Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.40
no.6
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pp.1191-1200
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2023
The lithium ion battery has applied to various fields of energy storage systems such as electric vehicle and potable electronic devices in terms of high energy density and long-life cycle. Despite of various research on the electrode and electrolyte materials, there is a lack of research for investigating of the binding materials to replace polymer based binder. In this study, we have investigated petroleum pitch/polymer composite with various ratios between petroleum pitch and polymer in order to optimize the electrochemical and physical performance of the lithium-ion battery based on petroleum pitch/polymer composite binder. The electrochemical and physical performances of the petroleum pitch/polymer composite binder based lithium-ion battery were evaluated by using a charge/discharge test, cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and universal testing machine (UTM). As a result, the petroleum pitch(MP-50)/polymer(PVDF) composite (5:5 wt % ratio) binder based lithium-ion battery showed 1.29 gf mm-1 of adhesion strength with 144 mAh g-1 of specific dis-charge capacity and 93.1 % of initial coulombic efficiency(ICE) value.
As a practical method to produce the carbonaceous binder, the destructive distillation of coal tar has been studied. The optimum condition on binder in various temp. and cutting time were examined and the compositions of pitch were also examined in connection with ${\alpha},\;{\beta}\;and\;{\gamma}$ by solvent extraction. Coke powder was mixed with binder as treated pitch in the proportions of 77% of coke to 23% of pitch, to give a plastic mix which could then be pressed into molding. The properties of baked body after molding was tested. It was found that cutting of the coal tar at 350${\circ}C$, for 30 min., at 300${\circ}C$. for 1 hr., and at 250${\circ}C$. for 8 hrs. were good condition. Particularly, we found that the cutting of the coal tar obtained by destructive distillation at high temp. and in minimum period of time had shown the best condition for utilization of carbonaceous pitch as binder. The above mentioned cutting condition results in good quality of pitch which is available to be used as binder in carbon industry.
Kim, Jong Gu;Kim, Ji Hong;Bai, Byong Chol;Choi, Yun Jeong;Im, Ji Sun;Bae, Tae-Sung;Lee, Young-Seak
Carbon letters
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v.28
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pp.24-30
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2018
Coke aggregates and carbon artifacts were produced to investigate the interactions of coke and pitch during the kneading process. In addition, the kneading ratio of the coke and binder pitch for the coke aggregates was controlled to identify the formation of voids and pores during carbonization at $900^{\circ}C$. Experiments and thermogravimetric analysis revealed that carbon yields were improved over the theoretical yield calculated by the weight loss of the coke and binder pitch; the improvement was due to the binding interactions between the coke particles and binder pitch by the kneading process. The true, apparent, and bulk densities fluctuated according to the kneading ratio. This study confirmed that an excessive or insufficient kneading ratio decreases the density with degradation of the packing characteristics. The porosity analysis indicated that formation of voids and pores by the binder pitch increased the porosity after carbonization. Image analysis confirmed that the kneading ratio affected the formation of the coke domains and the voids and pores, which revealed the relations among the carbon yields, density, and porosity.
Park, Yeong-Tae;Im, Chul-Gyou;Kim, Yeong-Tae;Rhee, Bo-Sung
Carbon letters
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v.10
no.3
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pp.198-201
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2009
Among other filters such as light filter, wave filter, air filter, ultra filter and filter paper, a novel adsorption filter from thermostable polyester nonwoven fabrics immobilized with functional super activated carbon by means of quinoline soluble, activateable isotropic pitch binder were developed in this study. The activated carbon precursor is available in the market branded as coconut shell based activated carbon(CCS-AC) produced by Dongyang Carbon Co. Ltd. BET-surface area of this precursor was $1,355\;m^2/g$, after KOH-activation it increased over $2,970\;m^2/g$ and was named as super activated carbon. In the preliminary research, this precursor was impregnated with $PdCl_2$(0.188 wt%) $KMnO_4$(3 wt%) and redox-agent(CuCl2, 0.577 wt%) in order to promote TOF up to 100/h and Selectivity up 99% and patented as a functional AC for the ethylene adsorption. The enhancement of the isotropic pitch binder to the AC-immobilized adsorption filter was BET-surface area upgraded by $266\;m^2/g$ and promoted the Iodine- and MB-adsorption by 1.4 times, respectively and also micro pore wide ranges < $5{\AA}{\sim}30\;{\AA}$ >.
In this work, we have prepared the filter papers with the pitch-based activated carbon fibers and the binder fibers using wet-laid process. The influence of the binder fiber on the porosity of the filter papers has been investigated by using nitrogen adsorption isotherms at 77 K and a scanning electron microscope (SEM). As a result, the specific surface area has increased with an decrease in the content of binder fiber. It has been shown that the optimum ratio of pitch-based activated carbon fibers and the binder fibers is 70:30, resulting in high porosity, excellent bonding strength, large specific surface area ($650.4m^2/g$) and high noxious gas removal efficiency (86.9%). In addition, it has been observed that the mean pore size distribution of the fiber papers has not been affected by the binder fiber.
PURPOSES : The objective of this study is to evaluate the applicability of the pitch, which is produced during SDA petroleum upgrading process, as a pavement paving material. In order for the purpose, the physical and chemical properties of the pitch are analyzed, and then the various plasticizers are applied in the pitch. METHODS : Two types of pitch are selected from oil refinery companies, which are owned the SDA petroleum upgrading process. Also, two types of asphalt binders, PG 64-22 and PG 58-22, are employed to compare with the pitch because these two types of asphalt binders are currently used as paving materials. For the chemical property of the pitch, the composition of SARA (Saturate, Aromatic, Resin, Asphaltene), the elementary composition, and the functional group are analyzed. For the physical property of the pitch, the basic material property tests, such as penetration test, softening point test, flash point test, ductility test, and rotational viscometer test, are performed. Also, the DSR (Dynamic Shear Rheometer) test and the BBR (Bending Beam Rheometer) test are conducted using asphalt binder specimens obtained by both short term aging (Rolling Thin Film Oven, RTFO) and long term aging (Pressure Aging Vessel, PAV) processes. The rheological property of each pitch type is evaluated as a function of temperatures and loading cycles. PG 64-22 asphalt binder is used as a control material. RESULTS AND CONCLUSIONS : The Pitch may not be suitable for the pavement paving material without modifications, but the pitch can be used as alternatives of modified addictive or asphalt. If low molecular component, such as saturate and aromatic components, are added in the pitch based on the development of various plasticizers, it has a strong possibility for the pitch to be used as a alternative. However, in order to verify the performance property of the pitch, further research is needed.
Cho, Jong Hoon;Hwang, Hye In;Kim, Ji Hong;Lee, Young-Seak;Im, Ji Sun;Kang, Seok Chang
Applied Chemistry for Engineering
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v.32
no.5
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pp.569-573
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2021
In this study, high-density carbon blocks were manufactured using coke, binder pitch, and impregnated pitch, then the effect of pitch fluidity on the densification of carbon blocks during the impregnation process was investigated. A green block was manufactured through high-pressure figuration of coke and binder pitch, and a carbon block was obtained through a heat treatment process. An impregnation process was performed to remove pores generated by volatilization of the binder pitch during the heat treatment process. The impregnation process was carried out the high-pressure reaction step of impregnating the pitch into the carbon block followed by the pretreatment step of melting the impregnation pitch. Melting of the impregnation pitch was carried out at 140~200 ℃, and the viscosity of the impregnation pitch decreased as the heat treatment temperature increased. The decrease in the viscosity of the impregnation pitch improved the fluidity and effectively impregnated the pores inside the carbon block, reducing the porosity of the carbon block by 83% and increasing the apparent density by 5%.
Kim, Kyung Hoon;Lee, Sangmin;An, Donghae;Lee, Young-Seak
Applied Chemistry for Engineering
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v.28
no.4
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pp.432-436
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2017
Carbon blocks were prepared by compression molding process using the mixture of isotropic cokes and binder pitches, which were reformed with different ${\beta}$-resin contents from pyrolysis fuel oil. Physical and chemical properties and also thermal behavior of binder pitches were investigated through elemental analysis, FT-IR and thermogravimetric analysis, respectively. The adhesion of binder pitches to isotropic coke particles was evaluated from SEM images of the fracture surface of carbon blocks. From these results, it is shown that the adhesion between the cokes and binder was enhanced by increasing the ${\beta}$-resin content of binder pitches. The density of the carbon block after carbonization also increased from 1.325 to $1.383g/cm^3$ by increasing the ${\beta}$-resin content of binder pitches from 1.4 to 20.1%.
Graphite has hexagonal closed packing structure with two bonding characteristics; (1) van der waals bonding between c axis, and (2) covalent bonding in the a and b axis. The weak van der waals bonds cause self-lubricant property, and the strong covalent bonds cause excellent electric and thermal conductivity. Furthermore, graphite is chemically very inert because of the material composed of only carbon elements. Thus, graphite is very useful for mechanical sealing materials. However, Graphite have porous microstructure because starting materials of graphite produce many volatile during the manufacturing processes. This causes low density of graphite, which is unsuitable for the mechanical sealing materials. Thus, further impregnation process is generally needed to enhance the graphite density. In this work, high density graphite is prepared with the principle of densification when coke and pitch binder, prepared from thermal treatment of coal tar pitch, become dehydrogenation during graphitization or carbonization.
Ahn, Hong Joo;Oh, Han Jun;Chi, Choong Soo;Kim, Young Cheul;Ko, Young Shin
Journal of the Korean Chemical Society
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v.45
no.5
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pp.413-421
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2001
The carbon electrodes for fluorine electrolysis were prepared from petroleum cokes containing coal tar pitch as binder and the effects of binder contents on electrode properties were investigated. The evaluations were performed by cyclic voltammogram in the 0.5 M $K_2SO_4$ solution with 1 mM $[Fe$(CN)_6$]^{3-}$/$[Fe$(CN)_6$]^{4-}$redox couple, mechanical strength, and electrochemical behaviour in molten $KF{\cdot}2HF$ electrolyte. It was revealed that the carbon anode formed with 40wt% of coal tar pitch as binder has a better electrode properties compared to those of the other carbon anode, which led to the increase in the effective internal surface area due to proper size and distribution of pores on carbon anode.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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