리튬 이온 배터리를 위한 높은 이온 전도성과 기계적 무결성을 갖춘 폴리에틸렌 옥사이드-공폴리프로필렌 옥사이드 기반 젤 전해질

리튬 이온 배터리를 위한 젤 폴리머 전해질(GPE)을 사용할 때 일반적으로 GPE의 기계적 무결성이 부족하다는 단점이 있습니다. 본 연구는 상업용 멤브레인(Celgard)과 액체 전해질(LE)인 1 M LiPF6가 포함된 탄산 솔벤트로 팽창된 폴리에틸렌 옥사이드-공폴리프로필렌 옥사이드 코폴리머(P(EO-co-PO))로 구성된 GPE의 뛰어난 성능을 보여줍니다. 제안된 GPE는 Celgard-P(EO-co-PO) 복합체의 약 세 배에 해당하는 양의 LE를 안정적으로 보유하게 됩니다. 이 GPE는 30도 및 -20도에서 각각 2.8×10^(-3) 및 5.1×10^(-4) S cm^(-1)의 높은 이온 전도도를 가지며, P(EO-co-PO)의 강한 이온 용매화 능력으로 인해 LE로 팽창된 Celgard보다 더 넓은 전기화학적 전압 범위(5.1 V)를 가집니다. P(EO-co-PO)의 활성 이온 용매화 역할은 고체 전해질 계면층의 형성도 억제합니다. Li/LiFePO4 배터리에 GPE를 조립할 때 P(EO-co-PO) 네트워크는 음이온 이동을 저해하여 Li+ 전이 숫자를 0.5로 증가시키고 과전압을 감소시킵니다. Li/GPE/LiFePO4 배터리는 0.1에서 1 C 속도 범위에서 156-135 mAh g^(-1)의 방전 용량을 제공하며, 이는 Li/LE/LiFePO4 배터리에 비해 약 5% 더 높은 수치입니다. Li/GPE/LiFePO4 배터리의 IR 드롭은 Li/LE/LiFePO4 배터리보다 44% 작습니다. Li/GPE/LiFePO4 배터리는 150 개의 갈바노스태틱 충전-방전 사이클 동안 1.2%의 용량 감소만으로 더 안정적입니다. 제안된 GPE의 장점은 높은 안정성, 전도성, Li+ 전이 숫자 및 기계적 무결성으로, 이를 통해 GPE 기반 배터리를 산업 수준으로 쉽게 확장할 수 있습니다.