• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권1호
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• pp.74-81
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• 2021

Silicon (Si) is recognized as a promising anode material for high-energy-density lithium-ion batteries. However, under a condition of electrode comparable to commercial graphite anodes with low binder content and a high electrode density, the practical use of Si is limited due to the huge volume change associated with Si-Li alloying/de-alloying. Here, we report a novel core-shell composite, having a reversible capacity of ~ 500 mAh g-1, by forming a shell composed of a mixture of nano-Si, graphite nanosheets and a pitch carbon on a spherical natural graphite particle. The electrochemical measurements are performed using electrodes with 2 wt % styrene butadiene rubber (SBR) and 2 wt.% carboxymethyl cellulose (CMC) binder in an electrode density of ~ 1.6 g cm-3. The core-shell composites having the reversible capacity of 478 mAh g-1 shows the outstanding capacity retention of 99% after 100 cycles with the initial coulombic efficiency of 90%. The heterostructure of core-shell composites appears to be very effective in buffering the volume change of Si during cycling.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.327-333
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• 2022

본 연구에서는 고용량 음극 소재로 활용되는 실리콘의 부피팽창을 개선하기 위해 Si/CNT/C 음극 복합소재를 제조하였다. Si/CNT는 표면 개질에 의한 양전하 실리콘과 음전하 CNT의 정전기적 인력에 의해서 제조되었고, 수열합성에 의해서 구형의 Si/CNT/C 복합소재를 합성하였다. 전극 제조는 poly(vinylidene fluoride) (PVDF), polyacrylic acid (PAA) 및 styrene butadiene rubber (SBR) 바인더를 사용하였고, 1.0 M LiPF₆ (EC:DMC:EMC = 1:1:1 vol%) 전해액 및 fluoroethylene carbonate (FEC)가 첨가된 전해액을 사용하여 전지를 제조하였다. Si/CNT/C 음극 복합소재는 SEM, EDS, XRD 및 TGA를 사용하여 물리적 특성을 분석하였으며, 사이클, 율속, dQ/dV 및 임피던스 테스트를 통해 리튬이온 배터리의 성능을 조사하였다. 활물질로 Si/CNT/C 복합소재, 바인더로 PAA/SBR, 전해액으로 FEC 10 wt%가 첨가된 EC:DMC:EMC 용매를 사용했을 경우, 50 사이클 후 914 mAh/g의 높은 가역 용량과 83%의 용량 유지율 및 2 C/0.1 C에서 70%의 속도 특성을 보여주었다.

• Elastomers and Composites
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• 제42권2호
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• pp.112-118
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• 2007

EPDM을 결합재로 사용하고, HRP를 고정시켜 과산화수소 정량을 위한 탄소반죽전극을 제작하고, 바이오센서로서 실용화 가능성을 살펴보기 위하여 전기화학적 특성을 고찰하였다. 실험 농도 영역에서 신호의 Lineweaver-Burk 도시가 보여준 좋은 직선성은 촉매력이 효과적으로 발휘될 수 있도록 EPDM이 전극 물질 속에서 HRP를 잘 고정하고 있음을 보여 주었으며, 이는 EPDM이 전극물질 결합재로 활용될 수 있음을 말하는 것이다. 전극은 낮은 전극전위($0.0\sim-1.0$ V vs. Ag/AgCl)에서 작동하였으며, 이 때 얻어진 신호는 높은 감도와 재현성을 보여 주었다. 특히 건조된 고무의 기계적 안정성은 탄소반죽 전극 실용화의 난제였던 실리콘 오일 결합재의 대체가능성을 열어주었다.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 1998년도 추계학술대회 논문집
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• pp.248-253
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• 1998

Recently, the uses of Ceramic/metal bonded joints, resin/metal joints, adhesive joints, composite materials which are composed of dissimiliar materials have increased in various industry fields. Since the ceramic/metal bonded joints material is made at a high temperature, residual stress distributions due to differences in material properties were investigated by varying material parameters. The two dimensional finite element analysis was performed to study residual stress distribution in Si3N4/SM45C bonded joint with a copper interlayer between the silicon nitride(Si3N4) and the structural carbon steel(SM45C) and 4-point bending tests were carried out under room temperature. Fracture surface and crack propagation path were observed using scanning electron microscope and characteristics of its fracture was discussed.

• Composites Research
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• 제12권3호
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• pp.8-16
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• 1999

탄소직포/탄소/SiC 복합재는 탄소직포/탄소 프로폼을 SiC의 유기전구체인 polycarbosilane에 다중함침 열처리하여 제조하였다. 더불어 탄소 섬유의 분율과 배열 형태가 다른 두 가지 종류의 저밀도 탄소/탄소 복합재 즉, 탄소직포($\thickapprox$55 vol%)/탄소 복합재와 chopped 탄소섬유($\thickapprox$40 vol%)/탄소 복합재를 $1700^{\circ}C$ 진공 분위기에서 용융 실리콘과 반응결합하여 고밀도의 탄소섬유/Si/SiC 복합재도 제조하였다. 이 반응 결합 공정 이전 각 밀도가 1.6g/$cm^3$인 탄소직포/탄소 복합재와 1.15g/$cm^3$인 chopped 탄소섬유/탄소 복합재는 반응결합 후 그 밀도가 각각 2.1g/$cm^3$로 증가하였다. 제조한 복합재는 전형적인 섬유강화 복합재의 파괴거동을 보였으며 반응결합 후 밀도와 stiffness 그리고 탄성 한계 강도 등은 모두 현저히 증가하였다. 3점 곡강도와 인장 시험으로 기계적 물성을 비교평가하였다. 탄소직포/탄소 복합재와 chopped 탄소섬유/탄소 복합재의 곡강도에 대한 인장 강도의 비는 약 1/3이었다. 탄소직포/Si/SiC 복합재의 밀도는 2.06g/$cm^3$, 최대 곡강도는 ~120 MPa, 탄성한계 응력은 ~80 MPa를 나타내었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권8호
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• pp.854-860
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• 1997

The tribological property of ceramics is very important for use in seal rings, pump parts, thread guides and mechanical seal, etc. In the present study, which RBSC/graphite composites were manufactured by adding graphite powders with different particle sizes to mixtures of SiC powder, metallic silicon, carbon black and alumina, effects on the tribological property of each RBSC/graphite composite was investigated in accordance with the particle size of the added graphite powder. The water absorption, the bending strength and the resistance for the friction and wear were measured, and the crystalline phase and the microstructure were respectively examined by using XRD and SEM. In case that the particle size of the graphite powder was fine(2${\mu}{\textrm}{m}$), the formation of $\beta$-SiC was accelerated, thereby making the increase of the bending strength and the decrease of the water absorption, but no improvement for the tribological properties. Furthermore, in case that the particle size of the graphite powder was some large(88~149${\mu}{\textrm}{m}$), the formation of $\beta$-SiC was not accelerated, to thereby make the decrease of the bending strength and the increase of the water absorption, but the improvement for the tribological property of only the composite having the graphite powder of 20 vol%. In addition, in case that the particle size distribution of the graphite powder was large (under 53 ${\mu}{\textrm}{m}$), there was no improvement for every properties. However, the composites, which the graphite powder with the particle size of 53~88 ${\mu}{\textrm}{m}$ was added in 10~15 vol%, had the most increased resistance for the friction and wear which show the worn out amount of 0.4~0.6$\times$10-3 $\textrm{cm}^2$, and the value of the bending strength is 380~520 kg/$\textrm{cm}^2$.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권11호
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• pp.3706-3710
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• 2012

A novel silicon-containing arylacetylene resin (MSAR) modified by dipropargyl ether of bisphenol A (DPBPA) and dipropargyl ether of perfluorobisphenol A (DPPFBPA) was prepared separately. The curing behaviors of modified resins, DPBPA/MSAR and DPPFBPA/MSAR, were characterized with differential scanning calorimeter (DSC). The kinetic parameters of modified resins were obtained by the Kissinger and Ozawa methods. The results of dynamic mechanical analysis (DMA) revealed that the glass transition temperature ($T_g$) of the cured DPBPA/MSAR reached $486^{\circ}C$. According to the thermogravimetric analysis (TGA), the decomposition temperature ($T_{d5}$) of the cured resins and char yield ($Y_c$, $800^{\circ}C$) decreased as the dipropargyl ether loadings increased, especially in air. With the same weight loading, thermal stability of DPBPA/MSAR was better than that of DPPFBPA/MSAR. The carbon fiber (T300) reinforced composites exhibited excellent flexural properties at room temperature with a high property retention at $300^{\circ}C$.

• 전기화학회지
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• 제19권3호
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• pp.87-94
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• 2016

나노 크기에 비해 부피 변화가 상대적으로 더 큰 서브마이크로미터 크기의 실리콘 음극의 성능 향상을 위해 도전재 역할을 하는 3,6-poly(phenanthrenequinonone) (PPQ) 전도성 고분자 바인더와 카복시기를 가져 결착력이 좋은 poly(acrylic acid) (PAA)를 블렌딩 한 복합 바인더를 도입하였다. PAA를 PPQ와 블렌딩하여 전극을 제조했을 때 결착력이 월등히 증가하였고 충방전실험 결과 PPQ 바인더를 단독으로 사용한 전극보다 안정된 수명 특성을 나타냈다. PPQ와 PAA의 함량 비율을 2:1, 1:1, 1:2(무게비)로 하여 각 전극의 수명 특성을 비교했을 때, PPQ의 함량이 가장 큰 전극(2:1, QA21)이 50번째 사이클에서 가장 좋은 용량 유지율을 보였다. 이는 PPQ가 입자 간 또는 입자와 집전체 사이에서 도전재로서 존재하여 전자가 이동할 수 있는 통로를 제공해 주고 PAA가 적절한 결착력을 제공해주어 전극의 내부 저항이 가장 작았기 때문이다. PPQ-PAA 복합 바인더를 사용한 전극은 입자 형태의 도전재인 super-P를 전체 전극 무게 대비 20%를 첨가하여 제조한 전극보다도 더 안정적인 수명 특성을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제10권6호
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• pp.843-847
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• 1999

본 연구에서는 유동층-화학증기침투에 의해 이염화이메틸규소(DDS)와 수소로부터 생성된 탄화규소를 활성탄에 증착시킨 세라믹 탄소/탄화규소복합체가 제조되었다. 4~12, 12~20, 20~40 mesh의 활성탄이 사용되었다. 증착 후 반응물인 이염화이메틸규소의 농도, 활성탄의 크기, 반응압력, 반응시간에 따른 반응후 각 시료의 표면적과 증착량 및 증착양상을 관찰하였다. 실험결과 DDS의 농도가 낮고 반응압력이 작을수록 시료 기공내에 고른 증착을 갖는 것을 알 수 있었다. 또한 기공직경과 표면적들이 어떠한 시점에서 최소값을 갖는 것으로 기공내부 증착에서 입자외부 표면 증착으로 바뀜을 알 수 있었다. DDS의 농도가 낮고 반응압력이 낮을 때 작은 탄화규소입자가 활성탄 표면에 더욱 고르게 증착되었다. 이 결과들은 SEM, TGA, 기공도측정장치, BET에 의해 확인되었다.

• 한국재료학회지
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• 제28권2호
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• pp.75-81
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• 2018

An ultra-high temperature ceramic, tantalum carbide, has received much attention for its favorable characteristics: a superior melting point and chemical compatibility with carbon and other carbides. One drawback is the high temperature erosion of carbon/carbon (C/C) composites. To address this drawback, we deposited TaC on C/C with silicon carbide as an intermediate layer. Prior to the TaC deposition, the $TaCl_5-C_3H_6-H_2$ system was thermodynamically analyzed with FactSage 6.2 and compared with the $TaCl_5-CH_4-H_2$ system. The results confirmed that the $TaCl_5-C_3H_6-H_2$ system had a more realistic cost and deposition efficiency than $TaCl_5-CH_4-H_2$. A dense and uniform TaC layer was successfully deposited under conditions of Ta/C = 0.5, $1200^{\circ}C$ and 100 torr. This study verified that the thermodynamic analysis is appropriate as a guide and prerequisite for carbide deposition.