• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제11권1호
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• pp.33-40
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• 2020

We present a new and facile design of a high-performance Li-S cell by integrating a Li₂S-impregnated glass fiber separator together with a common sulfur cathode. We find that a considerable amount of Li₂S is consumed amidst the first charge, and most of Li₂S disappears at the end of the second charge. During the charge process, additional sulfur material is formed and contributes to a significant enhancement of the discharge capacity (~1400 mAh/g), compared with a control cell (~1260 mAh/g) without Li₂S. Moreover, the Li₂S containing cell exhibits much higher cycling stability (a 31% increase from ~840 to ~1100 mAh/g in the 100th cycle) and rate capability (a 30% increase from ~580 to ~750 mAh/g at 2 C) than the control cell. Our results indicate that adopting Li₂S-containing separator is highly effective to improving the electrochemical performances of Li-S cells.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권1호
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• pp.65-68
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• 2012

Novel type $Li_{1.1}V_{0.9-2x}W_xMo_xO_2$ powders were prepared by a solid-state reaction of $Li_2CO_3$, $V_2O_3$, $WO_2$ and $MoO_2$ precursors in a nitrogen atmosphere containing 10 mol % hydrogen gas, and assessed as anode materials in lithium-ion batteries. The specific charge and discharge capacities of the $Li_{1.1}V_{0.9-2x}W_xMo_xO_2$ anodes were higher than those of the bare $Li_{1.1}V_{0.9}O_2$ anode. The cyclic efficiency of these anodes was approximately 73.3% at the first cycle, regardless of the presence of W and Mo doping. The composite anode, which was composed of $Li_{1.1}V_{0.75}W_{0.075}Mo_{0.075}O_2$ (20 wt %) and natural graphite (80 wt %), demonstrated reasonable specific capacity, high cyclic efficiency, and good cycling performance, even at high rates without capacity fading.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제4권1호
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• pp.34-40
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• 2013

The structural and electrochemical properties of $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ ($Fd{\bar{3}}m$, disordered spinel) cathode material were studied and compared with stoichiometric $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ ($P4_332$, ordered spinel). First cycle discharge capacity of $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ was similar to that of $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ at C/3 and 1C rate, but cycling performance of $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ was better than that of $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ especially at high rate of 1C. This can be explained by performing synchrotron based in-situ XRD and results of GITT measurements. It is considered that faster lithium ion diffusion in the $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ cathode results in the improvement of the rate capability. To study structural changes during cycling, synchrotron in-situ XRD patterns of both the samples were recorded at C/3 and 1C rate. Compared to stoichiometric $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$, disordered $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ spinel sample has pseudo one phase behavior and one step phase transition between two cubic phases. So, $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ would experience a much greater strain and stress, originating from the two phase transitions between three cubic phases and suffer from capacity loss during cycling especially at high rate.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권4호
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• pp.394-400
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• 2002

리튬 이차전지용 부극재료로 미량의 실리콘이 첨가된 주석산화물 박막을 R.F. magnetron sputtering법을 이용하여 제조하였다. 실리콘의 첨가로 인해 주석의 산화상태를 감소시켜서 첫 번째 충방전 동안 비가역성을 감소시키는 전기 화학적 결과를 얻을 수 있었다. 주석 산화물 박막의 결정 배향성은 기판온도가 올라감에 따라서 (110),(101),(211) 면들이 성장하였다. 합성된 박막은 기판온도가 $300^{\circ}C$이고 $Ar:O_2$의 비가 7:3일때, 700mAh/g의 에너지 밀도를 가지며 가장 좋은 가역성능을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.396-396
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• 2015

Frequent urban floods affect the human safety and economic properties due to a lack of the capacity of drainage system and the increased frequency of torrential rainfall. The drainage system has played an important role in flooding control, so it is necessary to establish the effective countermeasures considering the connection between drainage system and surface flow. To consider the connection, we selected SWMM5 model for analyzing transportation capacity of drainage system and FLUMEN model for calculating inundation depth and time variation of inundation area. First, Thiessen method is used to delineate the sub-catchments effectively base on drainage network data in SWMM5. Then, the output data of SWMM5, hydrograph of each manhole, were used to simulate FLUMEN to obtain inundation depth and time variation of inundation area. The proposed method is applied to Sadang area for the event occurred in $27^{th}$ of July, 2011. A total of 11 manholes, we could check the overflow from the manholes during that event as a result of the SWMM5 simulation. After that, FLUMEN was utilized to simulate overland flow using the overflow discharge to calculate inundation depth and area on ground surface. The simulated results showed reasonable agreements with observed data. Through the simulations, we confirmed that the main reason of the inundation was the insufficient transportation capacities of drainage system. Therefore cooperation of both models can be used for not only estimating inundation damages in urban areas but also for providing the theoretical supports of the urban network reconstruction. As a future works, it is recommended to decide optimized pipe diameters for efficient urban inundation simulations.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.132-137
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• 2020

Lithium secondary batteries have become an important power source for portable electronic devices such as cellular phones, laptop computers. Presently, commercialized lithium-ion batteries use a LiCoO₂ cathode. However, due to the high cost and environmental problems resulting from cobalt, an intensive search for new electrode materials is being actively conducted. Recently, solid solution LiMn_1-xNi_xO₂ have become attractive because of high capacity and enhanced safety at high voltages over 4.5 V. The Li_1.6Ni_0.35Mn_0.65O₂ compounds were conventionally prepared by a sol-gel method, which can produce the layered Li-Ni-Mn-O compounds with a high homogeneity. And by adding a graphene 2wt% the first charge-discharge voltage profiles was increased over Li_1.6Ni_0.35Mn_0.65O₂ compound. Also, the variation s of the discharge capacities with cycling showed a higher capacity retention rater. In this study, material lifecycle evaluation was performed to analyze the environmental impact characteristics of Li_1.6Ni_0.35Mn_0.65O₂ & graphene 2wt% half-cell manufacturing process. The software of material life cycle assessment was Gabi. Through this, environmental impact assessment was performed for each process. The environmental loads induced by Li_1.6Ni_0.35Mn_0.65O₂ & graphene 2wt% synthesis process were quantified and analyzed, and the results showed that the amount of power had the greatest impact on the environment.

• 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 $550^{\circ}C$와 $750^{\circ}C$ 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.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.75-80
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• 1999

Li-ion 2차전지는 정극재료로 리튬전이금속산화물을, 부극재료로 탄소를 사용한다. 고용량 및 장수명을 지닌 Li-ion 2차 전지를 제작하기 위하여, 충전중에 탄소표면에 리튬 석출이 없이 전극 활물질의 이용율은 가능한 높아야 한다. 정극 및 부극 재료의 balance 및 적절한 충전 방식이 Li-ion 2차전지의 설계에 있어서 중요한 요소이다. 본 연구에서는 $LiCoO_2/MPCF$전지의 성능에 미치는 정$\cdot$부극 중량비의 효과를 고찰하였다. 먼저 각 반전지의 충방전 특성을 평가하였다. 그리고 흑연화 MPCF를 부극으로, $LiCoO_2$를 정극으로 사용하여 원통형 Li-ion 2차전지를 제작하였다. 기준전극으로 리튬금속을 사용하여 $LiCoO_2/MPCF$전지에서 각 반전지의 전위를 측정하였다. 또한 중량비에 따른 $LiCoO_2/MPCF$ 전지의 충방전 수명 성능을 평가하였다. 시험 결과, $LiCoO_2$ 정극의 이용율은 중량비에 의존하지 않지만, MPCF부극 이용율은 중량비에 크게 의존하였다. 또한, $LiCoO_2/MPCF$전지의 최적 중량비는 $2.0\~2.2$인 것으로 판단되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.890-894
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• 2018

본 연구에서는 염료 물질 중 하나인 메틸렌 블루(methylene blue)를 수계 레독스 흐름 전지의 활물질로 처음으로 도입하였다. Methylene blue의 레독스 전위는 pH가 높아짐에 따라 음의 방향으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 이 methylene blue를 음극 활물질로 활용하고, 양극 활물질로는 바나듐(vanadium) 을 활용하여 산 전해질을 기반으로 셀성능 평가를 진행하였다. Methylene $blue/V^{4+}$ 레독스 조합의 산 전해질에 대한 셀 전압은 0.45 V로 낮으며, Methylene blue의 물에 대한 용해도 또한 0.12 M로 굉장히 낮다. 이에 따라 0.0015 M의 낮은 농도로 단전지 셀 성능을 평가하였으며, Nafion 212 멤브레인을 사용하여 0~0.8 V 컷-오프 전압으로 $1mA/cm^2$ 전류밀도 하에서 4 cycle에서 충방전 효율 96.67%, 전압효율 88.83%, 에너지효율 85.87%, 방전 용량($0.0500Ah{\cdot}L^{-1}$)의 성능을 보였으며, 낮은 방전용량은 활물질의 낮은 농도에 의한 것이므로 활물질인 메틸렌 블루의 농도를 0.1 M로, 전류밀도는 $10mA/cm^2$로 더 높였을 때 4 cycle에서 CE 99%, VE 85%, EE 85%의 효율로 더 높은 방전 용량($3.8122Ah{\cdot}L^{-1}$)을 도출함을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.515-521
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• 2023

본 연구에서는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 열분해하여 얻은 폐 탄소섬유를 이용하여 기상 불소화를 통해 불화탄소를 제조하고 리튬일차전지의 환원극 소재로 재활용하고자 하였다. 먼저 열분해로 얻은 폐 탄소섬유의 물리화학적 특성을 파악하였으며, 이 폐 탄소섬유에 기상 불소화 효과를 평가하기 위하여 불화탄소의 구조적, 화학적 특성을 분석하였다. XRD 분석에 의해 폐 탄소섬유의 육각망탄소 적층구조(002피크)는 기상 불소화의 온도가 증가함에 따라 점차 불화탄소 구조(001피크)로 전환되었음을 확인하였다. 이 불화탄소를 이용하여 제조된 리튬일차전지의 방전용량은 최대 862 mAh/g이었다. 이는 다른 탄소 재료로 제조한 불화탄소 기반 리튬이온차전지의 방전용량과 비교하였을 때 우수한 성능을 보였다. 이러한 결과는 폐 CFRP 기반 폐탄소섬유를 이용한 불화탄소는 리튬일차전지의 환원극 소재로 활용할 수 있을 것으로 여겨진다.