• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권4호
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• pp.398-405
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• 2021

To fabricate a full-scale pilot model of the cost-effective Na-(Ni,Fe)Cl₂ cell, a Na-beta-alumina solid electrolyte (BASE) was developed by applying a one-step synthesis cum sintering process as an alternative to the conventional solid-state reaction process. Also, Fe metal powder, which is cheaper than Ni, was mixed with Ni metal powder, and was used for cathode material to reduce the cost of raw material. As a result, we then developed a prototype Na-(Ni,Fe)Cl₂ cell. Consequently, the Ni content in the Na-(Ni,Fe)Cl₂ cell is decreased to approximately (20 to 50) wt.%. The #1 prototype cell (dimensions: 34 mm × 34 mm × 235 mm) showed a cell capacity of 15.9 Ah, and 160.3 mAh g^-1 (per the Ni-Fe composite), while the #2 prototype cell (dimensions: 50 mm × 50 mm × 335 mm) showed a cell capacity of 49.4 Ah, and 153.2 mAh g^-1 at the 2^nd cycle.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권4호
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• pp.406-410
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• 2016

Carbon-coated sodium iron pyrophosphate ($Na_2FeP_2O_7$) was prepared by a simple and low-cost pyro-synthesis route for further use as the cathode for Na-ion batteries. The X-ray diffraction (XRD) pattern of the sample annealed at $650^{\circ}C$ confirmed the pure triclinic phase of $Na_2FeP_2O_7$. Electron microscopy studies revealed a cross linked plate shape morphology of the $Na_2FeP_2O_7$ sample. When tested for application in Na-ion battery, the $Na_2FeP_2O_7$ cathode showed two redox pairs in the potential window of 2.0-4.0 V. The cathode registered initial discharge and charge capacities of 80.85 and 90 mAh/g, respectively, with good cycling performance.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권12호
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• pp.1863-1866
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• 2018

The sodium-iron phosphate maricite-$NaFe_{0.9}Mn_{0.1}PO_4$ was synthesized using the ball mill method. The crystal structure and magnetic properties of the prepared materials were studied using X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetometer (VSM), and $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectroscopy. Structural refinement of maricite-$NaFe_{0.9}Mn_{0.1}PO_4$ was analyzed using the FullProf program. From the XRD patterns, the crystal structure of maricite-$NaFe_{0.9}Mn_{0.1}PO_4$ was found to be orthorhombic with the space group Pmnb. The lattice parameters of maricite-$NaFe_{0.9}Mn_{0.1}PO_4$ are as follows: $a_0=6.866{\AA}$, $b_0=8.988{\AA}$, $c_0=5.047{\AA}$, and $V=311.544{\AA}^3$. Maricite-$NaFePO_4$ has an edge-sharing structure that consists of $FeO_6$ octahedral. Under an applied field of 100 Oe, the temperature dependences of zero-field-cooled (ZFC) and field-cooled (FC) curves were measured from 4.2 to 295 K. $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectra were also recorded at various temperatures ranging from 4.2 to 295 K. We thus confirmed that the $N{\acute{e}}el$ temperature of $NaFe_{0.9}Mn_{0.1}PO_4$ ($T_N=14K$) was lower than that of maricite-$NaFePO_4$ ($T_N=15K$).

• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.28-36
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• 2024

전기차의 수요가 증가함에 따라 리튬이온전지의 시장 또한 급증하고 있다. 리튬이온전지의 배터리 수명은 제한되어 있으며, 수명을 다한 배터리의 교체 필연적이므로 폐리튬이온전지 배터리가 발생하게 된다. 이에 리튬이온전지 중 폐리튬인산철(LiFePO₄, 이하 LFP라고 함) 양극재 분말에서부터 리튬은 선택적으로 선침출하고 인산철(FePO₄) 분말을 회수하였다. 회수된 인산철 분말은 탄산나트륨(Na₂CO₃) 분말과 혼합하여 열처리하여 그 결정상을 확인하였다. 열처리 온도를 변수로 하였고, 이후 증류수를 이용하여 수침출 후 각 성분의 침출률 및 분말 특성을 비교하였다. 본 연구에서 리튬은 약 100% 침출률을 보였고 800 ℃에서 열처리한 분말의 경우 인이 약 99% 침출되었으며, 침출 잔사는 Fe₂O₃ 단일 결정상으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 폐LFP 분말로부터 리튬, 인 그리고 철 성분을 개별적으로 분리 및 회수할 수 있었다.

• 대한화장품학회지
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• 제47권3호
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• pp.227-235
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• 2021

자외선 및 블루영역 차단 기능을 갖는 화장품의 원료로 사용되기 위한 박막 판형의 ZnO 및 Fe₂O₃ 성분을 포함하는 인공 칼라민 세라믹 분말 소재를 합성하였다. 20 : 1에서 50 : 1 범위의 높은 종횡비를 가지는 (0001)면의 판형 ZnO 세라믹 분말 소재는 아연공기전지로 전력 생산한 후에 회수한 전해질을 출발 물질로 하여 징크아세테이트와 소듐시트레이트 혼합 용액에서 중화반응을 통한 석출로 합성하였다. 아이언 클로라이드 용액의 첨가량을 증가시키는 방법으로 인공 칼라민 세라믹 분말 내의 Fe₂O₃ 함량을 높일 수 있었으며, 이 경우 자외선뿐만 아니라 가시광선의 블루 영역을 일부 흡수하였다. 포타슘 아세테이트 용액을 첨가시킬 경우에는 Zn(OH)₄^2- 음이온의 분해를 촉진하여 (0001) 면 위에 수직 방향으로 격벽 형태로 성장한 박막을 얻을 수 있었는데, 이 경우 자외선을 흡수할 수 있는 기회가 증가하면서 자외선 흡수율이 증가하였다. 아이언 클로라이드 용액과 포타슘 아세테이트 용액의 첨가량을 함께 조절하면 박막 판형의 인공 칼라민 세라믹 분말의 조성 및 형상을 최적화시킬 수 있어서 화장품 제형을 진행할 경우 블루영역의 광투과도가 크게 감소하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권5호
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• pp.51-59
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• 2019

폐니켈-카드뮴전지 내의 니켈과 카드뮴을 분리하기 위한 재활용 기술 중 황산암모늄($(NH_4)_2SO_4$)을 이용하여 니켈을 침전시킴으로써 분리하는 기술이 보고되고 있어, 실제 산업현장에서 사용 중인 침출액을 이용하여 pH, 온도, 황산암모늄의 투입량 등을 변수로 하여 최적의 니켈 회수 조건을 도출하였다. pH의 경우 중성, 염기성에 비해 산성의 침출액에 황산암모늄을 투입했을 때 안정적인 황산니켈암모늄($(NH_4)_2Ni(SO_4)_26H_2O$)이 형성되었으며, 침출액의 온도는 $60^{\circ}C$일 때 가장 높은 순도를 나타내었다. 황산암모늄의 투입량은 니켈 함량 대비 2배의 몰 비로 투입했을 때 높은 회수율과 가장 적은 불순물 함량을 나타내었다. 서로 다른 두 공정을 통한 수산화니켈 제조 결과, 황산니켈암모늄 이용 시 카드뮴이 1.4% 검출되었고 황화나트륨($Na_2S$)을 이용하여 카드뮴을 제거한 용액에서 수산화니켈 제조 시에는 침출액 내 포함되어 있던 철과 니켈이 동시에 석출되었다. 본 연구를 통해 황산암모늄을 이용한 니켈 회수가 유용한 재활용 기술이 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권4호
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• pp.40-48
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• 2022

폐LiFePO₄ 배터리의 양극재에는 리튬이 약 4% 함유되어 있으며, 함유된 원소의 재활용은 환경적인 문제뿐만 아니라 자원순환의 관점에서 중요하다. 폐LiFePO₄ 양극재 분말에 함유된 리튬을 선택적으로 침출하기 위하여 3종류의 과황산계 산화제 [과황산나트륨(Na₂S₂O₈), 과황산칼륨(K₂S₂O₈), 그리고 과황산암모늄((NH₄)₂S₂O₈)]를 사용하여 각 성분의 침출율 및 분말특성을 비교 분석하였다. 침출 시 광액농도를 변수로 두고 각 조건별로 3시간 동안 침출을 진행하였으며, 얻어진 침출용액은 ICP 성분분석을 시행하여 침출율을 계산하였다. 본 연구에서 사용된 모든 과황산계 산화제 종류에서 92% 이상의 리튬 침출율을 보였다. 특히 과황산암모늄의 산화제를 사용하여 침출하였을 경우, 50 g/L의 광액농도 및 1.1 몰 비의 산화제 농도에서 약 93.3%의 가장 높은 리튬의 침출율을 보였다.