일반기술

삼성분계 고체고분자 전해질의 제조방법 및 이를 이용한 리튬고분자 전지

10∼90중량%의 PAN계 화합물[예를 들면, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(아크릴로니트릴-메틸아크릴레이트), 폴리(아크릴로니트릴-co-메틸메타크릴레이트) 공중합체], 1∼50중량%의 PVC계 화합물[예를 들면, 폴리비닐클로라이드, 폴리(비닐리덴클로라이드-co-아크릴로니트릴)] 및 1∼50중량%의 PVdF계 화합물[예를 들면, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리(비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로-프로필렌) 공중합체]을 혼합한 화합물에 중량비로 1∼5배의 가소제를 첨가하고, 유기용매를 삼성분계 혼합물의 3∼10배로 혼합하고, 0∼20중량%의 SiO2를 혼합하고 110∼180℃까지 가열하여 10분∼2시간 정도 또는 30∼100℃의 온도에서 10분∼24시간 동안 고분자 블렌딩을 실시하여 고체고분자 전해질의 매트릭스를 형성하고 이를 캐스팅하여 고체 고분자 막을 얻은 후, 유기용매 전해질을 주입하여 삼성분계 고체고분자 전해질을 제조한 다음, 음극/삼성분계 고체분자 전해질/양극/삼성분계 고체고분자 전해질/음극의 순으로 순차적으로 적층하고 유기용매 전해질을 주입하여 리튬고분자 전지를 제조한다기존의 고체고분자 전해질은 주로 폴리(에틸렌옥사이드)(PEO)계였으나, 근래에는 이온전도도가 우수한 젤형태의 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 및 하이브리드 형태의 폴리(비닐리덴플루오라이드)(PVdF)계가 개발되었다. PAN계 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. 또한, 근래에 발표된 폴리비닐클로라이드(PVC)계 고체 고분자 전해질은 상온에서 이온전도도 및 기계적 강도가 우수하지만 저온특성이 나쁘며 접촉저항이 큰 단점이 있다.PAN계, PVC계 및 PVdF계를 대기중에서 블렌딩하여 삼성분계 고체고분자 전해질을 제조하여, PAN계 전해질의 우수한 접착력과 이온전도도 및 PVC계 전해질의 우수한 기계적 강도와 이온전도도를 유지하고 PAN계 전해질의 단점인 기계적 안정성 문제를 해결하고, PVdF계 전해질의 단점인 접착력 문제를 해결하였다.고체 고분자 전해질들은 이온전도도가 리튬 고분자 전지용 전해질로서 충분히 사용할 수 있을 정도로 우수하고, 접착력 및 기계적 강도가 우수하여 전지제조가 용이할 뿐만 아니라 이를 이용한 전지는 전극용량 및 싸이클 수명 특성과 같은 전지성능도 우수하게 나타나 리튬고분자 전지용 고체고분자 전해질로서 매우 적합하다