KR19990086306A - 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법 - Google Patents

고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR19990086306A
KR19990086306A KR1019980019241A KR19980019241A KR19990086306A KR 19990086306 A KR19990086306 A KR 19990086306A KR 1019980019241 A KR1019980019241 A KR 1019980019241A KR 19980019241 A KR19980019241 A KR 19980019241A KR 19990086306 A KR19990086306 A KR 19990086306A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solid polymer
polymer electrolyte
electrolyte
pvdf
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1019980019241A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100275788B1 (ko
Inventor
윤경석
조병원
조원일
백지흠
김형선
김운석
Original Assignee
박호군
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박호군, 한국과학기술연구원 filed Critical 박호군
Priority to KR1019980019241A priority Critical patent/KR100275788B1/ko
Publication of KR19990086306A publication Critical patent/KR19990086306A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100275788B1 publication Critical patent/KR100275788B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법에 있어서, PAN계 전해질의 기계적 안정성의 저하와, PVdF계 전해질의 접착력이 불량하여 전극 및 전지 제조시 가열 lamination과 추출공정을 필요로 하는 단점을 해결하기 위한 것으로, PAN계와 PVdF계를 blending하여 복합 고분자 전해질을 제조하여 PAN계 전해질의 우수한 접착력과 이온전도도를 그대로 유지하고 PVdF계 하이브리드형 전해질의 우수한 기계적 강도와 이온전도도를 유지함으로써 PAN계 전해질의 기계적 안정성을 향상시켰고, PVdF계 하이브리드형 전해질 제조시 가소제의 추출과정과 유기용매 전해질의 주입공정을 제거하였으며, 또한 PVdF 전해질의 접착력 문제를 해결하는 리튬고분자 전지용 고체고분자 전해질의 제조방법과, 고체고분자 전해질을 사용하여 복합 음·양극을 제조하고 이들을 적층하여 접착력과 기계적 안정성이 우수하고 전지성능이 우수한 리튬고분자 전지의 제조방법을 제공하였다.

Description

고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법
본 발명은 고체고분자 전해질과 리튬고분자 전지의 제조방법에 관한 것으로, 고체고분자 전해질의 제조는 기지고분자로 PAN계 및 PVdF계를 혼합한 것을 사용하여 유기용매 전해질, SiO2, 가소제를 혼합하고, 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스를 형성시킨 후, 캐스팅하여 blending하는 방법으로 제조함으로써 리튬고분자 전지에서 요구되는 우수한 이온전도도, 접착력, 기계적 안정성을 가지고 있는 고체고분자 전해질을 제조하는 방법과, 본 발명의 고체고분자 전해질과 가소제를 가지고 복합 음·양극을 제조하고 이것들을 적층하여 리튬고분자 전지를 제조함으로써 전지성능이 우수하고 전지제조공정이 용이한 리튬고분자 전지의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 고체고분자 전해질의 제조방법은 주로 Poly(ethylene oxide) (PEO) 계통이었으나 근래에 이르러 젤 혹은 하이브리드 형태의 고체고분자 전해질의 개발이 이루어져 상온에서 10-3S/cm 이상의 이온전도도를 나타내게 되었다. 그 중에서 리튬고분자 전지로 적용가능성이 높은 대표적인 예로는 K. M. Abraham과 D. L. Chua 등에 의해 개발된 젤형태의 Polyacrylonitrile (PAN) 계 고체고분자 전해질 (K. M. Abraham and M. Alamgir, US Pat. 5,219,679 (1993), D. L. Chua and H. P. Lin, US Pat. 5,240,790 (1993))과 Bell Communications Research, Inc.의 A. S. Gozdz 등에 의해 개발된 하이브리드 형태의 PVdF계 고체고분자 전해질 (A. S. Gozdz, C. N. Schmutz and J. M. Tarascon, US Pat. 5,296,318 (1994), A. S. Gozdz, J. M. Tarascon and P. C. Warren, US Pat. 5,460,904 (1995)) 이다. 이 두 종류의 고체고분자 전해질은 모두 이온전도도가 우수하며 PAN계 전해질인 경우는 접착력이 우수하여 복합전극과 금속기판과의 접착이 잘 이루어지기 때문에 전지의 충방전시 접촉저항이 작고 활물질의 탈락이 적게 일어나는 장점이 있으나 전해질이 다소 물러서 기계적 안정성, 즉 강도가 떨어지는 단점이 있다. 특히 이러한 특성은 전극 및 전지의 제조시 상당한 문제점을 야기하기 때문에 기계적 안정성(강도)을 높이는 것이 매우 필요하다. 하이브리드 형태의 Poly(vinylidenefluoride) (PVdF) 계 전해질은 고분자 매트릭스를 submicron 이하로 다공성을 갖도록 만들어 유기용매 전해질을 이 작은 기공에 주입시켜 제조하는 것으로, 이 작은 기공에 들어간 유기용매 전해질은 누액이 되지 않고 안전한 전해질로 사용할 수 있는 장점이 있으나 고체고분자 제조시 가소제의 추출과정과 유기용매 전해질의 함침과정이 요구되는 제조공정이 까다롭다. 또한 PVdF계 전해질은 기계적 강도는 우수하지만 접착력이 불량하여 전극 및 전지 제조시 가열 lamination과 추출공정을 필요로 하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 전해질의 장점인 우수한 접착력과 이온전도도를 가지는 PAN계와 하이브리드형 전해질의 장점인 우수한 기계적 강도와 이온전도도를 가지는 PVdF계를 blending하여 복합 고분자 전해질을 제조함으로서, 리튬고분자 전지에서 요구되는 우수한 이온전도도, 접착력, 기계적 안정성을 가지고 있는 고체고분자 전해질을 제조하는 방법과, 전지성능이 우수하고 전지제조공정이 용이한 리튬고분자 전지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 고체고분자 전해질에 대한 이온전도도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 리튬고분자 전지에 대한 충방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 리튬고분자 전지에 대한 전극용량 및 수명시험 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은, 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법에 있어서, 기지고분자로 PAN계와 PVdF계를 혼합한 것을 사용하여 유기용매 전해질, SiO2, 가소제를 혼합하고, 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스를 형성시킨 후, 캐스팅하여 blending된 고체고분자 전해질을 제조하는 방법과, 상기의 고체고분자 전해질과 가소제를 사용하여 복합 음·양극을 제조하고 이들 복합 음·양극과 고체고분자 전해질을 적층하여 리튬고분자 전지를 제조하는 방법을 제공한다.
이하에서는 첨부 도면에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명에 의한 고체고분자 전해질을 제조하기 위해서는 조성이 중요한 바, 본 발명에서는 기지고분자로 PAN계와 PVdF계를 배합한 것을 사용하여 가소제로 DMA(dimethyl acetamide), DMF(N,N-dimethylformamide), DMC(dimethyl carbonate), EC(ethylene carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), PC(propylene carbonate) 등을 사용하였으며, 또한 고체고분자 전해질의 기계적 강도 및 이온전도도를 높이기 위하여 실리카를 첨가하였다. PAN계와 PVdF계의 배합비는 고체고분자 전해질의 물리적 성질에 따라 변화하게 되는데 접착력이 요구되는 경우에는 PAN계의 비율이 높아지고 기계적 강도가 요구되는 경우에는 PVdF계의 비율이 높아지게 되며, 최적의 조건은 PAN계:PVdF계 비율이 10:1∼1:5 사이의 비율이 적당하다. 기지고분자와 리튬염이 함유된 유기용매 전해질의 비는 고체고분자 전해질의 이온전도도 및 기계적 안정성에 영향을 미치는데 기지고분자의 비율이 높아지면 기계적 안정성은 좋아지나 이온전도도가 불량하게 되고, 리튬염이 함유된 유기용매 전해질의 비율이 높아지면 그 반대현상이 나타나게 된다. 최적의 조건은 기지고분자 대 리튬염이 함유된 유기용매 전해질 양의 비가 1:1∼1:5 정도이다. 또한 기계적 안정성과 이온전도도를 높이기 위하여 실리카를 1∼20wt% 첨가하였다.
상기 조성의 혼합물을 12시간 이상 충분히 혼합한 후 110∼180℃까지 가열하여 10분∼2시간 정도 고분자 blending을 실시한다. 고체고분자 전해질의 매트릭스가 충분히 형성되고 적당한 점도가 얻어지면 캐스팅하여 고체고분자 전해질을 얻는다.
복합음극은 음극활물질 25∼35%, 도전재 0∼2%, 고체고분자 전해질 15∼25%, 가소제 40∼60%를 혼합, 가열, 캐스팅, 압연의 공정으로 구성되어 제조되고, 복합양극은 양극활물질 25∼35%, 도전재 2∼4%, 고체고분자 전해질 15∼25%, 가소제 40∼60%를 혼합, 가열, 캐스팅, 압연의 공정으로 구성되어 제조된다.
따라서, 복합 음·양극은 적당량의 활물질, 도전재, 기지고분자, 리튬염이 용해된 유기용액을 혼합한 후 가열하여 고체고분자 전해질의 매트릭스가 충분히 형성되어 적당한 점도가 얻어지면 캐스팅하여 복합 음·양극을 얻는다. 상기 리튬고분자 전지는 복합음극/고체고분자전해질/복합양극/고체고분자전해질/복합음극의 순으로 여러 층이 스택하여 구성된다.
다음은 본 발명의 제조방법을 사용하여 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지를 제조하고 성능시험을 실시한 실시예 및 비교예로써, 이에 의하여 본 발명을 보다 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
바람직한 실시예의 설명
<실시예 1>
PAN (M.W. 150,000) 2g, P(VdF-HFP) (Atochem Kynar 2801) 1g을 기지고분자로 하여, silica 0.15g, 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC용액 6g, 가소제인 DMA용액 10g을 가하고, 12시간 정도 혼합한다. 혼합 후 130℃로 1시간 정도 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스를 형성한다. 그 후 캐스팅하기 좋은 적당한 점도가 되었을 때 캐스팅하여 고체고분자 전해질을 얻는다. 카본 복합음극은 Gr. 6g, AB 0.3g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, DMA용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. LiCoO2복합양극은 LiCoO25.7g, AB 0.6g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, DMA용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. 전지는 카본 복합음극, 고체고분자 전해질, LiCoO2복합양극으로 구성하고 충방전율 3/C로 양극을 기준으로한 전극용량 및 싸이클 수명을 조사하였다.
<비교예 1>
기존의 문헌상에 알려져 있는 방법대로 PAN 3g을 기지고분자로 하여 1M LiPF6가 용해된 EC-PC용액 9g을 가하여 12시간 정도 혼합한다. 혼합 후 130℃로 1시간 정도 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스를 형성하고, 그 후 캐스팅하기 좋은 점도가 되었을 때 캐스팅하여 고체고분자 전해질을 얻는다. 카본 복합음극의 조성은 Gr. 6g, AB 0.3g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, EC-PC 용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. LiCoO2복합양극의 조성은 LiCoO25.7g, AB 0.6g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, EC-PC 용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. 전지는 카본 복합음극, 고체고분자 전해질, LiCoO2복합양극으로 구성하고 충방전율 3/C로 양극을 기준으로한 전극용량 및 싸이클 수명을 조사하였다.
<실시예 2>
PAN (M.W. 150,000) 2g, P(VdF-HFP) (Atochem Kynar 2801) 1g을 기지고분자로 하여, silica 0.15g, 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC용액 6g, 가소제인 DMF용액 10g을 가하고, 12시간 정도 혼합한다. 혼합 후 130℃로 1시간 정도 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스를 형성한다. 그 후 캐스팅하기 좋은 적당한 점도가 되었을 때 캐스팅하여 고체고분자 전해질을 얻는다. 카본 복합음극은 Gr. 6g, AB 0.3g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, DMF용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. LiCoO2복합양극은 LiCoO25.7g, AB 0.6g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, DMF용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. 전지는 카본 복합음극, 고체고분자 전해질, LiCoO2복합양극으로 구성하고 충방전율 3/C로 양극을 기준으로한 전극용량 및 싸이클 수명을 조사하였다.
<실시예 3>
PAN (M.W. 150,000) 2g, P(VdF-HFP) (Atochem Kynar 2801) 1g을 기지고분자로 하여, silica 0.15g, 1M LiPF6가 용해된 EC-EMC용액 6g, 가소제인 EC-DMC용액 10g을 가하고, 12시간 정도 혼합한다. 혼합 후 130℃로 1시간 정도 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스를 형성한다. 그 후 캐스팅하기 좋은 적당한 점도가 되었을 때 캐스팅하여 고체고분자 전해질을 얻는다. 카본 복합음극은 Gr. 6g, AB 0.3g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, EC-DMC용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. LiCoO2복합양극은 LiCoO25.7g, AB 0.6g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, EC-DMC용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. 전지는 카본 복합음극, 고체고분자 전해질, LiCoO2복합양극으로 구성하고 충방전율 3/C로 양극을 기준으로한 전극용량 및 싸이클 수명을 조사하였다.
<실시예 4>
PAN (AN-MA) (94:6 copolymer, M.W. 100,000) 2g, P(VdF-HFP) (Atochem Kynar 2801) 1g을 기지고분자로 하여, silica 0.15g, 1M LiPF6가 용해된 EC-DEC용액 6g, 가소제인 DMA용액 10g을 가하고, 12시간 정도 혼합한다. 혼합 후 130℃로 1시간 정도 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스를 형성한다. 그 후 캐스팅하기 좋은 적당한 점도가 되었을 때 캐스팅하여 고체고분자 전해질을 얻는다. 카본 복합음극은 Gr. 6g, AB 0.3g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, DMA용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 구리박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. LiCoO2복합양극은 LiCoO25.7g, AB 0.6g, 상기조성의 고체고분자 전해질 3.7g, DMA용액 10g을 혼합한 후 130℃로 1시간 동안 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스가 충분히 형성되도록 하고 적당한 점도가 얻어졌을 때 알루미늄 박판 위에 캐스팅하여 건조시킨 후 압연하여 전극을 얻는다. 전지는 카본 복합음극, 고체고분자 전해질, LiCoO2복합양극으로 구성하고 충방전율 3/C로 양극을 기준으로한 전극용량 및 싸이클 수명을 조사하였다.
상기의 방법대로 제조한 고체고분자 전해질들의 이온전도도를 측정한 결과 도 1과 같이 나타났다. 모든 전해질이 상온에서 10-3S/cm 이상의 이온전도도를 나타냈고 0℃에서도 거의 10-3S/cm 정도를 나타내고 있어 리튬 고분자전지용 전해질로서 충분히 사용할 수 있는 정도이다. 그러나 고체고분자 전해질의 접착력 및 기계적 강도를 조사해보면 비교예 1에서 제조한 것은 접착력은 우수하나 접착력이 너무 좋아 다루기가 힘들고, 또한 기계적 강도가 약하여 전지 제조상에 상당한 문제점을 드러내었으며, 특히 양산공정에는 부적합한 것으로 판단된다. 이에 반하여 본 발명에서 제조한 실시예의 고체고분자 전해질들은 접착력도 우수하고 기계적 강도도 우수하여 전지 제조가 용이할 뿐만 아니라 전지성능도 우수하게 나타나 리튬고분자 전지용 고체고분자 전해질로서 매우 적합한 것으로 사료된다.
도 2는 상기의 방법대로 제조한 리튬고분자 전지(실시예 1)의 충방전 특성을 나타낸 그래프로 충방전효율이 싸이클수에 관계없이 거의 100%였고, 충방전 곡선의 모양을 보면 200싸이클에서도 초기와 거의 일정하게 나타나 본 발명의 리튬고분자 전지는 매우 우수한 전지임을 알 수 있다.
도 3은 상기의 방법대로 제조한 리튬고분자 전지들의 전극용량 (LiCoO2활물질 기준) 및 싸이클 특성을 나타낸 것으로 본 발명의 방법으로 제조한 전지들은 전극용량 및 싸이클 수명 특성이 우수하게 나타났으나, 비교예 1의 방법으로 제조한 전지는 전극용량 및 싸이클 수명 특성이 매우 불량하게 되었다.
본 발명에 따라 PAN계와 PVdF계를 blending하여 고체 고분자 전해질을 제조하여 PAN계 전해질의 우수한 접착력과 이온전도도를 그대로 유지하고 PVdF계 하이브리드형 전해질의 우수한 기계적 강도와 이온전도도를 유지함으로써 PAN계 전해질의 단점인 기계적 안정성 문제를 해결하였으며, PVdF계 하이브리드형 전해질 제조시의 단점인 가소제의 추출과정과 유기용매 전해질의 주입공정을 제거하였으며, 또한 PVdF 전해질의 단점인 접착력 문제를 해결하는 리튬고분자 전지용 고체고분자 전해질의 제조방법을 제공하였다. 또한 본 발명의 고체고분자 전해질을 사용하여 복합 음·양극을 제조하고 이들을 적층하여 접착력과 기계적 안정성이 우수하고 전지성능이 우수한 리튬고분자 전지의 제조방법을 제공하였다.

Claims (11)

  1. 기지고분자로 PAN계와 PVdF계를 혼합한 것을 사용하여 유기용매 전해질, SiO2, 가소제를 혼합하는 공정, 상기 혼합물을 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스를 형성하는 공정, 상기 매트릭스를 캐스팅하는 공정으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체고분자 전해질 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 PAN계는 polyacrylonitrile, poly(acrylonitrile-
    methylacrylate) copolymer로 구성되고, 상기 PVdF계는 polyvinylidene fluoride, poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) copolymer로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체고분자 전해질 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기지고분자 PAN계:PVdF계의 무게 비가 10:1∼1:5인 것을 특징으로 하는 고체고분자 전해질 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유기용매 전해질의 첨가량을 기지고분자에 대해 1∼5배로 하고, 유기용매 전해질 종류는 1M LiPF6가 용해된 EC(ethylene carbonate)-DMC(dimethyl carbonate)용액, 1M LiPF6가 용해된 EC-DEC(diethyl carbonate)용액, 1M LiPF6가 용해된 EC-EMC(ethyl methyl carbonate)용액 등 리튬 이온전지용 유기용매 전해질로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체고분자 전해질 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 SiO2의 첨가량은 기지고분자에 대해 1∼20wt%인 것을 특징으로 하는 고체고분자 전해질 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가소제의 종류는 DMA(dimethyl acetamide), DMF(N,N-dimethylformamide), DMC(dimethyl carbonate), EC(ethylene carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), PC(propylene carbonate)로 하고 첨가량은 기지고분자의 1∼5배인 것을 특징으로 하는 고체고분자 전해질 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 PAN계와 PVdF계 혼합물의 가열온도는 110∼180℃이고, 가열시간이 10분∼2시간인 것을 특징으로 하는 고체고분자 전해질 제조방법.
  8. 기지고분자로 PAN계와 PVdF계를 혼합한 것을 사용하여 유기용매 전해질, SiO2, 가소제를 혼합하는 공정, 상기 혼합물을 가열하여 고체고분자 전해질 매트릭스를 형성하는 공정, 상기 매트릭스를 캐스팅하는 공정으로 구성되어 있는 고체고분자 전해질 제조 공정과, 상기의 고체고분자 전해질과 가소제를 사용하여 복합 음·양극을 제조하는 공정, 상기 복합 음·양극과 고체고분자 전해질을 적층하는 공정이 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 리튬고분자 전지 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 복합음극 제조는 음극활물질 25∼35%, 도전재 0∼2%, 고체고분자 전해질 15∼25%, 가소제 40∼60%를 혼합, 가열, 캐스팅, 압연의 공정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합음극 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 복합양극 제조는 양극활물질 25∼35%, 도전재 2∼4%, 고체고분자 전해질 15∼25%, 가소제 40∼60%를 혼합, 가열, 캐스팅, 압연의 공정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합양극 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 리튬고분자 전지는 복합음극/고체고분자전해질/복합양극/고체고분자전해질/복합음극의 순으로 여러 층이 스택하여 구성되는 것을 특징으로 하는 리튬고분자 전지 제조방법.
KR1019980019241A 1998-05-27 1998-05-27 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법 KR100275788B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980019241A KR100275788B1 (ko) 1998-05-27 1998-05-27 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980019241A KR100275788B1 (ko) 1998-05-27 1998-05-27 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990086306A true KR19990086306A (ko) 1999-12-15
KR100275788B1 KR100275788B1 (ko) 2000-12-15

Family

ID=19537797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980019241A KR100275788B1 (ko) 1998-05-27 1998-05-27 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100275788B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100371400B1 (ko) * 1999-07-15 2003-02-07 주식회사 엘지화학 흑연화 탄소부극을 사용하는 ｐａｎ계 고분자 전지
CN112626713A (zh) * 2020-11-16 2021-04-09 广西中科鼎新产业技术研究院有限公司 一种纳米纤维膜及混合聚合物制备纳米纤维膜的方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106129470B (zh) * 2016-09-09 2019-05-24 哈尔滨理工大学 一种锂离子电池用固态聚合物电解质膜

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100371400B1 (ko) * 1999-07-15 2003-02-07 주식회사 엘지화학 흑연화 탄소부극을 사용하는 ｐａｎ계 고분자 전지
CN112626713A (zh) * 2020-11-16 2021-04-09 广西中科鼎新产业技术研究院有限公司 一种纳米纤维膜及混合聚合物制备纳米纤维膜的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR100275788B1 (ko) 2000-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101276895B (zh) 锂离子二次电池多孔隔膜层用组合物及锂离子二次电池
JP3085532B2 (ja) 均質状の固体ポリマーアロイ電解質及びその製造方法、それを利用した複合電極、並びにリチウム高分子電池及びリチウムイオン高分子電池並びにそれらの製造方法
KR100399785B1 (ko) 겔형 고분자 전해질을 포함하는 권취형 리튬 2차 전지용세퍼레이터 및 그 제조방법
CN1126185C (zh) 非水电解质电池用电极
KR101723994B1 (ko) 분리막, 분리막의 제조 방법, 이를 포함하는 리튬 폴리머 이차 전지, 및 이를 이용한 리튬 폴리머 이차 전지의 제조 방법
CN112133961B (zh) 一种凝胶电解质前驱体及其应用
CN112599850A (zh) 一种固态电解质复合层及锂离子电池
CN113745454A (zh) 一种正极片、其制备方法和在半固态电池中的应用
WO2002061872A1 (en) A multi-layered polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
JP3443773B2 (ja) 非水電解質二次電池の製造方法
JP2002025621A (ja) ゲル状の高分子電解質及びこれを採用しているリチウム電池
CN114069039A (zh) 聚合物电解质及其制备方法与应用、固态电池及其应用
CN116565308A (zh) 一种固态电解质膜及其制备方法和应用
CN108598557B (zh) 一种全固态电池一体化模块及包含该模块的全固态电池
KR100275788B1 (ko) 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법
CN114039027B (zh) 一种电极片及包含该电极片的锂离子电池
CN114824646A (zh) 一种复合油基隔膜及其制备方法和二次电池
KR100301623B1 (ko) 다성분계고체고분자전해질의제조방법및이를이용한리튬고분자전지
KR100324626B1 (ko) 젤형 고분자전해질을 이용한 복합전극과 이차전지 및 그제조방법
KR100275789B1 (ko) 복합 고체고분자 전해질 및 리튬고분자 전지의 제조방법
KR20020002858A (ko) 리튬이온 고분자 전지 제조방법
JPH1021963A (ja) 電池およびその製造方法
KR20000055681A (ko) 고분자 블렌드 전해질과 이를 이용한 전기화학 전지
KR20000003091A (ko) 다성분계 고체고분자 전해질, 이의 제조방법, 이를 이용한 복합전극 및 리튬고분자 전지
KR100310034B1 (ko) 삼성분계고체고분자전해질의제조방법및이를이용한리튬고분자전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20060831

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee