$SiO_2$가 유리섬유로 보강된 고분자 겔 전해질의 전기 화학적 특성에 미치는 영향

[ $SiO_2$ ] Effect on the Electrochemical Properties of Polymeric Gel Electrolytes Reinforced with Glass Fiber Cloth

유리섬유(glass fiber cloth, GFC)가 보강제로 사용된 고분자 겔 전해질(polymeric gel electrolytes, PGEs)에 $SiO_2$를 첨가하여 전해질의 전기 화학적 특성을 조사하였다. 가소제로는 Ethylene carbonate(EC) , propylene carbonate(PC), diethyl carbonate(DEC)를, 리튬염으로는 $LiClO_4$를 고분자로는 polyacrylronitrile(PAN)과 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene)(P(VdF-co-HFP))을 사용하여 $80\~90{\mu}m$의 두께로 전해질을 제조하였다. 제조된 전해질은 모두 상온체서 $10^{-3}S/cm$의 이온 전도도를 나타내었고, 4.8V까지 안정하였다. 리튬금속을 사용하여 제조된 셀의 임피던스 결과에서는 시간이 지남에 따라 모든 전해질이 부동태 피막의 성장으로 계면저항이 증가했으나, $SiO_2$첨가비율에 따라 뚜렷한 차이는 보이지 않았다. $LiClO_2$와 mesophase pitch-based carbon fiber(MCF)를 각각 양극과 음극으로 사용하여 제조된 겔의 임피던스에서는 $SiO_2$가 첨가되지 않은 셀의 옴 저항이 충전, 방전이 진행되는 동안 많은 변화를 보였으며, $SiO_2$가 첨가된 셀의 저항은 거의 변화되지 않았고, 계면의 변화도 적었다. 또한 방전용량에서도 $SiO_2$가 $20\%$가 첨가된 전해질이 0.2C의 방전속도에132mAh/g의 비 용량을 나타내었고, 2C의 방전속도에서$85\%$의 방전용량을 유지하였다.

[ $SiO_2$ ] effect on the electrochemical properties of polymeric gel electrolytes(PGEs) reinforced with glass fiber cloth(GFC) was investigated . PGEs were composed of polyacrylronitrile(PAN), poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene) (P(VdF-co-HFP)), $LiClO_4$ and three kind of plasticizer(ethylene carbonate, dietyl carbonate, propylene carbonate). $SiO_2$ was added to PGEs in the weight fraction of 10, 20, $30\%$ respectively. PGEs containing $SiO_2$ showed conductivity of over $10^{-3}S/cm\;at\;23^{\circ}C$ and electrochemical stability window to 4.8V. In the impedance spectra of the cells, which were constructed by lithium metals as electrodes, interfacial resistance increased due to growth of passivation layer during storage time and remarkable difference was not observed with content of $SiO_2$. In the impedance spectra of the lithium ion polymer batteries consisted of $LiClO_2$ and mesophase pitch-based carbon fiber(MCF), ohmic cell resistance of $SiO_2-free$ PGE was changed continuously with number of cycle, but those of $SiO_2-dispersed$ PGEs were not. Discharge capacity of the PGE containing $20wt\%\;SiO_2$ showed 132 mAh/g at 0.2C rate and $85\%$ of discharge capacity was retained at 2C rate.