• 전기화학회지
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• 제5권3호
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• pp.159-163
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• 2002

리튬 이차 전지에서 음극으로 리튬 금속은 매우 높은 에너지 밀도를 가치고 있으나 짧은 충방전 수명, 안정성 결여 및 고율 충방전특성 불량 등의 단점을 가지고 있다. 이는 리튬큼속과 전해액의 반응에 의해 표면보호막의 형성, 침상리튬 생성, 음극 표면적의 증가로 인한 리튬석출의 불균일성에 기인되어 싸이클 효율과 수명이 저하된다. 본 연구는 전해 액에 첨가제 benzene, toluene, tetramethylethylenediamine를 넣어 줌으로 전지 테스트에서 싸이클 효율과 수명이 향상됨을 확인 할 수 있었다. Impedance 측정결과 필름 저항의 감소와 전하전이 저항의 증가로 전해액의 첨가제가 리튬 표면에 새로운 층을 형성시킴으로서 이런 구성물들이 리튬과 전해액과의 반응성을 억제시킴과 동시에 리튬이 특이적으로 표면에 흡착되어 리튬의 석출 형태가 향상된 것으로 사료된다.

• 공업화학
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• 제31권5호
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• pp.509-513
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• 2020

본 연구는 리튬이온 이차전지의 음극재로서 TiO₂ 마이크로콘/CNT 복합체를 제조하여 배터리의 성능을 측정하였다. 양극산화법을 통해 리튬이온이 저장될 수 있는 넓은 표면적의 나노조각으로 구성된 TiO₂ 마이크로콘 구조를 제조하였다. 이어서 polarization과 전기 영동법을 통해 CNT를 증착하였다. TiO₂ 마이크로콘/CNT 복합체 전극은 전기전도도와 리튬이온 전도도가 향상되어 순수한 TiO₂ 마이크로콘 전극 대비 더 높은 용량과 사이클 안정성을 보였다. 또한 TiO₂ 마이크로콘/CNT 복합체는 최대 20 C의 높은 전류밀도에서도 우수한 수명특성과 속도유지율을 보였다.

• 전기화학회지
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• 제3권3호
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• pp.173-177
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• 2000

리튬 이차 전지의 성능은 부극으로 쓰이는 탄소재료의 표면의 미세 구조에 크게 의존한다. 본 연구에서는 이러한 표면 구조의 개질을 위해 유동상 화학증착법을 도입하여 금속 및 금속 산화물을 탄소재료 표면에 코팅하여 그 성능을 전기 화학적으로 평가하였다. 주석산화물을 코팅한 탄소 전극은 원래의 탄소 전극에 비해 용량의 상승을 나타내었으나 사이클이 진행됨에 따라 주석산화물이 코팅된 전지의 용량은 심각한 부피 변화에 의해 저하되어 사이클 수명이 감소되었다. 그러나, 부피 변화를 완화시켜주는 비활성 매트릭스 역할을 하는 구리를 주석 산화물 위에 코팅함으로 인해 부피 변화에 의한 용량 저하를 감소시킬 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제1권1호
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• pp.14-17
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• 1998

MPCF는 Li ion 2차전지용 부극 활물질로 연구되고 있다. 흑연화 MPCF는 높은 방전 용량과 우수한 충방전 효율을 가진다. $0\~1$ V전위영역에서 25 mA/g의 정전류로 충방전할 때의 MPCF/Li전지의 초기 방전 용량은 300 mAh/g이며, 충방전 효율은 $90\%$ 이상을 나타낸다. $LiCoO_2$을 정극 활물질로, 혼합 탄소재료를 부극 활물질로 사용하여 원통형 Li ion 2차전지를 제작하였다. Li ion 2차전지의 수명 특성을 향상하기 위하여, 흑연화 MPCF에 이종 탄소 재료를 $10 wt\%$ 혼합하였다. 혼합 탄소재료를 사용한 Li ion 2차전지의 수명 성능은 흑연화 MPCF만을 사용한 전지보다 우수하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권3호
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• pp.174-181
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• 2008

The stability of the cathode materials for Li secondary battery is an important factor for its cyclability. The present paper focuses on the structural stability of $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ during lithiation/delithiation of Li ions and compared to that of $LiMn_{2}O_4$. $LiMn_{2}O_4$ and $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ powders are synthesized using a solgel method and their structural and electrochemical properties are investigated by XRD, SEM, and charge-discharge tests. $Li_xMn_2O_4$ and $Li_xNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$(x = 0.9,0.5,0.1) specimens are obtained after charge/discharge tests by controlling the cut-off voltage for XRD and TEM investigation. The charge-discharge tests shows that initial capacity of $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ is 125 mAh/g and that of LiMn2O4 is around 100 mAh/g. The capacity of $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ is maintained 95% of its initial capacity whereas the capacity of $LiMn_{2}O_4$ is maintained 65% of its initial capacity.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권3호
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• pp.262-267
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• 2010

$LiNi_{1-x}Mg_xO_2$(x=0, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1) samples were synthesized by the solid-state reaction method. The crystal structure was analyzed by X-ray powder diffraction and Rietveld refinement. $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$samples give single phases of hexagonal layered structures with a space group of R-3m. The calculated cation-anion distances and angles from the Rietveld refinement were changed with Mg contents in $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$. The thicknesses of $NiO_2$ slabs were increased and the distances between the $NiO_2$ slabs were decreased with the increase in Mg contents in the samples. The electrical conductivities of sintered $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$ samples were around $10^{-2}$ S/cm at room temperature. The electrochemical performances of $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$were evaluated by coin cell test. Compared to $LiNiO_2$, $LiNi_{0.95}Mg_{0.05}O_2$ exhibited improved high-rate capability and cyclability due to the well-ordered layered structure by doping of Mg ion.

• 융합정보논문지
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• 제11권2호
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• pp.117-123
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• 2021

수계 아연 이온 전지의 신규 전극 활물질로서 헥사시아노 철산철(Fe4[Fe(CN6)]3, FeHCF)의 전기화학적 특성에 미치는 전해질 농도의 영향에 관하여 조사하였다. FeHCF 전극의 전기화학 반응 및 구조적 안정성에 전해질 농도가 크게 영향을 준다는 것이 전위 주사, 충전-방전 시험, X-선 회절 분석에 의해 확인되었다. 1.0-7.0 mol dm-3의 전해질 용액에서는 농도가 증가함에 따라 FeHCF 전극의 충전 및 방전 용량이 증가하였으나 사이클이 진행됨에 따라 서서히 감소하였다. 반면에 9.0 mol dm-3의 전해질 용액에서는 초기 용량은 상대적으로 작았으나 사이클 특성이 우수하였다. 전자의 전해질 용액에서 5사이클 진행된 FeHCF 전극은 반응 전과 비교하여 결정 구조에 변화가 있었으며, 후자의 경우에는 변화가 없었다. 이것은 FeHCF 전극의 전기화학적 성능이 전해질 용액 중에 존재하는 아연 이온의 수화 구조와 크게 관련이 있음을 시사하는 것이다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권2호
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• pp.237-245
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• 2021

Atomic layer deposition (ALD) enhances the stability of cathode materials via surface modification. Previous studies have demonstrated that an Ni-rich cathode, such as LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂, is a promising candidate owing to its high capacity, but is limited by poor cycle stability. In this study, to enhance the stability of the Ni-rich cathode, synthesized LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ was coated with Al₂O₃ using ALD. Thus, the surface-modified cathode exhibited enhanced stability by protecting the interface from Ni-O formation during the cycling process. The coated LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ exhibited a capacity of 176 mAh g^-1 at 1 C and retained up to 72% of the initial capacity after 100 cycles within a range of 2.8-4.3 V (vs Li/Li⁺. In contrast, pristine LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ presented only 58% of capacity retention after 100 cycles with an initial capacity of 173 mAh g^-1. Improved cyclability may be a result of the ALD coating, which physically protects the electrode by modifying the interface, and prevents degradation by resisting side reactions that result in capacity decay. The electrochemical impedance spectra and structural and morphological analysis performed using electron microscopy and X-ray techniques establish the surface enhancement resulting from the aforementioned strategy.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권1호
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• pp.28-32
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• 2023

Recently, the use of stable lithium nanostructures as substrates and electrodes for secondary batteries can be a fundamental alternative to the development of next-generation system semiconductor devices. However, lithium structures pose safety concerns by severely limiting battery life due to the growth of Li dendrites during rapid charge/discharge cycles. Also, enabling long cyclability of high-voltage oxide cathodes is a persistent challenge for all-solid-state batteries, largely because of their poor interfacial stabilities against oxide solid electrolytes. For the development of next-generation system semiconductor devices, solid electrolyte nanostructures, which are used in high-density micro-energy storage devices and avoid the instability of liquid electrolytes, can be promising alternatives for next-generation batteries. Nevertheless, poor lithium ion conductivity and structural defects at room temperature have been pointed out as limitations. In this study, a low-dimensional Graphene Oxide (GO) structure was applied to demonstrate stable operation characteristics based on Li+ ion conductivity and excellent electrochemical performance. The low-dimensional structure of GO-based solid electrolytes can provide an important strategy for stable scalable solid-state power system semiconductor applications at room temperature. The device using uncoated bare NCA delivers a low capacity of 89 mA h g-1, while the cell using GO-coated NCA delivers a high capacity of 158 mA h g−1 and a low polarization. A full Li GO-based device was fabricated to demonstrate the practicality of the modified Li structure using the Li-GO heterointerface. This study promises that the lowdimensional structure of Li-GO can be an effective approach for the stabilization of solid-state power system semiconductor architectures.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권5호
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• pp.191-198
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• 2018

알곤 분위기 하에서 다양한 몰 비의 Sn과 Sb 혼합분말에 대한 고에너지 볼밀을 시행하여 잔류 Sn, Sb 입자를 지닌 SnSb 합금결정상을 가지는 분말을 제조한 후, 그 소재적 특성과 리튬전기화학적 거동을 조사하였다. 시작 분말 내 Sn, Sb의 양 조절을 통해 잔류 Sn, Sb 상을 지닌 SnSb의 합금분말의 합성과 볼밀링에 의한 입자크기의 감소가 X-선 회절 분석과 입도 분석에 의해 확인되었다. Li 금속을 상대전극으로 하여 합성된 SnSb 합금분말에 대한 Li 이온의 충방전 실험 결과, 시작 분말에서 Sn과 Sb의 몰 비를 4:6으로 하여 소량의 잔류 Sb를 지닌 SnSb 합금분말에서 가장 좋은 사이클 특성을 보여, $40mA\;g^{-1}$의 정전류 하에서 50회 충방전 후 $580mAh\;g^{-1}$의 용량을 보였으며, SnSb 합금상만을 가진 분말이 다음으로 좋은 충방전 특성을 보였다. 그러나 Sn : Sb = 3 : 7 합금분말에서는 Sn과 Li-ion의 반응이 억제되어 낮은 용량을 보였다. 잔류 Sn 상이 포함된 SnSb 합금 분말은 초기의 높은 용량을 지속하지 못하고 20회 이상의 충방전 시 급격한 용량 감소를 보였다.