• 공업화학
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• 제35권4호
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• pp.321-328
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• 2024

불화탄소 기반 리튬일차전지(Li/CF_X)의 활물질로 이용되는 불화탄소는 낮은 전도성에 기인한 열악한 율속 특성으로 방전 성능이 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 불화탄소에 열분해 연료유를 이용하여 탄소 코팅을 진행하였고, 전기화학적 성능을 고찰하였다. 탄소 코팅에 의하여 불화탄소 표면에 무정형 탄소층이 형성되었으며, 열처리 온도에 따른 불화탄소의 표면 물리화학적 특성을 면밀히 고찰하였다. 상용 불화탄소를 450 ℃에서 열처리한 ARC@C450 샘플은 sp² 탄소 결합의 함량이 62%로 가장 크게 증가하였으며, 반이온성 C-F 결합이 가장 많이 형성되었다. 또한, ARC@C450 샘플을 환원극 활물질로 이용한 일차전지는 가장 높은 5 C 율속(392 mAh/g)에서 안정적인 방전 특성을 보였으며, R_ct 값은 미처리 시료에 비하여 53% 감소하였다. 따라서, 본 연구에서는 불화탄소의 낮은 전도성을 극복하기 위한 방법으로 열분해 연료유 기반 탄소 코팅을 제안하며, 탄소 코팅된 불화탄소는 우수한 율속 성능을 나타냄으로 고출력 일차전지로의 응용 가능성을 제시한다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권3호
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• pp.59-67
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• 2019

본 연구는 동제련슬래그 내에 존재하는 Fe와 Cu의 동시 환원을 통해 주물용 선철을 제조하고, 선철 제조 시 황 함량 저감에 대한 실험을 진행하였다. Roasting 실험은 실험온도 $500^{\circ}C$, $700^{\circ}C$, $900^{\circ}C$ 온도 조건에서 1시간에서 9시간까지 2시간 간격으로 시간을 변화시키면서 실험을 진행 하였다. 산소분압에 따른 실험은 산소분압 0.5, 0.8, 1.0, 실험 온도는 $900^{\circ}C$, 유지시간 30분으로 설정하여 실험을 진행하였다. 실험 결과 Roasting 및 산소분압에 따른 황 저감의 영향은 없는 것으로 확인되었다. 첨가제로 CaO를 사용하여 첨가량 15 % 이상부터 S 성분 함량은 0.001 wt% 이하로 확인되었다. 반응온도에 따른 선철 및 슬래그 분리 실험의 조건은 $1300^{\circ}C{\sim}1600^{\circ}C$까지의 온도조건에서 유지시간 30분, Ar 가스 분위기에서 진행하였으며, 반응시간에 따른 선철 및 슬래그 분리 실험의 조건은 유지시간 5 ~ 25분까지 5분 간격, 반응온도 $1600^{\circ}C$, Ar가스분위기에서 실험을 진행하였다. 실험 결과 $1600^{\circ}C$, 30분 유지 환원 조건에서 선철의 회수율이 가장 높았다.

• 공업화학
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• 제25권3호
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• pp.292-299
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• 2014

본 연구에서는 바나듐 레독스 흐름전지의 효율을 향상시키고자 탄소펠트에 열산화 반응과 암모니아수 처리를 이용하여 질소가 도핑된 탄소펠트 전극을 제조하였다. 또한 제조된 탄소펠트 전극의 전기화학적 특성평가를 위하여 CV 실험 및 충/방전 실험을 실시하였다. 암모니아수 처리온도가 증가함에 따라 탄소펠트 표면의 질소 관능기가 증가함을 XPS를 통하여 확인하였으며, CV 측정 결과 암모니아수 처리된 탄소펠트는 열산화된 탄소펠트에 비하여 산화/환원의 반응성이 우수함을 확인하였다. 충/방전 실험결과 $300^{\circ}C$에서 암모니아수 처리한 탄소펠트 전극은 열산화된 탄소펠트 전극보다 에너지효율, 전압효율, 전류효율이 각각 약 6.93, 1.0, 4.5%씩 향상됨을 알 수 있었다. 이는 질소 관능기가 탄소펠트 전극과 전해질 사이의 전기화학적 성능 향상에 도움을 주었기 때문으로 사료된다.

• 한국분말재료학회지
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• 제13권6호
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• pp.432-438
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• 2006

Aluminum nitride (AlN) nanopowders with low degree of agglomeration and uniform particle size were synthesized by carbothermal reduction of alumina and subsequent direct nitridization. Boehmite powder was homogeneously admixed with carbon black nanopowders by ball milling. The powder mixture was treated under ammonia atmosphere to synthesize AlN powder at lour temperature. The effect of process variables such as boehmite/carbon black powder ratio, reaction temperature and reaction time on the synthesis of AlN nanopowder was investigated.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.80.2-80.2
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• 2012

그라핀(graphene)은 탄소 원자의 2차원 육각형 $sp^2$ 결합체로서 탄소 나노구조체가 가지는 여러 가지 우수한 특성을 보유하면서 대면적 기판 위에서 소자구현 및 투명전극 등으로의 우수한 응용성 때문에 고품질 그라핀 제조와 물리적 특성, 소자응용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 그라핀 제조를 위한 여러 가지 방법이 개발되고 있으나 화학적 박리법이 저비용으로 대량생산을 위해 가장 유리한 방법으로 주목을 받고 있다. 화학적 박리법은 벌크 그라파이트를 강한 산을 이용하여 산화시켜 형성된 산화 그라파이트(graphite oxide)을 열적으로 팽창시켜 박리하고 환원하여 그라핀으로 제조하는 것이다. 보통 열적팽창을 위해서 열처리 로를 사용하게 되는데, 본 연구에서는 박리를 보다 효율적으로 진행시키고 고품질의 그라핀을 얻기 위해 마이크로웨이브를 이용한 박리법을 적용하였다. 마이크로웨이브는 설비가 간단하고 매우 균일하게 열팽창을 시킬 수 있을 뿐만 아니라 대량생산에서도 유리할 것으로 기대하였다. 천연 그라파이트(99.9%, 평균입도 $200{\mu}m$)를 Hummer 방법에 따라 $H_2SO_4$와 $KMnO_4$를 사용하여 산화시키고 필터링 후 마이크로웨이브를 조사하였다. 이후 환원 처리를 거쳐 그라핀을 제조하였다. 라만스펙트럼 및 투과전자현미경으로 분석한 결과 우수한 품질의 그라핀이 형성되었음을 알 수 있었다. 그라핀의 두께 및 품질은 마이크로웨이브의 인가시간 및 반복 횟수가 증가함에 따라 크게 영향받는 것을 확인하였다. 본 발표에서는 마이크로웨이브를 사용한 산화 그라파이트 박리 및 그라핀 제조라는 새로운 시도와 주요변수에 따른 그라핀 특성에 관한 결과를 논의할 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제7권5호
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• pp.19-25
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• 1998

EAF dust 처리를 위해 RAPID system으로 명명된 Extended Arc Plasma Furnace 공정개발의 기초자료를 확보하기 위해서 EAF dust 처리공정의 초기반응 단계에서 코크스에 의한 EAF dust의 고욘열적거동을 조사하였다. 실험조건은 반응기내의 온도를 1000, 1100, 1200 및 130$0^{\circ}C$로 변화시키고, 각각의 반응온도에 대해서 반응시간이 3, 5, 8 및 12분인 경우에 석회석의 소성, EAF dust 자체의 열분해, EAF dust 혼합시료의 환원 및 휘발거동을 파악하였다. RAPID system에서 EAF dust의 용융 및 환원에 적합한 탄소환원 당량 180%와 염기도 1.7를 고려하여 혼합시료(EAF dust: 코크스 : 석회석=80:10:10 wt%)를 제조하였으며, 각 시료의 크기는 약 0.1mm 이하로써 입도분포는 200 mesh 이하가 80%를 나타내고 있다. 석회석의 소성은 $1100^{\circ}C$이상에서 3분이내에 완결되었으며, EAF dust 자체를 열분해시켰을 경우 $1300^{\circ}C$ 및 12분인 경우에 약 14%의 무게감량이 일어났고, 일부 입자들의 부분적인 소결 및 용융현상이 관찰되었다. EAF dust 혼합시료는 초기 반응단계에서 반응온도 및 반응시간이 증가함에 따라서 무게 감량폭이 더 증가하였으며, $1300^{\circ}C$ 및 12분인 경우에 46%이 무게감량이 일어났다 이와 같이 EAF dust의 휘발 및 환원 거동에 관련된 무게감량 정보는 공정내에서 EAF dust의 처리시간을 결정하여 주고 궁극적으로 대용량의 전기로 분진처리 공정 설계시 전기로 분진의 처리량을 결정하는 주요인자중의 하나로써 사용될 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.561-567
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• 2018

본 연구에서는 리튬이온전지 실리콘 음극소재의 사이클 안정성 향상을 위해 실리콘/탄소 음극소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. Tetraethyl orthosilicate (TEOS) 로부터 스토버법 및 마그네슘 열 환원법을 통하여 다공성 실리콘을 제조하고, 제조된 다공성 실리콘과 피치의 질량비에 따라 실리콘/탄소 음극소재를 제조하였다. 실리콘/탄소 음극소재의 물리적 특성은 XRD와 TGA를 통해 분석하였다. 1.0 M $LiPF_6$ (EC : DEC = 1 : 1 vol%) 전해액에서 실리콘/탄소 음극소재의 충 방전 사이클, 율속, 순환전압전류, 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 특성을 조사하였다. 제조된 실리콘/탄소 음극소재 실리콘 : 탄소 = 5 : 95 일때 453 mAh/g의 향상된 용량을 나타내었으며, 사이클 성능 또한 두 번째 사이클 이후 30 사이클까지 매우 우수한 사이클 안정성을 나타냄을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제26권1호
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• pp.80-85
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• 2015

본 연구에서는 리튬이차전지의 음극활물질인 실리콘/탄소 복합소재를 제조하여 전기화학적 특성을 확인하였다. 실리콘/탄소 합성물은 마그네슘의 열 환원 반응을 통해 SBA-15 (Santa Barbara Amorphous material No. 15)를 제조한 후 페놀 수지의 탄화 과정을 통해 합성하였다. 실리콘/탄소를 음극으로 제조하여 충방전, 사이클, 순환전압전류, 임피던스 테스트를 통해 분석하였다. 실리콘에 코팅된 탄소는 전기 전도도를 향상시켜 Rct값을 235 ohm (silicon)에서 30 ohm (실리콘/탄소)으로 낮추었고 리튬의 탈 삽입 시에 발생하는 실리콘의 팽창을 억제하여 전극을 안정화시키는 효과를 보여주었다. 실리콘/탄소 전극을 사용한 리튬이차전지는 1,348 mAh/g의 용량을 나타내었고 50사이클 동안 76%의 안정성을 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.459-464
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• 2016

본 연구에서는 리튬이온 전지용 실리콘 음극소재의 사이클 안정성 및 율속 특성 향상을 위해 다공성 실리콘/탄소 복합소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. 나노 실리카 제조는 스토버 방법을 사용하고 교반 속도, 교반 온도 및 $NH_3$/TEOS 비율을 조절 하여 100~500 nm 크기의 구형 실리카를 합성하였다. 구형 나노 실리카의 마그네슘 열환원과 산처리 과정을 통해 다공성 실리콘을 얻고, 제조된 다공성 실리콘에 Phenolic resin을 탄소전구체로 사용하여 최종적으로 다공성 실리콘/탄소 활물질을 합성하였다. 또한 $LiPF_6$ (EC:DMC:EMC=1:1:1 vol%) 전해액에서 다공성 실리콘/탄소 음극소재의 충 방전, 순환전압 전류, 임피던스 테스트 등의 전기화학적 특성을 조사 하였다. 다공성 실리콘/탄소 복합소재의 음극활물질로서 코인 전지의 성능을 조사한 결과 초기용량 및 40사이클 용량 보존율은 각각 2,006 mAh/g, 55.4%를 나타내었다.

• 공업화학
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• 제5권2호
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• pp.189-198
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• 1994

초고진공하에서 열탈착 실험에 의하여 오산화바나듐 촉매상에서 일산화탄소와 메탄올의 홉착특성을 연구하였다. 일산화탄소는 오산화바나듐 촉매표면의 격자산소 결함을 갖는 바나듐이온이나 바나듐이온에 결합된 이중결합성 산소에 흡착하였다. 격자산소 결함을 갖는 바나듐이온에 흡착한 일산화탄소는 380K에서 탈착되었으며, 바나듐이온에 결합된 이중결합성 산소에 흡착한 일산화탄소는 격자산소와 결합하여 탄산기의 형태를 형성한 후 이산화탄소로 탈착되면서 촉매 표면을 환원시켰다. 선흡착되거나 후흡착되는 산소에 의하여, 탄산기의 형태로 흡착하는 일산화탄소의 흡착량은 증가하였다. 오산화바나듐 촉매상에서 메탄올을 흡착시킨 후 메탄올, 포름알데히드, 일산화탄소, 수소 등의 열탈착실험에 의하여 메탄올의 흡착특성을 연구하였다. 메탄올은 298 K에서 오산화바나듐 촉매상에 methoxy와 hydroxyl기를 형성하면서 분해흡착하였다.