• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제35권4호
• /
• pp.398-406
• /
• 2022

In order to increase the electrochemical performance of thermal battery anode, LIFT anode having the same weight but a larger lithium content in electrodes was fabricated by mixing lithium, iron and titanium. By applying these electrodes, a single cell and a thermal battery were prepared, and the effect of LIFT anode on electrochemical performance was evaluated. The LIFT-applied single cell presented a better cell performance than LIFe-applied single cell at 500℃ and 550℃. The discharge performance of LIFT-applied single cell, which included the operating time (787s), specific capacity (1,683 Asg^-1), and electrode utilization (80.7%), was improved collectively compared to the LIFe applied single cell (736s, 1,245 As g^-1, and 74.6%) at 500℃. As the discharge progressed, the internal resistance of LIFT anode decreased, because the lithium migration path was formed due to the presence of large titanium particles among iron particles. These results were analyzed in terms of the microstructure of electrode using SEM. Energy density of LIFT-applied single cell also increased by 10% to 142.1 Wh kg^-1 compared to that of LIFe-applied single cell (127.4 Wh kg^-1). In addition, the LIFT-applied single cell presented a stable discharge performance for 6,500s without a short circuit which could occur by molten lithium under an open circuit voltage condition with a high pressure (4 kgf cm^-2). As observed in the high temperature thermal battery performance tests, the voltage and specific capacity of LIFT-applied thermal battery are superior to those of LIFe-applied thermal batteries, indicating that the energy density of LIFT-applied thermal batteries should remarkably increase.

• 한국안전학회지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.28-33
• /
• 2009

This study examined the mounting status of cigar lighter receptacles for vehicles and analyzed the tracking phenomenon that occurs when foreign material entered a cigar lighter receptacle to obtain data for the analysis of accident investigation. Regardless of the vehicle's output, cigar lighter receptacles are mounted in a vehicle horizontally, vertically, or at tilting or inclined angle. The tilting type cigar lighter receptacle is much easier to use but current leakage resulting from foreign materials (coffee, beverages, water, etc.) falling into the cigar lighter receptacle may cause a fire to start. This study used a vehicle battery (DC 12V) as a power supply for the tracking test and configured its circuit in the same way as that of an electrical device in a vehicle. The tracking phenomenon that occurred in the standby mode of the vehicle exhibited a fine flame and an irregular occurrence of smoke. While this tracking phenomenon was occurring, the leakage current and the reaching distance of the flame were measured to be approximately 930mA and $20{\sim}50cm$, respectively. It is thought that the resultant flame may ignite toluene, dust, cigarettes, etc. It was observed that as the tracking progressed, the internal metal socket melted and a hole was created, the surface of which was also severely carbonized. In addition, the electrical resistance of the carbonized conductive path was measured to be approximately $30{\Omega}$. It is thought that this much resistance may cause local heating when leakage current flows and could ignite any nearby flammable material.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.170-178
• /
• 2015

In this study, we carry out a study on how to improve performance of vanadium redox flow battery (VRFB) through promoting reaction rate of rate determining vanadium reaction ($[VO]^{2+}/[VO_2]^+$). In order to do that, three different carbons like Vulcan (XC-72), CMK3 and MSU-F-C are adopted as the catalysts, while their catalytic activity and reaction reversibility are evaluated using half-cell tests. Their topological images are also measured by TEM. For estimation of the VRFB performance, multiple charge-discharge curves of VRFBs including the catalysts are measured by single cell tests. As a result of that, MSU-F-C shows relatively excellent catalytic activity and reaction reversibility as well as large surface area compared to those of Vulcan (XC-72) and CMK3. Also, in terms of the performance of VRFBs including the catalysts, VRFB including MSU-F-C indicates (i) low charging/discharging overpotentials and low internal resistance, (ii) high charge/discharge capacities and (iii) high energy efficiency. These VRFB performance data are well agreed with results on catalytic activity and reaction reversibility. The reason that MSU-F-C induces superior VRFB performances is attributed to (i) its large surface area and (ii) its hydrophilic surface functional groups that mainly consist of hydroxyl bonds that are supposed to play active surface site role for facilitaing $[VO]^{2+}/[VO_2]^+$ redox reaction. Based on the above results, it is found that adoption of MSU-F-C as catalyst for VRFB results in improvement in VRFB performance by promoting the languid $[VO]^{2+}/[VO_2]^+$ redox reaction.

• 전기화학회지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.77-82
• /
• 2011

[Li,La]$TiO_3$ 코팅용액의 pH를 조절하여 이에 따른 코팅된 $Li[Ni_{0.35}Co_{0.3}Mn_{0.35}]O_2$ 양극활물질의 전기화학적 특성을 관찰하였다. 산화물인 양극분말은 접촉하고 있는 용액의 pH에 따라 표면 전하를 띄게 되는데 양이온인 코팅물질을 균일하게 반응시키기 위해서는 적절한 pH 조절을 통해 양극분말 표면을 음전하 상태로 조절해 주는 것이 필요하다. SEM, TEM 분석을 통해 코팅용액의 pH에 따른 코팅층의 형상변화를 관찰하였으며 다양한 전류밀도로 충전과 방전을 실시하여 코팅용액의 pH에 따른 방전용량, 사이클 특성, 고율특성을 분석하였다. 임피던스잴 cyclic voltammogram 측정을 통해 코팅용액의 pH에 따른 코팅층의 내부저항 변화를 관찰하였으며 이것을 전기화학적 특성과 연관됨을 확인하였다.

• 한국산업융합학회 논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.915-923
• /
• 2023

As environmental regulations on carbon emissions are strengthened worldwide, the existing internal combustion engine-centered automobile industry is being reformed. In particular, large buses and large cargo trucks are pointed out as one of the main causes of environmental destruction due to excessive carbon emissions. The E-Highway power collection system, which has recently been proposed as a solution, uses the vehicle's battery as a backup power source or regenerative braking, depending on whether the pan head of the pentograph installed in the vehicle is in contact with the overhead line. It is used to store the excess energy generated. However, wear through contact due to continuous contact reduces the current collection effect and causes failure. In this paper, by using the current difference, the horizontal position information of the panhead in contact with the overhead line is acquired, thereby reducing the abrasion of the conductor and the panhead Make it possible to follow the overhead line. The position estimation method proposed in this paper simply configures a device that can detect the position of the overhead line of the pantograph by the difference in resistance. It is economical and has the advantage of reducing the volume. The characteristics of the pantograph estimating the location of overhead lines were analyzed using the difference between the two currents of the current collector, the feasibility of the positioning estimation system was verified through simulations and experiments.

• 전기화학회지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.143-147
• /
• 2004

Vapor grown carbon fiber(VGCF)가 각기 달리 첨가된 부극으로 제조된 LPB의 특성을 조사하였다. MCMB를 활물질로, VGCF를 도전재로 사용하였을 경우, 전지의 내부저항과 1차 Ah효율은 VGCF첨가량이 많아질수록 감소하였고 방전 용량과 이용률은 증가하였다. $6wt\%$의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지가 최저 임피던스를 나타내었고, $8wt\%$의 VGCF첨가한 경우는 VGCF를 첨가하지 않은 것과 유사한 임피던스를 나타내었다. $6wt\%$의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지가 최고의 전지 특성을 나타내었다. 이 전지의 내부저항은 실온에서 $0.918\Omega$이였고, 2C에서의 고율 방전 시의 용량은 $93\%$였다. 율 특성과 수명 특성은 $4wt\%$와 $6wt\%$운의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지가 타 전지에 비해 우수하였고 두 경우는 매우 유사한 결과를 나타내었다. $6wt\%$의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지의 경우, 방전 용량은 충방전 사이클링을 진행함에 따라 서서히 감소하여 100회에서 178mAh/g의 비용량을 나타내었으며 이후에는 완만한 감소경향을 나타내었다. $6wt\%$의 VGCF첨가의 경우 이용률은 100회에서 $90\%$ 이상으로 $4wt\%$의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지 보다 우수하였다.

• 공업화학
• /
• 제32권1호
• /
• pp.117-123
• /
• 2021

본 연구에서는 실리콘 산화물, 소프트 카본, 카본 블랙을 혼합하여 복합체를 제조하였으며, 이차전지의 음극 특성을 고찰하였다. 이때, 소프트 카본 음극재의 용량 향상을 위하여 첨가된 실리콘 산화물 함량을 0, 6, 8, 10, 20 wt%로 달리하였으며, 카본 블랙은 실리콘 산화물의 부피 팽창 완화를 위한 구조 안정제로 첨가되었다. 제조된 CB/SiOx/C 복합체의 물리적 특성은 XRD, SEM, EDS 및 분체 저항 분석을 통하여 조사되었다. 또한 제조된 복합체의 전기화학적 특성은 리튬 이차전지의 충·방전 사이클, 율속 및 임피던스 분석을 통하여 관찰되었다. CB/SiOx/C 복합체는 카본 블랙 첨가에 의하여 실리콘 산화물의 부피 팽창을 완화시킬 수 있는 내부 공동이 형성되었으며, 카본 블랙과 실리콘 산화물 입자가 고르게 분포되었다 형성된 내부 공동은 실리콘 산화물 함량이 8 wt% 미만에서는 낮은 초기 효율 보이며, 20 wt% 이상에서는 낮은 사이클 안정성을 보였다. 실리콘 산화물이 10 wt% 첨가된 CB/SiOx/C 복합체는 537 mAh/g 초기 방전 용량, 88 %의 용량 유지율과 2C/0.1C에서 79 율속 특성을 보였다. 이는 소프트 카본 음극재의 용량을 향상시키기 위해 실리콘 산화물을 첨가하였고, 실리콘 산화물의 부피 변화를 완충하기 위해 구조 안정제로 카본 블랙을 첨가하였다. CB/SiOx/C 복합체를 고효율의 음극재로 사용하기 위해 최적의 실리콘 산화물 함량 및 구조 안정제로서의 카본 블랙의 메커니즘을 논의하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.569-575
• /
• 2020

최근, 화석연료 고갈과 온실 가스 배출에 대한 우려가 높아지면서 신·재생 에너지 기술에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 휴대용 전자기기 및 웨어러블 디바이스의 수요가 증가하고 IT기기들이 소형화되면서 배터리의 크기, 사용시간 등의 한계를 극복하기 위한 기술로 에너지 하베스팅이 있다. 본 논문에서는 열전소자의 V-I 특성곡선과 내부저항을 분석하고, 기존의 MPPT제어방식을 비교하였다. P&O제어방식은 열전소자의 전압, 전류를 측정하기 위한 센서 2개를 사용해야하기 때문에 경제적으로 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 출력전압 조절을 위한 센서1개만을 이용하여 MPP를 추적하는 새로운 MPPT제어방식을 제안한다. 제안하는 MPPT제어방식은 duty ratio와 부하의 출력전압의 관계를 이용하였으며, DC-DC Converter의 출력전압을 주기적으로 샘플링하여 duty ratio를 증가 또는 감소시켜 최적의 duty ratio를 찾아 MPP를 유지하도록 제어된다. DC-DC Converter는 Two-Switch 토폴로지인 Cascaded boost-Buck Converter를 이용하여 회로도를 설계하였다. 제안된 MPPT 제어방식은 PSIM 시뮬레이션을 이용한 모의실험을 통하여 검증하였고, 그 결과 열전소자의 V-I 특성곡선으로부터 얻어지는 MPP에서 전압×전류 및 전력값(V=4.2V, I=2.5A, P=10.5W)과 일치함을 확인하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.39-46
• /
• 2018

많은 실험실 기반의 리튬이차전지 실험결과는 코인셀로부터 얻어진다. 이는 조립의 용이성, 저렴한 가격, 실험 결과의 우수한 재연성 등에 기인한다. 코인셀은 케이스(case), 가스켓(gasket), 스페이서(spacer disk), 스프링(wave spring)로 구성되어 있으며, 이러한 구조적인 특성으로 인하여 코인셀은 상용화된 파우치, 각형 및 원통형 전지에 비하여 전극 무게 대비 많은 양의 전해질을 포함하게 된다. 하지만 과량의 전해액이 셀의 성능에 미치는 영향에 대한 연구는 현재까지 이루어지지 않은 상황이다. 본 연구에서는 액체 전해액의 양을 다르게 제어하여 코인셀에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 전해액의 양은 전극 용량 대비 30, $100mg\;mAh^{-1}$(전해액의 양/전극용량)로 제어하였으며, 조립된 셀의 전해액 함량에 따른 전기화학적 특성을 확인하기 위해 초기 충 방전 곡선과 상온 ($25^{\circ}C$), 고온 ($60^{\circ}C$) 및 고전압(4.5 V)에서의 수명특성평가를 진행하였다. $30mg\;mAh^{-1}$의 전해액을 포함하는 단위 전지의 경우, 고온 및 고전압 조건에서 $100mg\;mAh^{-1}$의 경우에 비해 매우 우수한 방전 용량 유지 특성을 나타내었다. 전자는 후자보다 더 큰 내부저항 증가를 보였으며, 이를 통해 전해액의 양이 전지의 방전 용량 유지 특성에 매우 큰 영향을 미치고 있음을 확인하였다.