표제지
목차
ABSTRACT 10
제1장 서론 12
제2장 연구 동향 17
제1절 리튬 덴드라이트 생성 및 성장 제어 연구 17
제2절 양극 CEI 층 생성 연구 22
제3장 실험 방법 25
제1절 분리막 제조법 25
제2절 물리/화학적 특성 분석 27
1. 화학적 특성 분석 27
2. 물리적 특성 분석 28
제3절 전기화학적 특성 분석 31
1. 이온 전도도 (Ionic conductivity) 31
2. 리튬 이온 수송률 (Lithium-ion transference number) 31
3. 임피던스 분광법 (Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS) 31
4. 리튬 금속 대칭 전지 (Li│Li Symmetric cell) 32
5. 리튬 금속 비대칭 전지 (Li│Cu Asymmetric cell) 32
6. 리튬 금속 전지 33
제4장 결과 및 토의 34
제1절 분리막 특성 평가 34
1. 분리막 화학적 특성 34
2. 분리막 물리적 특성 40
제2절 리튬 금속 대칭 전지 및 비대칭 전지 특성 평가 44
1. 리튬 금속 대칭 전지 평가 44
2. 리튬 금속 비대칭 전지 평가 51
제3절 리튬 금속 전지 평가 53
1. 전기화학 성능 평가 53
2. 양극 표면 및 구조 분석 58
제5장 결론 67
참고문헌 68
국문초록 73
〈표 1-1〉 Tributyl borate와 EC의 HOMO level 및 산화 전위 15
〈그림 1-1〉 TBB-PF₆⁻, Li⁺의 구조 및 Gibs free energy 15
〈그림 1-2〉 TBB가 도입된 다기능성 분리막 효과 16
〈그림 2-1〉 BaTiO₃/PP 분리막을 사용하여 리튬 금속 표면의 덴드라이트 제어 효과를 나타낸 개략도 18
〈그림 2-2〉 PE 분리막의 불균일한 리튬 이온 Flux로 인한 리튬 덴드라이트 성장 거동을 나타낸 개략도 19
〈그림 2-3〉 PP 분리막과 ZIF8-PAN 멤브레인의 리튬 이온 Flux 및 리튬 덴드라이트 제어 효과를 나타낸 개략도 21
〈그림 2-4〉 니켈 풍부 양극의 열화 메커니즘 및 CEI 층 효과를 나타낸 개략도 23
〈그림 2-5〉 Triethanolamine borate (TEAB) 첨가제 효과 24
〈그림 3-1〉 BPO-PE, TBB-PE 분리막 제조 과정 26
〈그림 4-1〉 분리막 (PE, BPO-PE, TBB-PE) FT-IR 그래프 36
〈그림 4-2〉 분리막 (PE, BPO-PE, TBB-PE) XPS 그래프 36
〈그림 4-3〉 리튬 이온 수송률 (Lithium-ion transference number) 그래프 38
〈그림 4-4〉 이온 전도도 (Ionic conductivity) 및 리튬 이온 수송률 비교 그래프 38
〈그림 4-5〉 PE, TBB-PE 분리막을 이용한 라만 분광법 분석 그래프 39
〈그림 4-6〉 분리막의 주사전자현미경 (SEM)이미지 (a) PE, (b) BPO-PE, (c) TBB-PE 분리막 41
〈그림 4-7〉 분리막 (PE, TBB-PE) 통기도 데이터 41
〈그림 4-8〉 분리막의 전해질 uptake (%) 그래프 43
〈그림 4-9〉 분리막의 전해질 접촉각 이미지 (a) PE, (b) BPO-PE (c) TBB-PE 분리막 43
〈그림 4-10〉 리튬 금속 대칭 전지의 수명 특성 그래프 (a) 사이클 그래프 (b) 초기 과전압 그래프 46
〈그림 4-11〉 리튬 금속 대칭 전지의 율속 특성 그래프 46
〈그림 4-12〉 리튬 금속 대칭 전지의 임피던스 분광법 (EIS) 그래프 48
〈그림 4-13〉 1 회 리튬 전착 후의 리튬 금속 표면 SEM 이미지 (a,b) PE 분리막 (c,d) TBB-PE 분리막을 각각 사용한 리튬 금속 표면 50
〈그림 4-14〉 50 사이클 후의 리튬 금속 표면 SEM 이미지 (a,b) PE 분리막 (c,d) TBB-PE 분리막을 각각 사용한 리튬 금속 표면 50
〈그림 4-15〉 리튬 금속 비대칭 전지 그래프 (a) 쿨롱 효율 (b) 초기 과전압 52
〈그림 4-16〉 리튬 금속 전지 사이클 평가 (a) 0.5 C 장수명 그래프 (b) 고전압, 고온 그래프 55
〈그림 4-17〉 리튬 금속 전지 전압 프로파일 (a) PE 분리막 (b) TBB-PE 분리막 55
〈그림 4-18〉 리튬 금속 전지의 임피던스 분광법 (EIS) 그래프 (a) 사이클 전 (b) 사이클 후 57
〈그림 4-19〉 리튬 금속 전지의 양극 표면 TEM 이미지 (a,d) 안정화 과정 전의 Fresh NCM (b) 안정화 과정 후의 PE NCM... 59
〈그림 4-20〉 리튬 금속 전지의 양극 표면 XPS 그래프 PE NCM (a) C 1s (c) F 1s (e) B 1s... 62
〈그림 4-21〉 리튬 금속 전지의 양극 표면 SEM 이미지 (a,b) Fresh NCM (c,d) PE NCM (e,f) TBB-PE NCM 64
〈그림 4-22〉 리튬 금속 전지의 양극 XRD 그래프 66