• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.35-41
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• 2021

차세대 리튬이차전지용 음극활물질로 각광을 받고 있는 실리콘은 높은 이론용량을 가지고 있어 상용화를 하기 위해 많은 연구가 진행되었다. 하지만 실리콘은 충방전시 부피팽창이 심하고, 전기전도도가 낮은 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 실리콘 표면에 SiO2를 형성시키고, 탄소를 코팅함으로써 실리콘의 부반응을 억제시키고 전기전도도를 향상시켰다. 추가적으로 CNF와 CNT를 복합적으로 첨가하여 부피팽창에 대한 완충효과를 부여하고 전기전도도를 향상시켰다. 제조된 샘플은 XRD, SEM, EDS로 물리적 특성 분석을 실시하였으며, 전기화학적 특성은 전기전도도, EIS, CV 그리고 사이클 테스트를 통해 분석하였다. (Si/SiO2/C)+CNT&CNF 복합체의 경우 다른 샘플들에 비하여 높은 전기전도도 및 낮은 전하전달저항을 보여주었으며, 사이클테스트 결과 첫 번째 사이클에서 1528 mAh/g 그리고 50번째 사이클에서 1055 mAh/g의 용량을 가졌으며 83%의 용량 유지율을 보여주었다.

• 전기화학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-5
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• 2006

리튬이온전지용 음극 활물질로 스피넬 구조의 리튬 티탄산화물$(Li_4Ti_5O_{12})$이 졸겔법과 HEBM법으로 제조되었다. 제조된 $Li_4Ti_5O_{12}$의 입자크기 및 결정구조를 확인하기 위하여 X-선 회절분석(XRD), 주사전자현미경(SEM) 및 평균입자분석(PSA)을 수행한 결과 100nm의 균일한 크기의 입자를 확인하였다. 작업전극으로 $Li_4Ti_5O_{12}$를 사용하고 기준전극과 상대전극으로 lithium 호일을 사용하여 전기화학적인 삼상전극 셀을 구성하여 전기화학적인 특성 평가를 한 결과 $1.0\sim2.5V$의 전압 범위에서 고율 충 방전 성능과 0.2C에서 173mAh/g의 용량 특성을 나타내었다. $Li_4Ti_5O_{12}$은 리튬의 삽입과 탈리가 일어나는 동안 구조적인 안정성을 보여주고 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.612-617
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• 2021

In the case of a metal sulfide electrode, it is used as an anode or cathode active material in a lithium battery. The reason is that the voltage exists between 0.8 and 2.0 V via lithium electrode and the discharge and charge capacity is high. In order to manufacture nickel sulfide for electrode, which are widely used, nano-nickel powder was sulfided using ammonium polysulfide, and single-phase NiS electrodes were manufactured through heat treatment. The prepared NiS electrode had a high initial capacity of 500 mAh/g or more, and was stabilized after 20 cycles to maintain a capacity of 400 mAh/g or more until 100 cycles.

• 자원리싸이클링
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• 제33권1호
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• pp.15-21
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• 2024

전기차용 리튬이온배터리의 수요가 증가함에 따라 향후 발생할 폐리튬이온배터리 중의 유가금속 회수가 필요하다. 본 연구에서는 리튬이온배터리의 NCM계 양극재를 수소환원과 수침출에 의해 리튬을 수산화리튬으로 회수할 때의 회수율에 미치는 반응온도의 영향을 조사하였다. 반응온도가 상승함에 따라 수소에 의한 NiO, CoO의 환원에 의해 무게 감소율이 반응초기부터 급격하게 증가하였으며 동시에 H₂O 발생량도 증가하였다. 602 ℃ 이상에서는 양극재 중의 Ni, Co가 전부 환원되어 금속상으로 존재하였다. 그리고 수소환원 온도의 상승과 함께 Li 회수률도 증가하였으나 704 ℃ 이상에서는 약 92 % 이상의 유사한 수준을 나타내었다. 따라서 폐Li이온 배터리의 전처리로 수소환원하는 것에 의해 리튬만 사전에 회수하고 잔사를 재처리하면 효율적으로 유가금속을 분리하여 회수할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전기화학회지
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• 제22권2호
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• pp.69-78
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• 2019

리튬 금속 음극은 낮은 환원 전위, 고에너지 밀도로 인해 흑연을 대체할 차세대 음극재로 재조명 받고 있다. 하지만, 충방전시 리튬 금속 표면에서의 반복적인 산화/환원 반응에 의해 리튬 덴드라이트가 형성되며 이로 인해 수명특성이 급격하게 저하되고 더 나아가 내부 단락(Internal Short-circuit)과 같은 안전성 문제로 인해 상용화되기에는 어려운 실정이다. 이를 해결하기 위해 본 연구 그룹에서는 리튬 금속에 미세 패턴을 형성하여 전류 밀도를 제어함으로써 덴드라이트 형성을 제어하였으나, 고전류밀도에서는 리튬 덴드라이트의 형성을 완벽하게 제어할 수는 없었다. 본 연구에서는 미세 패턴화된 리튬 금속 전극에 전해질 첨가제 Vinylene Carbonate(VC)를 도입하여 고율 충방전 시 미세 패턴화된 리튬 금속 전극의 덴드라이트 형성 억제를 극대화하고자 하였다. 미세 패턴화된 리튬 금속 전극과 VC 첨가제의 시너지 효과로 인해 높은 전류 밀도에서의 리튬 덴드라이트가 비교적 치밀하게 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 이로 인해 300사이클 동안 88.3%의 용량유지율을 보였으며, 기존의 미세 패턴화된 리튬 금속 전극에 대비하여 수명특성이 약 6배 이상 향상된 것을 확인할 수 있었다.

• 동력기계공학회지
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• 제17권1호
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• pp.104-109
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• 2013

Tin and Tinoxide nanoparticles were prepared by arc-discharge nanopowder process. The negative electrode were fabricated using Tin and Tinoxide nanopower. The microstructure and electrochemistry properties were investigated and compared between Tin and Tinoxide. The oxidation film has microstructure of core/shell type and the shell which was attached around Tin nanoparticle consisted of amorphous $SnO_2$. The shape of Tinoxide nanoparticles was formed with irregular shape in comparison with Tin particle. Initial discharge capcity of Tinoxide electrode possesed about 1000mAh/g, which is about 320mAh/g higher than Tin electrode. Irreversible capacity of Tin electrode is much higher than Tinoxide. The cycle performance of Tinoxide electrode was indicated that is batter than Tin. The Tin negative electrode lost most of capacity after 4 cycle but Tinoxide electrode still retained the capacity. The Tinoxide does show some promise as Li-ion battery anode due to their large reversible capacity at low potentials.

• 청정기술
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• 제16권2호
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• pp.140-144
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• 2010

리튬이온전지의 음극활물질로서 titania-silica 혼합물을 얻기 위해 TiCl4와 TEOS를 전구체로 사용하여 졸-겔법을 이용해 합성하였다. 졸-겔법을 이용하여 혼합물을 합성할 경우에 균일한 분포를 갖는 화합물을 제조할 수 있다. 마이크로파를 이용하여 혼합물을 열처리하여 새로운 물성을 갖는 화합물의 제조를 시도하였다. 합성한 화합물의 물성을 측정하기 위하여 화합물의 조성, 열처리 온도 및 마이크로파 처리등을 실험변수로 사용하였다. 특성 분석방법으로는 합성물질의 구조적 특성과 입자의 표면분석을 하기 위해 XRD(X-ray diffraction)와 SEM (scanning electron microscopy)과 전지 충 방전기를 사용하여 충 방전에 따르는 전지의 용량변화를 관찰하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권1호
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• pp.74-81
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• 2021

Silicon (Si) is recognized as a promising anode material for high-energy-density lithium-ion batteries. However, under a condition of electrode comparable to commercial graphite anodes with low binder content and a high electrode density, the practical use of Si is limited due to the huge volume change associated with Si-Li alloying/de-alloying. Here, we report a novel core-shell composite, having a reversible capacity of ~ 500 mAh g-1, by forming a shell composed of a mixture of nano-Si, graphite nanosheets and a pitch carbon on a spherical natural graphite particle. The electrochemical measurements are performed using electrodes with 2 wt % styrene butadiene rubber (SBR) and 2 wt.% carboxymethyl cellulose (CMC) binder in an electrode density of ~ 1.6 g cm-3. The core-shell composites having the reversible capacity of 478 mAh g-1 shows the outstanding capacity retention of 99% after 100 cycles with the initial coulombic efficiency of 90%. The heterostructure of core-shell composites appears to be very effective in buffering the volume change of Si during cycling.

• 한국분말재료학회지
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• 제19권4호
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• pp.271-277
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• 2012

$SnO_2$ nanotubes were successfully synthesized using an electrospinning technique followed by calcination in air. The nanotubes were the single phase nature of $SnO_2$ and consisted of approximately 14 nm nanocrystals. SEM and TEM characterizations demonstrated that uniform hollow fibers with an average outer diameter of around 124 nm and wall thickness of around 25 nm were successfully obtained. As anode materials for lithium ion batteries, the $SnO_2$ nanotubes exhibited excellent cyclability and reversible capacity of $580mAhg^{-1}$ up to 25 cycles at $100mAg^{-1}$ as compared to $SnO_2$ nanoparticles with a capacity of ${\sim}200mAhg^{-1}$. Such excellent performance of the $SnO_2$ nanotube was related to the one-dimensional hollow structure which acted as a buffer zone during the volume contraction and expansion of Sn.

• 한국표면공학회지
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• 제51권1호
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• pp.47-53
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• 2018

Sn-based lithium-ion batteries have low cost and high theoretical specific capacity. However, one of major problem is the capacity fading caused by volume expansion during lithiation/delithiation. In this study, 3-dimensional foam structure of Cu-Sn alloy is prepared by co-electrodeposition including large free space to accommodate the volume expansion of Sn. The Cu-Sn foam structure exhibits highly porous and numerous small grains. The result of EDX mapping and XPS spectrum analysis confirm that Cu-Sn foam consists of $SnO_2$ with a small quantity of CuO. The Cu-Sn foam structure electrode shows high reversible redox peaks in cyclic voltammograms. The galvanostatic cell cycling performances show that Cu-Sn foam electrode has high specific capacity of 687 mAh/g at a current rate of 50 mA/g. Through SEM observation after the charge/discharge processes, the morphology of Cu-Sn foam structure is mostly maintained despite large volume expansion during the repeated lithiation/delithiation reactions.