• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.307-312
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• 2017

본 연구에서는 PFO (pyrolyzed fuel oil)를 이용해 탄소 전구체(피치)를 얻은 후 KOH와 $K_2CO_3$를 이용한 화학적 활성화를 통해 표면 개질한 카본의 전기화학적 특성을 분석하였다. 탄소 전구체는 3903, 4001, 4002의 세 종류를 사용하였으며, 각 각 PFO를 $390^{\circ}C$ 3 시간, $400^{\circ}C$ 1시간, $400^{\circ}C$ 2 시간 열처리 하여 제조하였다. 또한 화학적 활성화 실험은 활성 촉매의 종류, 교반시간 등을 변화시키면서 비표면적 및 기공크기 등의 물성이 전기화학적 특성에 미치는 효과를 조사 하였다. 제조된 표면개질 PFO 피치의 물리적 특성은 BET, FE-SEM 등을 통해 분석되었으며, 음극 소재로서의 전기 화학적 성능은 충 방전, 순환전압전류, 임피던스, 속도 테스트를 통해 조사되었다. 화학적 활성화법을 이용해 제조한 카본의 평균 기공크기는 22 nm, 비표면적은 $3.12m^2/g$의 결과를 얻었다. 세 가지 개질된 석유계 피치를 음극소재로 사용하여 조사된 전기화학적 특성은 4001 피치가 가장 우수한 것으로 나타났으며, 이 때 표면개질 조건은 KOH를 사용하여 2시간 교반 후 화학적 활성화법에 의하여 열처리 하였다. KOH를 이용한 표면개질 PFO 피치를 사용해 제조한 전지의 초기 용량은 318 mAh/g, 초기효율은 80%로 우수한 결과를 보였으며, 2C/0.1C 속도 테스트 특성은 92%로 높은 특성을 보였다.

• 청정기술
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• 제19권1호
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• pp.44-50
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• 2013

리튬이온전지에서 음극활물질의 저장용량을 증가시키기 위하여 주석산화물에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 주석산화물은 기존의 흑연 음극활물질보다 충방전 용량이 높다. 하지만 충방전이 진행되는 동안에 부피팽창률이 높아서 활물질이 파괴되는 현상이 나타나므로 과도한 비가역용량이 문제가 된다. 이를 해결하기 위하여 물리적 완충역할을 하는 물질이 첨가된 복합산화물을 제조하였다. $SnO_2-SiO_2$ 복합산화물을 솔-젤법을 이용하여 제조하였다. 10 vol% 프로필렌기체를 이용하여 탄소피복을 하여 전기전도성을 증가시켰다. TG/DTA, XRD, SEM과 FT-IR을 이용하여 제조된 물질의 물성을 분석하였으며, CR2032 코인셀을 제조하여 전기화학적인 특성을 조사하였다. $300^{\circ}C$로 열처리한 후에 탄소피복한 $SnO_2-SiO_2$ 활물질의 전기화학적 특성이 가장 우수하였다.

• 전기화학회지
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• 제19권4호
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• pp.141-147
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• 2016

본 실험에서는 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl methacrylate(TMA)와 합성된 스티렌 계열의 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-4-vinylbenzyl ether(TVBE)으로 구성된 단독 및 공중합체를 합성하였으며 산화반응을 이용하여 고분자 라디칼로 변환시켰다. 제조된 고분자 라디칼은 카본블랙, 바인더와 함께 혼합되어 알루미늄 극판에 코팅되었으며 코인셀로 구성하여 전지특성을 평가하였다. 그 결과, 폴리스티렌 기반의 중합체는 폴리메타크릴레이트 기반의 재료에 비해 낮은 산화반응성과 낮은 방전용량을 보여주었다. 하지만 $60^{\circ}C$의 고온에서 실시된 방전실험에서는 폴리스티렌 기반에서 더욱 우수한 방전특성을 나타났다. 또한 예상대로 고분자 라디칼로 구성된 전지에서 우수한 율특성을 확인할 수 있었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제19권3호
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• pp.210-214
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• 2012

Mass production-capable $Li_2MnSiO_4$ powder was synthesized for use as cathode material in state-of-the-art lithium-ion batteries. These batteries are main powder sources for high tech-end digital electronic equipments and electric vehicles in the near future and they must possess high specific capacity and durable charge-discharge characteristics. Amorphous silicone was quite superior to crystalline one as starting material to fabricate silicone oxide with high reactivity between precursors of sol-gel type reaction intermediates. The amorphous silicone starting material also has beneficial effect of efficiently controlling secondary phases, most notably $Li_xSiO_x$. Lastly, carbon was coated on $Li_2MnSiO_4$ powders by using sucrose to afford some improved electrical conductivity. The carbon-coated $Li_2MnSiO_4$ cathode material was further characterized using SEM, XRD, and galvanostatic charge/discharge test method for morphological and electrochemical examinations. Coin cell was subject to 1.5-4.8 V at C/20, where 74 mAh/g was observed during primary discharge cycle.

• 전기화학회지
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• 제22권2호
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• pp.60-68
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• 2019

이차 전지의 고전압 구동은 기존 셀 구조의 변화 없이도 고용량을 구현할 수 있는 유용한 접근 방법 중에 하나이나, 전극 표면에서의 극심한 부반응과 전극 활물질의 구조 붕괴 등과 같은 문제를 야기하게 된다. 본 연구에서는 니켈-망간-코발트 삼성분계(NCM) 활물질을 도입한 양극의 고전압 구동을 위해 원자층 증착법 (Atomic Layer Deposition, ALD)을 통해 전극판 표면에 $Al_2O_3$와 ZnO층으로 구성된 코팅 층을 형성하였다. 기존 ALD법으로 제조되는 박막에 비해 유사한 조건에서도 두꺼운 Al-doped ZnO (AZO)층을 최초로 형성하였고, 코팅된 AZO층의 두께를 달리한 NCM 기반의 양극판을 제조하였다. ALD 코팅된 양극이 도입된 코인셀을 제조하여 두껍게 형성된 코팅 층의 두께에 따른 고전압에서 충방전 거동을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.636-643
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• 2006

Si-C materials were synthesized by the heating the mixture of silicon and polyvinylidene fluoride (PVDF). The electrochemical properties of the Si-C materials as the high capacitive anode materials of lithium secondary batteries were evaluated by the galvanostatic charge-discharge test through 2032 type $Si-C{\mid}Li$ coin cells. Charge-discharge tests were performed at C/10 hour rate(C = 372 mAh/g). Initial discharge and charge capacities of $Si-C{\mid}Li$ cell using a Si-C material derived from PVDF(20wt.%) were found to be 1,830 and 526 mAh/g respectively. The initial discharge-charge characteristics of the developed Si-C electrode were analyzed by the electrochemical galvanostatic test adopting the capacity limited charge cut-off condition(GISOC). The range of reversible specific capacity IIE(intercalation efficiency at initial discharge-charge) and IICs(surface irreversible specific capacity) were 216 mAh/g, 68 % and 31 mAh/g, respectively.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권1호
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• pp.79-88
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• 2013

$LiFePO_4$ is a promising active material (AM) suitable for use in high performance lithium-ion batteries used in automotive applications that require high current capabilities and a high degree of safety and reliability. In this study, an optimization of the electrode design parameters was performed to produce high capacity lithium-ion batteries based on $LiFePO_4$/graphite electrodes. The electrode thickness and porosity (AM density) are the two most important design parameters influencing the cell capacity. We quantified the effects of cathode thickness and porosity ($LiFePO_4$ electrode) on cell performance using a detailed one-dimensional electrochemical model. In addition, the effects of those parameters were experimentally studied through various coin cell tests. Based on the numerical and experimental results, the optimal ranges for the electrode thickness and porosity were determined to maximize the cell capacity of the $LiFePO_4$/graphite lithium-ion batteries.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.348-349
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• 2006

$LiNi_{1/3}Mn_{1/3}Co_{1/3}O_2$ cathode material was synthesized by a mixed hydroxide methode. The surface of the $LiNi_{1/3}Mn_{1/3}Co_{1/3}O_2$ was coated with a carbon by using a sol-gel method to improve further its electrochemical properties. Electrochemical studies were performed by assembling 2032 coin cells with lithium metal as an anode. OSC (differential scanning calorimetry) data showed that exothermic reactions of charged to 4.3V vs. Li was suppressed in the carbon-coated materials. The carbon-coated $LiNi_{1/3}Mn_{1/3}Co_{1/3}O_2$ showed the improved rate capability and thermal stability.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제20권5호
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• pp.508-516
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• 1999

Polycrystalline powder of LixNi0.85Co0.15O2 was synthesized by pyrolyzing a powder precursor obtained by the PVA-precursor method. Coin cells of lithium-ion rechargeable battery were assembled, whose the cathodes were fabricated from the crystalline powders of LixNi0.85Co0.15O2 synthesized by the method. The effect of synthetic variation on the property of the cell was tested by carrying out 100 consecutive cycles of charge-dis-charge on the cells. The property of the cell was largely influenced by the pyrolysis conditions applied for the synthesis of the LixNi0.85Co0.15O2. Depending on whether the pyrolysis was carried out in standing air or in the flow of dry air, the discharge capacity and cycle-reversibility of the cell varied in large extent. When the powder precursor was pyrolyzed in standing air, a minor phase of lithium carbonate was remained in the LixNi0.85Co0.15O2. The carbon containing powder precursor had to be pyrolyzed in the flow of dry air to eliminate the minor phase. In the flow of dry air, the lithium carbonate in the precursor was eliminated over 500-700。C without any prominent heat event. By controlling the flow of air over the precursor during its pyrolysis, particle size could also be altered. The effect of flowing dry air, during first step pyrolysis or during second step heat treatment, on the property of the cell was discussed.

• 공업화학
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• 제26권5호
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• pp.543-548
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• 2015

리튬이온 전지용 음극소재의 용량 및 사이클 성능을 향상시키기 위해서 Si/C/CNF 합성물의 특성이 조사되었다. 제조과정으로는 SBA-15를 합성하고 볼밀링을 이용한 마그네슘환원을 통해 Si/MgO를 얻은 다음, Phenolic resin과 CNF를 이용해 탄화과정을 거쳐 최종적으로 산처리하여 Si/C/CNF 활물질을 합성하였다. 합성된 Si/C/CNF는 BET, XRD, FE-SEM 그리고 TGA를 이용하여 분석하였다. $50^{\circ}C{\sim}70^{\circ}C$까지 온도에 따라 SBA-15를 합성한 결과 $60^{\circ}C$에서 가장 큰 비표면적을 갖는 결과를 얻었다. 또한 LiPF6 (EC : DMC : EMC = 1 : 1 : 1 vol%) 전해질을 사용하여, 충방전, 사이클, CV와 임피던스 등과 같은 전기화학적 테스트를 수행하여 Si/C/CNF 전극의 이차전지 음극활물질로서 성능을 조사하였다. Si/C/CNF (Si : CNF = 97 : 3 중량비)를 이용한 전지의 용량은 1,947 mAh/g으로 다른 합성물보다 우수한 결과를 보였다. CNF 첨가량이 3 wt%에서 11 wt%로 증가함에 따라 용량 보존율이 84~77%로 안정성이 감소되었다. Si/C/CNF 합성소재 전극이 이차전지의 사이클 성능과 전기전도도를 개선할 수 있다는 것을 알 수 있었다.