Characterization of a New Poly(acrylonitrile-itaconate) based Gel-electrolyte

새로운 poly(acrylonitrile-itaconate)공중합체를 기초로 한 젤-전해질의 특성

A new gel polymer electrolyte based on the modified polyacrylonitrile (PAN), polyacrylonitrile-co-bis[2-(2-methoxyethoxy)ethyl]itaconate (abbreviated as PANI) copolymer was synthesized in expectation of enhanced trapping ability of liquid electrolytes. PAN and PANI blend was complexed with organic solvents, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC), and $LiClO_4$ salt. The highest room temperature conductivity of $2\times10^{-3}\;Scm^{-1}$ was found for a film of 25PAN+10PANl+50EC/DMC+$15LiClO_4$. The solvent-rich crystalline part decreases due to the blending of PANI and therefore number of charge carriers increases giving higher ionic conductivity. The addition of PAM as a host polymer in the PAN-based gels has beneficial effects such as higher ionic conductivity, better thermal characteristics, better miscibility with solvent, wider electrochemical stability, and better interfacial stability with lithium electrode, though it exhibits slightly less mechanical rigidity.

Polyacrylonitrile (PAN) 고분자의 유기용매 함유능을 증대시키기 위하여 PAN을 수정한 새로운 polyacrylonitrile-co-bis[2-(2-methoxyethoxy)ethyl]itaconate (PANI로 약칭) 공중합체를 합성하였다. PAN과 PANI의 혼합 고분자에 ethylene carbonate (EC)와 dimethyl carbonate (DMC)의 혼합유기용매, $LiClO_4$ 염을 혼합한 젤 고분자 전해질을 제조하였다. 상온에서의 이온전도도는 25PAN +10PANl +50EC/DMC+$15LiClO_4$ 조성의 전해질에서 $2\times10^{-3}\; Scm^{-1}$로 가장 높은 값을 나타내었다. 이는 PANI의 혼합으로 인하여 유기용매 영역의 결정질 성분이 줄어들고, 따라서 전하운반자의 수가 증가하기 때문인 것으로 분석하였다. PANI를 고분자 기질로 적당량 첨가하면, PAN만을 단용으로 사용한 젤-전해질에 비해 기계적 강도가 감소하는 단점이 있기는 하지만, 이온전도성, 열적 특성, 용매와의 혼화성, 전기화학적 안정성, 리튬 전극과의 계면 안정성 등 거의 모든 면에서 성능이 개선되는 것으로 나타났다.