리튬이온 배터리 적용을 위한 Gum-like 복합전해질 제조 및 평가

국문 초록 (Abstract)

리튬이온 배터리는 다양한 분야에 적용되고 있으며, 특히 국방 분야에 적용되는 배터리의 경우 높은 안전성과 신뢰성이 요구되고 있다. 유기물 액체 전해질을 사용하는 상용 리튬이온 배터리의 경우 환경오염 및 대기 노출 시 폭발에 대한 위험성을 내포하고 있다. 이러한 환경문제와 안전성 문제를 해결하기 위해, 세라믹 전해질을 사용하는 전고상 배터리에 대한 연구가 진행되고 있으나, 세라믹 전해질이 가지는 충격에 대한 취약성과 전극과의 계면 안전성 문제로 인해 상용화에 어려움이 있으며, 다양한 분야에 적용되는 국방분야에 적용이 어려운 것이 현실이다. 세라믹 전해질과 기존 유기물 액체 전해질의 단점을 보완하기 위해 액체 전해질을 사용하지 않고, 전극과 전해질 사이에서의 계면 문제를 해결하기 위한 gum-like 세라믹-폴리머 복합 전해질에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서 사용한 세라믹 고체전해질의 경우, LiCl, titanium butoxide, (NH₄)H₂PO₄, Al(NO₃)₃를 출발물질로 하여 수계에서 제조하여 1000℃에서 4시간의 열처리 공정을 거- Li_1.3Ti_1.7Al_0.3(PO₄)₃ (LTAPO) 세라믹 고체전해질을 합성하였다. 합성된 LTAPO 세라믹 고체전해질 분말과 PEO (Polyethylene oxide), 리튬 염을 사용하여 gum-like 복합 전해질을 제조하였다. Gum-like 복합전해질에서 리튬 염에 따른 복합전해질의 이온전도성을 확인하기 위해 LiCl, LiClO₄, LiClO₄ㆍ3H₂O 3종의 리튬염을 사용하였다. 본 연구에서 사용된 리튬 염의 종류에 따라 복합 전해질의 이온 전도도는 달리 나타났으며, 리튬 염의 격자 격자에너지와 복합 전해질의 이온 전도도 간의 연관성에 대해 확인할 수 있었으며, 안전성이 향상된 복합 전해질 적용으로 다양한 국방 분야에 사용되는 배터리에 적용이 가능할 것으로 판단된다.