Preparation and characterization of gel polymer electrolyte-based lithium ion battery using a radiation technique

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this research, the in situ formation of poly(vinylpyrrolidone based gel polymer electrolyte (PVP-GPE) inside LIB cell was studied by quicker and more efficient electron beam irradiation. For this purpose, a radiation sensitive GPE precursor solution was prepared by mixing VP as a monomer, PD as a crosslinker with a commercial liquid electrolyte, and gel behavior and electrochemical characterization were performed at various irradiation doses. The analytical results revealed that PVP-GPE was created by EB irradiation at the absorbed dose of 1 kGy (corresponding to th e irradiation duration of 3 seconds). The PVP-GPE-1 exhibited a gel fraction of 97%, good thermal stability, good electrochemical stable voltage window (2.0 ~ 4.7 V), and good ion conductivity. As a result, the in situ formation of PVP-GPE-1-based coin-type LIB cell showed the initial discharge capacity of 133 mAh/g, and its capacity retention at the cycle number of 50 was 69%, quite comparable to that with a liquid electrolyte (135 mAh/g and 72%).

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 상온 방사선가교반응을 이용하여 조립된 전지의 액상전해질을 겔 전환시켜 이차전지를 제조하고 전지의 성능평가를 수행하고자 하였다. 일정 조성비에서 1-Vinyl-2-Pyrrolidone (VP), Poly(ethylene glycol) diacrylate (PD), 1 M LiClO4 liquid electrolyte를 이용하여 방사선 민감성 전구체 조성물 를 제조하고 다양한 방사선 조사 조건하에 겔 거동 및 전기 화학적 특성 분석을 수행하였다. 형성된 겔 전해질의 특성 분석 결과 92 wt% 액상 전해질 을 함유한 겔 전해질 이 성공적으로 제조 되었고 액상전해질과 유사한 수준의 이온 전도도와 4.7 V 까지 전기화학적으로 분해되지 않고 안정함을 확인하였다. 최종적으로 겔 전해질 기반 코인셀 단위전지 적용 성능 평가 결과 방전용량은 상용 액상전해질 기반 단위전지에서 보고되고 있는 수준과 유사한 수준 으로 유지됨을 확인하였다.