• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권2호
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• pp.237-245
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• 2021

Atomic layer deposition (ALD) enhances the stability of cathode materials via surface modification. Previous studies have demonstrated that an Ni-rich cathode, such as LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂, is a promising candidate owing to its high capacity, but is limited by poor cycle stability. In this study, to enhance the stability of the Ni-rich cathode, synthesized LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ was coated with Al₂O₃ using ALD. Thus, the surface-modified cathode exhibited enhanced stability by protecting the interface from Ni-O formation during the cycling process. The coated LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ exhibited a capacity of 176 mAh g^-1 at 1 C and retained up to 72% of the initial capacity after 100 cycles within a range of 2.8-4.3 V (vs Li/Li⁺. In contrast, pristine LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ presented only 58% of capacity retention after 100 cycles with an initial capacity of 173 mAh g^-1. Improved cyclability may be a result of the ALD coating, which physically protects the electrode by modifying the interface, and prevents degradation by resisting side reactions that result in capacity decay. The electrochemical impedance spectra and structural and morphological analysis performed using electron microscopy and X-ray techniques establish the surface enhancement resulting from the aforementioned strategy.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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• pp.134-137
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• 2004

새로운 리튬 2차전지용 양극활물질인 Li[NiMnCo]O2를 간단히 합성할 수 있는 방법과 Si의 doping에 의해 그 특성을 향상하였다. 원하는 당량비의 Li, Ni, Co, Mn의 nitrate를 고순도의 에탄올에 용해하고 여기에 Si의 원료물질로서 poly(methyl phenyl siloxane)을 원하는 양(전체 전이금속 이온의 $2{\sim}10\;mol%$)만큼 첨가한 후 약 30분 정도 교반하였다. 이 용액을 약 $70{\sim}80^{\circ}C$ 정도의 온도에서 고점도의 진흙 상태가 될 정도로 가열하고 $450{\sim}500^{\circ}C$의 온도에서 약 5시간 정도 열처리 하여 유기물이 없는 상태의 전구체를 제조하였다. 이 전구체를 분말형태로 분쇄하고 $600{\sim}650^{\circ}C$ 정도의 온도에서 3시간, $900{\sim}950^{\circ}C$ 정도의 온도에서 5시간 연속적으로 열처리 하여 최종 활물질을 제조하였다. 이렇게 제조된 활물질은 175mAh/g 정도의 높은 비용량을 나타내었으며 4.5V 충전 조건에도 우수한 수명특성을 나타내었다. Si이 doping되지 않은 활물질에 비해 Si이 doping된 물질은 율특성, 수명특성에서 보다 우수한 특성을 나타내었는데 이것은 층상구조 활물질의 격자상수 증가와 impedance 증가 억제에 기인한 것으로 분석되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.308-312
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• 2013

NaOH 화학적 활성화법을 사용하여 야자각 차로부터 고 비표면적과 미세기공이 발달된 활성탄을 제조하였다. 활성탄제조 공정은 탄화과정에서 활성화 약품과 야자각 차의 비율과 불활성 기체 유량과 같은 실험변수들을 분석함으로서 수행되었다. 이와 같은 NaOH 화학적 활성화에 의한 2,481 $m^2/g$의 고 비표면적과 2.32 nm의 평균 기공크기를 갖는 활성탄이 얻어졌다. 양극으로 $LiMn_2O_4$, $LiCoO_2$와 음극으로 제조된 활성탄을 사용하여 하이브리드 커패시터의 전기화학적 성능을 조사하였다. $LiPF_6$, $TEABF_4$의 유기 전해질을 사용한 하이브리드 커패시터의 전기화학적 거동은 정전류 충방전, 순환 전류 전압법, 사이클과 누설전류 테스트에 의해 특성화 되었다. $LiMn_2O_4$/AC 전극을 사용한 하이브리드 커패시터가 다른 하이브리드 시스템 보다 더 좋은 충방전 성능을 보였으며, 출력밀도 1,448 W/kg와 131 Wh/kg의 고 에너지 밀도를 전달할 수 있다.

• 전기화학회지
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• 제19권1호
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• pp.1-8
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• 2016

층상구조 삼성분계 $LiNi_{1-x-y}Co_xMn_yO_2$ 양극활물질을 4.3 V 이상 고전압으로 충전시키면 용량 증가를 기대할 수 있으나 기존 전해액의 산화안정성이 낮아 고전압 성능 구현에 제한이 있다. 본 연구에서는 설폰계 전해액 첨가제인 dimethyl sulfone (DMS), diethyl sulfone (DES), ethyl methyl sulfone (EMS)을 사용하여 $LiNi_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3}O_2$ 양극의 고전압 특성을 향상시키고자 한다. 본 논문은 다양한 선형 sulfone계 첨가제가 포함된 전해액에서 3.0-4.6 V 전압범위에서 양극의 충방전 특성과 양극-전해액간 계면거동과 표면층 분석에 대한 내용으로 이루어져 있다. 특히 Dimethyl sulfone (DMS) 첨가제 사용시, 50 사이클 중 $198-173mAhg^{-1}$의 방전 용량과 87%의 용량유지율을 보여 기존 전해액 대비 상당히 향상된 충방전 안정성을 보였다. 표면조성 분광분석 결과, DMS 첨가제 사용시 양극에 안정한 표면보호층이 형성되고 금속 용출이 억제되어 고전압 충방전 특성이 향상되었음 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제24권4호
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• pp.120-132
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• 2021

기존 LiCoO₂의 고전압 사용의 제약에 따른 용량적 한계와 코발트 원료의 높은 가격을 해결하기 위하여 high-Nickel에 대한 개발이 활발히 진행되고 있지만 Ni 함량의 증가에 따른 구조적 안정성의 저하에 의한 전지 특성의 저하는 상용화를 지연시키는 중요한 원인이 되고 있다. 이에 Ni-rich 삼성분계 양극소재 LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂의 고안정성을 높이고자 전구체에 균일한 이종원소 Ti를 치환을 위해서 나노크기의 TiO₂ 서스펜젼 형태 소스를 사용하여 전구체 Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2-x(OH)₂/xTiO₂를 제조하였다. Li₂CO₃와 혼합하고, 열처리 후 양극활물질 LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-xTi_xO₂ 합성하여 Ti 함량에 따른 물리적 특성을 비교하였다. Field Emission Scanning electron Microscope(FE-SEM) 및 Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) mapping 분석을 통해 Ti 치환된 구형의 전구체와 입자 크기 측정을 통해 균일한 입자크기를 가지는 양극 활물질 제조를 확인하였고, 내부치밀도와 강도가 증가함을 확인 하고, X-ray Diffractometry (XRD) 구조 분석과 Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) 정량분석을 통해 Ti 치환된 양극활물질 제조 및 고온, 고전압에서 충·방전을 지속하더라도 효과적으로 용량이 유지됨을 확인하였다.

• Journal of Information Display
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• 제1권1호
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• pp.35-41
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• 2000

Manganese-doped $Zn_2SiO_4$ phosphors well known as a green emitter with high luminescence efficiency were prepared by the homogeneous precipitation method, and their photoluminescence properties under vacuum-ultraviolet (VUV) excitation were investigated. $Zn_2SiO_4$:Mn phosphors obtained by this method have exhibited a high luminance of property and a spherical shape of particles. In particular, the green emission intensity of zinc orthosilicate prepared as containing around 2 mole% of manganese was much stronger than that of the commercial $Zn_2SiO_4$:Mn phosphor, while the decay time was longer. However, addition of $Al^{3+}$ and $Li^+$ into $Zn_2SiO_4$:Mn composition has significantly diminished the decay time of the phosphor without much degradation of the emission intensity.

• Elastomers and Composites
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• 제52권4호
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• pp.287-294
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• 2017

Nanocomposites based on $SnO_2-Mn$ were synthesized by the reaction of tin (II) chloride dihydrate and manganese (II) chloride tetrahydrate at a molar ratio of 10:1 in the presence of ammonium hydroxide at $80^{\circ}C$. The $SnO_2-Mn$ nanocomposites were stirred with fullerene [$C_{60}$] in a mass ratio of 2:1 in tetrahydrofuran to prepare $SnO_2-Mn-C_{60}$ nanocomposites; these nanocomposites were obtained upon heating the mixture of $SnO_2-Mn$ nanocomposites and fullerene [$C_{60}$] in an electric furnace at $700^{\circ}C$ for 2 h. The synthesized $SnO_2-Mn-C_{60}$ nanocomposites were confirmed through various characterization methods such as X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The photocatalytic activities of the $SnO_2-Mn-C_{60}$ nanocomposites were demonstrated by the degradation of the organic dyes BG, MB, MO, and RhB under 254 nm irradiation and evaluated using UV-Vis spectrophotometry.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권2호
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• pp.223-230
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• 2019

A facile method for surface coating with $Li_2TiF_6$ which has a high lithium-ion conductivity, on $LiMn_2O_4$ spinel cathode material for high performance lithium ion batteries. The surface coating is performed by using a co-precipitation method with $Li_2CO_3$ powder and $H_2TiF_6$ solution under room temperature and atmospheric pressure without special equipment. Total coating amount of $Li_2TiF_6$ is carefully controlled from 0 to 10 wt.% based on the active material of $LiMn_2O_4$. They are evaluated by a systematic combination of analyses comprising with XRD, SEM, TEM and ICP. It is found that the surface modification of $Li_2TiF_6$ is very beneficial to high cycle life and excellent rate capability by reducing surface failure and supporting lithium ions transportation on the surface. The best coating condition is found to have a high cycle life of $103mAh\;g^{-1}$ at the 100th cycle and a rate capability of $102.9mAh\;g^{-1}$ under 20 C. The detail electrochemical behaviors are investigated by AC impedance and galvanostatic charge and discharge test.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제9권2호
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• pp.93-98
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• 2018

$MnO_2$, a metal oxide used as an electrode material in electrochemical capacitors (EDLCs), has been applied in binary oxide and conducting polymer hybrid electrodes to increase their stability and capacitance. We developed a method for electrodepositing Mn-Ni oxide/PANI, Mn-Ni oxide/PEDOT, and Mn-Ni-Ru oxide/PEDOT films on carbon paper in a single step using a mixed bath. Mn-Ni oxide/PEDOT and Mn-Ni-Ru oxide/PEDOT electrodes used in an electro-osmotic pump (EOP) have shown better efficiency compared to Mn-Ni oxide and Mn-Ni oxide/PANI electrodes through testing in water as a pumping solution. EOP using a Mn-Ni-Ru oxide/PEDOT electrode was also tested in a 0.5 mM $Li_2SO_4$ solution as a pumping solution to confirm the effect of the $Li^+$ insertion/de-insertion reaction of Ruthenium oxide on the EOP. Experimental results show that the flow rate increases with the increase in current in a 0.5 mM $Li_2SO_4$ solution compared to that obtained when water was used as a pumping solution.

• Journal of Magnetics
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• 제19권3호
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• pp.210-214
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• 2014

The effects of manganese substitution on the crystallographic and magnetic properties of Li-Zn-Cu ferrite, $Li_{0.5}Zn_{0.2}Cu_{0.4}Mn_xFe_{2.1-x}O_4$ ($0.0{\leq}x{\leq}0.8$), were investigated. Ferrites were synthesized via a conventional ceramic method. We confirmed the formation of crystallized particles using X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy and $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectroscopy. All of the samples showed a single phase with a spinel structure, and the lattice constants linearly decreased as the substituted manganese content increased, and the particle size of the samples also somewhat decreased as the doped manganese content increased. All the $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectra can be fitted with two Zeeman sextets, which are the typical spinel ferrite spectra of $Fe^{3+}$ with A- and B-sites, and one doublet. The cation distribution was determined from the variation of the $M{\ddot{o}}ssbauer$ parameters and of the absorption area ratio. The magnetic behavior of the samples showed that an increase in manganese content led to a decrease in the saturation magnetization, whereas the coercivity was nearly constant throughout. The maximum saturation magnetization was 73.35 emu/g at x = 0.0 in $Li_{0.5}Zn_{0.2}Cu_{0.4}Mn_xFe_{2.1-x}O_4$.