• 한국재료학회지
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• 제31권11호
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• pp.614-618
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• 2021

As the size of market for electric vehicles and energy storage systems grows, the demand for lithium-ion batteries (LIBs) is increasing. Currently, commercial LIBs are fabricated with liquid electrolytes, which have some safety issues such as low chemical stability, which can cause ignition of fire. As a substitute for liquid electrolytes, solid electrolytes are now being extensively studied. However, solid electrolytes have disadvantages of low ionic conductivity and high resistance at interface between electrode and electrolyte. In this study, Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO), one of the best ion conducting materials among oxide based solid electrolytes, is fabricated through RF-sputtering and various electrochemical properties are analyzed. Moreover, the electrochemical properties of LLZO are found to significantly improve with co-sputtered Li₂O. An all-solid thin film battery is fabricated by introducing a thin film solid electrolyte and an Li₄Ti₅O₁₂ (LTO) cathode; resulting electrochemical properties are also analyzed. The LLZO/Li₂O (60W) sample shows a very good performance in ionic conductivity of 7.3×10^-8 S/cm, with improvement in c-rate and stable cycle performance.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2004년도 전지기술심포지움
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• pp.75-108
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• 2004

The market, development and trend of Lithium ion Batteries in China are introduce briefly. Early, Chinese manufactories were busy to expand and many new battery factories have been built up. Now, the relatively large companies pay more attentions on comprehensive quality improvement, therefore the production processing and facilities have been also modified in some extent. The recent technology progresses focus on High capacity (energy density), High rate, High average voltage, High safety, High temperature properties, Long cycle life, Low temperature properties, Low self discharge, Low cost, Super-large, Super-small, Super-thin, Consistency, Customization, and Environment friendly processing, simply $H_5L_4S_3C_2E_1$. Lithium ion polymer batteries which all batteries packaged with soft lamination film are named as in China have a quick growth and emphasized here because of their advantages ins $H_5L_4S_3C_2E_1$ for which it is quite difficult to be realized at the same time. Some of research works such as listed above are introduced. The other contends related to application trend of Lithium ion batteries and projects carrying out are also included.

• 전기화학회지
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• 제11권2호
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• pp.100-104
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• 2008

Titanium sheet metal substrates used in thin film batteries were wet etched and their surface area was increased in order to increase the discharge capacity and power density of the batteries. To obtain a homogeneous etching pattern, we used a conventional photolithographic process. Homogeneous hemisphere-shaped wells with a diameter of approximately $40\;{\mu}m$ were formed on the surface of the Ti substrate using a photo-etching process with a $20\;{\mu}m{\times}20\;{\mu}m$ square patterned photo mask. All-solid-state thin film cells composed of a Li/Lithium phosphorous oxynitride (Lipon)/$LiCoO_2$ system were fabricated onto the wet etched substrate using a physical vapor deposition method and their performances were compared with those of the cells on a bare substrate. It was found that the discharge capacity of the cells fabricated on wet etched Ti substrate increased by ca. 25% compared to that of the cell fabricated on bare one. High discharge rate was also able to be obtained through the reduction in the internal resistance. However, the cells fabricated on the wet etched substrate exhibited a higher degradation rate with charge-discharge cycling due to the nonuniform step coverage of the thin films, while the cells on the bare substrate demonstrated a good cycling performance.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 센서 박막재료 반도체 세라믹
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• pp.299-305
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• 2003

The battery industries have been developed to the implementation of lithium ion secondary cell from the cell of Ni/Cd and Ni/MH in the past to be asked of an age of high technology from low technology. Also in resent the polymeric cell to get a good high function with an age of new advanced information system is changed from the 21 century to the secondary batteries society. The properties of lithium secondary batteries have the high energy density, the long cycle time, the low self discharge area and the high active voltage. The wanted properties of secondary batteries for the motion of an apparatuses of industries of an high skill age have a small type trend of the energy density and it is become with a strong asking of the industrial society market about the storable medium of the convenience and new power energy. The electrochemical properties is researched for the cell to be synthesised and crystallized the positive active material LiMnO2 of the secondary cell at 9250C to get a new improved data of the electric discharge for that the capacitance of the LiMnO2 thin film that is improving and researching with the properties and a merit and demerit in the this kind of asking.

• 한국표면공학회지
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• 제51권4호
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• pp.243-248
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• 2018

All solid state thin film batteries with two types of cell structure, Pt / $LiCoO_2$ / LiPON / Cu and Pt / $LiCoO_2$ / LiPON / $LiCoO_2$ / Cu, are prepared and their electrochemical performances are investigated to evaluate the effect of $LiCoO_2$ interlayer at the interface of LiPON / Cu. The crystallinity of the deposited $LiCoO_2$ thin films is confirmed by XRD and Raman analysis. The crystalline $LiCoO_2$ cathode thin film is obtained and $LiCoO_2$ as the interlayer appears to be amorphous. The surface morphology of Cu current collector after cycling of the batteries is observed by AFM. The presence of a 10 nm-thick layer of $LiCoO_2$ at the interface of LiPON / Cu enhances the interfacial adhesion and reduces the interfacial resistance. As a result, Li plating / stripping at the interface of LiPON / Cu during charge/discharge reaction takes place more uniformly on Cu current collector, while without the interlayer of $LiCoO_2$ at the interface of LiPON / Cu, the Li plating / stripping is localized on current collector. The thin film batteries with the interlayer of $LiCoO_2$ at the interface of LiPON / Cu exhibits enhanced initial coulombic efficiency, reversible capacity and cycling stability. The thickness of the anode current collector Cu also appears to be crucial for electrochemical performances of all solid state thin film batteries.

• 전기화학회지
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• 제7권4호
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• pp.173-178
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• 2004

플라즈마 화학 기상 증착법으로 구리 막$(foil,\;35{\mu}m)$표면 위에 $SiH_4$와 Ar혼합가스를 공급하여 실리콘 박막을 증착 한 후 리튬 이온전지의 음극으로 활용하였다. 증착 온도에 따라 비정질 실리콘 박막과 copper silicide박막 형태의 다른 두 종류의 실리콘 박막 구조가 형성되는 것이 관찰되었다. $200^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 비정질 실리콘 박막이 증착되었고, $400^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 실리콘 라디칼과 확산된 구리 이온의 반응에 의한 그래뉼러 형태의 copper silicide박막이 형성되었다. 비정질 실리콘 박막은 copper silicide박막 보다 높은 용량을 나타냈으나 충·방전 반응에 의한 급격한 용량 손실을 나타냈다. 이것은 비정질 실리콘 박막의 부피 팽창에 의한 것으로 추정된다. 그러나 copper silicide 박막을 음극으로 사용했을 때는 copper silicide를 형성한 실리콘과 구리의 화학결합이 막 구조의 부피변화를 감소 시켜줄 뿐 아니라 낮은 전기 저항을 갖기 때문에 싸이클 특성이 향상되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.83-89
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• 2020

지난 수십년간 인류에게 핵심적인 에너지 자원이었던 화석연료가 갈수록 고갈되고 있고, 산업발전에 따른 오염이 심해지고 있는 환경을 보호하기 위한 노력의 일환으로, 친환경 이차전지, 수소발생 에너지 장치, 에너지 저장 시스템 등과 관련한 새로운 에너지 기술들이 개발되고 있다. 그 중에서도 리튬이온 배터리 (Lithium ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 인해, 대용량 배터리로 응용하기에 적합하고 산업적 응용이 가능한 차세대 에너지 장치로 여겨진다. 하지만, 친환경 전기 자동차, 드론 등 증가하는 배터리 시장을 고려할 때, 수명이 다한 이유로 어느 순간부터 많은 양의 배터리 폐기물이 쏟아져 나올 것으로 예상된다. 이를 대비하기 위해, 폐전지에서 리튬 및 각종 유가금속을 회수하는 공정개발이 요구되는 동시에, 이를 재활용할 수 있는 방안이 사회적으로 요구된다. 본 연구에서는, 폐전지의 재활용 전략소재 중 하나인, 리튬이온 배터리의 대표적 양극 소재 Li2CO3의 나노스케일 패턴 제조 방법을 소개하고자 한다. 우선, Li2CO3 분말을 진공 내 가압하여 성형하고, 고온 소결을 통하여 매우 순수한 Li2CO3 박막 증착용 3인치 스퍼터 타겟을 성공적으로 제작하였다. 해당 타겟을 스퍼터 장비에 장착하여, 나노 패턴전사 프린팅 공정을 이용하여 250 nm 선 폭을 갖는, 매우 잘 정렬된 Li2CO3 라인 패턴을 SiO2/Si 기판 위에 성공적으로 형성할 수 있었다. 뿐만 아니라, 패턴전사 프린팅 공정을 기반으로, 금속, 유리, 유연 고분자 기판, 그리고 굴곡진 고글의 표면에까지 Li2CO3 라인 패턴을 성공적으로 형성하였다. 해당 결과물은 향후, 배터리 소자에 사용되는 다양한 기능성 소재의 박막화에 응용될 것으로 기대되고, 특히 다양한 기판 위에서의 리튬이온 배터리 소자의 성능 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 전기화학회지
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• 제22권3호
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• pp.128-137
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• 2019

리튬은 가장 가벼운 금속일 뿐만 아니라 낮은 환원전위(-3.04 V vs. SHE)와 큰 이론용량($3860mAh\;g^{-1}$)을 가지고 있어 차세대 음극 소재로 연구되고 있다. 리튬 금속을 전극으로 사용하는 리튬이차전지의 경우 전지의 효율과 에너지 밀도 극대화를 위해 얇은 두께의 리튬 전극이 필요하지만 기존의 리튬 박을 제조하는 물리적인 압연 방법으로는 일정수준 이하의 두께를 가지는 리튬 박을 제조하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 물리적인 방법 대신 전해도금법으로 박막의 리튬을 전착하여 전해도금 시 사용되는 전해액의 종류와 전착 조건이 전착 특성 및 전착된 리튬의 전기화학 특성에 주는 영향을 확인하였다. 전착 전해액의 농도가 높을 수록 리튬 덴드라이트(dendrite) 형성 억제에 유리한 크고 둥근 형태의 리튬 입자를 형성하였으며 우수한 stripping 효율 (92.68%, 3M LiFSI in DME) 을 나타냈다. 전착 속도(전류 밀도)의 경우 속도 증가에 따라 리튬이 길이 방향으로 성장하여 길고 끝이 뾰족한 형태를 가지는 경향을 보였으며, 이로 인한 비표면적 증가로 전착된 리튬 전극의 stripping 효율이 감소(90.41%, 3M LiFSI in DME, $0.8mA\;cm^{-2}$)하는 경향을 확인하였다. 두 종류의 염과 용매를 조합하여 얻은 1.5M LiFSI + 1.5M LiTFSI in DME : DOL (1 : 1 vol%) (Du-Co) 전해액에서 전착된 리튬 전극이 가장 우수한 stripping 효율 (97.26%) 및 안정적인 가역성을 보였으며, 이는 염의 분해물로 구성된 전극 표면 피막의 Li-F 성분이 주는 안정성 향상과 피막의 유연성을 부여하는 DOL 효과에 기인한 것으로 추정된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.1.1-1.1
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• 2011

Electrospinning has known to be very effective tool for production of versatile one-dimensional (1D) nanostructured materials such as nanofibers, nanorod, and nanotubes and for easily assembly to two-, three-dimensional(2D, 3D) nanostructures such as thin film, membrane, and nonwoven web, etc. We have studied on the electrospinning technology for novel energy storage and conversion materials such as advanced separator, dye sensitized solar cell, supercapacitor, etc. High heat-resistive nanofibrous membrane as a new separator for future lithium ion polymer battery was prepared by electrospinning of PVdF based composite solution. The novel nanofibrous composite nonwovens have tensile strength of above 50 MPa and modulus of above 1.3 GPa. The internal structure of the electrospun composite nanofiber with a diameter of few hundreds nanometer were composed of core-shell nanostructure. And also electrospun $TiO_2$ nanorod/nanosphere based dye-sensitized solar cells with high efficiency are successfully prepared. Some battery performance will be introduced.

• 멤브레인
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• 제31권6호
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• pp.417-425
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• 2021

고용량 배터리에 대한 요구가 증가에 따라 기존 음극재보다 높은 용량(3,860 mAh/g)과 낮은 전기화학적 전위(-3.040 V)를 갖는 리튬 금속 기반 음극재에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 수열 합성을 통해 제작된 아나타제(anatase) 타입의 TiO₂ 나노 입자 기반한 PVdF-HFP/TiO₂ 복합체를 리튬 금속 음극의 계면 보호층으로 적용하였다. 결정구조 및 형상 분석을 통해 유/무기-리튬 나노복합체 박막의 형성을 확인하였다. 또한, 전지화학 테스트(사이클 테스트 및 전압 프로파일)를 통해 리튬 금속 음극의 전기화학 성능 은 복합체 보호막이 TiO₂ 10 wt%, 코팅 두께 1.1 ㎛의 조건에서 가장 개선된 전기화학적 성능(콜롱 효율 유지: 77 사이클 동안 90% 이상) 발현을 확인하였다. 이를 통해, 처리하지 않은 리튬 전극 대비 본 보호층에 의한 리튬 금속 음극의 성능 안정화/개선 효과가 검증되었다.