cold sintering process of thin LAGP/PVDF composite electrolytes
발표자
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초록
내용
기존 액체 전해질 기반 리튬 이온 배터리의 낮은 에너지 밀도 및 폭발의 위험성 때문에 고체 전해질을 사용한 전고체 배터리가 많은 관심을 받고 있다. 그 중 세라믹 고체 전해질은 높은 물성과 성능으로 각광받고 있지만 높은 가공 비용과 가혹한 가공 조건을 사용하는 소결 가공은 세라믹 고체 전해질 상용화에 걸림돌이 된다. 이를 해결하기 위해 최근 물과 압력을 사용한 저온 소결 가공 (cold sintering process)에 대한 연구가 발표되었다. 하지만 일반적인 소결 세라믹에 비해서 이온전도도가 낮고 두꺼운 두께를 가진다는 단점이 존재한다. 고체 전해질의 두께는 이온저항과 에너지 밀도에 큰 영향을 미치고 고체 전해질의 두께가 얇을수록 에너지 밀도가 높아지고 이온저항이 낮아진다. 본 연구에서는 세라믹 Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 (LAGP)에 Polyvinylidene fluoride(PVDF)를 도입하여 세라믹-고분자 복합 전해질을 합성하였고 cold sintering process에 소량의 용매로 물을 이용하여 cold sintering process를 진행하여 얇은 두께의 세라믹-고분자 복합 전해질을 얻었다. 얇은 두께의 세라믹-고분자 복합 전해질은 81~85%의 높은 상대밀도를 확인하였다. 기존 csp 보다는 상대밀도 값이 낮지만, 고분자가 도입되고 얇은 전해질을 합성했다는 점에서 큰 의미가 있다. 최적화된 조건의 전해질을 이용하여 이온전도도 테스트를 통해 3.3 X 10–5 S cm-1의 전도도와 474 ohm cm2의 ASR 값을 확인하였다.