• Title/Summary/Keyword: 음극 성능

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A Study on the Corrosion Inhibition Measurement Method of Carbon Steel in Various Inhibited Solutions (부식억제제가 함유된 용액중에서 탄소강의 부식억제능 측정법)

  • 원덕수;김영근;이성민;고영태
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 1998.05a
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    • pp.108-108
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    • 1998
  • 일반적으로 탄소강은 수용액 중에 노출될 경우 전면부식에 의한 손상을 받는다. 그러나 부식방지를 위하여 부식억제제를 적용할 경우, 탄소강의 부식거동은 현저한 변화를 겪게된다. 이러한 부식거동의 변화는 첨가되는 부식억제제의 종류에 따라 분 류할 수가 있는데, 양극부식억제제, 음극부식억제제 그리고 이들의 혼합부식억제제로 분류할 수가 있다. 현장에 적용된 부식억제제 시스템 중에는 자동차용 부동액과 가스히터용 열전달 매체액이 있다. 이러한 부식억제제가 적용된 시스댐은 정확한 부식억제능의 평가에 의한 그 교체 시기의 결정이 매우 중요하다. 교체 시기가 빠를 경우, 유지비용이 과다하게 소요되는 문제가 있으며, 교체시기가 늦을 경우 설비의 부식을 초래하는 문제 가 있다. 따라서 부식억제제의 정확한 성능 평가법은 매우 중요하며, 이에 대한 다양 한 연구가 진행 중이다. 부식억제제가 함유된 용액의 부식억제성능을 평가하는 방법에는 대표적으로 무게 감량법을 이용하고 있다. 이 방법은 다종의 금속이 적용된 자동차용 부동액을 실제 사용조건과 유사한 실험 조건에서 단기간, 가혹조건에서의 무게 감량에 의해 부식억 제능을 평가하는 방법이다. 그러나 이러한 방법은 특히 국부부식이 진행될 경우 부 식억제능을 정량화 하는데 어려움이 있다. 한편 전기화학적 측정방법으로는 분극곡선법을 이용한 $E_P$(공식개시전위), $E_R$(재부동태 화전위)의 측정법이 있다. 또한 부식억제피막의 안정성을 측정하기 위한 방법으로 인 위적인 양극전류 인가에 의한 피막의 파괴후에 피막이 복원가능 여부 및 그 속도 측 정에 의해 부식억제제의 건전성을 확인할 수가 었다. 본 연구에서는 가스히터의 주구성 재료인 A210 Gr Al의 탄소강을 사용하여, 사용기간이 5년 이상되어 부식억제 기능을 거의 상실한 것으로 여겨지는 열전달 매체액 과 신규 부식억제제가 적용된 시스템 등 객관적으로 확인된 부식억제제 시스랩에 대 하여 다양한 평가 방법을 동원 비교분석하고자 하였다. 실험은 KSM 2142에 의한 무게감량법, 분극곡선 측정에 의한 $E_P$(공식개시전위), $E_R$(재부동태화전위) 측정, 시간에 따른 자연전위 변화 측정 빛 이때의 부식속도(선형분극법), 인위적인 피막 파괴 전,후 의 전위 변화 및 부식속도 측정법에 의한 국부부식 발달 저지능 등을 평가하여 각 실험결과를 비교분석하여 보았다.

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Macroporous Thick Tin Foil Negative Electrode via Chemical Etching for Lithium-ion Batteries (화학적 식각을 통해 제조한 리튬이온 이차전지용 고용량 다공성 주석후막 음극)

  • Kim, Hae Been;Lee, Pyung Woo;Lee, Dong Geun;Oh, Ji Seon;Ryu, Ji Heon
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.22 no.1
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    • pp.36-42
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    • 2019
  • A macroporous Sn thick film as a high capacity negative electrode for a lithium ion secondary battery was prepared by using a chemical etching method using nitric acid for a Sn film having a thickness of $52{\mu}m$. The porous Sn thick film greatly reduced the over-voltage for the alloying reaction with lithium by the increased reaction area. At the same time. The porous structure of active Sn film plays a part in the buffer and reduces the damage by the volume change during cycles. Since the porous Sn thick film electrode does not require the use of the binder and the conductive carbon black, it has substantially larger energy density. As the concentration of nitric acid in etching solution increased, the degree of the etching increased. The etching of the Sn film effectively proceeded with nitric acid of 3 M concentration or more. The porous Sn film could not be recovered because the most of Sn was eluted within 60 seconds by the rapid etching rate in the 5 M nitric acid. In the case of etching with 4 M nitric acid for 60 seconds, the appropriate porous Sn film was formed with 48.9% of weight loss and 40.3% of thickness change during chemical acid etching process. As the degree of etching of Sn film increased, the electrochemical activity and the reversible capacity for the lithium storage of the Sn film electrode were increased. The highest reversible specific capacity of 650 mAh/g was achieved at the etching condition with 4 M nitric acid. The porous Sn film electrode showed better cycle performance than the conventional electrode using a Sn powder.

1-Ethyl-1-Methyl Piperidinium Bis(Trifluoromethanesulfonyl)Imide as a Co-Solvent for Li-ion Battery Electrodes (혼합 용매로서의 1-Ethyl-1-Methyl Piperidinium Bis(Trifluoromethanesulfonyl)Imide의 리튬 이차 전지용 전극별 거동)

  • Koh, Ah Reum;Kim, Ketack
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.17 no.2
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    • pp.103-110
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    • 2014
  • In the study, a room temperature ionic liquids as a co-solvent was used to evaluate the feasibility with various electrodes in Li-ion batteries. 1-Ethyl-1-methyl piperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl) imide(PP12 TFSI) is an ionic liquid that melts at $85^{\circ}C$. Pure PP12 TFSI is not able to be used as an electrolyte because it is a solid salt at room temperature. PP12 TFSI is mixed with EC/DEC(1/1 vol.%) to prepare mixed solvents. The electrolyte 1.5M $LiPF_6$ in a mixed solvent having 44 wt.% PP12 TFSI is prepared to evaluated the various electrodes. The electrolytes provides good cycles life of cells with $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4(LNMO)$, $LiFePO_4(LFP)$, $Li_4Ti_5O_{12}(LTO)$ and artificial graphite. Further improvement of the cell performances can be accomplished by enhancing wettability of electrolytes to electrodes.

Effect of Vinyl Ethylene Carbonate on Electrochemical Characteristics for Activated Carbon/Li4Ti5O12 Capacitors (활성탄/리튬티탄산화물 커패시터의 전기화학적 특성에 미치는 비닐에틸렌카보네이트의 영향)

  • Kwon, Yong-Kab;Choi, Ho-Suk;Lee, Joong-Kee
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.15 no.3
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    • pp.190-197
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    • 2012
  • We employed the vinyl ethylene carbonate (VEC) as an electrolyte additive and investigated the effect of the electrolyte additive on the electrochemical performance in hybrid capacitor. The activated carbon was adopted as cathode material, and the $Li_4Ti_5O_{12}$ oxide was used as anode material. The electrolyte was prepared with the $LiPF_6$ salt in the mixed solvent of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate(EMC). We evaluated the electrochemical performance of the hybrid capacitor with increasing the amount of the VEC electrolyte additive, which is known as the remover of oxygen functional group and the stabilizer of the electrode by reducing the surface of electrode, and obtained the superior performance data especially at the addition of the VEC electrolyte additive of around 0.7 vol%. On the contrary, the addition of the VEC more than 0.7 vol% in the electrolyte leads to the degradation in electrochemical performance of hybrid capacitor, suggesting the increase of the side reaction from the excessive VEC additive. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) revealed that the addition of the VEC suppressed the formation of LiF component, which is known as the insulator, on the surface of electrode. The optimized addition of VEC exhibited the improved capacity retention around 82.7% whereas the bare capacitors without VEC additive showed the 43.2% of capacity retention after 2500 cycling test.

Reduction of Li4Ti5O12 Powder Agglomeration by the Addition of Carbon Black during Solid-state Synthesis (고상법을 사용한 Li4Ti5O12의 합성공정 중 카본블랙 추가를 통한 입자뭉침 억제)

  • Kim, Duri;Kang, Sang June;Hong, Min Young;Ryu, Ji Heon
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.19 no.3
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    • pp.63-68
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    • 2016
  • $Li_4Ti_5O_{12}$ is prepared through a solid-state reaction between anatase $TiO_2$ and $Li_2CO_3$ for the negative electrode active materials in quick-charging lithium-ion batteries. The small amount of carbon black (0, 0.5, 1.0, and 3.0 wt%) is added for the reduction of powder agglomeration during heat-treatment. As the amount of the added carbon black increases, the tap density of $Li_4Ti_5O_{12}$ powder gradually decreases. Furthermore, the $Li_4Ti_5O_{12}$ powder prepared with 1.0 wt% of carbon black shows the highest sieved fraction at the powder classification by 325 mesh standard sieve. The $Li_4Ti_5O_{12}$ powders with various contents of carbon black are almost same at the rate capability for the negative electrode materials in lithium-ion batteries.

Electrochemical Properties of Ionic Liquid Composite Poly(ethylene oxide)(PEO) Solid Polymer Electrolyte (이온성 액체 복합 Poly(ethylene oxide)(PEO) 고체 고분자 전해질의 전기화학적 특성)

  • Park, Ji-Hyun;Kim, Jae-Kwang
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.19 no.3
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    • pp.101-106
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    • 2016
  • In this study, we prepared an ionic liquid composite solid polymer electrolyte (PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$) with poly(ethylen oxide), lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide by blending-cross linking process. Although the PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ composite solid polymer electrolyte displayed a small peak at 4.4 V, it had high electrochemical oxidation stability up to 5.7 V. Ionic conductivity of the PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ composite solid polymer electrolyte increased with increasing temperature from $10^{-6}S\;cm^{-1}$ at $30^{\circ}C$ to $10^{-4}S\;cm^{-1}$ at $70^{\circ}C$. To investigate the electrochemical properties, the PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ composite solid polymer electrolyte assembled with $LiFePO_4$ cathode and Li-metal anode. At 0.1 C-rate, the cell delivered $40mAh\;g^{-1}$ for $30^{\circ}C$, $69.8mAh\;g^{-1}$ for $40^{\circ}C$ and $113mAh\;g^{-1}$ for $50^{\circ}C$, respectively. The PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ solid polymer electrolyte exhibited good charge-discharge performance in Li/SPE/$LiFePO_4$ cells at $50^{\circ}C$.

Microelectromechnical system 소자를 위한 박막형 2차 전지용 TEX>$SnO_2$ 음극 박막의 충, 방전 특성 평가

  • 윤영수;전은정;신영화;남상철;조원일
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 1999.07a
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    • pp.50-50
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    • 1999
  • 마이크로 공정을 이용한 초소형 정밀 기계는 공정 기술과 재료 기술의 발전에 의하여 더욱 소형화되고 있으며 특히 기능을 갖는 부분과 이 부분을 제어하는 주변회로의 on-chip화의 요구가 증가되기 시작하였다. 이와 같은 추세에 있어서의 문제점은 초소형 정밀기계 부품 소자의 구동을 위한 에너지원의 개발이다. 즉, 소자의 크기가 작아진 것에 부합되는 초소형의 전지가 필요하게 된 것이다. 따라서 보다 완전한 초소형 정밀 기계 및 마이크로 소자의 구현을 위하여 마이크로 소자와 혼성 (Hybrid) 되어 이용될 수 있는 고성능 및 초소형의 전지의 개발이 필수적이다. 초소형 전지의 구현을 위하여 Li계의 2차 전지를 선택하여 이를 박막화하고 반도체 공정을 도입할 수 있다. 이러한 전지를 박막형 2차 전지 또는 박막형 마이크로 전지(thin film Secondary Battery : TFSB or Thin Film Micro-Battery : TFMB)라 하며 이러한 2차 전지는 일반적인 벌크 전지와 동일하게 cathode/Electolyte/Anode의 구조를 갖는다. 박막의 특성상 전해질은 고상의 물질을 사용하는 것이 벌크형 2차 전지와 다른 점이다. TFSB의 성능은 주로 cathode에 의하여 결정되며 지금까지 많은 cathode 물질에 대한 연구 보고가 발표되고 있다. 반도체 공정을 이용한 TFMB의 제작시 무엇보다 중요한 점은 우수한 고상 전해질 및 anode 물질의 선택에 있다. 최근에 2차 전지를 위한 carbon계 anode를 대체할 수 있는 SnO에 대한 보고가 있는데 이는 한 개의 Sn 원자당 2개 이사의 Li가 반응하여 높은 용량을 갖는 전지의 제작이 가능하기 때문이다. Sno2의 anode는 매우 높은 충전용량을 갖는데 첫 번째 방전시에 Li2O를 생성하여 비가역적 반응을 나타내고 계속되는 충방전 동안 Li-Sn 합금이 생성되어 2차전지의 가역적 반응을 가능하게 한다. SnO2 는 대기중에서 Li 금속보다 안정하기 때문에 전지의 제작 공정 및 사용 면에서 매우 우수한 물질이지만 아직까지 SnO2 구조적 특성과 전지의 충, 방전 특성에 대한 관계의 규명을 위한 정확한 정설은 제시되고 있지 못하다. 본 연구에서는 TFSB anode 물질로써 SnOx박막을 상온에서 여러 전도성 콜렉터 위에 증착하여 그 충, 방전 특성을 보고하였다. 증착된 SnOx박막의 표면은 SEM, AFM으로 분석하였으며 구조의 분석은 XR와 Auger electron spectroscope로 하였다. 충, 방전 특성을 분석하기 위하여 리늄 foil을 대극과 참조 전극으로 하여 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 100회 이상의 정전류 충, 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 구조, 콜렉터의 종류 및 Sn/O비에 따라 서로 다른 충, 방전 거동을 나타내었다.

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The Effect of Glass Fabric Separator Elongation on Electric Property in Structural Battery (유리섬유 분리막 인장으로 인한 구조전지의 전기적 물성 변화)

  • Shin, Jae-Sung;Park, Hyun-Wook;Park, Mi-Young;Kim, Chun-Gon;Kim, Soo-Hyun
    • Composites Research
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    • v.30 no.1
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    • pp.46-51
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    • 2017
  • Structural battery has been researched extensively to combine the functions of the battery and structure without gravimetric or volumetric increments compared to their individual components. The main idea is to employ carbon fabric as the reinforcement and electrode, glass fabric as the separator, and solid-state electrolyte which can transfer load. However, state-of-the-art solid-state electrolytes do not have sufficient load carrying functionality and exhibiting appropriate ion conductivity simultaneously. Therefore, in this research, a system which has both battery and load carrying capabilities using glass fabric separator and liquid electrolyte was devised and tested to investigate the potential and feasibility of this structural battery system and observe electric properties. It was observed that elongating separator decreased electrical behavior stability. A possible cause of this phenomenon was the elongated glass fabric separator inadequately preventing the penetration of small particles of the cathode material into the anode. This problem was verified additionally by using a commercial separator. The characteristic of the glass fabric and the interface between the electrode and glass fabric needed to be further studied for the realization of such a load carrying structural battery system.

Effect of Annealing Temperature on the Anode Properties of TiO2 Nanotubes for Rechargeable Lithium Batteries (열처리 온도에 따른 TiO2 나노튜브의 리튬이차전지 음전극 특성)

  • Choi, Min Gyu;Kang, Kun Young;Lee, Young-Gi;Kim, Kwang Man
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.50 no.1
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    • pp.25-29
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    • 2012
  • $TiO_2$ nanotubes are prepared from rutile prticles via an alkaline hydrothermal synthesis and the consequent heat treatment at $300{\sim}500^{\circ}C$. The physical and electrochemical properties of the $TiO_2$ nanotubes are characterized for use as a anode material of rechargeable lithium battery. In particular, the microscale dusts as an impurity component occurred in the purification step after the hydrothermal reaction are completely removed to yield $TiO_2$ nanotube with a higher specific surface area and more obvious crystalline phases. As the annealing temperature increases, the specific surface area is slightly decreased due to some aggregation between the isotropically dispersed nanotubes. Highest initial discharge capacity of 250 mAh $g^{-1}$ is achieved for the $TiO_2$ nanotube annealed at $300^{\circ}C$, whereas the $400^{\circ}C$ $TiO_2$ nanotube shows the superior cycle performance and high-rate capability.

Electrochemical Characteristics of Graphite/Silicon/Pitch Anode Composites for Lithium Ion Batteries using Silica-Coated Graphite (실리카로 코팅된 흑연을 이용한 리튬 이차전지용 흑연/실리콘/피치 복합소재의 전기화학적 특성)

  • Lee, Su Hyeon;Lee, Jong Dae
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.58 no.1
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    • pp.142-149
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    • 2020
  • In this study, the electrochemical performance of Graphite/Silicon/Pitch composites as anode material was investigated to improve the low theoretical capacity of artificial graphite. Spherical artificial graphite surface was coated with polyvinylpyrrolidone (PVP) amphiphiles material to synthesize Graphite/Silica material by silica islands growth. The Graphite/Silicon/Pitch composites were prepared by petroleum pitch coating and magnesiothermic reduction. The Graphite/Silicon/Pitch composite electrodes manufactured using poly(vinylidene fluoride) (PVDF), carboxymethyl cellulose (CMC) and polyacrylic acid (PAA) binders. The coin type half cell was assembled using various electrolytes and additives. The Graphite/Silicon/Pitch composites were analysed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and a thermogravimetric analyzer (TGA). The electrochemical characteristics of Graphite/Silicon/Pitch composite were investigated by constant current charge/discharge, rate performance, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The Graphite/Silicon/Pitch composites showed high cycle stability at a graphite/silica/pitch ratio (1:4:8 wt%). When the electrode is prepared using PAA binder, the high capacity and stability is obtained. The coin type half cell assembled using EC: DMC: EMC electrolyte showed high initial capacity (719 mAh/g) and excellent cycle stability. The rate performance has an capacity retention (77%) at 2 C/0.1 C and an capacity recovery (88%) at 0.1 C / 0.1 C when the vinylene carbonate (VC) was added.