멜라민 포스포닉 산으로 기능화된 폴리(이미드) 분리막: 리튬 이온 배터리의 구조적 및 열적 안정성 조절을 위한 연구

리튬 이온 배터리(LIBs)의 에너지 밀도가 계속 증가함에 따라, 안전성 성능을 향상시키기 위한 다양한 분리막이 개발되고 있습니다. 폴리(이미드)(PI) 기반의 분리막이 널리 사용되지만, 그들의 기공 크기와 분포를 조절하기는 어렵고, 이는 추가적인 위험을 초래할 수 있습니다. 본 연구에서는 기판의 기공 구조를 효과적으로 제어할 수 있는 멜라민 포스포닉 산(MP) 코팅 PI 분리막을 제안합니다. MP 재료가 간단한 일 단계 주조 과정을 통해 PI 분리막에 주입된 후, PI 분리막의 큰 기공들을 효과적으로 막아내어 충전 중 내부 단락 회로의 발생을 방지합니다. MP 재료는 또한 약 300°C 주위의 적절한 흡열 행동으로 인해 발생하는 LIB 셀의 내부 온도를 낮추는 능력 덕분에 사이클링 시 빠른 열 폭주를 억제할 수 있을 것으로 예상됩니다. 실험에 따르면, MP 코팅 PI 분리막은 상업용 폴리(에틸렌)(PE) 분리막보다 열 수축률을 더 낮추며, 바람직한 구를리 수(109.6 s/100 cc)와 전해질 흡수율(240%)을 보여주는 독특함이 있습니다. 제안된 분리막은 전통적인 전극 물질의 일반적인 작동 전위인 0.0–5.0 V(대 리튬/리튬+)에서 전기화학적으로 안정적입니다. 실제로, MP 코팅 PI 분리막은 내부 단락 회로 없이 흑연-LiNi0.83Co0.10Mn0.07O2 전지에서 안정적인 사이클링 성능을 보여주며(유지율: 90.3%)