• 전기화학회지
• /
• 제7권4호
• /
• pp.173-178
• /
• 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.

• 전기화학회지
• /
• 제3권2호
• /
• pp.100-103
• /
• 2000

유리섬유(glass fiber cloth, GFC)가 보강된 겔상의 고분자 필름을 전해질로 이용하여 박형 리튬이온 전지를 제조하여 충방전 특성을 조사하였다. 고분자 전해질은 polyacrylronitrile(PAN), poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene)(PVdF), ethylene carbonate(EC), propylene carbonate(PC), diethyl carbonate(DEC), Licla을 혼합하여 제조한 점성 유체를 $38{\mu}m$두께의 GFC에 함침시켜 고분자 겔 상의 필름을 제조하였다. 전지는 $LiCoO_2$와 mesophase pich-based carbon fiber(MCF)를 양극과 음극으로 각각 사용하여 제조하였다. 충방전시험은 0.2C에서 양극질량 기준으로 110mAh/g의 용량을 나타내었으며, 2.9-4.1V영역에서 400 cycle까지 초기용량의 $80\%$이상을 유지하였다. 이러한 결과는 GFC가 기계적 강도가 빈약한 고분자겔의 보강제로서 기계적 물성을 향상시킬 뿐 아니라 고분자 겔의 점탄성에 기인한 creep현상을 억제하여 고분자 겔 필름의 치수를 일정하게 유지시켜주어 전해질의 저항변화를 최소화시키고 전극간의 단락을 효과적으로 방지하는 것으로 추론할 수 있다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제32권1호
• /
• pp.21-32
• /
• 2023

리튬이온 배터리(LIB) 제조를 위한 리튬의 사용이 점차 증가함에 따라 그에 따라 발생되는 리튬이온배터리 폐기가 증가될 것으로 사료된다. 이에 따라 폐배터리를 재활용을 하기위한 용매 추출을 통한 재활용에 대한 활발한 연구가 니켈, 코발트 및 망간과 같은 유가금속을 제거한 후 얻은 폐 용액에서 리튬의 회수가 중요하다. 본 연구에서는 폐이차전지 재활용공정 후 발생되는 폐액에서 리튬을 회수하기위해 추출제 Di-(2-ethylhexyl) hosphoricacid(D2EHPA)와 등유의 개질제 Tri-n-butyphosphate(TBP)를 선택적으로 혼합하여 추출조건을 최적화하였다. 폐액에는 리튬과 고농도의 나트륨(Li⁺ = 0.5% ~ 1%, Na⁺ = 3 ~ 6.5%)을 함유하고 있었으며, 리튬의 추출은 유기용매의 다른 구성에서 최종적으로 20% D2EHPA + 20% TBP + 60% 등유로 구성된 유기용매에서 효과적인 추출을 조건을 확립하였다. NaOH의 비누화를 이용한 SX 시스템에서는 평형 pH 4~4.5에서 유기 대 수성(O/A)이 5일 때 약 95% 이상의 리튬이 선택적으로 추출되는 것을 확인하였다. 적은 양의 나트륨으로 염화리튬에서 탄산리튬 분말을 얻기 위해 고순도 중탄산암모늄을 처리하였다. 최종적으로 처리된 탄산리튬에 여러번 세수를 통하여 미량의 나트륨을 제거하고 고순도 탄산리튬 분말(순도 99.2%)을 제조하였다. 따라서 본 연구를 통하여 폐이차전지 재활용공정에서 발생되는 폐액을 활용하여 탄산리튬의 효율적인 제조방법을 확인하였다.

• 청정기술
• /
• 제30권2호
• /
• pp.105-112
• /
• 2024

전 세계적으로 기후변화에 따른 온실가스 규제로 전기자동차의 수요가 급증하고 있으며, 주요 부품인 전지의 수명 문제로 추후 폐전지의 발생으로 이어지게 된다. 이에 리튬이온전지 중 폐LFP(LiFePO₄)전지의 양극재로부터 유가금속인 리튬을 선택적으로 선침출 및 회수하고자하였다. 이때, 일반적으로 사용되는 무기산은 독성가스 배출 또는 다량의 폐수가 발생되어 환경문제를 야기시킨다. 이를 대체하기 위하여 유기산 및 기타 침출제를 이용하여 리튬을 침출하는 연구가 수행중이며, 본 연구에서는 유기산인 메탄술폰산(Methane sulfonic acid, MSA, CH₃SO₃H)을 이용하여 선택적으로 선침출하였다. 리튬을 선침출하기위한 최적의 조건을 확인하기 위하여 MSA 농도, 광액농도 그리고 과산화수소 투입량을 변수로 하여 실험을 진행하였다. 본 연구를 통해 리튬은 약 100% 그리고 철 및 인 성분은 약 1% 내외로 침출되어 분리 효율 및 변수에 따른 주요 성분의 침출률을 확인할 수 있었다.

• 전기화학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.284-288
• /
• 2008

박막 리튬이차전지의 고용량 음극을 개발하기 위하여, Sn(II) 아세테이트를 포함한 유기전해조 도금법을 이용하여 Sn 박막전극을 제조하였다. $Li^+$와 $Sn^{2+}$를 포함한 전해조에 대한 순환전위전류시험 결과 3종류의 환원 반응이 나타났으며, $2.0{\sim}2.5\;V$ 영역이 Ni 집전체 표면에 대한 Sn의 석출 반응에 해당한다. 수계전해액에 대한 $Sn^{2+}$의 표준환원전위는 2.91 V vs. $Li^+/Li^{\circ}$ 인데 반해 유기전해조에서는 보다 낮은 전위에서 환원반응이 일어났다. 이는 유기전해질의 고저항과 $Sn^{2+}$의 낮은 농도에 기인한 과전위의 결과로 생각된다. 제조한 전극의 물리적 특성 및 전기화학적 특성을 연구하였다. 석출한 Sn 전극을 $150^{\circ}C$로 열처리하여 보다 높은 결정성을 얻을 수 있었고, 이를 Sn/Li 전지로 구성하여 전기화학적 실험을 한 결과 0.25 V와 0.75 V에서 각각 합금화-탈합금화 과정을 확인 할 수 있었다. 제조한 전극의 두께를 전기량을 통하여 계산한 바 $7.35{\mu}m$였으며, 가역용량은 $400{\mu}Ah/cm^2$을 얻었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제31권1호
• /
• pp.16-22
• /
• 2024

전기자동차와 신재생에너지에 관한 관심이 높아지면서 건설장비 산업분야에서도 리튬이온 배터리를 접목하려는 요구가 높아지고 있다. 건설중장비는 건설 현장의 다양한 작업으로 인해 전류 용량의 감소가 급속히 진행되기 때문에 SOC(State of Charge) 및 SOH(State of Health) 같은 배터리의 상태를 더욱 정확하게 추정할 필요가 있다. 본 논문에서는 SOC와 SOH를 동시에 추정이 가능한 적응제어 기법 기반 이중확장칼만필터(Dual Extended Kalman Filter, DEKF) 알고리즘을 이용하여 실제 측정데이터와의 오차를 비교하였다. 배터리 충전 상태 예측을 위해 배터리 셀을 완전 충전 후 0.2C-rate조건에서 SOC 5% 간격으로 OCV를 측정하였고, 배터리의 열화를 판단할 수 있는 건전성 지표 확보를 위해 다양한 C-rate(0.2, 0.3, 0.5, 1.0, 1.5C rate) 조건에서 50 Cycle 동안 노화 실험을 수행하였다. DEKF를 이용한 SOC 및 SOH 추정 오차는 C-rate이 커질수록 커지는 경향을 보였으며 특히 SOC 추정결과, 0.2, 0.5 및 1C-rate에서 6%이하로 나타남을 확인하였다. 또한 SOH 추정 결과는 0.2 와 0.3C-rate에서 각각 최대오차 1.0% 및 1.3% 이내로 좋은 성능을 보이는 것으로 확인하였다. 다만, C-rate가 0.5C-rate에서 1.5C-rate으로 증가함에 따라 추정오차도 1.5%에서 2%로 다소 증가하는 것을 확인할 수 있었으나, 모든 C-rate 조건에서 DEKF를 사용한 SOH의 추정 성능은 약 2% 이내인 것으로 나타났다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.84-87
• /
• 2016

본 논문에서는 자기공명 방식의 무선전력전송 시스템용 100 W급 수신기를 설계, 제작하였다. 제안된 수신기는 1.8 MHz 대역, 100 W급 full-bridge 다이오드 정류기와 정전류 충전기로 구성되어 있다. 특히 정류기에는 30 V 이상의 과전압으로부터 수신기를 보호하는 과전압 보호회로와 수신기에 입력되는 여분 전력을 자동으로 소모하여 수신기의 임력임피던스를 부하변동에 관계없이 일정하게 유지시키는 능동 더미 부하가 내장되어 있다. 정전류 충전기는 최대 1 A의 충전 전류로 배터리를 충전할 수 있도록 설계, 제작되었으며, 충전전류를 제어할 수 있도록 구성되었다. 구성된 수신기를 이용하여 자기공명방식 무선충전 시스템을 구성하였다. 시스템은 130 W 송신기, 1.8 MHz 대역 송수신 공진기, 그리고 제안된 수신기로 구성되어 있으며, 자기공명방식으로 48 V 리튬-이온 배터리를 충전하도록 설계되었다. 시스템 측정 결과, 30 cm의 전송거리에서 약 54 %의 시스템 효율을 나타내었다.

• 한국분말재료학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.43-47
• /
• 2018

Carbon nanofibers (CNF) are widely used as active agents for electrodes in Li-ion secondary battery cells, supercapacitors, and fuel cells. Nanoscale coatings on CNF electrodes can increase the output and lifespan of battery devices. Atomic layer deposition (ALD) can control the coating thickness at the nanoscale regardless of the shape, suitable for coating CNFs. However, because the CNF surface comprises stable C-C bonds, initiating homogeneous nuclear formation is difficult because of the lack of initial nucleation sites. This study introduces uniform nucleation site formation on CNF surfaces to promote a uniform $SnO_2$ layer. We pretreat the CNF surface by introducing $H_2O$ or $Al_2O_3$ (trimethylaluminum + $H_2O$) before the $SnO_2$ ALD process to form active sites on the CNF surface. Transmission electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy both identify the $SnO_2$ layer morphology on the CNF. The $Al_2O_3$-pretreated sample shows a uniform $SnO_2$ layer, while island-type $SnO_x$ layers grow sparsely on the $H_2O$-pretreated or untreated CNF.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.109-115
• /
• 2014

에너지의 고갈을 대비하여 자연을 이용한 태양에너지에 대한 연구는 매우 중대하고 필연적인 과제이다. 이와 더불어 최근 우리나라는 저탄소 녹색성장에 있어 신성장 동력산업의 일환으로 저소비전력, 환경친화적인 조명기구로 LED(Light Emitting Diode)를 선정하여 연구 개발을 촉진하고 이를 활용한 다양한 새로운 산업이 창출되고 있다. 본 개발 내용은 리튬 이온 배터리의 뛰어난 성능을 가지며 폭발 위험성이 현저히 적은 리튬 폴리머 전지를 사용한 태양광 LED 조명시스템을 개발하였다. 태양광 패널은 100W 용량으로 제작하고, 전원공급시스템은 다양한 생활전기로 사용할 수 있도록 직류(DC) 및 교류(AC) 전원을 모두 갖추어 기능상의 편의를 고려하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.187-192
• /
• 2008

Multi-walled carbon nanotube (MWNT)/$SnO_2$ nano-composite (MSC) for the anode electrode of a Li-ion battery was prepared using a homogeneous precipitation method with $SnCl_2$ precursors in the presence of MWNT. XRD results indicate that when annealed in Ar at $400^{\circ}C$, $Sn_6O_4(OH)_4$ was fully converted to $SnO_2$ phases. TEM observations showed that most of the $SnO_2$ nanoparticles were deposited directly on the outside surface of the MWNT. The electrochemical performance of the MSC electrode showed higher specific capacities than a MWNT and better cycleability than a nano-$SnO_2$ electrode. The electrochemical performance of the MSC electrode improved because the MWNT in the MSC electrode absorbed the mechanical stress induced from a volume change during alloying and de-alloying reactions with lithium, leading to an increase in the electrical conductivity of the composite material.