• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권11호
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• pp.3190-3194
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• 2010

Mixed electrolytes formed by the combination of 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl) imide (BMP-TFSI) ionic liquid and standard liquid electrolyte are prepared and characterized. Linear sweep voltammetry measurements demonstrate that these mixed systems exhibit a wide electrochemical stability window, allowing them to be suitable electrolyte for carbonaceous anode-based lithium-ion batteries. Lithium-ion cells composed of graphite anode and $LiCoO_2$ cathode are assembled using the mixed electrolytes, and their cycling performances are evaluated. The cell containing proper content of BMP-TFSI shows good cycling performance comparable to that of a cell assembled with organic electrolyte. The presence of BMP-TFSI in the mixed electrolyte contributes to the reduction of the flammability of electrolyte solution and the improvement of the thermal stability of charged $Li_{1-x}CoO_2$ in the electrolyte solution.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.42-48
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• 2021

본 연구에서는 LiNi0.85Co0.15O2의 전기화학적 특성과 열적 안정성을 향상시키기 위하여 LiNi0.85Co0.15O2에 이종원소인 Zn와 Al을 함께 첨가하여 고상법으로 합성하였다. 물질의 결정 구조, 크기 및 표면 상태는 XRD, SEM을 이용하여 분석하였고 전기화학적 특성은 충방전기를 이용하여 CV(cyclic voltammetry), 초기 충·방전 프로파일, 출력 특성, 수명 특성 등을 측정하였다. Al-O의 강한 결합에너지는 양극활물질의 구조적 안정성을 향상시켰으며, Li+와 Ni2+의 양이온 혼합을 막아 전기화학적 특성 또한 향상되었다. Zn의 큰 이온반경은 양극활물질의 격자상수를 증가시켜 단위 셀의 부피가 확장되었다. Zn와 Al을 0.025몰씩 첨가한 물질의 경우, 0.5 C-rate의 전류밀도에서 100 사이클 동안 80%의 용량 유지율을 보여주었으며 이 결과는 NC 양극활물질보다 12% 높은 수치이다. 또한, 5 C-rate에서의 방전용량은 104 mAh/g으로 기존의 NC 양극활물질보다 36 mAh/g 높은 수치를 보였다. Zn과 Al이 0.025몰씩 첨가된 NC 양극활물질은 출력 특성, 수명 특성에서 우수한 특성을 보여주었다.

• 전기화학회지
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• 제24권4호
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• pp.120-132
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• 2021

기존 LiCoO₂의 고전압 사용의 제약에 따른 용량적 한계와 코발트 원료의 높은 가격을 해결하기 위하여 high-Nickel에 대한 개발이 활발히 진행되고 있지만 Ni 함량의 증가에 따른 구조적 안정성의 저하에 의한 전지 특성의 저하는 상용화를 지연시키는 중요한 원인이 되고 있다. 이에 Ni-rich 삼성분계 양극소재 LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂의 고안정성을 높이고자 전구체에 균일한 이종원소 Ti를 치환을 위해서 나노크기의 TiO₂ 서스펜젼 형태 소스를 사용하여 전구체 Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2-x(OH)₂/xTiO₂를 제조하였다. Li₂CO₃와 혼합하고, 열처리 후 양극활물질 LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2-xTi_xO₂ 합성하여 Ti 함량에 따른 물리적 특성을 비교하였다. Field Emission Scanning electron Microscope(FE-SEM) 및 Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) mapping 분석을 통해 Ti 치환된 구형의 전구체와 입자 크기 측정을 통해 균일한 입자크기를 가지는 양극 활물질 제조를 확인하였고, 내부치밀도와 강도가 증가함을 확인 하고, X-ray Diffractometry (XRD) 구조 분석과 Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) 정량분석을 통해 Ti 치환된 양극활물질 제조 및 고온, 고전압에서 충·방전을 지속하더라도 효과적으로 용량이 유지됨을 확인하였다.

• Carbon letters
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• 제1권3_4호
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• pp.148-153
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• 2001

The initial irreversible capacity, $Q_i$, is one of the parameters to express the material balancing of the cathode to anode. We introduced new terms, which are the initial intercalation Ah efficiency (IIE) and the initial irreversible specific capacity at the surface ($Q_{is}$), to express precisely the irreversibility of an electrode/electrolyte system. Two terms depended on kinds of active-materials and compositions of the electrode, but did not change with charging state. MPCF had the highest value of IIE and the lowest value of $Q_{is}$ in 1M $LiPE_6$/EC + DEC (1 : 1 volume ratio) electrolyte. IIE value of $LiCoO_2$ electrode was 97-98%, although the preparation condition of the material and the electrolyte were different. $Q_{is}$ value of $LiCoO_2$ was 0~1 mAh/g. MPCF-$LiCoO_2$ cell system had the lowest of the latent capacity. $Q_{is}$ value increased slightly by adding conductive material. IIE and $Q_{is}$ value varied with the electrolyte. By introducing PC to EC+DEC mixed solvent, IIE values were retained, but $Q_{is}$ increased. In case of addition of MP, IIE value increased and $Q_{is}$ value also increased a little.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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• pp.252-254
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• 2002

In this study, polyurethane acrylate macromer was synthesized and it was used in a gel polymer electrolyte, and then its electrochemical performances were evaluated. LiCoO$_2$/GPE/MCF cells were also prepared and their performances depending on discharge currents and temperatures were evaluated. ionic conductivity of the gel polymer electrolyte with PUA at room temperature and -20$^{\circ}C$ was ca. 4.5 x 10$\^$-3/ S/cm and 1.7${\times}$10$\^$-3/ S/cm, respectively. GPE was stable electrochemically up to 4.5 V vs. Li/Li$\^$+/. LiCoO$_2$/GPE/MCF cell showed a good high-rate and a low-temperature performance.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.132-137
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• 2020

Lithium secondary batteries have become an important power source for portable electronic devices such as cellular phones, laptop computers. Presently, commercialized lithium-ion batteries use a LiCoO₂ cathode. However, due to the high cost and environmental problems resulting from cobalt, an intensive search for new electrode materials is being actively conducted. Recently, solid solution LiMn_1-xNi_xO₂ have become attractive because of high capacity and enhanced safety at high voltages over 4.5 V. The Li_1.6Ni_0.35Mn_0.65O₂ compounds were conventionally prepared by a sol-gel method, which can produce the layered Li-Ni-Mn-O compounds with a high homogeneity. And by adding a graphene 2wt% the first charge-discharge voltage profiles was increased over Li_1.6Ni_0.35Mn_0.65O₂ compound. Also, the variation s of the discharge capacities with cycling showed a higher capacity retention rater. In this study, material lifecycle evaluation was performed to analyze the environmental impact characteristics of Li_1.6Ni_0.35Mn_0.65O₂ & graphene 2wt% half-cell manufacturing process. The software of material life cycle assessment was Gabi. Through this, environmental impact assessment was performed for each process. The environmental loads induced by Li_1.6Ni_0.35Mn_0.65O₂ & graphene 2wt% synthesis process were quantified and analyzed, and the results showed that the amount of power had the greatest impact on the environment.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권1호
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• pp.131-136
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• 2008

용매 N-methyl-2-pyrrolidone(NMP)과 dimethyl acetamide(DMAc)를 각각 사용하고 물을 비용매로 사용하는 상반전 기법에 의해, 실리카($SiO_2$)와 티타니아($TiO_2$) 나노입자가 각각 충진된 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVdF-HFP) 고분자 전해질을 제조하고, 이를 고용량 양극재료인 $Li[Ni_{0.15}Co_{0.10}Li_{0.20}Mn_{0.55}]O_2$를 주성분으로 하는 양전극과 리튬금속 음전극 사이에 채용하는 리튬금속 고분자 2차전지를 제작하여 그 충방전 특성을 조사하였다. 고분자 전해질 제조에 사용한 용매에 상관없이 실리카 충진재의 함량이 40~50 wt%인 상반전막을 고분자 전해질로 적용하였을 때 가장 높은 방전용량(180 mAh/g)을 나타내었으며, 이 경우 대개 80 사이클까지 초기용량의 99% 정도의 지속성을 보이다가 그 이후 급격한 용량 감소를 보였다. 이 용량 감소는 상반전막이 보장하는 용량 유지능력이 더이상 발휘될 수 없는 상태로 고분자 전해질에 리튬 dendrite가 침적되었기 때문이라 생각된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제29권9호
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• pp.1705-1710
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• 2008

Imidazolium based zwitterions, 1,2-dimethylimidazolium-3-n-propanesulfonate (DMIm-3S) and 1-Butylimidazolium-3-n-butanesulphonate (BIm-4S), were synthesized, and utilized them as additive for Li ion cell comprising of graphite anode and $LiCoO_2$ cathode. The use of 10 wt% of DMIm-3S in 1 M $LiPF_6$, EC-EMCDMC (1:1:1 (v/v)) resulted in the increased high rate charge-discharge performance. The low temperature performance of the Li ion cells at about −20 ${^{\circ}C}$ was also enhanced by these zwitterion additives. The DMIm- 3S additive resulted in the better capacity retention by the Li-ion cells even after 120 cycles with 100% depth of discharge (DOD) at 1 C rate in room temperature. Surface morphology of both graphite and $LiCoO_2$ electrode before and after 300 cycles was studied by scanning electron microscopy. An analogous study was performed using liquid electrolyte without any additive.

• 전기화학회지
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• 제1권1호
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• pp.14-17
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• 1998

MPCF는 Li ion 2차전지용 부극 활물질로 연구되고 있다. 흑연화 MPCF는 높은 방전 용량과 우수한 충방전 효율을 가진다. $0\~1$ V전위영역에서 25 mA/g의 정전류로 충방전할 때의 MPCF/Li전지의 초기 방전 용량은 300 mAh/g이며, 충방전 효율은 $90\%$ 이상을 나타낸다. $LiCoO_2$을 정극 활물질로, 혼합 탄소재료를 부극 활물질로 사용하여 원통형 Li ion 2차전지를 제작하였다. Li ion 2차전지의 수명 특성을 향상하기 위하여, 흑연화 MPCF에 이종 탄소 재료를 $10 wt\%$ 혼합하였다. 혼합 탄소재료를 사용한 Li ion 2차전지의 수명 성능은 흑연화 MPCF만을 사용한 전지보다 우수하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제47권1호
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• pp.66-70
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• 2010

This article presents a brief review of our recent studies on flowerlike nanostructured $CeO_2$ materials. These materials are monodispersed microspheres with peony appearance, open mesoporous structure, large specific surface area and nano-crystalline feature. The applications of this type of novel material to SOFC, ethanol steam reforming and CO oxidation are introduced.