층상형 구조전지를 위한 겔 고분자 전해질 기반 일체형 전극 구조

Abstract

구조 전지는 높은 에너지 밀도를 가진 전지에 대한 요구에 맞물려 제안된 다기능 복합재로, 구조가 하중 지지를 함과 동시에 전기적 에너지를 저장하며 기존 전지가 차지하고 있던 부피와 질량을 대체하며 시스템 차원의 에너지 밀도를 증가시키고자 한다. 본 연구에서는 층상형 구조 전지에 겔 고분자 전해질을 적용한 후, 이를 기반으로 전극과 분리막이 연결된 일체형 전극을 적용하여 다양한 집전체가 사용 가능한 구조전지를 제안하고자 한다. 먼저, 겔 고분자 전해질을 구조 전지에 적용하는 방법으로 유리섬유에 PVDF-HFP를 코팅한 복합 막을 제안하였다. 복합막을 제조하는 방법으로는 용액 캐스팅법과 상전이 기법을 사용하여 농도를 바꿔가며 복합막을 제작 및 평가하였으며, 상전이 기법으로 제작한 10wt% 농도 조건의 복합막이 가장 적합하다 판단하였다. 이후 복합 막의 양 면에 수계 바인더를 사용한 전극을 도포하여 일체형 전극을 제작하였다. 제작된 일체형 전극은 코인 셀로 조립하여 전기화학적 성능에 대한 평가를 진행하였다. 겔 고분자 전해질의 적용으로 인해 전기화학적인 성능은 하락하였으나, 전지로써 작동이 가능함을 확인할 수 있었으며, 이렇게 제작된 일체형 전극은 구조전지에도 적용할 수 있다.