• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.339-342
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• 2000

Polypyrrole(PPy) nanotubules were formed within template pores by chemical synthesis using $FeCl_3$ as an oxidant. The oxidation peak of PPy nanotubules in the cyclic voltammogram was observed at about 2.8V and 3.3V vs. $Li/Li^+$, while in the case of PPy film, that was observed at about 3.0V. It suggests that the electron hopping on the main chain of PPy nanotubules was improved. When the PPy nanotubules was used to a cathode of lithium secondary battery, we obtained discharge capacity as much as 27 mAh/g, and initial coulomb efficiency by 90%. We expect that the capacity can be improved by further study.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.83-89
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• 2020

지난 수십년간 인류에게 핵심적인 에너지 자원이었던 화석연료가 갈수록 고갈되고 있고, 산업발전에 따른 오염이 심해지고 있는 환경을 보호하기 위한 노력의 일환으로, 친환경 이차전지, 수소발생 에너지 장치, 에너지 저장 시스템 등과 관련한 새로운 에너지 기술들이 개발되고 있다. 그 중에서도 리튬이온 배터리 (Lithium ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 인해, 대용량 배터리로 응용하기에 적합하고 산업적 응용이 가능한 차세대 에너지 장치로 여겨진다. 하지만, 친환경 전기 자동차, 드론 등 증가하는 배터리 시장을 고려할 때, 수명이 다한 이유로 어느 순간부터 많은 양의 배터리 폐기물이 쏟아져 나올 것으로 예상된다. 이를 대비하기 위해, 폐전지에서 리튬 및 각종 유가금속을 회수하는 공정개발이 요구되는 동시에, 이를 재활용할 수 있는 방안이 사회적으로 요구된다. 본 연구에서는, 폐전지의 재활용 전략소재 중 하나인, 리튬이온 배터리의 대표적 양극 소재 Li2CO3의 나노스케일 패턴 제조 방법을 소개하고자 한다. 우선, Li2CO3 분말을 진공 내 가압하여 성형하고, 고온 소결을 통하여 매우 순수한 Li2CO3 박막 증착용 3인치 스퍼터 타겟을 성공적으로 제작하였다. 해당 타겟을 스퍼터 장비에 장착하여, 나노 패턴전사 프린팅 공정을 이용하여 250 nm 선 폭을 갖는, 매우 잘 정렬된 Li2CO3 라인 패턴을 SiO2/Si 기판 위에 성공적으로 형성할 수 있었다. 뿐만 아니라, 패턴전사 프린팅 공정을 기반으로, 금속, 유리, 유연 고분자 기판, 그리고 굴곡진 고글의 표면에까지 Li2CO3 라인 패턴을 성공적으로 형성하였다. 해당 결과물은 향후, 배터리 소자에 사용되는 다양한 기능성 소재의 박막화에 응용될 것으로 기대되고, 특히 다양한 기판 위에서의 리튬이온 배터리 소자의 성능 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.411-417
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• 2013

리튬 2차전지 음전극 활물질로 사용하기 위해, 실리콘(Si) 나노입자(평균입경 100 nm, 0~50 wt%)와 흑연 분말(평균입경 $15{\mu}m$)을 사용하여 볼밀링법으로 흑연-실리콘 복합체 분말을 제조하고 그 전기화학적 특성을 조사하였다. 실리콘 함량이 증가할수록 흑연은 볼밀링에 의해 입경이 작아지고 무정형 특성을 보이는 반면, 실리콘 입자는 나노결정성의 변화 없이 무정형 흑연 내에 싸여진 형태로 유지되었다. 저속 사이클릭 볼타메트리 특성상 0.2~0.35 V와 0.55~0.6 V에서 각각 흑연과 실리콘의 전형적 산화피크가 검출되었고 가역성도 우수(첫 사이클 제외)한 반면, 고속 거동에서는 사이클 반복에 따른 비가역성이 현저하게 나타났다. 또한 충방전 초기에는 큰 비가역 용량이 나타나지만 사이클 경과에 따라 감소하였으며, 특히 실리콘을 20 wt% 정도 포함하는 복합체가 50 사이클에서 약 485 mAh $g^{-1}$의 포화된 방전용량을 나타내었다. 이것은 실리콘을 싸고 있는 흑연의 무정형 상이 실리콘-리튬의 합금/탈합금에 따른 체적 변화를 안정적으로 완충할 수 있는 모폴로지가 재료의 적정 조성(흑연:실리콘=8:2 w/w)에 의해 형성되었기 때문이다.

• 전기화학회지
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• 제27권2호
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• pp.55-72
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• 2024

이차전지는 우리 생활에 있어 지구온난화에 따른 화석연료의 대체원으로서 전기차 및 에너지저장장치(Energy storage system, ESS) 등 필수불가결한 신재생에너지원으로 활용하고 있다. 그러나, 과방전, 고속충방전, 단락 등 여러 원인에 따른 이차전지 내 열폭주 현상으로 인해 배터리 화재 및 폭발에 대한 사건사례들이 보고되고 있으며, 각각의 원인에 적합한 해결책을 찾기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 특히, 과충전 과정에서 원인으로 추정되는 사례들이 지속적으로 보고되고 있으므로, 본 총설에서는 과충전 과정에서 발생할 수 있는 이차전지의 화학적 반응들을 살펴보고, 이를 점검 및 예방하기 위한 위험조사방법에 대해서 이야기하고자 한다.

• 전기화학회지
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• 제24권2호
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• pp.28-33
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• 2021

이차전지의 에너지 밀도를 높이기 위한 방법으로 전극의 로딩을 높이는 방법에 대하여 많은 시도가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 리튬이온 이차전지용 양극에서 보편적으로 사용되어 온 기존의 polyvinylidene fluoride (PVdF) 바인더가 아닌 polytetrafluoroethylene (PTFE) 바인더를 적용하여 고로딩의 LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂ (NCM523) 양극을 제조하였다. 기존의 슬러리 공정이 아닌 PTFE 현탁액을 이용한 반죽공정을 통하여 로딩을 높인 두꺼운 전극이 용이하게 제조되었다. PTFE 및 PVdF 기반의 전극을 5.0 mAh/cm²의 로딩레벨로 각각 제조한 결과로 PTFE를 적용한 전극이 좀 더 우수한 사이클 수명과 속도특성을 지니고 있음을 확인하였다. PTFE 바인더를 사용한 반죽공정으로 제조된 전극은 기공도가 커서 전극밀도가 높지 않기 때문에 압연을 상온이 아닌 120℃ 이상의 고온에서 진행함으로써 기공도를 낮출 수 있었으나, 이에 따른 사이클 성능의 차이는 크지 않았다. 또한, 전극조성에서 도전재의 함량을 높임으로써 고로딩 전극의 사이클 수명을 소폭 향상시킬 수 있었다. PTFE 바인더 적용으로 고로딩 전극의 성능을 향상시킬 수 있었으나, 추가적인 개선이 필요할 것이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1998년도 추계학술대회 논문집
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• pp.295-298
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• 1998

We have investigated ionic conductivity and electrochemical stability of the electrolytes containing organic solvent. Ion conductivities were measured between 10 and 80$^{\circ}C$, and electrochemical stabilities were determined by cyclic voltammetry on glassy carbon, platinum and aluminum electrodes. Ionic conductivity of electrolyte(EC:DEC=1:1) with IM LiPF$\_$6/ shows better than that of the other electrolytes having Li salts. The IM LiBF$_4$-PC electrolyte exhibits good electrochemical stability. IM LiPF$\_$6/ (EC:DEC=1:1) and IM LiPF$\_$6/ (EC:DMC=1:1) electrolytes are used for the high capacity of battery system.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1996년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1685-1687
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• 1996

Recently, conducting polymer has been much attracted as novel materials because of its electronic behavior and functional application by doping process. In this paper, we electrochemically synthesized polyaniline films under potential sweep conditions, which exhibit high electric conductivity about 200 S/cm. Specific energy of 600 Wh/kg and Ah efficiency 98% were achieved during the charge/discharge cycling using liquid electrolyte system. On the other hand, consequences of the cycling were 260 Wh/kg and 95% Ah efficiency using polyethylene oxide(PEO) based solid-state electrolyte system.

• 전기화학회지
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• 제2권4호
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• pp.221-226
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• 1999

조직의 형태와 불순물의 함량이 서로 다른 2종류의 침상 코크스(needle cokes, NC)를 $2000\~3000^{\circ}C$온도범위에서 열처리한 후 이들의 흑연화도, 분쇄하였을 때의 입자크기, 크기분포 및 표면적을 측정하였고 리튬 2차전지의 음극특성을 조사하였다. 두 시료 모두 열처리 온도가 증가함에 따라 흑연화도가 증가하였으나, NC-B는 불순물의 영향과 분자간의 배열이 적은 모자익 조직을 포함하고 있기 때문에 흑연화도가 낮게 나타났다. 동일한 조건에서 분쇄하였을 때 입자의 평균크기는 흑연화도와 비례하였고 표면적은 반비례하였다. 흑연화도가 큰 시료일수록 입자분포의 균일도는 감소하였다 열처리 온도에 따른 음극 특성을 조사하였을 때, 2000"C까지는 결정결함을 포함하는 탄소질 층간(carbonaceous interlayers)의 감소로 인해 용량이 감소하였으나 그 이상의 온도에서는 흑연질 층간(graphitic interlayers)의 성장으로 용량이 다시 증가하였다. 분쇄한 시료는 파단면 표면에 부정합 구조가 생성되어 1.0 V이상에서 기울기를 갖는 방전곡선을 보여 주었으나, 이는 거듭된 충방전과 재열처리에 의해 0.25 V 이하에서 방전되는 흑연질 구조로 전환되었다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제17권5호
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• pp.694-702
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• 2014

One of the most important devices in an underwater vessel is a propulsion system. It should be a quiet and efficient system for stealthy operations in the large mission area. Hence lead-acid battery system has been used to supply the energy to electric motor. Recent technological developments and improvements, such as polymer electrolyte membrane(PEM) fuel cell and lithium polymer battery and have created the potential to improve overall power and propulsion performance. An underwater vessel always starts their mission with a limited energy and is not easy to refuel. Therefore design of energy elements, such as fuel cell and battery, and their load distribution are important to increase the maximum operating time of underwater vessel. In this paper, the lead-acid battery/PEM fuel cell and lithium polymer battery/PEM fuel cell were suggested as propulsion system and their performances were analyzed by modeling and simulation using Matlab/Simulink. Each model concentrated on representing the characteristics of energy element depending on demand current. As a result the effect of load distribution between battery and fuel cell was evaluated and the operation time of each propulsion system was able to be estimated exactly.

• 전기화학회지
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• 제2권1호
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• pp.46-49
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• 1999

Electron-beam 증발장치를 이용하여 리튬 박막 2차 전지 양극용 lithium cobalt oxide 박막을 제조하였다. Stainless steel -기판 위에 입혀진 $LiCoO_2$ 박막은 열처리 과정을 거쳐 잘 발달된 hexagonal 구조의 (003)면을 나타냈으며, 3.9 V 부근에서 전위 평탄 영역이 나타났다. $LiCoO_2$, 박막은 증착속도가 증가함에 따라 Li/co 조성비가 양론비에 근접하였으며, $15{\AA}/s$의 증착속도로 제작한 경우 높은 방전용량을 나타내었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 용량이 증가하여 $700^{\circ}C$에서 최대 값을 나타내었으나, 그 이상의 온도에서는 기판과의 반응 때문에 방전용량이 현저히 감소하였다. 박막 내부의 리튬과 코발트의 불균일한 조성은 초기 방전용량의 감소를 가져왔다.