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표제지 2

Abstract 5

요약 7

목차 8

수식목차 13

기호 설명 14

제1장 서론 15

제2장 실험 25

2.1. 시약 및 재료 25

2.2. 3차원 LAGP 세라믹 프레임워크의 합성 25

2.3. 복합 전해질의 제조 26

2.4. 재료 특성화 26

2.5. 전기화학 분석 27

2.6. 전기화학 셀 제작 및 테스트 28

2.6.1. 양극준비 28

2.6.2. 전기화학 셀 조립 및 테스트 28

제3장 결과 및 고찰 29

3.1. 3차원 LAGP 세라믹 프레임워크의 합성 및 특성화 29

3.2. 고분자 전해질 특성화 35

3.3. 복합 전해질 제조 및 특성화 47

3.4. 복합 전해질 전기화학적 특성 52

3.5. 고체 전지의 전기화학적 성능 57

제4장 결론 61

참고문헌 62

표목차 12

[표 1.1] 가교제 농도별 고분자 전해질의 탄성 모듈러스 값 42

그림목차 10

[그림 1.1] 리튬 이온 배터리의 구조 21

[그림 1.2] 리튬 이온 배터리의 충·방전 메커니즘 22

[그림 1.3] 리튬 덴드라이트 형성 과정 23

[그림 1.4] a) 세라믹 입자 형태로 고분자 전해질에 첨가된 복합 전해질 b)... 24

[그림 3.1] 3D LAGP 세라믹 프레임워크 제작 과정 31

[그림 3.2] 3D LAGP 세라믹 프레임워크의 SEM 이미지... 32

[그림 3.3] LAGP 세라믹 입자 및 3D LAGP 세라믹 프레임워크의 XRD... 33

[그림 3.4] 3D LAGP 세라믹 프레임워크 제작 전·후의 불순물 상의 양 변화... 34

[그림 3.5] 가교제 농도별 고분자 전해질과 HFBA 단량체의... 41

[그림 3.6] 가교제 농도별 고분자 전해질의 기계적 특성... 43

[그림 3.7] 가교제 농도별 고분자 전해질의 20% 변형률에서 20 Cycle 반복... 44

[그림 3.8] 가교제 농도별 고분자 전해질의 유변학적 특성... 45

[그림 3.9] 상온에서의 가교제 농도별 고분자 전해질의.. 46

[그림 3.10] 복합 전해질의 SEM 이미지... 49

[그림 3.11] HFBA 단량체, HF46(P20) 고분자 전해질 및... 50

[그림 3.13] 상온에서의 복합 전해질의 a) 나이퀴스트 플롯 b) 이온전도도 54

[그림 3.14] 25 ℃에서 스캐닝 속도 1 mV/s에서 복합 전해질의 선형 스윕... 55

[그림 3.16] 상온에서의 NMC811ILi 전체 셀의 a) 나이퀴스트 플랏 b)... 59

[그림 3.17] NMC811ILi 전체 셀의 상온에서의 장기 사이클링 안정성 테스트... 60

초록보기

 본 연구는 전고체 리튬 금속 배터리의 장기적 안정성을 향상시키기 위해 3차원 구조의 세라믹-고분자 복합 전해질에서 고분자 전해질의 기계적 모듈러스를 조절하였다. 연구에 사용된 3D LAGP(Lithium Aluminum Germanium Phosphate) 세라믹 프레임워크는 연속적이고 효율적인 이온 전도 경로를 제공하여 이온 전도도를 증가시키고 기계적 강도를 강화하는 데 기여하였다. 복합 전해질은 세라믹 프레임워크 내부에 고분자 전해질을 포함하는 방식으로 제조되었으며, 이를 통해 리튬 덴드라이트 성장을 효과적으로 억제하고 전기화학적 안정성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 특히, 본 연구는 가교제 농도를 조절하여 고분자 전해질의 기계적 물성과 이온 전도도 간의 상호 관계를 체계적으로 분석하였으며, 이를 바탕으로 고체 전해질 기반 리튬 금속 배터리에서 장기적 안정성과 성능을 동시에 극대화할 수 있는 최적의 복합 전해질 설계 방안을 제시하였다.

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