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Design and fabrication of fully biodegradable secondary battery for eco-friendly energy storage systems : 친환경 에너지 저장 시스템을 위한 완전 생분해성 이차 전지의 설계와 제작

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Authors

강다영

Advisor
김대형
Major
공과대학 화학생물공학부(에너지환경 화학융합기술전공)
Issue Date
2019-02
Publisher
서울대학교 대학원
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 공과대학 화학생물공학부(에너지환경 화학융합기술전공), 2019. 2. 김대형.
Abstract
The production of the lithium-ion secondary battery (LIB) has exponentially increased with advent of mobile and personal electronics, and this trend is being accelerated further in the era of electronic vehicles and large-scale energy storage systems. Since most of LIBs consist of chemical components hazardous to human and nature, dramatic increase of their production can cause critical environmental and biological issues in disposal of used batteries. Here, this paper propose a novel strategy to minimize environmental impact of the battery waste by using the biodegradable material and device technology. The eco-friendly and fully biodegradable sodium-ion secondary battery (SIB) was succesfully developed through the careful survey and synthesis of biodegradable electrodes and their seamless fabrication with the biodegradable separator, electrolyte, and package. Each component of the developed SIB is well decomposed into non-toxic compounds or elements in nature by hydrolysis and/or fungal degradation mechanism. All biodegradation products are biocompatible and eco-friendly. The assembled full-cell exhibits comparable performance to the SIBs of conventional non-degradable materials, and I demonstrate the operation of a global positioning system (GPS) in a moving vehicle by using the developed SIB pouch cell. The fully biodegradable SIB strategy presents a new eco-friendly paradigm for the next generation large-scale rechargeable battery systems.
리튬 이온 이차 전지의 생산량은 모바일 및 개인 전자 제품의 출현으로 기하 급수적으로 증가했으며, 이러한 추세는 전자 차량 및 대규모 에너지 저장 시스템 시대에 더욱 가속화되고 있습니다. 대부분의 리튬 이온 이차 전지는 인체 및 자연에 위험한 화학 성분으로 구성되어 있기 때문에 생산량이 급격히 증가하면 사용된 배터리를 처리할 때 환경 및 생물학적으로 심각한 문제가 일으킬 수 있습니다. 여기서는 생분해성 소재 및 장치 기술을 사용하여 배터리 소비의 환경 영향을 최소화하는 새로운 전략을 제안합니다. 친환경적이고 완전히 생분해 가능한 소듐 이온 이차 전지는 생분해성 전극의 신중한 조사 및 합성과 생분해성 세퍼레이터, 전해질 및 패키지의 완벽한 제조를 통해 성공적으로 개발되었습니다. 개발 된 소듐 이온 이차 전지의 각 성분은 가수 분해 및 곰팡이 분해 메커니즘에 의해 무독성 화합물 또는 원소로 분해됩니다. 모든 생분해성 제품은 생체친화적이며 환경친화적입니다. 조립된 전체 셀은 기존의 비분해성 물질의 소듐 이온 이차 전지와 비교 가능한 성능을 보여 주며, 개발 된 생분해성 파우치셀을 사용하여 이동 차량에서 GPS의 작동을 시연합니다. 완전 생분해성 소듐 이온 이차 전지 전략은 차세대 대규모 재충전 전지 시스템을 위한 새로운 친환경 패러다임을 제시합니다.
Language
eng
URI
https://hdl.handle.net/10371/150860
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