바이오매스 기반 나트륨 이온 전지용 기능성 분리막 (Biomass based Functional Separator for Sodium-ion Batteries)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 26권 / 3호 / 94 ~ 98페이지
· 저자명 : 유승민

초록

나트륨 이온 전지는 리튬 이온 전지에 비해 에너지 저장 밀도가 낮지만, 원료의 풍부함과 가격 경쟁력으로 인해 차세대 에너지 저장장치로 큰 주목을 받고 있다. 그러나 나트륨 이온 전지는 리튬 이온 전지보다 수분에 민감하다는 단점이 있어 이를 해결하기 위한 기술적 접근이 필수적이다. 본 연구에서는 가볍고, 수분 및 HF 흡착 능력이 뛰어난 표면 개질 Kenaf를 활용하여 이러한 문제를 해결하고자 하였다. 이를 위해 분쇄된 Kenaf 줄기의 표면을 실란계 물질인 ICPTES(3-Isocyanatopropyltriethoxysilane)와 반응시켜 표면이 개질된 Kenaf 분말을 제조하였고, FT-IR 분석을 통해 반응이 잘 일어났음을 확인하였다. 이후 세라믹 코팅 분리막의 세라믹 층을 대체하기 위해 폴리에틸렌 필름 위에 개질된 Kenaf 분말을 코팅하였다. 제조된 분리막의 특성을 평가하기 위해 열적 안정성, 이온전도도, 전기화학적 안정성 등을 측정하였으며, 이는 폴리에틸렌 분리막 대비 우수한 성능을 보였다. 특히, 나트륨 이온 전지 반쪽 셀 성능평가에서는 표면 개질된 Kenaf 분말이 코팅된 분리막이 폴리에틸렌 분리막에 비해 우수한 싸이클 성능을 나타냈다.

영어초록

Sodium-ion batteries have lower energy storage densities than lithium-ion batteries but are attracting considerable attention as next-generation energy storage devices due to the abundance of sodium and cost considerations. However, sodium-ion batteries are more sensitive to moisture than lithium-ion batteries, and technical efforts are required to address this issue. In this study, surface-modified Kenaf, which is lightweight and has excellent moisture and HF adsorption capabilities, was used to solve this problem. Ground Kenaf stems were treated with a silane-based material (ICPTES (3-isocyanatopropyltriethoxysilane)) to produce a surface-modified Kenaf powder; successful surface modification was confirmed by FT-IR. This surface-modified Kenaf powder was coated onto a polyethylene film to fabricate a functional separator to replace the ceramic layer typically used in ceramic-coated separators. Subsequent testing showed that the fabricated separator had better thermal and electrochemical stability and ionic conductivity than conventional polyethylene separators. Notably, in a half-cell evaluation of sodium-ion batteries, those containing the coated separator exhibited significantly superior cycling performance than those containing the polyethylene separator.

참고자료

· 없음