A Study on Composition Optimization and Additive Effects of Graphite Composite Anode for All-Solid-State Lithium-Ion Polymer Batteries

본 연구에서는 전고상 리튬이온 고분자 전지의 안전성 및 성능 향상을 목표로, 흑연 음극 활물질과 고분자 전해질(Solid Polymer Electrolyte, SPE)을 통합한 복합음극을 제조하였다. 전고상 시스템에서 흑연의 높은 계면 저항 문제를 해결하기 위해, 음극(흑연), 고분자 전해질 바인더 (PEB), 도전재(carbon, C)의 중량비를 최적화하였다. 흑연:PEB:C 비율 70:26:4 (w/w/w) 조성에서 0.1 C 약 300 mAh g^-1의 용량과 향상된 율속 특성을 확인하였다. 또한, 고분자 전해질의 성능을 극대화하기 위해 가소제인 poly(ethylene glycol) dimethyl ether (PEGDME)와 전해질 첨가제인fluoroethylene carbonate (FEC)를 도입하였다. 최적 조성(흑연:PEB:C = 70:26:4)에 전체 조성물 중량 대비 PEGDME 4 wt%와 FEC 7 wt%를 첨가한 전극은 3.5 mg cm^-2의 높은 흑연 로딩 조건에서도 1 C의 높은 전류 밀도에서 150 mAh g^-1 이상의 우수한 출력 특성을 나타내었다. 이는 복합음극 내의 이온 전도 경로를 최적화하고 안정적인 계면(SEI)을 형성시킨 결과로, 본 연구는 고성능 전고상 전지를 위한 복합 전극 설계의 핵심 전략을 제시한다.