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Vol.24, No.2, May 2021

Thick Positive Electrode using Polytetrafluorethylene (PTFE) Binder for High-Energy-Density Lithium-ion Batteries높은 에너지 밀도의 리튬이온 이차전지를 위한 PTFE 바인더를 적용한 고로딩 양극
JKES Vol.24, No.2, pp.28-33, May 2021
DOI : 10.5229/JKES.2021.24.2.28
Jeong Min Kang, Hyoung Woo Kim, Young Seok Jang, Haebeen Kim, and Ji Heon Ryu강정민·김형우·장영석·김해빈·류지헌
1Department of Chemical Engineering and Biotechnology, Korea Polytechnic University, 237 Sangidaehak-ro, Siheung-si, Gyeonggi-do, 15073, Korea 2Graduate School of Knowledge-Based Technology and Energy, Korea Polytechnic University, 237 Sangidaehak-ro, Siheung-si, Gyeonggi-do, 15073, Korea1한국산업기술대학교 생명화학공학과 2한국산업기술대학교 지식기반기술·에너지대학원

이차전지의 에너지 밀도를 높이기 위한 방법으로 전극의 로딩을 높이는 방법에 대하여 많은 시 도가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 리튬이온 이차전지용 양극에서 보편적으로 사용되어 온 기 존의 polyvinylidene fluoride (PVdF) 바인더가 아닌 polytetrafluoroethylene (PTFE) 바인더를 적용하여 고로딩의 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 (NCM523) 양극을 제조하였다. 기존의 슬러리 공정이 아닌 PTFE 현탁액을 이용한 반죽공정을 통하여 로딩을 높인 두꺼운 전극이 용이하게 제조되었 다. PTFE 및 PVdF 기반의 전극을 5.0 mAh/cm2의 로딩레벨로 각각 제조한 결과로 PTFE를 적용한 전극이 좀 더 우수한 사이클 수명과 속도특성을 지니고 있음을 확인하였다. PTFE 바인 더를 사용한 반죽공정으로 제조된 전극은 기공도가 커서 전극밀도가 높지 않기 때문에 압연을 상온이 아닌 120oC 이상의 고온에서 진행함으로써 기공도를 낮출 수 있었으나, 이에 따른 사이 클 성능의 차이는 크지 않았다. 또한, 전극조성에서 도전재의 함량을 높임으로써 고로딩 전극의 사이클 수명을 소폭 향상시킬 수 있었다. PTFE 바인더 적용으로 고로딩 전극의 성능을 향상시 킬 수 있었으나, 추가적인 개선이 필요할 것이다.

Keyword : High Loading, PTFE Binder, Thick Electrode, Lithium-Ion Batteries

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