Novel binding material as petroleum pitch/polymer composite for lithium-ion battery

• 발행기관: 한국응용과학기술학회 (구.한국유화학회)
• 저자명: Yun Ju Kang Hyeon Taek Jeong
• 간행물 정보: 『한국응용과학기술학회지』제42권 제1호, 137~148쪽, 전체 12쪽
• 주제분류: 공학 > 화학공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.02.28

국문 초록

리튬이온배터리는 높은 에너지 저장 효율과 환경 지속 가능성으로 점점 더 많은 관심을 받고있다. PU 기반 리튬이온배터리에 사용되는 기존의 고분자 (polyurethane, PU) 바인더는 높은 유연성과 기계적 강도를 제공하여 전극의 부피 변화를 감소시키고 구조적 안정성을 확보하는데 효과적이지만, 이와같은 고분자 계열의 바인더는 전기전도도가 낮고 생산 및 폐기 과정에서 환경 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 고분자계 바인더의 단점을 해결하고자 고분자계 바인더로 많이 사용되는 PU 기반 리튬이온배터리에 비해 향상된 전기화학적 성능과 안정성을 가진 새로운 바인더로서 석유계 피치(SM260)/고분자 (polyurethane, PU) 복합소재 기반 바인더를 개발하였다. 특히, PU 바인더가 적용된 리튬이온배터리는 100 사이클 후 가역 용량이 80 mAh/g으로, 초기 용량의 25%의 용량 유지율을 나타낸 반면, 본 연구에서 개발한 석유계 피치 (SM260)/고분자 (polyurethane, PU) 복합소재 복합 바인더가 적용된 리튬이온배터리는 100 사이클 후 가역용량이 208 mAh/g으로 유지되고, 초기 용량의 68% 용량 유지율을 나타내었다.

영문 초록

Lithium-ion batteries (LIBs) have raised increasing interest due to their high potential for efficient energy storage and environmental sustainability. Conventional polymer (polyurethane, PU) binders used in PU-based LIBs offer high flexibility and mechanical strength, making them effective in accommodating the volumetric changes of electrodes and ensuring structural stability. However, these polymer-based binders exhibit low electrical conductivity and presents environmental challenges during both its production and disposal. Therefore, in order to address the limitations of polymer-based binders, this study has developed a novel petroleum pitch (SM 260)/polymer (polyurethane, PU) composite binder to enhance the electrochemical performance and stability of the LIBs compared to conventional polymer (polyurethane, PU) binder based LIBs. Especially, the PU binder base LIBs were maintained a reversible capacity of 80 mAh/g and retention value of 25% after 100 cycles. In contrast, he SM260/PU composite binder base LIBs were maintained a reversible capacity of 208 mAh/g and retention value of 68% after 100 cycles.

목차

1. Introduction

2. Experimental

3. Results and discussion

4. Conclusion

References

키워드

리튬이온배터리 고분자 (polyurethane PU) 바인더 석유계 피치 (SM260) 석유계 피치(SM260)/고분자 (polyurethane PU) 복합소재 Lithium-ion batteries (LIBs) conventional polymer (polyurethane PU) binder petroleum pitch (SM260) petroleum pitch (SM260)/polymer (PU) composite binder