겔형 고분자 전해질 막 및 이의 제조방법

RAFT 중합 삼중블록 나노채널로 지지체 없이 구현한 겔 전해질막

본 기술은 비닐피리딘(A블록)과 에틸렌옥사이드(B블록)로 이루어진 [A]-[B]-[A] 구조의 삼중블록 고분자를 주쇄로 하는 겔형 고분자 전해질 막 기술입니다. RAFT 중합으로 미세기공 형태의 나노 구조를 형성하여 이온 이동 채널을 확보합니다.

종래의 PVdF-HFP 등 고분자 전해질은 별도의 지지체를 사용해야 하는 문제가 있었습니다. 또한 기계적 물성과 이온 전도도가 서로 상충하여 성능 향상에 한계가 존재했습니다.

본 기술은 RAFT 중합으로 합성한 삼중블록 고분자에 PEG를 이용한 가교 반응을 도입하도록 구성됩니다. 이로써 지지체 없이도 기계적 강도를 유지하면서 나노 채널을 통해 이온 전도도를 크게 높입니다. 누액 위험을 줄여야 하는 파우치형 리튬 이차전지와 플렉서블·웨어러블 전원용 전해질 막에 적용될 수 있어, 분리막 부품을 생략한 셀 설계의 여지를 넓혀 줍니다.

‍

‍

Key Features:

• m은 120 내지 170, n은 10 내지 20,000, l은 120 내지 170의 반복단위를 갖는 고분자 전해질용 삼중블록 고분자
• 4-cyano-4-(phenylcarbonothioylthio)pentanoic acid와 PEG를 DMAP 및 DCC와 혼합하여 커플링 반응시키는 단계
• 제조된 공중합체를 4-비닐 피리딘 단량체와 1 : 300 몰 비율로 혼합하여 삼중블록 고분자를 합성하는 단계
• 고분자에 이온교환 작용기를 도입한 후 이를 막으로 제조하고 30~90 ℃에서 단계적으로 승온하며 건조시키는 단계

‍