This dissertation summarizes the research that has been conducted to apply the porous polymeric membrane with 3D continuous structure to the battery system. Secondary battery is the device that stores, releases the energy effectively, and the redox reaction occurrs at each electrode should be fully implemented without loss. Therefore, the separator between electrodes should transfer ion selectively for the high efficiency and long cyclability of battery. As a new method to realize the high permselectivity, 3D continuously connected porous membrane with controlled pore size and surface properties is synthesized. Based on the ion conductivity and permeability test, pore characteristics having high permselectivity is optimized and the result of application to battery system is described. Furthermore, we describe the results of applying a polymeric material with 3D continuous structure to multifunctional battery system, which should exhibit the high mechanical properties and high efficiency. Finally, in order to synthesize the mechanically, chemically stable polyolefin porous separator with well-defined pore structure, we propose a novel chemical reaction that can convert acrylate polymers to polyolefins.
본 논문에서는 3차원적으로 연속된 구조를 갖는 다공성 고분자막을 배터리 시스템에 응용하기 위해 진행되었던 연구에 대해 정리한다. 2차전지는 다양한 크기의 기기 및 그리드 시스템에서 효율적으로 전력을 저장하고 필요 시에 꺼내 쓸 수 있는 장치이며, 각 전극에서 일어나는 산화환원 반응을 손실 없이 온전히 구현해야 한다. 따라서 전극 사이에 위치한 분리막의 이온 투과성을 제어하여 전지의 긴 수명과 높은 효율을 달성해야한다. 이온의 선택적인 투과 거동을 구현할 수 있는 새로운 방법으로, 기공의 크기와 표면 성질이 제어된 3차원적으로 연속된 구조를 갖는 다공성 고분자막을 합성하고 이에 대한 이온의 전도도 및 투과도를 규명하여 전지에 응용한 결과에 대해 기술하였다. 더 나아가 3차원의 연속적인 구조를 갖는 고분자 재료를 물리적인 성질이 안정하고 높은 효율을 가져야하는 다기능성의 배터리시스템에 응용하였고 그에 대한 연구결과를 기술하였다. 마지막으로는 물리적, 화학적으로도 안정하고, 기공구조가 잘 제어되어 있는 폴리올레핀을 다공성 분리막으로서 합성하기 위해서, 아크릴레이트 계열의 고분자로부터 폴리올레핀 고분자로 변형할 수 있는 새로운 화학반응을 제시하고자 하였다.
