• 제목/요약/키워드: Charge-discharge process

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기공구조로 제조된 Li4Ti5O12 음극활물질의 전기화학적 특성 (Synthesis and Electrochemical Properties of Porous Li4Ti5O12 Anode Materials)

  • 서진성;나병기
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제57권6호
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    • pp.861-867
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    • 2019
  • 차세대 리튬이차전지용 음극활물질로 각광을 받고있는 $Li_4Ti_5O_{12}$는 높은 수명특성, 낮은 비가역용량 그리고 충방전시 부피팽창이 거의 없는 물질이다. 하지만 낮은 전기전도도로 인하여 높은 전류밀도에서는 용량특성이 현저하게 낮아지는 단점을 가지고 있다. 이 문제점을 해결하기 위해 P123을 첨가한 졸-겔법으로 기공구조의 $Li_4Ti_5O_{12}$를 합성하였다. 제조된 샘플들의 물리적 특성을 분석하기 위해 XRD, SEM, BET를 사용하였고, 전기화학적 특성은 사이클테스트, cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS)로 분석을 하였다. P123/Ti = 0.01mol의 비율로 만들어진 $Li_4Ti_5O_{12}$에서 가장 균일한 입자사이즈, 높은 비표면적, 그리고 상대적으로 높은 기공의 분포를 보였다. EIS분석 결과 기공구조의 $Li_4Ti_5O_{12}$의 경우 저항을 나타내는 반원의 크기가 현저하게 감소하였으며, 전극 내 저항값이 줄어들었음을 알 수 있었다. 율속 테스트결과 0.2C에서 178 mAh/g, 0.5C에서 170 mAh/g, 5C에서 110 mAh/g 그리고 10C에서 90 mAh/g의 용량을 유지하였고 용량회복율 또한 99%로 매우 우수하였다.

나노 납/활성탄을 사용한 ISG용 울트라 전지 음극소재의 전기화학적 특성 (Electrochemical Characteristics of Ultra Battery Anode Material using the Nano Pb/AC for ISG)

  • 황진웅;이종대
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제55권5호
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    • pp.593-599
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    • 2017
  • 본 연구에서는 활성탄과 납 전구체를 사용하여 나노 Pb/AC 복합소재를 제조한 후, 울트라 전지용 음극소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. 나노 Pb/AC 복합소재는 활성탄에 나노 Pb 입자를 흡착시킨 후 감압 수세하여 제조하였다. 제조된 복합소재의 물리적 특성은 SEM, BET, EDS를 통해 분석하였으며, $1740m^2/g$, 1.95 nm의 비표면적과 평균 기공크기를 얻었다. 울트라 전지의 음극은 납 극판에 나노 Pb/AC를 딥코팅하여 제조되었다. 울트라 전지는 이산화납을 사용한 양극과 나노 Pb/AC 복합소재 음극을 사용하였으며 전해액은 5M의 황산용액($1.31g/cm^3$)을 사용하였다. 전기화학적 성능은 충 방전, 순환전압전류, 임피던스, 사이클 테스트를 통해 조사되었다. 제조된 나노 Pb/AC를 이용한 울트라 배터리는 기존의 납 축전지와 AC를 코팅한 납 축전지보다 개선된 초기 용량과 사이클 특성을 보였다. 이러한 실험 결과로부터 나노 Pb/AC의 적절한 첨가가 수소발생 반응이 억제됨에 따라 용량 및 장기 사이클 안정성을 향상시킴을 알 수 있었다.

졸-겔법에 의해 합성한 리튬 코발트 산화물의 열처리 온도와 시간에 따른 전기 화학적 특성 (Electrochemical characterization of LiCoO2 thin film by sol-gel process for annealing temperature and time)

  • 노태호;연석주;고태석
    • 한국결정성장학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.99-105
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    • 2014
  • $LiCoO_2$는 박막전지의 양극재료로써 많은 관심을 받고 있는 물질이다. 본 연구에서는 졸-겔 스핀코팅공정과 열처리 과정을 거쳐 Au 금속 지지체 위에 $LiCoO_2$ 박막을 합성하였으며, 열처리 온도와 열처리 시간에 따른 $LiCoO_2$ 박막의 전기 화학적 성질을 고찰하였다. 합성된 박막의 물리화학적 성질은 X-선회절분석기(XRD), 전자현미경(SEM)과 원자간력현미경(AFM)에 의해 조사하였으며 전기화학적 특성분석을 위하여 galvanostatic법을 이용하여 충 방전 사이클 특성도 조사하였다. X-선 회절 결과로부터 $550^{\circ}C$$750^{\circ}C$ 지지체 위에 성장된 박막은 각각 스피넬구조와 층상 암염구조를 갖는다. $750^{\circ}C$에서 10분과 30분 열처리한 시료의 RMS 조도와 입자의 크기는 큰 차이를 보이지 않았으나, 120분 열처리한 시료는 RMS 조도의 증가, 입자크기의 증가 그리고 세공이 관찰되었다. $750^{\circ}C$에서 10분, 30분, 120분 열처리한 $LiCoO_2$ 박막의 방전용량은 각각 54.5, 56.8, $51.8{\mu}Ah/cm^2{\mu}m$이고 50회의 충 방전 후의 방전용량 복원률은 97.25, 76.69, 77.19 %이다.

재해분석을 통한 정전기 안전관리 수준 향상 방안 연구 (A Study on the Improvement Plan of Electrostatic Safety Management Level through Injury Analysis)

  • 최상원;정성춘;박재석;양정열;변정환
    • 한국안전학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.37-45
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    • 2019
  • The characteristic of fire and explosion related to electrostatic discharge is that it is difficult to reproduce the electrostatic charge and discharge phenomenon in addition to the large human and material damage. Therefore, in order to prevent accidents and disasters related to electrostatic in fire and explosion hazard areas, it is important to manage the level of electrostatic in a safe manner from the perspective of system between industrial facilities and human bodies. Rule 325 of the Occupational Safety and Health Regulations, "Prevention of Fire / Explosion due to Electrostatic", requires the use of grounding, conductive materials, humidification and electrification in order to prevent the risk of disaster caused by static explosion and electrostatic in the production process. In order to comply with these measures, related technologies, standards and systems are needed from the viewpoint of preventive measures related to electrostatic in fire and explosion hazard areas, but in Korea, it is still insufficient. Therefore, technical, institutional and managerial measures are needed as a precautionary measure to improve the level of ESD safety in fire and explosion hazard areas and prevent electrostatic related injury. In Korea, we analyzed the current status and characteristics of electrostatic related disaster by using the statistics of industrial accident and fire statistics of the Ministry of Employment and Labor. We also analyzed the current status and characteristics of electrostatic related disasters in Japan using JNIOSH accidents and disasters investigation cases and JNIOSH fire accident data of Japan Fire Bureau. The purpose of this study is to compare and analyze the current status of electrostatic related accidents and disasters in Korea and Japan in order to improve the safety management of electrostatic in fire and explosion hazard areas. In order to prevent accidents and disasters in the industrial field, The technical, institutional, and managerial measures to manage the level of electrostatic in a safe state were derived from the system point of view.

전기요금 절감용 ESS를 활용한 Particle Swarm Optimization 기반 Peak Shaving 제어 방법 (Particle Swarm Optimization-Based Peak Shaving Scheme Using ESS for Reducing Electricity Tariff)

  • 박명우;강모세;윤용운;홍선리;배국열;백종복
    • 전기전자학회논문지
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    • 제25권2호
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    • pp.388-398
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    • 2021
  • 본 논문에서는 전기요금 절감용 ESS를 활용한 Particle swarm optimization(PSO) 기반 Peak shaving 제어 방법을 제안한다. 제안한 방식은 실제 부하와 예상되는 부하의 소비를 비교하여 피크 절감을 위해 ESS의 추가 유효전력값을 계산하여 입력을 더한다. 또한 추가로 증가시킨 유효전력을 보상하기 위해, 유효전력을 할당하는 과정을 수행하며 유효전력 할당치가 피크 부하에 영향을 주지 않도록 유효전력 할당 지점에 예상되는 부하의 평균을 최소화하는 최적화 해를 PSO를 통해 찾는다. 제안한 방식의 성능 검증을 위해 실제 부하 데이터와 예측 알고리즘을 반영하여 예측 오차가 적은 경우와 큰 경우의 사례 연구를 수행하였다. 사례 연구 수행 결과 제안한 방식을 전기요금 절감을 위한 충·방전 제어 방식과 같이 수행한 경우 예측 오차가 큰 경우에도 성공적으로 피크 부하 절감을 수행하였으며, 17.8%의 피크 부하 절감 효과와 6.02%의 전기요금 절감 효과를 보였다.

실리콘과 CNT를 사용한 리튬 이온 전지용 고용량 음극복합소재의 전기화학적 특성 (Electrochemical Characteristics of High Capacity Anode Composites Using Silicon and CNT for Lithium Ion Batteries)

  • 이태헌;이종대
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제60권3호
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    • pp.446-451
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    • 2022
  • 본 연구에서는 용량 및 장기 안정성을 개선하기 위하여 나노 실리콘 시트와 CNT를 정전기적 결합을 통해 피치가 코팅된 나노 실리콘 시트/CNT 복합체를 합성하였다. NaCl의 결정면에 스토버 법을 통해 제조된 나노 실리카 시트를 마그네슘 열 환원법을 사용하여 나노 실리콘 시트로 환원하였다. 산 처리를 통해 음으로 도전된 CNT와 APTES 표면처리를 통한 양으로 도전된 나노 실리콘 시트를 결합하여 나노 실리콘 시트/CNT 복합소재를 합성하였으며, 석유계 피치를 코팅하기 위하여 THF를 용매로 사용하였다. 제조된 음극복합소재의 물리적 특성은 FE-SEM, XRD, EDS를 통하여 분석하였고, LiPF6 (EC:DMC:EMC = 1:1:1 vol%)를 전해액으로 사용하여 전지를 제조하였으며, 전기화학적 특성을 충·방전 사이클, 율속, differential capacity, EIS 테스트를 통해 조사하였다. 높은 조성의 실리콘과 전도성이 좋은 CNT를 사용할 경우 고용량 및 안정성이 우수한 음극소재를 제조할 수 있음을 알 수 있었다. 피치가 코팅된 나노 실리콘 시트/CNT 음극복합소재는 초기 방전 용량이 2344.9 mAh/g을 보였으며, 50 사이클 이후 용량 유지율이 81%로 피치가 코팅되지 않은 복합소재에 비해 개선된 전기화학적 성능을 확인할 수 있었다.

질화 처리된 LATP 고체전해질의 알칼라인 용액내에서의 내화학특성 개선 연구 (Nitrided LATP Solid Electrolyte for Enhanced Chemical Stability in Alkaline Media)

  • 성지영;이종원;임원빈;김성수;정규남
    • 전기화학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.45-50
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    • 2015
  • 본 연구에서는 리튬 이온 전도성 세라믹 고체전해질($Li_{1+x+y}Al_xTi_{2-x}Si_yP_{3-y}O_{12}$, LATP)의 알칼라인 용액 내에서의 화학적 안정성을 증가시키기 위하여, 고체전해질 표면을 질화 공정 처리를 통해 개질하였다. LATP 고체전해질의 화학적 안정성 및 전기화학 특성과 관련된 고체전해질 표면 형상 및 구조 특성 등을 X-선 회절법, X-선 광전자 분광법, 주사 전자 현미경 및 임피던스 측정을 통하여 분석하였다. 질화 처리된 LATP 시료를 30일간 알칼라인 용액에 담지하여, 표면 처리하지 않은 시료와 비교시 향상된 화학적 안정성을 나타냈으며, 이를 하이브리드 리튬-공기 전지에 적용하여 비교시 개선된 충방전 분극 및 효율 특성을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 질화 처리 공정을 통한 표면 개질은 알칼라인 용액내에서의 세라믹 고체전해질의 화학적 안정성을 증가시키는데 효과적으로 도움이 될 것으로 판단된다.

가정간호 서비스 질 평가를 위한 도구개발연구 (A basic research for evaluation of a Home Care Nursing Delivery System)

  • 김모임;조원정;김의숙;김성규;장순복;유호신
    • 가정간호학회지
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    • 제6권
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    • pp.33-45
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    • 1999
  • The purpose of this study was to develop a basic framework and criteria for evaluation of quality care provided to patients with the attributes of disease in the home care nursing field, and to provide measurement tools for home health care in the future. The study design was a developmental study for evaluation of hospital-based HCN(home care nursing) in Korea. The study process was as follows: a home care nursing study team of College of Nursing. Yonsei University reviewed the nursing records of 47 patients who were enrolled at Yonsei University Medical Center Home Care Center in March, 1995. Twenty-five patients were insured at that time, were selected from 47 patients receiving home care service for study feasibility with six disease groups; Caesarean Section (C/S), simple nephrectomy, Liver cirrhosis(LC), chronic obstructive pulmonary disease(COPD), Lung cancer or cerebrovascular accident(CVA). In this study, the following items were selected : First step : Preliminary study 1. Criteria and items were selected on the basis of related literature on each disease area. 2. Items were identified by home care nurses. 3. A physician in charge reviewed the criteria and content of selected items. 4. Items were revised through preliminary study offered to both HCN patients and discharged patients from the home care center. Second step : Pretest 1. To verify the content of the items, a pretest was conducted with 18 patients of which there were three patients in each of the six selected disease groups. Third step : Test of reliability and validity of tools 1. Using the collected data from 25 patients with either cis, Simple nephrectomy, LC, COPD, Lung cancer, or CVA. the final items were revised through a panel discussion among experts in medical care who were researchers, doctors, or nurses. 2. Reliability and validity of the completed tool were verified with both inpatients and HCN patients in each of field for researches. The study results are as follows: 1. Standard for discharge with HCN referral The referral standard for home care, which included criteria for discharge with HCN referral and criteria leaving the hospital were established. These were developed through content analysis from the results of an open-ended questionnaire to related doctors concerning characteristic for discharge with HCN referral for each of the disease groups. The final criteria was decided by discussion among the researchers. 2. Instrument for measurement of health statusPatient health status was measured pre and post home care by direct observation and interview with an open-ended questionnaire which consisted of 61 items based on Gorden's nursing diagnosis classification. These included seven items on health knowledge and health management, eight items on nutrition and metabolism, three items on elimination, five items on activity and exercise, seven items on perception and cognition, three items on sleep and rest, three items on self-perception, three items on role and interpersonal relations, five items on sexuality and reproduction, five items on coping and stress, four items on value and religion, three items on family. and three items on facilities and environment. 3. Instrument for measurement of self-care The instrument for self-care measurement was classified with scales according to the attributes of the disease. Each scale measured understanding level and practice level by a Yes or No scale. Understanding level was measured by interview but practice level was measured by both observation and interview. Items for self-care measurement included 14 for patients with a CVA, five for women who had a cis, ten for patients with lung cancer, 12 for patients with COPD, five for patients with a simple nephrectomy, and 11 for patients with LC. 4. Record for follow-up management This included (1) OPD visit sheet, (2) ER visit form, (3) complications problem form, (4) readmission sheet. and (5) visit note for others medical centers which included visit date, reason for visit, patient name, caregivers, sex, age, time and cost required for visit, and traffic expenses, that is, there were open-end items that investigated OPD visits, emergency room visits, the problem and solution of complications, readmissions and visits to other medical institution to measure health problems and expenditures during the follow up period. 5. Instrument to measure patients satisfaction The satisfaction measurement instrument by Reisseer(1975) was referred to for the development of a tool to measure patient home care satisfaction. The instrument was an open-ended questionnaire which consisted of 11 domains; treatment, nursing care, information, time consumption, accessibility, rapidity, treatment skill, service relevance, attitude, satisfaction factors, dissatisfaction factors, overall satisfaction about nursing care, and others. In conclusion, Five evaluation instruments were developed for home care nursing. These were (1)standard for discharge with HCN referral. (2)instrument for measurement of health status, (3)instrument for measurement of self-care. (4)record for follow-up management, and (5)instrument to measure patient satisfaction. Also, the five instruments can be used to evaluate the effectiveness of the service to assure quality. Further research is needed to increase the reliability and validity of instrument through a community-based HCN evaluation.

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In-situ 스퍼터링을 이용한 잔고상 박막 전지의 제작 및 전기화학적 특성 평가 (Fabrication and Electrochemical Characterization of All Solid-State Thin Film Micro-Battery by in-situ Sputtering)

  • 전은정;윤영수;남상철;조원일;신영화
    • 전기화학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.115-120
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    • 2000
  • 양극 물질로 산화바나듐 박막, 고체전해질로는 LiPON 박막 그리고 음극 물질로는 리튬 금속 박막을 선택하여 $Li/LiPON/V_2O_5/Pt$ 구조의 전고상 박막 전지를 제작하였고 전지 특성을 평가하였다. 산화바나듐 박막은 여러 산소 분압에서 직류 반응성 스퍼터링으로 증착하여 전기화학적 특성을 분석한 결과 $20\%\;O_2/Ar$비에서 가장 우수한 가역 특성을 나타내었다. 직류 반응성 스퍼터링에 의해 산화바나듐 박막을 제작한 후 진공을 그대로 유지한 상태에서 r.f. 반응성 스퍼터링에 의해 LiPON 고체전해질 박막을 증착하였다. 그 후 dry room내에서 진공 열증착법에 의해 리튬 금속 박막을 증착하여 전고상의 박막 전지를 제작하였다. $Li/LiPON/V_2O_5$ 박막 전지를 전압 범위와 전류 밀도를 변화시켜 충방전 시험을 행한 결과 $7{\mu}A/cm^2$의 전류 밀도와 3.6-2.7 V의 전압범위에서 가장 우수한 가역 특성을 나타내었다. $Li/LiPON/V_2O_5$박막 전지로 초시계를 구동 시켰으며 이는 in-situ공정에 의해 제작된 박막 전지가 소자 에너지원으로의 응용 가능성을 보여 주었다.

Li0.5La0.5TiO3와 Si박막을 갖는 구리 집전체의 Li free 음극으로써의 전기화학적 특성 (Electrochemical Properties of Cu Current Collector with Li0.5La0.5TiO3 or Si Thin Film as a Li Free Anode)

  • 이재준;김수호;이종민;윤영수
    • 전기화학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.34-39
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    • 2006
  • Li free 음극으로써 구리 foil 집전체에 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ 및 Si 박막을 r.f, 스퍼터링법을 이용하여 증착하고 양극 물질로는 $Li[Co_{0.1}Ni_{0.15}Li_{0.2}Mn_{0.55}]O_2$를 이용하여 전기화학적 특성을 평가하였다. 박막 증착시 플라즈마 내(in-plasma)와 밖(out of plasma)에 구리 foil을 각각 위치시켰다. X-ray 회절 분석의 경우 각각의 조건에서 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ 및 Si 모두 결정 특성의 차이를 발견할 수 없었다. $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$의 경우 플라즈마 내에서 증착된 경우 그리고 Si 경우는 플라즈마 밖에서 증착된 경우 각각 싸이클 특성이 우수한 것으로 나타났다. 이는 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$ 경우 결정성이 존재할 경우 이온전도 특성이 우수하며 Si 경우 플라즈마 내에서 성장된 박막이 더욱 치밀하여 충방전 중 부피변화에 더욱 민감하였기 때문으로 판단된다. 이상의 결과로부터 (1)전지 용량을 갖는 5게 의한 표면 개질의 경우 구조적으로 안정할 수 있는 비정질 상의 Si이 보다 더 바람직하며 (2) 이온전도 특성을 보이는 $Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$와 같은 소재를 이용하여 표면 개질을 할 경우 Li의 확산이 더욱 용이한 구조가 바람직할 것으로 판단된다.