The influence of polymer content and curing conditions of PEGDA-based quasi-solid electrolytes on interfacial stability and cycling performance in lithium metal batteries were investigated. To assess the degree of polymerization, Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy measurement was conducted, focusing on the consumption of acrylate functional groups. Electrochemical impedance spectroscopy, linear sweep voltammetry, and critical current density tests were used to evaluate ionic conductivity, electrochemical stability, and lithium plating/stripping behavior. In addition, high-loading NCM811 (LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂)/Li metal cells were assembled to examine cycling performance under practical conditions. Among various compositions, the electrolyte containing 4 wt% PEGDA cured at 50-60 ℃ exhibited the highest capacity retention and electrochemical stability. These results highlight that the optimized processing conditions significantly enhance the performance and reliability of quasi-solid-state lithium metal batteries.

본 연구는 리튬 금속 음극의 계면 불안정성과 수명 저하 문제를 해결하기 위해, poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) 기반 반고체 전해질의 고분자 함량 및 경화 조건이 전해질 특성과 전지 성능에 미치는 영향을 분석하였다. Fourier-transform infrared (FTIR) 분석을 통해 겔화 진행도를 평가하였으며, 전기화학 측정과 고로딩 NCM811 (LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂)양극 적용 전지를 이용한 충·방전 실험 결과, 4 wt% PEGDA 조성 및 50-60 ℃의 경화 조건에서 가장 우수한 용량 유지율과 전기화학적 안정성이 나타났다.

Keywords: quasi-solid state battery, gel-polymer electrolyte, Fourier-transform infrared.

이 논문은 2023년도 정부(방위사업청)의 재원으로 국방기술진흥연구소의 지원을 받아 수행된 연구임(22-107-C00-007(KRIT-CT-23-055), 휴머노이드용 장수명 전원기술).

저자(들)는 이해상충이 없음을 선언합니다.

PEGDA 기반 반고체 전해질의 경화 전·후 Nyquist plot. 이 자료는 다음 사이트에서 얻을 수 있습니다(http://journal.polymer-korea.or.kr).
PK_2026_050_01_108_Supporting_Information.pdf (190 kb)
Supplementary Information