이중층 PET/PVDF 기판

Jul 17, 2023

2023년 3월 22일

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신슈대학교

효과적인 에너지 저장은 사회가 재생 가능 에너지로 전환하는 데 가장 중요합니다. 리튬 금속 배터리(LMB)는 현재 리튬 이온 배터리(LIB)에 비해 1회 충전으로 저장되는 에너지 양을 두 배로 늘릴 수 있지만, 현재 LMB 기술의 리튬 수지상 성장과 전해질 소비는 배터리 성능을 방해합니다.

고체 고분자 전해질(SPE)용 기판은 현재 LMB 제한 사항에 대한 잠재적인 솔루션을 제공하지만 SPE는 ASSLMB(전고체 상태 LMB) 시스템에 통합하기 전에 자체적인 최적화가 필요합니다.

신슈대학교, 교토대학교, 성균관대학교의 주요 과학자들로 구성된 팀은 최근 LIB용 분리막 역할을 하는 기계식 프레싱 방법을 사용하여 이중층 부직포 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 마이크로섬유/폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 나노섬유 멤브레인을 개발했다고 보고했습니다. 전극 사이의 단락을 방지하는 시스템.

세퍼레이터는 향상된 습윤성, 즉 리튬 이온 함유 전해질액이 전극과 접촉하는 능력과 배터리 시스템의 열적 안정성을 보여주었습니다. 중요한 것은 이 이중층 멤브레인이 LMB 시스템의 SPE에도 사용되어 해로운 리튬 수지상 결정 성장과 구조적 결함을 방지할 수 있다는 것입니다.

현재 연구에서 연구팀은 PVDF 층의 수명을 단축시키는 두 층 사이의 공극 및 접힘 형성을 방지하기 위해 전기방사 방법을 사용하여 유사한 이중층 부직 PET/PVDF(nPPV) 기판을 생성했습니다. 이 연구에서는 nPPV 강화 고체 고분자 전해질(nPPV-SPE)의 기계적, 열적, 전기화학적 특성을 특성화했으며 테스트를 통해 기판이 ASSLMB 시스템의 성능을 크게 향상시키는 것으로 확인되었습니다.

팀은 결과를 Journal of Power Sources에 온라인으로 발표했습니다.

"낮은 기계적 및 열적 특성으로 인해 SPE의 열악한 사이클링 성능(충방전 사이클)을 고려하여, 이 프로젝트는 PET 부직포 층과 PVDF 나노섬유 층으로 구성된 이중층 기판으로 강화된 SPE 제조에 중점을 두었습니다. 신슈대학교 섬유공학연구소(IFES) 나노융합기술연구그룹 교수이자 해당 연구의 교신저자인 김익수 교수는 “구조적 안정성을 향상시켜 SPE의 사이클 성능을 향상시킨다”고 말했다.

중요한 것은 폴리머 매트릭스와 리튬 염으로 구성된 SPE가 LMB 전극과 호환되는 유연성 및 가공성과 같은 특성을 보여줍니다. 전기방사 방법은 또한 PET와 PVDF 층 사이의 프레싱 방법으로 생성된 주름과 공극을 제거하여 간단하고 쉽고 적응 가능한 나노섬유 멤브레인 제조 방법을 제공합니다.