| 초록 |
전 세계적인 전기차 수요의 증가로 소비자 요구를 충족하기위한 차량용 리튬 2차 전지의 주행거리 향상을 위한 연구가 지속적으로 진행 중이다. 고용량 및 고출력 리튬 2차전지 개발을 위한 여러 기반 연구 중 하나는 “후막화한 고에너지밀도 양극의 안정적 구동”이다. 위 목표의 달성을 위해 도전재나 바인더 같은 비반응성 전극 소재에 대한 관심이 커질 수 밖에 없다. 이 관점에서 PVDF 바인더는 충-방전 중 바인더로서의 기능이 저하되고, 습식 공정 기반의 전극 후막화에 한계가 발생하여 개선이 필요한 상황이다. 본 발표에서는 2차 전지용 고에너지 밀도 양극에 유기-무기 하이브리드 바인더 (S 바인더)를 적용한 결과를 소개한다. S 바인더는 전극 건조 공정 중 경화가 일어날 수 있도록 설계되었으며, 졸-젤 반응을 통해 합성한 후 유기용매에 용해된 상태로 도입 하였다. 전극에 적용될 도전재 및 분산제 복합 분산액과 S 바인더를 혼합한 결과 상용 바인더 대비 안정적인 네트워크를 형성함을 확인할 수 있었다. 그리고 S 바인더를 함유한 리튬코발트 산화물 (LCO) 전극 슬러리는 상용 바인더 대비 전극 코팅 품질 향상 또한 가능 하였다. S 바인더 함유 전극은 도전재/바인더 네트워크가 활물질을 균일하게 덮고 있으며, 셀의 출력 및 수명 결과 또한 상용 바인더 대비 높은 수치를 유지하였다. 수명 시험이 끝난 셀 내 전극을 분석한 결과 S 바인더 함유 전극 표면의 리튬 탄산염 존재 비율이 상용 바인더 함유 전극 대비 낮은 것 또한 확인 가능하였다. 위 결과를 통해 S 바인더가 전지 충-방전 도중 활물질과 전해질의 직접적인 접촉을 억제하여 보다 안정적인 양극-전해질 계면 형성을 유도하는 과정이 전지 성능개선으로 이어진 것을 짐작할 수 있었다. 본 연구를 통해 S 바인더가 활물질이 98% 이상 함유된 고에너지밀도 전극의 안정적 구동이 가능함을 입증 하였으며, 기존 전극이 지니던 후막화의 한계 또한 극복할 수 있음을 확인할 수 있었다. |
