• 전기화학회지
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• 제19권3호
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• pp.69-79
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• 2016

높은 에너지 밀도를 지닌 리튬 이온 전지는 현재 리튬 이온 전지에 상용화된 음극 활물질인 천연 흑연의 보다 높은 율 별 특성과 안정한 장수 명 특성을 요구하고 있다. 천연 흑연계 음극 활물질을 이용하여 리튬 전지 음극을 제작하여, SEI 피막의 형성 및 제어의 대표적인 전해질 첨가제인 VC (vinylene carbonate), VEC (vinyl ethylene carbonate), FEC (fluoroethylene carbonate)등의 다양한 첨가제를 사용하여 초기 반응에 의해 생성되는 SEI 피막을 분석하고 이에 따른 전기 화학 특성 변화를 측정하기 위하여 SEM, EVS (electorochemical voltage spectroscopy), 피막 분석, EIS (electrochemical impedance spectroscopy), FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy)등을 측정하여, 고온 수명 평가, 용량 유지율 및 성능 평가를 실시하여, $0^{\circ}C$ 수명특성 이후의 음극에 대한 분석을 비교 및 분석 평가 하였다. 초기 충전 시 profile에서 SEI의 형성에 의한 변화를 나타냈으며, EVS를 통하여 No-Additive가 약 0.9 V에서 SEI의 형성이 이루어지지만, VC, VEC, FEC의 경우 1 V 이상에서 형성반응이 이루어졌다. $60^{\circ}C$ 수명특성평가에서 초기 효율은 No-Additive가 가장 높게 나타나며 용량 유지율이 높게 나타났으나, cycle이 진행 될수록 충전 시 용량과 효율이 감소하여 VC, FEC보다 용량 유지율이 낮아졌고, VEC는 효율 및 용량 유지율 모두 성능이 가장 낮게 나타났다. SEM을 통하여 SEI의 변화를 확인할 수 없었지만, FT-IR을 통하여 SEI의 성분이 cycle이 진행이 될수록 첨가제에 의해 $2850-2900cm^{-1}$영역의 Alkyl carbonate ($RCO_2Li$) 계열의 성분이 더욱 견고하게 유지되는 것을 확인하였으며, EIS를 통하여 cycle이 진행될수록 저항은 증가하는 것으로 나타났고, 특히 No-Additive 및 VEC의 SEI에 의한 저항이 매우 커졌다는 것을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제19권1호
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• pp.1-8
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• 2016

층상구조 삼성분계 $LiNi_{1-x-y}Co_xMn_yO_2$ 양극활물질을 4.3 V 이상 고전압으로 충전시키면 용량 증가를 기대할 수 있으나 기존 전해액의 산화안정성이 낮아 고전압 성능 구현에 제한이 있다. 본 연구에서는 설폰계 전해액 첨가제인 dimethyl sulfone (DMS), diethyl sulfone (DES), ethyl methyl sulfone (EMS)을 사용하여 $LiNi_{0.5}Co_{0.2}Mn_{0.3}O_2$ 양극의 고전압 특성을 향상시키고자 한다. 본 논문은 다양한 선형 sulfone계 첨가제가 포함된 전해액에서 3.0-4.6 V 전압범위에서 양극의 충방전 특성과 양극-전해액간 계면거동과 표면층 분석에 대한 내용으로 이루어져 있다. 특히 Dimethyl sulfone (DMS) 첨가제 사용시, 50 사이클 중 $198-173mAhg^{-1}$의 방전 용량과 87%의 용량유지율을 보여 기존 전해액 대비 상당히 향상된 충방전 안정성을 보였다. 표면조성 분광분석 결과, DMS 첨가제 사용시 양극에 안정한 표면보호층이 형성되고 금속 용출이 억제되어 고전압 충방전 특성이 향상되었음 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제27권6호
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• pp.44-52
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• 2018

본 연구에서는 동 함유 슬러지로부터 회수된 동 조금속을 황산구리 전해액에서 전해정련 공정 조건을 선택적으로 조절함에 따라 초미세 분말 형태의 동을 회수하고자 하였다. 황산구리 전해액 농도, 인가전류밀도, 첨가제 종류 및 농도에 따라 LSV(Linear Sweep Voltammetry)을 이용하여 초미세 분말 제조가 가능한 인가전류밀도 범위를 설정하여 전해정련 공정을 수행 하였다. 이 때 얻어진 분말에 대해 SEM(Scanning Electron Microscope) 및 PSA(Particle Size Analyzer)를 사용하여 동 분말 형상 및 크기를 분석하였다. 유기첨가제를 사용하지 않은 0.1 ~ 0.4 M 황산구리 전해액 조건에서 동 분말 크기는 인가전류밀도가 한계전류밀도에 가까울수록 감소하였고, 0.2 ~ 0.3 M 황산구리 전해액에서 동 분말 크기가 가장 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 위 실험을 통해 얻은 공정 조건을 바탕으로 유기 첨가제 종류 및 농도를 달리 첨가하여 동 분말 표면 형상 및 크기를 분석하였을 때, Cellulose계 첨가제 2,000 ppm 조건에서 가장 작은 크기(nm급)의 양호한 구형 형태 동 분말을 얻을 수 있었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제16권3호
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• pp.135-138
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• 2015

A manganese dioxide (MnO₂) layer and zinc (Zn) layer are used as the cathode and the anode to develop filmtype manganese battery, in which a stack of a MnO₂ layer, gel electrolyte, and Zn layer are sandwiched between two plastic layers. This paper describes the chemical equation of swelling control upon the film-type manganese battery. We examined the reduction of hydrogen formation, by using calcium hydroxide Ca(OH)₂ as an additive in the electrolyte of film-type manganese battery. The phenomena or an effect of reduced hydrogen gas was proven by cyclic voltammogram, X-ray photoelectron spectra (XPS), and volume of hydrogen formation. The amount of H₂ gas generation in the presence of Ca²⁺ ion was reduced from 4.81 to 4.15 cc/g-zinc (14%), and the corrosion of zinc electrode in the electrolyte was strongly inhibited as time passed.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제13권2호
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• pp.177-185
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• 2022

Electrochemical properties of LiMn₂O₄ cathode were investigated in three types of Zn-containing electrolytes: lithium-zinc sulfate electrolyte (1M ZnSO₄ / 2M Li₂SO₄), zinc sulfate electrolyte (2MZnSO₄) and lithium-zinc-manganese sulfate electrolyte (1MZnSO₄ / 2MLi₂SO₄ / 0.1MMnSO₄). Cyclic voltammetry measurements demonstrated that LiMn₂O₄ is electrochemically inactive in pure ZnSO₄ electrolyte after initial oxidation. The effect of manganese (II) additive in the zinc-manganese sulfate electrolyte on the electrochemical performance was analyzed. The initial capacity of LiMn₂O₄ is higher in presence of MnSO₄ (140 mAh g^-1 in 1 M ZnSO₄ / 2 M Li₂SO₄ / 0.1 M MnSO₄ and 120 mAh g^-1 in 1 M ZnSO₄ / 2MLi₂SO₄). The capacity increase can be explained by the electrodeposition of MnO_x layer on the electrode surface. Structural characterization of postmortem electrodes with use of XRD and EDX analysis confirmed that partially formed in pure ZnSO₄ electrolyte Zn-containing phase leads to fast capacity fading which is probably related to blocked electroactive sites.

• 공업화학
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• 제8권4호
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• pp.640-644
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• 1997

석탄의 종류와 농도 및 CWM의 유동성을 증가시키기 위해 첨가되는 계면활성제와 전해질이 CWM의 유동특성에 미치는 영향을 조사하였다. 탄종에 따른 CWM의 점도는 O/C 비가 높을 수록 높게 나타났다. 또한 CWM은 항복응력을 갖는 비뉴톤유체의 특성을 나타내며, 항복응력은 농도가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 첨가제로 사용된 계면활성제에 따른 CWM의 유동특성은 첨가되는 계면활성제의 농도에 관계없이 n<1인 pseudoplastic의 특성을 나타내었다. 또한 전해질의 투입량이 증가할수록 n은 1로 접근하여 CWM이 뉴톤유체에 접근하는 것으로 나타났으며, 전해질을 0.05wt.% 이상 첨가하였을 때는 항복응력이 나타나지 않았다.

• 폴리머
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• 제34권5호
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• pp.430-433
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• 2010

리튬이온 전지에 사용되는 가스켓 재료는 내전해액성, 전기절연성, 압축 영구 줄음률, 비오염성, 저온성이 요구된다. 가스켓 고무에 적용되는 충전제의 특성을 살펴보기 위하여 EPDM(ethylene propylene diene monomer), NBR(nitrile butadiene), FKM(fluoro elastomers)에 카본블랙 및 실리카계 충전제의 함량을 조정하여 compoud를 만들었다. 이렇게 배합된 compound를 리튬이온 전지의 작동 환경을 고려하여 전해액에 대한 장기평가 및 압축 영구 줄음률, 저온성에 대한 평가를 실시하였다. 본 실험에서는 카본블랙 및 실리카계 충전제를 사용하여 각 충전제에 따른 고무재료의 물리적 화학적 특성에 대하여 검토하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권9호
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• pp.586-590
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• 2009

The effects of additives on the surface morphology and physical properties of copper electrodeposited on polyimide(PI) film were investigated here. Two kinds of additives, an activator(additive A) and a leveler(additive B),were used in this study. Electrochemical experiments, in conjunction with scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD) and a four-point probe, were performed to characterize the morphology and mechanical characteristics of copper electrodeposited in the presence of the additives. The surface roughness, crystal growth orientation and resistivity could be controlled using various quantities of additive B. High resistivity and lower peel strength were observed on the surface of the copper layer electroplated onto the electrolyte with no additive B. However, a uniform surface, lower resistivity and high flexibility were obtained with a combination of 20 ppm of additive A and 100 ppm of additive B.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제13권2호
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• pp.269-278
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• 2022

Utilization of high-voltage electrolyte additive(s) at a small fraction is a cost-effective strategy for a good solid electrolyte interphase (SEI) formation and performance improvement of a lithium-rich layered oxide-based high-energy lithium-ion cell by avoiding the occurrence of metal-dissolution that is one of the failure modes. To mitigate metal-dissolution, we explored fluorinated dual-additives of fluoroethylene carbonate (FEC) and di(2,2,2-trifluoroethyl)carbonate (DFDEC) for building-up of a good SEI in a 4.7 V full-cell that consists of high-capacity silicon-graphite composite (15 wt% Si/C/CF/C-graphite) anode and Li_1.13Mn_0.463Ni_0.203Co_0.203O₂ (LMNC) cathode. The full-cell including optimum fractions of dual-additives shows increased capacity to 228 mAhg^-1 at 0.2C and improved performance from the one in the base electrolyte. Surface analysis results find that the SEI stabilization of LMNC cathode induced by dual-additives leads to a suppression of soluble Mn²⁺-O formation at cathode surface, mitigating metal-dissolution event and crack formation as well as structural degradation. The SEI and structure of Si/C/CF/C-graphite anode is also stabilized by the effects of dual-additives, contributing to performance improvement. The data give insight into a basic understanding of cathode-electrolyte and anode-electrolyte interfacial processes and cathode-anode interaction that are critical factors affecting full-cell performance.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제6권4호
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• pp.116-120
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• 2015

Lithium diffusivity of fluorine-free and -doped tin-nickel (Sn-Ni) film model electrodes with improved interfacial (solid electrolyte interphase (SEI)) stability has been determined, utilizing variable rate cyclic voltammetry (CV). The method for interfacial stabilization comprises fluorine-doping on the electrode together with the use of electrolyte including fluorinated ethylene carbonate (FEC) solvent and trimethyl phosphite additive. It is found that lithium diffusivity of Sn is largely dependent on the fluorine-doping on the Sn-Ni electrode and interfacial stability. Lithium diffusivity of fluorine-doped electrode is one order higher than that of fluorine-free electrode, which is ascribed to the enhanced electrical conductivity and interfacial stabilization effect.