-UV-cured Polymer Solid Electrolyte Reinforced using a Ceramic-Polymer Composite Layer for Stable Solid-State Li Metal Batteries

-Hyemin Choi, Sujin Jun, Jinhong Lee, Myunghyun Ryu, Hyeyoung Shin*, Kyunam Jung*

-J. Electrochem. Sci. Technol., 2023, 14(1), 85-95

-2022.10.16, DOI: https://doi.org/10.33961/jecst.2022.00829

본 연구에서는 리튬 음극에서의 덴드라이트 성장을 억제하기 위한 세라믹 입자 LLZO(Li₇La₃Zr₇O₁₂)와 상용 셀룰로오스 막이 함유된 플라스틱-결정 고분자 고체 전해질 막을 개발했습니다. 이러한 복합 고체 전해질 막은 상용 셀룰로오스 막에 고분자와 LLZO 입자의 균일한 분포를 위한 용액 공정을 통해 만들어진 복합 전구체 용액을 캐스팅 후 UV 경화 공정을 통해 제조되었습니다. LLZO 세라믹 입자의 첨가는 기존 고분자 고체 전해질 막에 비해 리튬 금속 음극과 복합 고체 전해질 막의 계면에서 Li⁺ flux의 균일한 분포를 가능하게 합니다. 또한, 상용 셀룰로오스 막과 함께 물리적인 특성도 강화하면서 리튬 음극에서 성장하는 리튬 덴드라이트를 억제시켜주는 장점이 있습니다. 이러한 복합 고체 전해질 막은 기존의 고분자 고체 전해질 막에 비해 리튬 이온의 높은 transference number, 우수한 plating/stripping 및 사이클 성능 등 크게 개선된 전기화학적 성능을 보여줍니다. 이 연구를 통해 LLZO 세라믹 입자를 포함하는 고체 고분자 전해질 막이 고에너지 밀도 전고체 전지를 설계하는 데 도움이 됨을 확인하였습니다.