3DOM 폴리이미드 분리막이 도입된 표면 마이크로 패턴 리튬 금속 전지의 수명 특성 분석

국문 초록 (Abstract)

리튬 금속 덴드라이트에 의한 지속적인 전해질 소모는 리튬 금속 음극 기반 전지의 급격한 수명 특성 저하를 야기한다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 본 연구 그룹의 이전 연구인 표면 마이크로 패턴 리튬 금속에 3차원 제어된 미세 다공성 폴리이미드(3DOM PI) 분리막을 적용함으로써 이온분배를 균일하게 하고 덴드라이트를 억제하고자 하였다. NMC622/3DOM PI 분리막/패턴화된 리튬 금속으로 구성된 코인셀을 제작하여 높은 전류밀도로(2.5mA cm^-2) 수명특성 평가 진행하였으며 500회 충방전 후에도 80%의 초기 방전용량을 유지하는 것을 확인하였다. 반면에, 동일 조건에서 폴리에틸렌 분리막을 사용한 코인셀의 경우 200회 충방전 이후부터 급격하게 성능이 저하되었다. 이러한 성능 개선은 3DOM PI와 마이크로 패턴 리튬 금속의 시너지 효과로 미세 패턴 내로 알맞은 리튬 흐름을 유도할 뿐만 아니라 패턴 외부의 리튬 표면 영역에서도 리튬 이온의 균일한 흐름을 형성하여 나타난 효과로 여겨진다.