Electrochemical Properties of Ionic Liquid Composite Poly(ethylene oxide)(PEO) Solid Polymer Electrolyte

본 연구에서는 리튬 고분자 이차전지의 안정성과 전기화학적 특성을 향상시키기 위하여 poly(ethylen oxide)(PEO)를 lithium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide, N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide 와 블렌딩-가교 법으로 복합화시켜 PEO-LiTFSI- Pyr₁₄TFSI 고분자 전해질을 제조하였다. 전기화학적 산화 안정성 테스트에서 PEOLiTFSI- Pyr₁₄TFSI 복합 고분자 전해질은 비록 4.4 V에서 약간의 산화곡선을 보이지만 5.7 V까지 안정하였다. PEO-LiTFSI- Pyr₁₄TFSI 고분자 전해질은 온도가 증가할수록 이온전도도가 증가하며, PEO계열의 고분자 전해질의 특성상 상온에서 10⁻⁶S\;cm⁻¹ 로 낮지만 70∘C 에서는 10⁻⁴S\;cm⁻¹ 까지 증가 하였다. 리튬 고분자 전지의 전기화학적 특성을 측정하기 위해 LiFePO₄ 양극, PEOLiTFSI- Pyr₁₄TFSI 복합 고분자 전해질, 리튬 음극으로 전지를 구성하였으며 0.1 C의 전류밀도에서 방전 용량이 30∘C 에서 40mAh\;g⁻¹ , 40∘C 에서는 69.8mAh\;g⁻¹ , 50∘C 에서는 113mAhg⁻¹ 을 나타내 온도의 증가에 따라 방전 용량이 증가함을 알 수 있었다. PEO-LiTFSI- Pyr₁₄TFSI 복합 고분자 전해질은 LiFePO₄ 양극과 함께 50도에서 가장 우수한 충-방전 성능을 보여주었다. In this study, we prepared an ionic liquid composite solid polymer electrolyte (PEO-LiTFSI- Pyr₁₄TFSI ) with poly(ethylen oxide), lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide by blending-cross linking process. Although the PEO-LiTFSI- Pyr₁₄TFSI composite solid polymer electrolyte displayed a small peak at 4.4 V, it had high electrochemical oxidation stability up to 5.7 V. Ionic conductivity of the PEO-LiTFSI- Pyr₁₄TFSI composite solid polymer electrolyte increased with increasing temperature from 10⁻⁶S\;cm⁻¹ at 30∘C to 10⁻⁴S\;cm⁻¹ at 70∘C . To investigate the electrochemical properties, the PEO-LiTFSI- Pyr₁₄TFSI composite solid polymer electrolyte assembled with LiFePO₄ cathode and Li-metal anode. At 0.1 C-rate, the cell delivered 40mAh\;g⁻¹ for 30∘C , 69.8mAh\;g⁻¹ for 40∘C and 113mAh\;g⁻¹ for 50∘C , respectively. The PEO-LiTFSI- Pyr₁₄TFSI solid polymer electrolyte exhibited good charge-discharge performance in Li/SPE/ LiFePO₄ cells at 50∘C .