SUNPEO - 편집 역사

Uosche232: /* 결과 및 평가 */

2023-12-15T07:57:16Z

‎결과 및 평가

Uosche232: /* 결과 및 평가 */

2023-12-15T07:55:08Z

‎결과 및 평가

Uosche232: /* 결과 및 평가 */

2023-12-15T07:54:11Z

‎결과 및 평가

Uosche232: /* 개발 작품 핵심 결과 */

2023-12-15T07:43:40Z

‎개발 작품 핵심 결과

Uosche232: /* 개발 작품 핵심 결과 */

2023-12-15T07:42:33Z

‎개발 작품 핵심 결과

Uosche232: /* 결과 및 평가 */

2023-12-15T07:39:54Z

‎결과 및 평가

Uosche232: /* 포스터 */

2023-12-15T07:30:04Z

‎포스터

Uosche232: /* 포스터 */

2023-12-15T07:29:40Z

‎포스터

Uosche232: /* 포스터 */

2023-12-15T07:28:30Z

‎포스터

Uosche232: /* 포스터 */

2023-12-15T07:28:16Z

‎포스터

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 * Transference number
-[[파일:sunpeo2.png]] [[파일:sunpeo3.png|1000픽셀]]
+[[파일:sunpeo2.png]] [[파일:sunpeo3.png]]
   GPE의 고분자 구조에 리튬이온에 비해 상대적으로 크기가 큰 음이온이 가두어져 이동이 어려워지기 때문에 액체 전해질에 비하여 GPE의 transference number가 크게 나타나며, LiPF6에 비해 음이온의 크기가 큰 LiTFSI 염은 고분자 구조에 의해 음이온의 이동이 더 어려워지기 때문에 더 높은 Li+ 이온 transference number를 갖는다. 따라서 본 연구에서는 LiTFSI를 LiDFOB와 co-salt로 사용하여 높은 transference number를 갖는 GPE의 제작을 통해 액체 전해질에 비해 상대적으로 낮다고 알려진 이온전도도의 단점을 해결한다.
 * Ionic Conductivity
+[[파일:sunpeo4.png]] [[파일:sunpeo5.png]]
   이온의 solvated structure의 차이로 인해 co-salt의 염 비율에 따라 GPE의 이온전도도가 달라진다. GPE에 LiTFSI의 비율이 높을수록 이온전도도가 높게 나타난다. 이때 GPE와 같이 Cu|Cu symmetric cell을 이용하여 측정한 reference 전해질에 비해 특정 조성의 GPE의 이온전도도가 높게 나타났다. 이는 흔히 알려진 probe를 통해 측정한 reference 전해질의 이온전도도에 비하여 10배 낮은 수준으로 Copper cell에서의 이온전도도 감소가 액체 전해질만의 특성인지 판단을 통해 실제로 GPE의 이온전도도가 액체 전해질에 비하여 높게 나타나는지에 대한 추가적인 검증이 필요하다. 다만, transference number가 액체 전해질에 비해 높은 GPE의 특성상 상대적으로 낮은 이온전도도를 갖더라도 1 mS/cm 수준의 이온전도도를 갖는다면 이를 보완할 수 있다. ICEMA의 함량이 높아짐에 따라 GPE의 고분자 matrix가 더욱 촘촘해져 이온의 이동 또한 더욱 어려워져 이온전도도가 감소한다.
 * Cell Performance
   Full Cell 제작을 통해 LiDFOB co-salt의 ICEMA monomer를 사용한 GPE의 성능 개선 효과를 확인했다. LiTFSI 단독 salt를 사용했을 경우 ICEMA의 불안정한 SEI 층 형성, LiTFSI salt의 알루미늄 집전체 부식 문제로 인해 충·방전이 제대로 진행되지 않는다. 반면 LiDFOB를 co-salt로 사용한 GPE의 경우 충·방전이 진행되었으며 액체 전해질을 사용한 상용전지에 비하여 80% 수준의 초기용량을 보인다. 이는 다른 GPE 성분에 비하여 낮은 LUMO level을 갖는 LiDFOB의 안정한 SEI 층 형성으로 인한 효과이며 Graphite 전극의 DQ/DV를 통해 EC의 SEI 생성 peak (1.2 V vs. Li/Li+) 에 비해 빠르게 나타나는 LiDFOB의 SEI 생성 peak (2.2 V vs. Li/Li+)를 통해 LiDFOB의 환원이 EC에 비해 빨리 일어남을 확인할 수 있다.
    LiTFSI는 알루미늄 부식 문제로 인하여 단독으로 사용할 때 충·방전이 진행이 되지 않는다. 하지만 LiDFOB의 알루미늄 표면의 passivation layer 형성 효과로 LiTFSI/LiDFOB co-salt system은 알루미늄 부식을 방지한다. Aluminum|Graphite half cell을 통한 cyclic voltammetry 실험 결과 3.8 V(vs. Li/Li+)의 알루미늄 산화 peak가 LiDFOB를 co-salt로 사용할 때 더 늦게 나타난다. Full Cell의 NCM Graphite Voltage profile에서 알루미늄 부식 억제 효과로 인해 LiDFOB의 함량이 높아짐에 따라 알루미늄 부식으로 인한 peak가 사라진다.
   GPE는 Polymer matrix 안에 액체 성분이 가두어져 액체 전해질에 비하여 전해질의 증발이 적기 때문에 고온 안정성이 높으며, 고온에서의 충·방전 시 온도상승으로 인한 이온전도도 상승효과를 더 잘 받을 수 있다. 또한 본 연구에서 개발한 GPE는 고온 안정성이 낮은 LiPF6 대신 LiTFSI를 co-salt로 사용하여 고온 안정성을 더욱 높였다. 실제 고온에서 3회 충·방전 전/후 Data를 살펴보면 액체 전해질은 충·방전 후 용량이 줄었고, GPE는 고온에서의 이온전도도 상승효과로 인하여 용량이 상승한다.
 * EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)
+[[파일:sunpeo11.png]] [[파일:sunpeo12.png]][[파일:sunpeo13.png]]
   EIS 측정 결과 SEI만이 film으로 작용하는 액체 전해질에 비해 GPE는 SEI 뿐 아니라 GPE의 matrix도 film으로 작용하기 때문에 R2 (film resistance)가 크다. R3 (charge transfer resistance)의 경우 Li 이온 solvated structure가 GPE의 matrix 안에서 이동하기 때문에 쉽게 산화환원 할 수 있어 GPE에서 저항이 작다.

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 * Transference number
-[[파일:sunpeo2.png]] [[파일:sunpeo3.png]]
+[[파일:sunpeo2.png]] [[파일:sunpeo3.png|1000픽셀]]
   GPE의 고분자 구조에 리튬이온에 비해 상대적으로 크기가 큰 음이온이 가두어져 이동이 어려워지기 때문에 액체 전해질에 비하여 GPE의 transference number가 크게 나타나며, LiPF6에 비해 음이온의 크기가 큰 LiTFSI 염은 고분자 구조에 의해 음이온의 이동이 더 어려워지기 때문에 더 높은 Li+ 이온 transference number를 갖는다. 따라서 본 연구에서는 LiTFSI를 LiDFOB와 co-salt로 사용하여 높은 transference number를 갖는 GPE의 제작을 통해 액체 전해질에 비해 상대적으로 낮다고 알려진 이온전도도의 단점을 해결한다.

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 ===개발 작품 핵심 결과===
 * 탄성 특성 평가
+[[파일:sunpeo1.png]]
 -isocyanatoethyl Methacrylate(ICEMA)/Di(ethylene glycol) dimethacrylate(DEGDMA)를 Monomer로 사용하여 Gel Polymer Electrolyte을 제작해 전극팽창을 효과적으로 견딜 수 있는 탄성 특성을 이끌어냈다.
   Diacrylate인 DEGDMA를 copolymer로 사용하여 가교결합을 증가시켜 GPE의 물성을 강화했으며 다양한 조성의 GPE의 물성을 평가하여 ICEMA와 DEGDMA의 함량을 결정하였다.
 * Transference number
+[[파일:sunpeo2.png]] [[파일:sunpeo3.png]]
   GPE의 고분자 구조에 리튬이온에 비해 상대적으로 크기가 큰 음이온이 가두어져 이동이 어려워지기 때문에 액체 전해질에 비하여 GPE의 transference number가 크게 나타나며, LiPF6에 비해 음이온의 크기가 큰 LiTFSI 염은 고분자 구조에 의해 음이온의 이동이 더 어려워지기 때문에 더 높은 Li+ 이온 transference number를 갖는다. 따라서 본 연구에서는 LiTFSI를 LiDFOB와 co-salt로 사용하여 높은 transference number를 갖는 GPE의 제작을 통해 액체 전해질에 비해 상대적으로 낮다고 알려진 이온전도도의 단점을 해결한다.

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	이온의 solvated structure의 차이로 인해 co-salt의 염 비율에 따라 GPE의 이온전도도가 달라진다. GPE에 LiTFSI의 비율이 높을수록 이온전도도가 높게 나타난다. 이때 GPE와 같이 Cu\|Cu symmetric cell을 이용하여 측정한 reference 전해질에 비해 특정 조성의 GPE의 이온전도도가 높게 나타났다. 이는 흔히 알려진 probe를 통해 측정한 reference 전해질의 이온전도도에 비하여 10배 낮은 수준으로 Copper cell에서의 이온전도도 감소가 액체 전해질만의 특성인지 판단을 통해 실제로 GPE의 이온전도도가 액체 전해질에 비하여 높게 나타나는지에 대한 추가적인 검증이 필요하다. 다만, transference number가 액체 전해질에 비해 높은 GPE의 특성상 상대적으로 낮은 이온전도도를 갖더라도 1 mS/cm 수준의 이온전도도를 갖는다면 이를 보완할 수 있다. ICEMA의 함량이 높아짐에 따라 GPE의 고분자 matrix가 더욱 촘촘해져 이온의 이동 또한 더욱 어려워져 이온전도도가 감소한다.		이온의 solvated structure의 차이로 인해 co-salt의 염 비율에 따라 GPE의 이온전도도가 달라진다. GPE에 LiTFSI의 비율이 높을수록 이온전도도가 높게 나타난다. 이때 GPE와 같이 Cu\|Cu symmetric cell을 이용하여 측정한 reference 전해질에 비해 특정 조성의 GPE의 이온전도도가 높게 나타났다. 이는 흔히 알려진 probe를 통해 측정한 reference 전해질의 이온전도도에 비하여 10배 낮은 수준으로 Copper cell에서의 이온전도도 감소가 액체 전해질만의 특성인지 판단을 통해 실제로 GPE의 이온전도도가 액체 전해질에 비하여 높게 나타나는지에 대한 추가적인 검증이 필요하다. 다만, transference number가 액체 전해질에 비해 높은 GPE의 특성상 상대적으로 낮은 이온전도도를 갖더라도 1 mS/cm 수준의 이온전도도를 갖는다면 이를 보완할 수 있다. ICEMA의 함량이 높아짐에 따라 GPE의 고분자 matrix가 더욱 촘촘해져 이온의 이동 또한 더욱 어려워져 이온전도도가 감소한다.
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		+	* Cell Performance
		+	Full Cell 제작을 통해 LiDFOB co-salt의 ICEMA monomer를 사용한 GPE의 성능 개선 효과를 확인했다. LiTFSI 단독 salt를 사용했을 경우 ICEMA의 불안정한 SEI 층 형성, LiTFSI salt의 알루미늄 집전체 부식 문제로 인해 충·방전이 제대로 진행되지 않는다. 반면 LiDFOB를 co-salt로 사용한 GPE의 경우 충·방전이 진행되었으며 액체 전해질을 사용한 상용전지에 비하여 80% 수준의 초기용량을 보인다. 이는 다른 GPE 성분에 비하여 낮은 LUMO level을 갖는 LiDFOB의 안정한 SEI 층 형성으로 인한 효과이며 Graphite 전극의 DQ/DV를 통해 EC의 SEI 생성 peak (1.2 V vs. Li/Li+) 에 비해 빠르게 나타나는 LiDFOB의 SEI 생성 peak (2.2 V vs. Li/Li+)를 통해 LiDFOB의 환원이 EC에 비해 빨리 일어남을 확인할 수 있다.
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		+	LiTFSI는 알루미늄 부식 문제로 인하여 단독으로 사용할 때 충·방전이 진행이 되지 않는다. 하지만 LiDFOB의 알루미늄 표면의 passivation layer 형성 효과로 LiTFSI/LiDFOB co-salt system은 알루미늄 부식을 방지한다. Aluminum\|Graphite half cell을 통한 cyclic voltammetry 실험 결과 3.8 V(vs. Li/Li+)의 알루미늄 산화 peak가 LiDFOB를 co-salt로 사용할 때 더 늦게 나타난다. Full Cell의 NCM Graphite Voltage profile에서 알루미늄 부식 억제 효과로 인해 LiDFOB의 함량이 높아짐에 따라 알루미늄 부식으로 인한 peak가 사라진다.
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		+	GPE는 Polymer matrix 안에 액체 성분이 가두어져 액체 전해질에 비하여 전해질의 증발이 적기 때문에 고온 안정성이 높으며, 고온에서의 충·방전 시 온도상승으로 인한 이온전도도 상승효과를 더 잘 받을 수 있다. 또한 본 연구에서 개발한 GPE는 고온 안정성이 낮은 LiPF6 대신 LiTFSI를 co-salt로 사용하여 고온 안정성을 더욱 높였다. 실제 고온에서 3회 충·방전 전/후 Data를 살펴보면 액체 전해질은 충·방전 후 용량이 줄었고, GPE는 고온에서의 이온전도도 상승효과로 인하여 용량이 상승한다.
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		+	* EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)
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		+	EIS 측정 결과 SEI만이 film으로 작용하는 액체 전해질에 비해 GPE는 SEI 뿐 아니라 GPE의 matrix도 film으로 작용하기 때문에 R2 (film resistance)가 크다. R3 (charge transfer resistance)의 경우 Li 이온 solvated structure가 GPE의 matrix 안에서 이동하기 때문에 쉽게 산화환원 할 수 있어 GPE에서 저항이 작다.
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	====포스터====		====포스터====

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 * 탄성 특성 평가
+ 이온의 solvated structure의 차이로 인해 co-salt의 염 비율에 따라 GPE의 이온전도도가 달라진다. GPE에 LiTFSI의 비율이 높을수록 이온전도도가 높게 나타난다. 이때 GPE와 같이 Cu|Cu symmetric cell을 이용하여 측정한 reference 전해질에 비해 특정 조성의 GPE의 이온전도도가 높게 나타났다. 이는 흔히 알려진 probe를 통해 측정한 reference 전해질의 이온전도도에 비하여 10배 낮은 수준으로 Copper cell에서의 이온전도도 감소가 액체 전해질만의 특성인지 판단을 통해 실제로 GPE의 이온전도도가 액체 전해질에 비하여 높게 나타나는지에 대한 추가적인 검증이 필요하다. 다만, transference number가 액체 전해질에 비해 높은 GPE의 특성상 상대적으로 낮은 이온전도도를 갖더라도 1 mS/cm 수준의 이온전도도를 갖는다면 이를 보완할 수 있다. ICEMA의 함량이 높아짐에 따라 GPE의 고분자 matrix가 더욱 촘촘해져 이온의 이동 또한 더욱 어려워져 이온전도도가 감소한다.
 ====포스터====

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 ==결과 및 평가==
-===완료 작품의 소개===
+===개발 작품 핵심 결과===
-====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====
+* 탄성 특성 평가
-내용
 ====포스터====
 [[파일:포스터.sunpeo.jpg|1000픽셀]]

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 내용
 ====포스터====
-[[파일:포스터.sunpeo.jpg|600픽셀]]
+[[파일:포스터.sunpeo.jpg|1000픽셀]]
 ===관련사업비 내역서===