• 전기화학회지
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• 제15권2호
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• pp.95-100
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• 2012

올리빈 구조를 가지는 $LiFePO_4$ 양극활물질은 낮은 가격과 안정성으로 인해 리튬 이차전지 시장에서 큰 관심을 받고 있다. 그러나 낮은 이온 전도도와 작동전압 때문에 상업적으로 이용되기엔 사용분야의 응용에 제한이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 철 양이온을 망간 양이온과 같은 전이금속으로 치환함으로써 작동전압을 높이는 연구가 시행되고 있다. 또한 미세구조의 나노화를 통해 리튬 이온의 확산거리를 짧게 만들어 줌으로써 이온 전도도를 높여주는 연구도 진행 중이다. 그래서 이번 연구에서는 이온의 확산거리를 짧게 만들어 주기 위해 표면적을 넓힐 수 있는 전기방사를 이용해 물질을 합성하였고, 이를 확인하기 위하여 시차주사현미경 관측을 통해 균일한 나노 섬유의 형성을 확인하였다. 또한 결정구조를 관찰하기 위해 X-선 회절 분석을 하였는데, 다른 상의 관찰 없이 단일상의 결정구조를 얻음을 확인하였다. 전기화학적 성능 확인방법으로는 충방전 테스트기를 이용하여 초기 충방전 곡선을 분석하였고, 계면저항 및 리튬 양이온의 확산을 알아보기 위해 임피던스 측정을 실행하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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• pp.713-716
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• 2001

In many papers, the electrochemical analysis of LiMn$_2$O$_4$shows the transition results of Mn$^{3+}$ ion. Charge ordering is accompanied by simultaneous orbital ordering due to the Jahn-Teller effect in Mnl$^{3+}$ ions. To analyze the cycle performance of LiMn$_{2-x}$Cu$_{x}$ O$_4$as the cathode of 4 V class lithium secondary batteries, XRD, TGA analysis were conducted. Although the cycle performance of the LiMn$_{2-x}$Cu$_{x}$ O$_4$was improved from pure LiMn$_2$O$_4$, the discharge capacity was significantly lower than LiCoO$_2$. In this paper, We study the Electrochemical characterization and enhanced stability of Cu-doped spinels in the LiMn$_{2-x}$Cu$_{x}$ O$_4$upon initial cycling.l cycling.

• 전기화학회지
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• 제7권1호
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• pp.1-8
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• 2004

This paper deals with the recent development of high-voltage cathode materials of mono- and di- metal ions substituted spinel $LiMn_2O_4$ for lithium batteries. $LiCu_xMn_{2-x}O_4(0{\leq}x{\leq}0.5)$ shows reversible intercalation/deintercalation in two potential regions, $3.9\~43\;and\;4.8-5.0V$ and stable electrochemical cycling behavior but with low capacity. $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ obtained by a sol-gel process delivers a capacity of 127mAh $g^{-1}$ on the first cycle and sustains a value of 124 mAh $g^{-1}$ even after the 60th cycle. The $Li_xCr_yMn_{2-y}O_4(0{\leq}x{\leq}0.5)$ solid-solutions exhibit enhanced specific capacity, larger average voltage, and improved cycling behaviors for low Cr content. $LiCr_yMn_{2-y}O_4$ presents a reversible Li deintercalation process at 4.9V, whose capacity is proportional to the Cr content in the range of $0.25{\leq}x{\leq}0.5$ and delivers higher capacities. $LiM_yCr_{0.5-y}Mn_{1.5}O_4(M=Fe\;or\;Al)$ shows that the capacity retention is lowered compared with lithium manganate. The cumulative capacities obtainable with Al-substitutted materials are less than those with Fe-substituted materials. $LiCr_xNi_{0.5-x}Mn_{1.5}O_4(x=0.1)$ delivers a high initial capacity of 1$152mAh\;g^{-1}$ with excellent cycleability.

• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.23-27
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• 2024

Bismuth는 적절한 작동 전압(0.8 V)과 높은 체적 용량(3,765 mAh cm^-3) 때문에 Li-ion battery (LIBs)의 유망한 음극소재로 여겨진다. 그럼에도 불구하고 Bi의 Li과의 합금화 반응 중 필연적인 부피 팽창은 심각한 용량 손실과 셀 파괴를 초래한다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 N이 도핑된 탄소에 내장된 비스무트 합금 나노 입자(Bi@NC)의 복합체를 간단한 열분해 방법을 통해 제조하였다. 나노 크기의 Bismuth 합금은 단축된 Li⁺ 이온 확산 경로를 통해 반응 동역학을 향상시킬 수 있다. 또한, N 도핑된 탄소 코팅은 Li⁺ 이온과의 확장된 합금/탈 합금 반응 동안 Bismuth의 부피 변화를 효과적으로 완충하고 효과적인 전도성 네트워크를 유지한다. 열 중량 분석한 결과 매우 높은 Bismuth 합금 로딩(80.9 wt%)을 보여줬음에도 불구하고 100 cycles까지 315 mAh g^-1 용량을 유지하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제12권2호
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• pp.87-90
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• 2002

$LiCoO_{2}$ powders were synthesized at various temperatures using lithium hydroxide and cobalt hydroxide as precursors prepared by precipitation process and freeze-drying. In this study, the$LiCoO_{2}$ samples were synthesized via a solid state reaction with various LiOH concentration between 10 % and 30 % excess. And $LiCoO_{2}$powders were calcined at 600~$800^{\circ}C$ in a short time. Measurements of XRD and SEM were performed to characterize the properties of the prepared materials. The effect of amount of Li ions on the structural change in powder has been examined using the XRD analysis. For the not added excess of LiOH, CoOOH phase presented in the XRD pattern of $LiCoO_{2}$ due to loss of Li ions during firing. The morphology and particle size of the powders were examined using SEM. The obtained powders are high temperature-$LiCoO_{2}$HT-LiCoO$_{2}$) and homogeneous with the range of grain size in the order of hundreds of nanometers. The effects of variation of LiOH concentration on the structural change in powder were investigated using the Rietveld analysis. As an analysis result, c/a is constant by 4.99 on all occasions. Finally, the structure of HT-$LiCoO_{2}$ was simulated by the commercial software $Creius^{2}$(Molecular Simulations, Inc.) from the results of Rietveld analysis.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권5호
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• pp.423-428
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• 2021

Here, we report the development of a new and low-cost core-shell structure for lithium-ion battery anodes using silicon waste sludge and the Ti-ion complex. X-ray diffraction (XRD) confirmed the raw waste silicon sludge powder to be pure silicon without other metal impurities and the particle size distribution is measured to be from 200 nm to 3 ㎛ by dynamic light scattering (DLS). As a result of pulverization by a planetary mill, the size of the single crystal according to the Scherrer formula is calculated to be 12.1 nm, but the average particle size of the agglomerate is measured to be 123.6 nm. A Si/TiO₂ core-shell structure is formed using simple Ti complex ions, and the ratio of TiO₂ peaks increased with an increase in the amount of Ti ions. Transmission electron microscopy (TEM) observations revealed that TiO₂ coating on Si nanoparticles results in a Si-TiO₂ core-shell structure. This result is expected to improve the stability and cycle of lithium-ion batteries as anodes.

• 자원리싸이클링
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• 제31권3호
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• pp.73-80
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• 2022

폐리튬이온전지를 고온에서 용융환원하면 금속혼합물을 얻을 수 있다. 금속혼합물을 황산이나 염산으로 침출한 다음 용매추출로 분리한 여액에는 니켈(II), 코발트(II), 망간(II)과 실리케이트(IV)가 함유되어 있다. 본 논문에서는 양이온교환수지인 Diphonix와 P204를 사용하여 황산과 염산 합성용액에 함유된 상기 이온들의 이온교환거동을 조사했다. 용액의 pH가 3인 황산용액에서 니켈(II), 코발트(II)와 망간(II)이 선택적으로 Diphonix에 흡착되었다. 용액의 pH가 6인 염산용액에서는 망간(II)이 P204수지에 선택적으로 흡착되어 분리가 가능했다. Diphonix와 P204에 흡착된 금속이온은 황산이나 염산용액으로 세출할 수 있었다.

• 분석과학
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• 제13권6호
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• pp.705-711
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• 2000

리튬 이차전지용 부극 재료로 페놀 수지로 부터 유도된 boron을 doping한 polyacene에 구조적 특성, 표면 특성 및 전기적 특성을 연구하였다. Polyacene탄소질에 boron의 함유량을 각각 5%, 10%, 15%, 20% 첨가하여 특성화하였다. X-선 회절 결과에 따르면, 이들 시료들은 대표적인 무정형 탄소의 회절형태를 나타내었다. 표면 상태는 반구형의 표면상태를 가지고 있음을 SEM 결과로부터 알 수 있었다. 전지의 이온과 전자전달효과를 알아보기 위한 전기 화학적 충전/방전 특성과 임피던스 측정의 결과에 의하면, 10%와 15% boron이 첨가된 시료는 다소 우수한 특성을 나타내고 있다.

• 한국재료학회지
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• 제30권11호
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• pp.636-640
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• 2020

Due to the serious air pollution problem, interest in eco-friendly vehicles is increasing. Solving the problem of pollution will necessitate the securing of high energy storage technology for batteries, the driving force of eco-friendly vehicles. The reason for the continuing interest in the transition metal oxide LiMO₂ as a cathode material with a layered structure is that lithium ions reveal high mobility in two-dimensional space. Therefore, it is important to investigate the effective intercalation and deintercalation pathways of Li⁺, which affect battery capacity, to understand the internal structure of the cathode particle and its effect on the electrochemical performance. In this study, for the cathode material, high nickel Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂ precursor is synthesized by controlling the ammonia concentration. Thereafter, the shape of the primary particles of the precursor is investigated through SEM analysis; X-ray diffraction analysis is also performed. The electrochemical properties of LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ are evaluated after heat treatment.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.71.2-71.2
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• 2012

There are rising demands for developing more efficient energy materials to stem the depletion of fossil fuels, which have prompted significant research efforts on proton exchange fuel cells (PEFCs) and lithium ion batteries (LIBs). To date, both PEFCs and LIBs are being widely developed to power small electronics, however, their utilization to medium-large sized electric power resources such as vehicle and stationary energy storage systems still appears distant. These technologies increasingly rely upon polymer electrolyte membranes (PEMs) that transport ions from the anode to the cathode to balance the flow of electrons in an external circuit, and therefore play a central role in determining the efficiency of the devices; as ion transport is a kinetic bottleneck compared to electrical conductivity, enormous efforts have been devoted to improving the transport properties of PEMs. In present study, we carried out an in-depth analysis of the morphology effects on transport properties of PEMs. How parameters such as self-assembled nanostructures, domain sizes, and domain orientations affect conductivities of PEMs will be presented.