능하며 또한 상온에서 높은 전도도를 갖는 PEO계 고체 전해질 제조 방법을 제공하므로 상온에서 작동 가능한 고용량의 금속 리튬전지의 전해질로 응용 가능하다 본 기술의 특징은 폴리알킬렌옥시드기가 곁가지로 도입된 메틸 실록산 폴리머를 기본 골격 구조로 하고, 양 말단에는 아크릴 작용기가 2 내지 4개 도입되어 있는 신규의 고체 고분자 전해질용 가교제 제조하고, 신규 가교제, 가소제, 리튬염 및 경화형 개시제가 함유된 가교형 고분자 전해질 기술, 신규 가교제가 포함된 고분자 전해질은 3차원 망상 구조를 가지게 되어 기계적 물성이 보강되며, 또한 저분자량 폴리알킬렌옥시드 및 유기 용매와 같은 전도도를 향상시킬 수 있는 가소제의 도입이 용이하여 상온에서의 이온 전도도가 향상된 전해질 박막 제조가 가능하다. 본 기술의 고분자 전해질은 전극과의 접착력이 우수하며, 화학적 및 전기화학적으로 안정하여 리튬-고분자 이차 전지에 사용하기에 적합하다.