고체전해질은 높은 에너지 밀도와 안전성을 갖춘 차세대 리튬이온전지에 꼭 필요한 핵심 요소다. 이러한 고체전 해질의 제작을 위해서 기존 고체전해질의 낮은 이온전도도와 높은 계면저항 문제를 해결해야 한다. 본 연구에서는 강화된 이 온 전도성과 계면 안정성을 지닌 PVDF-HFP 고분자에 분산된 Li7La3Zr2O12 (LLZO) 나노와이어 복합체를 기반으로 하는 새 로운 전해질(PVDF-HFP/LLZO/SN, PHLS membrane)을 제안한다. PHLS에 용매 열압착(Sovlent heat press, SHP)을 통해 계 면 저항과 내부 공극이 감소된 PHLS-(SHP)는 30°C에서 2.06 × 10-4 S/cm의 높은 이온 전도도, 4.5 V (vs. Li/Li+)의 넓은 전 기화학적 전위 창, 리튬 금속과 전해질 사이의 안정된 계면 안정성을 나타냈다. 0.2 mA/cm2에서 수행된 Li 대칭 셀을 사용한 전기화학적 테스트에서 150 시간 이상 안정성을 유지하는 것으로 확인되었으며, 이는 당사의 복합 기반 고체 전해질을 활용 하여 전기화학적 성능이 향상되었음을 시사한다.

Solid electrolytes are a key component necessary for next-generation lithium-ion batteries with high energy density and improved safety. To fabricate such solid electrolytes, it is crucial to address the issues of low ionic conductivity and high interfacial resistance in conventional solid electrolytes. In this study, we propose a novel electrolyte (PVDF-HFP/LLZO/SN, PHLS membrane) based on a composite of Li7La3Zr2O12 (LLZO) nanowires dispersed in PVDF-HFP polymer, which exhibits enhanced ionic conductivity and interfacial stability. By applying solvent heat pressing (SHP) to the fabricated composite electrolyte PHLS-(SHP), we reduced interfacial resistance and internal pores, achieving a high ionic conductivity of 2.06 × 10-4 S/cm at 30°C, a wide electrochemical stability window of 4.5 V (vs. Li/Li+), and stable interfacial stability between the lithium metal and the electrolyte. Electrochemical tests using a lithium symmetric cell, conducted at 0.2 mA/cm2, confirmed that the composite electrolyte maintained stability for over 150 hours, indicating improved electrochemical performance through the use of our composite-based solid electrolyte.

요 약
Abstract
1. Introduction
2. Experimental
    2.1. Preparation of Al doped LLZO nanowire
    2.2. Preparation of polymer/ceramic composite basedsolid electrolyte
    2.3. Material characterization
    2.4. Electrochemical characterization
3. Results and Discussion
    3.1. Material characterization
    3.2. Electrochemical characterization
4. Conclusion
Acknowledgement
Reference

• 임휘윤(광운대학교 화학공학과) | Hwiyun Im (Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University, Seoul 01897, Republic of Korea)
• 박대웅(광운대학교 화학공학과) | Dae Ung Park (Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University, Seoul 01897, Republic of Korea)
• 이용재(광운대학교 화학공학과) | Yong Jae Lee (Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University, Seoul 01897, Republic of Korea)
• 문준석(광운대학교 화학공학과) | Junseok Moon (Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University, Seoul 01897, Republic of Korea)
• 신원호(광운대학교 전자재료공학과) | Weon Ho Shin (Department of Electronic Material Engineering, Kwangwoon University, Seoul 01897, Republic of Korea)
• 손희상(광운대학교 화학공학과) | Hiesang Sohn (Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University, Seoul 01897, Republic of Korea) Corresponding author