Abstract

Many studies on the electrochemical performance of Li secondary batteries have been obtained using coin-type cells due to the ease of assembly, low cost and ensuring reproducibility. The coin-type cell consists of a case, a gasket, a spacer disk, and a wave spring. These structural features require a greater amount of liquid electrolyte to assemble than other types of cells such as laminated cells and cylindrical cells. Nevertheless, little research has been conducted on the effect of excess liquid electrolytes on the electrochemical performances of Li secondary batteries. In this study, we investigate the effect of different amounts of electrolyte on the coin-type cells. The amount of electrolytes is adjusted to 30 and $100mg\;mAh^{-1}$. Cycle performances at room temperature ($25^{\circ}C$) and high temperature ($60^{\circ}C$) and high voltage are performed to investigate the electrochemical properties of the different amount of electrolytes. In the case of the unit cell including the electrolyte of $30mg\;mAh^{-1}$, the discharging capacity retention characteristic is excellent in comparison with the case of $100mg\;mAh^{-1}$ under the high temperature and high voltage condition. The former shows a larger increase in internal resistance than the latter, confirming that the amount of electrolyte significantly influences the discharge capacity retention characteristics of the battery.

많은 실험실 기반의 리튬이차전지 실험결과는 코인셀로부터 얻어진다. 이는 조립의 용이성, 저렴한 가격, 실험 결과의 우수한 재연성 등에 기인한다. 코인셀은 케이스(case), 가스켓(gasket), 스페이서(spacer disk), 스프링(wave spring)로 구성되어 있으며, 이러한 구조적인 특성으로 인하여 코인셀은 상용화된 파우치, 각형 및 원통형 전지에 비하여 전극 무게 대비 많은 양의 전해질을 포함하게 된다. 하지만 과량의 전해액이 셀의 성능에 미치는 영향에 대한 연구는 현재까지 이루어지지 않은 상황이다. 본 연구에서는 액체 전해액의 양을 다르게 제어하여 코인셀에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 전해액의 양은 전극 용량 대비 30, $100mg\;mAh^{-1}$(전해액의 양/전극용량)로 제어하였으며, 조립된 셀의 전해액 함량에 따른 전기화학적 특성을 확인하기 위해 초기 충 방전 곡선과 상온 ($25^{\circ}C$), 고온 ($60^{\circ}C$) 및 고전압(4.5 V)에서의 수명특성평가를 진행하였다. $30mg\;mAh^{-1}$의 전해액을 포함하는 단위 전지의 경우, 고온 및 고전압 조건에서 $100mg\;mAh^{-1}$의 경우에 비해 매우 우수한 방전 용량 유지 특성을 나타내었다. 전자는 후자보다 더 큰 내부저항 증가를 보였으며, 이를 통해 전해액의 양이 전지의 방전 용량 유지 특성에 매우 큰 영향을 미치고 있음을 확인하였다.