| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
| 권호 | 23권 1호 |
| 발표분야 | C. 에너지 재료 분과 |
| 제목 | PEO/Li7La3Zr2O12 고체전해질에서 전고체 리튬이차전지의 특성 |
| 초록 | 최근 전기자동차 및 ESS 등 중대형 전지 분야로 리튬이차전지의 적용범위가 확대되면서 고용량화, 고출력화, 고안정성에 대한 요구가 증가되고 있다. 특히 고안정성이 강조된 리튬이차전지에 대한 요구로 기존 액체전해질을 고체전해질로 대체한 전고체 전지에 대한 연구가 증대되고 있다. 그러나 전고체 리튬이차전지는 고체전해질의 사용으로 낮은 이온전도도와 전극과 고체전해질과의 계면저항이 크다는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 넓은 전위창과 높은 이온전도도를 갖는 무기이온전도체인 cubic garnet 구조의 Li7La3Zr2O12 (LLZO)를 Sol-Gel 법으로 합성하였고, 전극과 고체전해질과의 계면저항 제어를 위해 Poly(ethylene Oxide) (PEO) 고분자를 도입하여 PEO/LLZO 고체전해질을 제조하였다. 제조된 고체전해질의 이온전도도 특성 및 전기화학적 성능 평가를 진행하였다. PEO와 LLZO의 함량별 이온전도도는 70℃에서 PEO/LLZO의 함량 비율이 85/15일 때 9.71×10-4 S/cm로 가장 높은 이온전도도가 나타내었고, PEO의 함량이 높아질수록 이온전도도가 향상되는 것을 확인하였다. 그러나 PEO의 함량이 높을 경우 Li dendrite를 막기 위한 PEO/LLZO 고체전해질의 두께가 두꺼워져야 되기 때문에 셀의 성능과 이온전도도 측면에서 PEO/LLZO 함량비율이 55/45이고 두께가 200µm인 경우 적절함을 확인하였다. 이를 적용한 전고체 리튬이차전지 성능은 양극으로 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM622), 음극으로 Li-metal을 사용한 Coin cell을 제조한 후 70℃ 온도에서 충방전 실험결과는 0.1C에서 162mAh/g, 0.5C에서는 142mAh/g, 그리고 높은 전류밀도인 1C에서 102mAh/g이 구현됨을 확인하였다. |
| 저자 | 김주민1, 장덕례1, 김종호2 |
| 소속 | 1한국생산기술(연), 2전남대 |
| 키워드 | Li<SUB>7</SUB>La<SUB>3</SUB>Zr<SUB>2</SUB>O<SUB>12</SUB>; 고체전해질; 전고체 리튬이차전지 |
