카르복시메틸 셀룰로오스 및 흑연 비율에 따른 리튬 이차 전지 음극 슬러리의 분산 안정성 및 유변물성 연구
저자
발행사항
인천 : 인하대학교 대학원, 2022
학위논문사항
학위논문(석사)-- 인하대학교 대학원 : 고분자환경융합공학전공 2022. 2
발행연도
2022
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
인천
기타서명
카르복시메틸 셀룰로오스 및 흑연 비율에 따른 리튬 이차 전지 음극 슬러리의 분산 안정성 및 유변물성 연구
형태사항
vii, 43 p. : 26 cm
일반주기명
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
지도교수:최형진
참고문헌: p.36-43
UCI식별코드
I804:23009-200000591272
소장기관
With the fact that the interest of secondary batteries is increasing, the stability and efficiency of lithium secondary batteries are being enhanced toward to a positive direction. Understanding the dispersion of the electrode slurry in the manufacturing process and coating process is directly related to the performance of the electrode. In the case of an anode using graphite as an active material, sodium carboxymethyl cellulose (CMC) is used as a binder due to the low dispersibility of graphite in a water system. In this thesis, both rheometer and zeta potential tester, which can evaluate the characteristics of the battery slurry according to the molecular weight of CMC and the content of CMC, were used for analysis. The dispersibility of CMC-based graphite slurries was evaluated by measuring the rheological properties of graphite slurries for two different CMCs. The high molecular weight CMC-based graphite slurry showed better dispersion stability with a relative viscosity closer to 1. In addition, a dispersion evaluation method was established to measure the rheological properties of solution, slurry, and supernatant, and to evaluate the adsorption of CMC to graphite in the slurry depending on the solid content by using the correlation between the rheological behaviors. As a result of zeta-potential measurement, when the ratio of graphite and CMC increased from 99.2:0.8 to 99.1:0.9, the zeta-potential increased significantly from -44.27mV to -54.68mV. Through the viscosity of the CMC solution, the correlation between the viscosity of CMC and the weight percent was expressed in the form of an exponential function, and a method for evaluating the amount of adsorption between CMC and graphite was established using the rheological properties of the supernatant. As a result of evaluating the adsorption amount of the slurry according to CMC weight percent using the set evaluation method, the degree of adsorption increased from 0.005 to 0.41 as the ratio of graphite to CMC increased from 99.9:0.1 to 99.0:1.0. Similar to the zeta potential result, a large adsorption amount increased in the section where the weight percent of CMC was 0.8-0.9.
더보기이차전지에 대한 관심이 높아짐에 따라 리튬 이차 전지의 안정성과 효율은 긍정적인 방향으로 발전하고 있다. 제조 공정 및 코팅 공정에서 전극 슬러리의 분산을 이해하는 것은 전극의 성능과 직접적인 관련이 있다. 흑연을 활물질로 사용하는 음극의 경우 수계에서 흑연의 분산성이 낮아 바인더로 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)를 사용한다. 본 논문에서는 CMC의 분자량과 CMC의 함량에 따른 전지 슬러리의 특성을 평가할 수 있는 레오미터와 Zeta Potential을 이용하여 분석하였다. 두가지 CMC에 따른 흑연 슬러리의 유변 특성 측정을 통해 CMC 기반 흑연 슬러리의 분산성을 평가하였다. 고분자량의 CMC 기반 흑연 슬러리가 더 1에 가까운 상대 점도를 나타내 고분자량 CMC 기반 흑연 슬러리가 더 뛰어난 분산 안정성을 보였다. 또한 솔루션, 슬러리, supernatant간의 유변학적 특성을 측정하고, 유변 거동간의 상관관계를 이용하여 고형분에 따른 슬러리 내부에서의 흑연에 대한 CMC의 흡착을 평가하는 분산 평가 방법을 정립하였다. 제타 전위 측정 결과 흑연과 CMC의 비율을 99.2:0.8에서 99.1:0.9로 증가시켰을 때 제타 전위는 -44.27mV에서 -54.68mV로 크게 증가하였다. CMC 솔루션의 점도를 통해 중량 퍼센트와 CMC의 점도 간에 상관관계는 지수함수로 표현되었으며 상층액의 유변학적 특성을 이용하여 CMC와 흑연 사이의 흡착량을 평가하는 방법을 정립하였다. 설정된 평가법을 이용하여 슬러리의 흡착량을 CMC 중량%에 따라 평가한 결과, 흑연과 CMC의 비율이 99.9:0.1에서 99.0:1.0으로 증가할 수록 흡착 정도는 0.005에서 0.41로 증가하였다. 제타 전위 결과와 유사하게 CMC의 중량%가 0.8-0.9인 구간에서 큰 흡착량의 증가가 발생하였다.
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