The electrodes comprising nano-sized $LiFePO_4$, carbon black and binder are prepared with two different Al current collectors. One is the generally used normal Al foil and the other is the chemically etched Al foil. Surface characteristics of each Al foil and electrochemical performance of the cathodes using each foil are investigated. The electrode from the etched Al foil exhibits better physical and electrochemical properties as compared to those of the normal Al foil because the etched Al foil has rough surface with sub-micron pores which improve the adhesion between the electrode materials and the substrate. The electrode on the etched Al foil has such a strong peel strength that the impedance is smaller than that of normal one. Indeed the $LiFePO_4$ electrode from the etched Al foil exhibits a better rate capability and remains intact even after storage for 1 week at the charged state at the elevated temperature $60^{\circ}C$.

본 연구에서는 양극 산화를 통해 얻어지는 다공성 니오븀 산화물 제조에 양이온 계면활성제인 Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB)와 음이온 계면활성제인 Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)의 영향을 비교 관찰하였다. SDS가 전해질에 첨가되어 제조된 다공성 니오븀 산화 막은 표면에 장시간 용출이 발생하지 않았고, 계면활성제가 첨가되지 않고 제조된 다공성 니오븀 산화막의 두께와 비교 하였을 때 두께가 두 배 이상 증가된 값을 얻을 수 있었다. 하지만 CTAB가 전해질에 첨가되어 제조된 다공성 니오븀 산화물의 표면에는 용출이 일어났다. 이러한 차이점을 양성으로 대전된 니오븀산화물과 음이온/또는 양이온 계면활성제 사이의 상호작용에 근거하여 설명하였다.

Sulfur cathodes were prepared by ball milling method with different types of electronic conductors and binders in different ball milling time. The sulfur cell with a cathode prepared in 45 min ball milling time gave an initial discharge capacity of 794mAh/g with Super-P as an electronic conductor and poly(vinylidene fluoride) as a binder. The cathode with multi-walled carbon nanotube as an electronic conductor showed an initial discharge capacity of 944 mAh/g and a discharge capacity of 300 mAh/g after 20 cycles. Cathodes with poly(ethylene oxide) and poly(vinylidene fluoride) as binders showed different cycle performance.

전도성 폴리아닐린을 합성하여 용액 공정을 적용한 유기박막 투명전극을 제조, 그 특성을 조사하였다. 용액에 분산된 폴리아닐린을 스핀코팅하여 얻어진 박막 전극은 200 nm의 두께에서 $380{\Omega}/m^2$ 의 면저항을 보였고, 450 nm 이상의 파장에서 85% 이상의 균일한 광투과성을 나타내었다. 전극의 $130^{\circ}C$이상의 온도변화에서는 비교적 높은 저항변화율이 관찰되었다.

전도성 고분자로 널리 알려진 폴리아닐린과 액체전해질의 핵심 재료인 이온성 액체와의 복합체를 형성시키고 이들의 물리적, 전기화학적인 특성을 조사되었다. 이미다졸늄 이온성 액체 (1-methyl-3-propylimidazolium iodide, PMI-I)에 비전도성 폴리아닐린 (Emeraldine Base)을 30 wt%이상 첨가하였을 때 준고형화 현상이 나타났고, 이온성 액체의 이미다졸늄 양이온의 방향족 고리와 폴리아닐린의 벤족기와의 ${\pi}-{\pi}$ 자기상호조립에 의한 약한 도핑작용을 통해 섬유상 구조를 나타내었으며, 전도도의 변화율은 80%이상 유지하였다.

흑연과 1-buthyl-2,3-dimethylimidazolium(BDMI)계 이온성 액체의 계면 반응을 이해하기 위하여 lithium bis(fluorosulfonyl)imide(LiTFSI)가 용해된 BDMI-TFSI 용액 중에서 전기화학 원자간력 현미경(electrochemical atomic force microscopy, ECAFM)을 이용하여 순환 전압전류법 전후에 있어서의 고배향성 열분해 흑연(highly oriented pyrolytic graphite, HOPG)의 표면을 in-situ로 관찰하였다. HOPG 전극에서 리튬의 가역적인 삽입과 탈리반응은 진행되지 않았으며, $BDMI^+$ 양이온의 삽입에 의한 blister의 형성 및 그라펜 층의 파괴만이 관찰되었다. 한편, $BDMI^+$ 양이온의 삽입 반응은 농도가 4.90 mol/kg인 LiTFSI-propylene carbonate(PC)를 15 wt% 함유하고 있는 BDMI-TFSI계에서는 일어나지 않았으며, 이 경우에는 가역적인 리튬의 삽입과 탈리반응이 진행 되었다. ECAFM 결과는 고농도의 PC계 용액이 solid electrolyte interface(SEI)를 형성함으로 인해 $BDMI^+$ 양이온의 삽입을 막는 매우 효과적인 첨가제임을 나타내었다.

In terms of the system efficiency, it is very useful to apply the ejector into the fuel recirculation system of a fuel cell system since the ejector needs no parasitic power to operate. Since the conventional automotive fuel cell use hydrogen and air as their fuel, the only hydrogen is needed to be recirculated for the better fuel efficiency. On the other hand, the submarine fuel cell needs both hydrogen and oxygen recirculation systems because the submarine drives under the sea. In particular, the cathodic recirculation has to meet the tougher target since the oxygen based pressurized stack generally used in the submarine applications generates the significant amount of the water in the stack during the operation. Namely, the oxygen utilization has designed less than 50% in the whole operating range for the better exhausting of the generated waters. And thereby in terms of the oxygen utilization, the entrainment ratio of the ejector should be more than 1 within the whole operating range. However, the conventional ejector using a constant nozzle can not afford to satisfy the mentioned critical requirement. To overcome the problem, the dual-ejector and its control strategy are designed. The performance of the proposed dual-ejector is verified by the experiments based on the real operating conditions of the target submarine system. Furthermore, the proposed design method can be used for the other fuel recirculation system of a large-scale fuel cell system with the critical requirement of the fuel utilization.

Lithium co-polyelectrolyte-ionic liquid systems, using poly (lithium 2-acrylamido-2-methyl propanesulfonate; PAMPSLi) and polyvinyl formamid (PVF) were prepared and their electrochemical and physical properties were measured. The conductivity of co-polymer systems, PAMPSLi/PVF/N, N-dimethyl-N-propyl-N-butylammonium tricyanomethanide (PAMPSLi/PVF/$N_{1134}$TCM) and PAMPSLi/PVF/N, N-dimethyl-N-propyl-N-butylammonium dicyanamide (PAMPSLi/PVF/$N_{1134}$DCA) exhibited low viscosity ($N_{1134}$TCM:$N_{1134}$DCA 28.6cP, 28.7cP) and higher conductivity ($2.48{\times}10^{-3}Scm^{-1}$, $2.2{\times}10^{-3}Scm^{-1}$) than homopolymer system. The ionic conductivity PAMPSLi/PVF/1-ethyl-3-methyl imidazolium dicyanamide (PAMPSLi/PVF/emImDCA) exhibited $1.54{\times}10^{-3}Scm^{-1}$ and low viscosity (emImDCA: 28.09cP). High flexibility of imidazolium cation and dissociation of lithium cation from the co-polymer chains were affected by high conductivity and low viscosity.

용융탄산염 연료전지(MCFC)의 양극으로 사용되는 NiO는 $650^{\circ}C$의 용융탄산염과 산소 분위기 조건에서 안정하고 높은 전기 전도도를 가지는 장점이 있다. 그러나, 장시간 운전 시 양극에서 전해질로의 Ni dissolution은 전지 내부의 단락을 초래하여 전지의 수명을 단축시킨다. 본 연구에서는 대체 전극물질로서 코발트와 나이오븀을 코팅시킨 NiO 전극을 제조하였으며, 이렇게 제조된 전극은 기존 NiO전극과 비교하여 낮은 Ni dissolution과 안정되고 우수한 전기화학 성능을 보임을 확인하였다.

전해액 상용성의 boron trifluoride lithium methacrylate ($BF_3$LiMA)를 기본으로 하는 겔 고분자 전해질 (gel polymer electrolytes, GPE)에서 $BF_3$LiMA의 농도가 이온전도도, 전기화학적 안정성에 미치는 영향을 AC impedance 측정법과 linear sweep voltammetry (LSV)를 통하여 평가하였다. 그 결과 $BF_3$LiMA가 4wt% (고분자함량 21 wt%)일 때, 상온 이온전도도가 $5.3{\times}10^{-4}Scm^{-1}$로서 가장 높게 관찰되었으며 4 wt% 전후로 다시 감소하였다. $BF_3$LiMA 기반의 GPE는 음이온이 고정되어 있는 자기-도핑형 계열로서 우수한 전기화학적 안정성을 확인하였다. 한편 $BF_3$LiMA 기반 GPE는 리튬금속과 비교적 불안정한 계면반응성을 보여주었지만 흑연/GPE/흑연, LCO/GPE/LCO에서는 높은 계면안정성을 형성하였다. 따라서 $BF_3$LiMA 기반의 GPE를 통하여 높은 상온 이온전도도와 전기화학적 안정성 및 흑연과 LCO 양극산화물에 대한 우수한 계면특성을 확보할 수 있었다.