일반기술

복합 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법

기지고분자로 PAN계[예를 들면, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(아크릴로니트릴-메틸아크릴레이트)공중합체]와 PVdF계[예를 들면, 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리(비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌)공중합체]를 중량비가 10:1∼1:5로 블렌딩한 것을 사용하고, 가소제는 기지고분자의 1∼5배의 양으로 첨가하고, SiO2는 1∼20 중량%로 첨가하고, 용매 및 보조가소제로 작용하는 유기용매는 기지고분자의 3∼10배의 양으로 혼합하고 가열하여 고체고분자 매트릭스를 형성시킨 후 캐스팅하여 건조시키고, 여기에 유기용매 전해질을 주입하여 고제고분자 전해질을 제조한 후, 음극/고체고분자전해질/양극/고체고분자전해질/음극의 순으로 여러 층을 적층하고, 리튬이온 전지용 유기용매 전해질 주입 공정을 추가하여 리튬고분자 전지를 제조한다.기존의 고체고분자 전해질은 주로 폴리(에틸렌옥사이드)(PEO)계였으나, 근래에는 이온전도도가 우수한 젤형태의 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 및 하이브리드 형태의 폴리(비닐리덴플루오라이드)(PVdF)계가 개발되었다. PAN계 전해질은 접착력이 우수하여 복합전극과 금속기판이 잘 접착되기 때문에 전지의 충방전시 접촉저항이 작고 활물질이 적게 탈락된다는 장점이 있으나 강도가 떨어지는 단점이 있다. PVdF계 전해질은 기계적 강도는 우수하지만 제조공정이 까다로우며, 접착력이 불량하여 전극 및 전지 제조시 가열 라미네이션과 추출공정을 필요로 하는 결정적인 단점이 있다.PAN계 전해질의 장점인 우수한 접착력 및 이온전도도와 PVdF계 하이브리드형 전해질의 장점인 우수한 기계적 강도 및 이온전도도를 유지하며, PAN계 전해질의 단점인 기계적 안정성 문제 및 제조공정 중의 수분오염 문제를 해결하고 PVdF계 하이브리드형 전해질 제조시의 단점인 가소제의 추출과정을 제거하여 접착력과 기계적 안정성이 우수하고 전지성능이 우수한 리튬고분자 전지를 제조하였다.전지에서 요구되는 우수한 이온전도도, 접착력, 기계적 안정성을 갖는 고체고분자 전해질을 제조할 수 있어서 전지성능이 우수하고 전지 제조공정이 용이해진다.