In this study, a new single ion conductor based on blend of P(MMA-co-LiMA) and PEGLi ionomer was prepared and its electrochemical characteristics were investigated.
The ionic conductivity of the solvent-free single ion conductor based on P(MMA-co-LiMA)/PEGLi blend was investigated with the content of PEGLi.
Two type of liquid electrolyte, EC/PC and DMA, were introduced as a plasticizer and the ionic conductivities were examined. The ionic conductivity of the polymer electrolyte plasticized with the DMA was higher than that of the polymer electrolyte plasticized with EC/PC. In the polymer electrolyte containing DMA, the mobility of charge carrier found to be higher and the pathway to be less tortuous than those of the polymer electrolyte containing EC/PC. The ionic conductivities increased with liquid electrolyte content. This was explained by increase in charge carrier number and mobility of charge carrier.
The ionic conductivities of plasticized P(MMA-co-LiMA)/PEGLi blend with DMA were investigated with the content of PEGLi ionomer. As the content of PEGLi increases, the mobility of charge carrier increases and the tortuosity of pathway decreases. Thus the ionic conductivity of the plasticized blend increases with the increase of the PEGLi content.
Interfacial resistance of Li/blended polymer electrolyte/Li cell was investigated with the content of PEGLi. The interfacial property was enhanced with the increase of the PEGLi content due to the increase of the film flexibility.
It was found that electrochemical stability of the single ion conductor is more stable than that of the bi-ionic conductor. The prepared single ion conductor based on 38mol% P(MMA-co-LiMA)/PEGLi blend containing DMA was stable up to 6V.
본 연구에서는 고분자량의 폴리메틸 메타크릴레이트 이오노머와 저분자량의 폴리에틸렌 글리콜 이오노머의 블랜드를 기초로 한 단이온 전도성 고분자 전해질을 제조하여 전기화학적 특성을 연구하였다.
저분자량의 폴리에틸렌 글리콜 이오노머가 도입됨으로써 고분자 전해질의 유연성이 향상되어, free-standing film 상태가 유지되었다.
고분자 전해질에 대해 두 가지 종류의 가소제를 도입하여 이온 전도 특성을 비교하였다. 다이메틸 아세트아마이드(DMA)를 가소제로 도입한 결과, 일반적으로 널리 이용되고 있는 가소제인 에틸렌 카보네이트(EC) 및 프로필렌 카보네이트(PC)를 도입한 경우보다 이온 전도도가 향상되었다. 이는 전하 수송체의 이동도의 증가 및 이온 전달 경로의 굴곡도 감소에 기인한 것으로 해석되었다.
이오노머 블랜드를 기초로 한 고분자 전해질에 대해 블랜드 조성에 따른 이온 전도 특성을 조사한 결과, 폴리에틸렌 글리콜 이오노머의 함량이 증가함에 따라 이온 전도도가 증가하였다. 이는 저분자량의 이오노머 함량이 증가함에 따라 전하 수송체의 이동도가 증가하며, 이온 전달 경로 또한 감소하기 때문으로 해석된다.
고분자 전해질과 리튬 전극과의 계면 특성을 조사한 결과, 폴리에틸렌 글리콜 이오노머의 함량이 증가함에 따라 계면 특성이 향상되었다. 이는 저분자량 이오노머가 도입됨에 따라 고분자 전해질 필름의 유연성이 향상되어 고분자 전해질과 리튬 전극 간의 접촉 특성이 개선되었기 때문으로 해석된다.
본 연구에서 제조된 단이온 전도성 고분자 전해질과 양이온 전도성 고분자 전해질의 전기화학적 안정성을 선형 주사전위(LSV) 실험을 통해 비교하였다. 단이온 전도성 고분자 전해질의 경우 음이온의 부재로 인해 양이온 전도성 고분자 전해질에 비해 더 안정한 결과를 나타내었다. 제조된 단이온 전도성 고분자 전해질은 6V까지 안정한 특성을 나타내었다.
