리튬 이온 전지에 사용되는 개스킷 재료는 내전해액성, 전기 절연성, 압축 영구 줄음률, 비오염성, 저온성이 요구된다. 개스킷 고무에 적용되는 가교조제의 영향을 살펴보기 위하여 리튬 이온 전지에 있어 대표적 용매인 propylene carbonate에서 용해도 지수의 차가 큰 ethylene propylene diene monomer (EPDM)에 금속산화물인 가교조제의 함량을 조정하여 compound를 배합하였다. 이렇게 배합된 compound를 리튬 이온 전지의 작동환경을 고려하여 전해액에 대한 장기평가 및 압축 영구 줄음률, 저온성에 대한 평가를 실시하였다. 본 실험에서는 다양한 가교조제를 사용하여 가교조제에 따른 고무재료의 물리적 화학적 특성 및 리튬 이온 전지에의 영향에 대하여 검토하였다. 가교조제로 ZnO를 사용한 고무에서 1000 h까지의 공기 노화 시험 및 전해액의 대표 유기용매인 propylene carbonate 침적시험에 대해 안정적인 물성을 얻을 수 있었으나, 이온 용출성 평가에서는 $Zn^{2+}$가 용출되기 때문에 리튬 이온 전지용 개스킷에 적용되는 고무 배합에서는 ZnO 사용을 제한하여야 한다.
Hendcrson W.A.;Shin J.H.;Alessandrini F.;Passcrini S.
한국전기화학회:학술대회논문집
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한국전기화학회 2003년도 전지기술심포지움
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pp.153-168
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2003
Polymer electrolytes - solid polymeric membranes with dissolved salts - are being intensively studied for use in all-solid-state lithium-metal-polymer consumer electronic device. The low ionic conductivity at room temperature of existing polymer electrolytes, however, has seriously hindered the development of such batteries for many applications. The incorporation of salts molten at room temperature (room temperature ionic liquids or RTILs) into polymer electrolytes may be the necessary solution to overcoming the inherent ionic conductivity limitations of 'dry' polymer electrolytes.
금속 폐기물로부터의 유가금속 회수는 관련 원료의 수입 혹은 안정적 원료 수급을 위해서 매우 중요하다. 특히 폐리튬이차전지(LIBs)로부터 회수가 가능한 금속(Li, Co, Ni, Mn 등)의 재사용뿐만 아니라 폐리튬이차전지의 재활용 연구가 필수적이다. 폐리튬이차전지에서 회수된 수산화리튬($LiOH{\cdot}xH_2O$)은 촉매, 이산화탄소 흡수제 및 양극재의 전구체로 재사용이 가능하다. 본 연구에서는 폐리튬이차전지로부터 회수된 탄산리튬 전구체를 사용하였으며, 침전공정을 이용한 선택적인 리튬 분리를 통해 고순도 수산화리튬 분말의 제조 및 최적화 연구를 진행하였다. 수산화리튬 제조 조건으로는 교반을 기반으로 반응온도 $90^{\circ}C$, 반응시간 3 시간, 탄산리튬과 수산화칼슘의 비율 1:1의 조건에서 수행하였으며, 순도 향상을 위해 2-step 수산화리튬 제조 공정을 추가적으로 진행하여 최종적으로 고순도의 수산화리튬 제일수화물($LiOH{\cdot}xH_2O$)을 제조하였다.
본 연구에서는 Taguchi method을 사용하여 폐 배터리 셀 분말(LiNixCoyMnzO2, LiCoO2)으로부터 선택적 리튬 침출을 위한 최적의 질산염화 공정에 대한 연구를 진행했다. 질산염화 공정은 질산 침출 및 배소를 통해 질산리튬을 제외한 질산 화합물을 산화물로 변환하여 선택적 리튬 침출을 하는 공정이다. 따라서 전처리 온도, 질산 농도, 질산 침적 양, 배소 온도에 대하여 Taguchi method를 적용하여 인자가 미치는 영향에 대한 분석을 실시하였다. L16(44)직교 배열표를 사용하여 실험하였으며, 신호 대 잡음비(S/N) 및 분산 분석(ANOVA)을 분석하였다. 그 결과 배소 온도가 가장 크게 영향을 미쳤으며 질산 농도, 전처리 온도, 질산 사용량 순으로 영향을 미쳤다. 각 인자에 대해 세부적인 실험을 진행한 결과 전처리 700℃에서 10시간, 10 M 질산 2 ml/g 침출, 275℃ 배소 10시간이 적절하였다. 그 결과 80% 이상의 리튬을 침출을 확인하였다. 400℃ 이상 배소 시 급격하게 리튬 침출율이 감소원인 분석을 위해 질산리튬과 질산 화합물을 배소 후 D.I water에서 침출하지 잔류물에 대해 XRD 분석을 진행하였다. 분석 결과 질산리튬과 질산망간과 400℃ 이상의 온도에서 리튬 망간 옥사이드의 형성하며 D.I water에서 침출하지 않음을 확인하였다. 질산염화 공정 시 침출된 용액을 고액분리 후 증발농축하여 XRD 분석한 결과 LiNO3의 회수를 확인하였다.
Alanate-based materials, which were known to have high hydrogen storage capacity, were synthesized by mechanochemically metathesis reaction of metal chloride and sodium alanate without solvent. XRD patterns of synthesized materials showed that metathesis reaction of cations between metal chloride and sodium alanate was progressed favorably without any solvent. Magnesium alanate showed that 3.2 wt.% of hydrogen was evolved by the thermal decomposition. The addition of a small amount of Ti to the magnesium alanate greatly reduced hydrogen evolution temperature. Also, Ti doped magnesium alanate had a good regeneration property. Both the calcium and lithium-magnesium alanate showed the lower starting temperature of the two step hydrogen evolution and fast kinetics for the hydrogen evolution.
For LiMn2O4 based spinel structures the stoichiometric reaction conditions need be considered carefully because the electrical properties depend on the structural stability. In order to obtain the homogeneous compound the Pechini process was chosen which could obtain a stoichiometry phase even low temperature and dependency of the synthetic condition on structural stability and electrochemical performance was investigated. X-ray diffraction studies showed that the compounds doped with transition metal have smaller lattice constants than those un doped. The dc conductivity was evaluated by a four probe method in the low and high temperature region respectively. The variations of basal spacings for the cathode were detected to be dependent on the extent of current flows (under dc)
Transparent, crack-free dried gel monoliths with a composition of LiZr1.5Si2P2O12.5 have been synthesized by the low temperature polymerization of the Sol-Gel technique using metal alkoxides as starting materials. After initial reaction (20~40 min), each metal alkoxide closely paralleled each other during the hydrolysis reactions. The safe drying conditions of gels with no creaks the control of the shrinkage rate. The gels converted into the glass by heat treatment at 75$0^{\circ}C$. FTIR data indicated that the gels were phase separated into silicarich and phosphate-rich regions with the lithium. XRD results showed the formation of crystalline LiH2PO4. The gels dried at 15$0^{\circ}C$ or fired at 75$0^{\circ}C$ contained the residual water. The high ionic conductivity at room temperature for these gels was attributed to the motion of protons.
한국방사성폐기물학회 2005년도 Proceedings of The 6th korea-china joint workshop on nuclear waste management
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pp.86-91
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2005
A metal product obtained from an electrolytic reduction process, possesses less volume and radioactivity than those of the unprocessed spent oxide fuels. The chemical composition of the metal product varies according to the process condition. In this work, a basic study was performed to evaluate the chemical forms of the spent oxide fuel components in an electrolytic reduction process with the operation conditions. One of the most important operation conditions is the cell potential applied for the reduction cell. It is expected that $PU_{2}O_3$ is difficult to reduce even though the cell potential is negative enough to reduce the lithium oxide when the activity of $Li_{2}O$ exceeds 0.003. The reduction of actinide oxides via the reduction of $Li_{2}O$ is assumed to have a greater reduction yield than a direct reduction of the actinide oxides.
Yokoi, Tomomichi;Yamasue, Eiji;Okumura, Hideyuki;Ishihara, Keiichi N.
한국분말야금학회:학술대회논문집
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한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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pp.959-960
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2006
Li reacts with $N_2$ at room temperature. In order to activate Li, the mechanical milling of Li with stable metal oxide, namely, $Al_2O_3$ and MgO, using a high energy vibrating ball mill was performed. In the case of Li-MgO system, it reacts with $N_2$, but hardly reacts with $O_2$. The reaction with $N_2$ generally produces $Li_3N$, while for some vigorous reactions the $Mg_3N_2$ is produced as the major phases. In the case of $Li-Al_2O_3$ system, reactivities with both $N_2$ and $O_2$ are high. The difference is explained in terms of the reaction mechanism and the Li state.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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