Properties of Polymer Electrolytes based on PEO-LiClO Matrix Fabricated by Sol-Gel Process

In spite of high ionic conductivity, the polymer gels have poor mechanical properties and high reactivity with lithium metal anode. To solve these problems, the dry solid systems and polymer composites have been intensively studied, due to their good mechanical, thermal, chemical, and electrochemical stability. The objectives of this experiment were to improve ionic conductivity and mechanical properties of the solid polymer electrolytes based on PEO-LiClO$_4$. To obtain higher ionic conductivity and better mechanical properties, ceramic or rubber phase was added in the PEO-LiClO$_4$(8:1) matrix. The results showed that ionic conductivity and mechanical properties were improved. The ionic conductivity of the samples was as high as 10$\^$-5/ S cm$\^$-1/. This value is similar to the best ionic conductivity ever reported in the solid drying system. To obtain better results, we used PEO with various molecular weights (600∼8000) and changed the salt contents. By using DSC, we found that the addition of salt reduced the crystallinity of PEO. The mobility of polymer dependence on salt contents was examined by FT-IR.

솔-젤 법으로 만든 PEO-LiClO에 기초한 고분자 전해질의 물성

고분자 젤은 높은 이온 전도도를 가지는 대신에 나쁜 기계적 물성 때문에 많은 문제점을 가지고 있다. 다소 낮은 이온 전도도를 나타내면서 기계적, 열적, 화학적, 전기 화학적으로 우수한 특성을 가지는 근식 고체계와, 고분자 복합재료에 대한 많은 연구들이 진행 중에 있다. 본 연구는 PEO-LiClO$_4$(8:1)에 기초한 고체 고분자 전해질에 액체 상의 가소제가 아닌 고체 상으로 가소제의 역할을 하는 세라믹과 고무를 첨가시켜서 이온 전도도와 기계적 물성을 증가시키는 것에 대한 것이다. 이온 전도도는 세라믹 상과 고무상을 도입한 두 가지 경우 모두 ~$10^{-5}$ $cm^{-1}$ / 정도로 비슷하게 나타났는데, 이는 현재까지 연구되어진 것 중 최고의 값을 가지는 것과 비슷했다. 더 높은 이온 전도도를 얻기 위하여 다양한 분자량 (600~8000)을 가진 고분자를 혼합하였고, 염의 함량에 변화를 주었다. 염의 첨가와 첨가된 염의 함량에 따라 높은 결정성을 가지는 PEO가 무정형으로 바뀌는 것을 DSC 곡선을 통해 알 수 있었고, 다양한 함량의 LiClO$_4$를 첨가한 경우 고분자 유동성의 변화를 FT-IR을 통해 알 수 있었다.