• 전기화학회지
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• 제23권4호
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• pp.105-112
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• 2020

리튬이온 이차전지용 음극 활물질 중 전환반응을 거치는 전이금속 산화물은 높은 용량을 지니고 있으나, 아직 해결되어야 하는 여러 문제점을 지니고 있다. 본 연구에서는 새로운 음극 활물질로써 망간 피로인산화물(Mn₂P₂O₇) 및 니켈 피로인산화물(Ni₂P₂O₇)과 이를 포함하는 탄소 복합물질을 고상법으로 간단하게 합성하였다. 망간 피로인산화물 및 니켈 피로인산화물의 초기 가역용량은 각각 333 및 340 mAh g^-1의 용량을 나타내었으며, 탄소와 복합재료를 구성하면 각각 433 및 387 mAh g^-1로 가역용량이 증가하였을 뿐만 아니라 초기효율도 약 10% 정도 향상되었다. 망간 피로인산화물과 탄소와의 복합재료로 구성된 활물질이 가장 높은 초기용량과 효율을 지니며, 사이클 성능도 가장 우수하였다. 다중 음이온을 포함하는 망간 피로인산화물은 망간 산화물인 MnO와 비교하였을 때, 음이온의 질량이 크기 때문에 무게당 용량은 낮았지만, 전압곡선이 기울기를 지니는 형태를 나타내면서 충전(lithiation)전압은 0.51에서 0.57 V (vs. Li/Li⁺)로 높아지고, 방전(delithiation)전압은 1.15에서 1.01 V (vs. Li/Li⁺)로 낮아졌다. 따라서, 충전과 방전에서의 전압차이가 0.64 에서 0.44 V로 크게 감소하므로 전지의 전압효율이 개선되며, 방전과정에서 음극전위가 낮아지게 되어 완전지의 작동전압을 높일 수 있다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제7권4호
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• pp.245-250
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• 2016

The layered $Na_{0.6}Li_{0.6}[Mn_{0.72}Ni_{0.18}Co_{0.10}]O_2$ composite with well crystalized and high specific capacity is prepared by molten-salt method and using the substitution of Na for Li-ion battery. The effects of annealing temperature, time, Na contents, and electrochemical performance are investigated. In XRD analysis, the substitution of Na-ion resulted in the P2-$Na_{2/3}MO_2$ structure ($Na_{0.70}MO_{2.05}$), which co-exists in the $Na_{0.6}Li_{0.6}[Mn_{0.72}Ni_{0.18}Co_{0.10}]O_2$ composites. The discharge capacities of cathode materials exhibited $284mAhg^{-1}$ with higher initial coulombic efficiency.

• 한국지구과학회지
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• 제27권1호
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• pp.49-60
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• 2006

본 연구는 나주지역 하상퇴적물에 대한 지구화학적 특성 연구이다. 이를 위해 1차 수계를 대상으로 139개의 하상퇴적물 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 실험실에서 자연 건조시켰으며, XRF, ICP-AES, NAA를 이용하여 화학분석을 실시하였다. 기반암에 따른 지구화학적 특성을 알아보기 위하여, 화강암질편마암 지역, 편암류 지역, 화강암류 지역, 사질암 지역, 응회암 지역, 안산암 지역, 유문암 지역으로 분류하였다. 나주지역 하상퇴적물의 지질집단별 주성분원소 평균함량은 $SiO_2\;58.37{\sim}66.06wt.%,\;Al_2O_3\;13.98{\sim}18.41wt.%,\;Fe_2O_3\;4.09{\sim}6.10wt.%,\;CaO\;0.54{\sim}1.33wt.%,\;MgO\;0.86{\sim}1.34wt.%,\;K_2O\;2.38{\sim}4.01wt.%,\;Na_2O\;0.90{\sim}1.32wt.%,\;TiO_2\;0.82{\sim}1.03wt.%,\;MnO\;0.09{\sim}0.15wt.%,\;P_2O_5\;0.11{\sim}0.18wt.%$이다. 주성분원소의 평균함량 비교에서 $Al_2O_3$와 $K_2O$는 화강암질편마암 지역에서, $Fe_2O_3,\;CaO,\;P_2O_5$는 응회암 지역에서, MgO와 $TiO_2$는 안산암 지역에서, $Na_2O$는 유문암 지역에서 높고, $SiO_2$와 MnO 함량은 사질암 지역에서 약간 높다. 미량성분 및 희토류원소의 지질집단별 평균함량은 $Ba\;1278{\sim}1469ppm,\;Be\;1.1{\sim}1.5ppm,\;Cu\;18{\sim}25ppm,\;Nb\;25{\sim}37ppm,\;Ni\;16{\sim}25ppm,\;Pb\;21{\sim}28ppm,\;Sr\;83{\sim}155ppm,\;V\;64{\sim}98ppm,\;Zr\;83{\sim}146ppm,\;Li\;32{\sim}45ppm,\;Co\;7.2{\sim}12.7ppm,\;Cr\;37{\sim}76ppm,\;Cs\;4.8{\sim}9.1ppm,\;Hf\;7.5{\sim}25ppm,\;Rb\;88{\sim}178ppm,\;Sc\;7.7{\sim}12.6ppm,\;Zn\;83{\sim}143ppm,\;Pa\;11.3{\sim}37ppm,\;Ce\;69{\sim}206ppm,\;Eu\;1.1{\sim}1.5ppm,\;Yb\;1.8{\sim}4.4ppm$이다. Pb, Li, Cs, Hf, Rb, Sb, Pa, Ce, Eu, Yb 평균함량은 화강암질편마암 지역에서, Ba, Co, Cr 평균함량은 편암류 지역에서, Nb, Ni, Zr 평균함량은 사질암 지역에서, Sr 평균함량은 응회암 지역에서 높고, Be, Cu, V, Sc, Zn 평균함량은 안산암 지역에서 다른 지질집단에서 보다 높다.

• 한국진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.527-533
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• 2006

졸-겔(sol-gel) 방법을 이용하여 스피넬(spinel) 구조를 가지는 $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ 박막을 x = 0.9까지 합성하였다. 니켈 치환된 박막은 작은 x 값에서는 cubic 구조가 유지되지만, $x{\geq}0.6$ 범위에서는 tetragonal 구조로 상전이가 일어남이 발견되었다. 이와 같은 cubic-tetragonal 상전이는 low-spin $(t_{2g}^6,e_g^1)$ 상태를 가지는 $N^{3+}(d^7)$ 이온이 팔면체 자리를 차지하게 됨으로써 나타나는 Jahn-Teller 효과에 의한 것으로 해석된다. 이와 같은 Ni 이온들은 +3 및 +2의 원자가를 가지고 존재함이 X-ray photoelectron spectroscopy 분석을 통하여 확인되었다. $LiNi_xMn_{2-x}O_4$ 박막들에 대하여 가시광선-자외선 영역에서 spectroscopic ellipsometry(SE)를 이용하여 광학적 성질을 조사하였고, 그 결과 분석을 통하여 화합물 전자구조에 대하여 고찰하였다. SE 측정된 유전함수 스펙트럼은 주로 전하이동(charge-transfer, CT) 전이(transition)에 의한 넓은 에너지 영역을 가지는 1.9, 2.3, $2.8{\sim}3.0$, $3.4{sim}3.6eV$ 근처의 흡수구조 들로 이루어져 있는데, $O^{2-}$에서 $Mn^{4+}$ 이온의 $t_{2g}$ (1.9 eV)와 $e_g$ $(2.8{\sim}3.0\;eV)$로의 전이 즉, $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{4+}(3d)$ 및 $O^{2-}$에서 $Mn^{3+}$ 이온의 $t_{2g}$ (2.3 eV)와 $e_g$ ($3.4{\sim}3.6$ eV)로의 전이 즉, $O^{2-}(2p){\rightarrow}Mn^{3+}(3d)$ 등에 의한 것으로 해석된다. 또한, 1.6, 1.8, 1.9 eV 부근에서 관측된 좁은 에너지 영역의 흡수구조 들은 팔면체 $Mn^{3+}$ 이온 내에서의 d-d 결정장(crystal-field) 전이에 의한 것으로 해석된다. 이러한 흡수구조는 Ni 치환량이 증가함에 따라 그 강도가 감소한다. x = 0.6의 경우 $e_g$ 상태와 관련된 CT 전이구조 들이 $t_{2g}$ 상태와 관련된 전이구조 들에 비하여 큰 폭으로 감소하는데 이것은 Jahn-Teller 효과에 의해서 격자상수가 tetragonal 구조로 확장됨에 따라 $e_g$ 상태와 $O^{2-}(2p)$ 상태 간의 파동함수 중첩이 감소한 것에 기인하는 것으로 해석된다.

• 대한화학회지
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• 제49권6호
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• pp.560-566
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• 2005

순수한 또는 미량의 구리(몰 퍼센트(0.0$Na_{1.9}Li_{0.1}Ti_{3-X}Cu_XO_{7-X}$) 물질을 합성하였다. 상온에서 모든 구리 혼입 유도체와 다양한 낮은 온도에서 0.05몰 퍼센트 Cu 혼입 유도체의 EPR 특성을 조사하였다. 격자 안의 $Ti^{4+}$자리에 $Cu^{2+}$가 치환됨으로 인한 TiO6 팔면체의 찌그러짐이 나타났다. 또한, log(${\sigma}_{d.c.}T$) 대 1000/T 그래프를 통하여 세개의 특징적인 영역이 관찰되어진다. 가장 낮은 온도 영역은 모든 구리 혼입 유도체의 polaron 과 Li이 치환된 $Na_2Ti_3O_7$의 이온 전도도에 기인한다. 중간 온도영역의 전도 메커니즘은 관련된 층간의 이온 전도도에 기인하며 가장 높은 온도 영역에서는 변형된 층간 이온 전도도에 기인한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제12권1호
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• pp.126-136
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• 2021

The electrochemical performance of all-solid-state cells (ASSCs) based on sulfide electrolytes is critically affected by the undesirable interfacial reactions between oxide cathodes and sulfide electrolytes because of the high reactivity of sulfide electrolytes. Based on the concept that the interfacial reactions are highly dependent on the type of sulfide electrolyte, the electrochemical properties of the ASSCs prepared using three types of sulfide electrolytes were observed and compared. The Li2MoO4-LiI coating layer was also introduced to suppress the interfacial reactions. The cells using argyrodite electrolyte exhibited a higher capacity and Coulombic efficiency than the cells using 75Li2S-22P2S5-3Li2SO4 and Li7P3S11 electrolytes, indicating that the argyrodite electrolyte is less reactive with cathodes than other electrolytes. Moreover, the introduction of Li2MoO4-LiI coating on the cathode surface significantly enhanced the electrochemical performance of ASSCs because of the protection of coating layer. Pulverization of argyrodite electrolyte is also effective in increasing the capacity of cells because the smaller size of electrolyte particles improved the contact stability between the cathode and the sulfide electrolyte. The cyclic performance of cells was also enhanced by pulverized electrolyte, which is also associated with improved contact stability at the cathode/electrolyte. These results show that the introduction of Li2MoO4-LiI coating and the use of pulverized sulfide electrolyte can exhibit a synergic effect of suppressed interfacial reaction by the coating layer and improved contact stability owing to the small particle size of electrolyte.

• 한국재료학회지
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• 제22권7호
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• pp.368-373
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• 2012

Glasses were prepared with compositions of $(13-x)BaO-80B2_O_3-7Li_2O{\cdot}xSm_2O_3$, BBLSx(x=0.5, 0.4, 0.3) by melting the starting materials of boron oxide(99.9%), lithium oxide(99.9%), barium carbon oxide(99.9%), and samarium oxide(99.9%) and then quenching the melt at $1350^{\circ}C$. This led to good-quality BBLSx(x=0.4, 0.3) and poor-quality BBLSx(x=0.5) glasses. The physical and structural properties of the BBLSx glasses were studied by means x-ray diffraction, scanning electron microscopy(SEM), differential scanning calorimetry(DSC), and dielectric spectroscopy. From the x-ray diffraction and SEM results, the quality of the BBLSx glasses significantly depends on the $Sm_2O_3$ concentration. The x-ray diffraction pattern showed that the crystallites in the BBLSx glasses after heat treatment at $700^{\circ}C$ may be $LiBaB_9O_{15}$. From the DSC results, the glass transition temperatures($T_g$), crystallization temperatures($T_c$), and the maximum temperatures of the crystallized($T_p$) BBLSx glasses all changed with the $Sm_2O_3$ concentration. According to the dielectric spectroscopy results, the values of the real dielectric constant and Tan ${\delta}$ of the BBLSx glasses depended on the $Sm_2O_3$ concentration. The values of the real dielectric constant and Tan ${\delta}$ were also shown to depend on the measuring temperature, possibly due to the ion migration in the bulk of the BBLSx glasses.

• 한국재료학회지
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• 제3권3호
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• pp.207-214
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• 1993

$Li_2O-Al_2O_3-SiO_3$계 결정화유리의 저온합성을 위하여 출방원료로서 각 해당 금속 알콕시드를 사용하였다. 알코올을 용매로 충분히 첨가하고, drying control chemical additive로 dimethy1 formamide를 적당량 첨가한 혼합용용액을 과잉의 물로 충분히 가수분해시킨 습윤겔을 저온으로 건고하여 균열이 없는 건조된 monolith겔을 합성하였다. 건조겔로부터 750-$950^{\circ}C$로 10시간 이상 소결하여 저열팽창성을 나타내는 ${\beta}$-eucrypytite(${\beta}$-quartz 고용체), $Li_2O\cdot Al_2O_3\cdot 3SiO_2$및 ${\beta}$-spodumene등의결정상을 석출시켰다.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권1호
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• pp.88-95
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• 2020

An investigation of rare metals recovery from LiNi_xCo_yMn_zO₂ cathode material of the end-of-life lithium-ion batteries is presented. To determine the influence of reductant on the leach process, the cathode material (containing Li 7.6%, Co 20.4%, Mn 19.4%, and Ni 19.3%) was leached in H₂SO₄ solutions either with or without H₂O₂. The optimal process parameters with respect to acid concentration, addition dosage of H₂O₂, temperature, and the leaching time were found to be 2.0 M H₂SO₄, 4 vol.% H₂O₂, 70℃, and 150 min, respectively. The yield of metal values in the leach liquor was > 99%. The leach liquor was subsequently treated by precipitation techniques to recover nickel as Ni(C₄H₇N₂O₂)₂ and lithium as Li₂CO₃ with stoichiometric ratios of 2:1 and 1.2:1 of dimethylglyoxime:Ni and Na₂CO₃:Li, respectively. Cobalt was recovered by solvent extraction following a 3-stage process using Na-Cyanex 272 at pH_eq ~5.0 with an organic-to-aqueous phase ratio (O/A) of 2/3. The loaded organic phase was stripped with 2.0 M H₂SO₄ at an O/A ratio of 8/1 to yield a solution of 114 g/L CoSO₄; finally recovered CoSO₄.xH₂O by crystallization. The process economics were analyzed and found to be viable with a margin of $476 per ton of the cathode material.

• 자원리싸이클링
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• 제21권6호
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• pp.58-64
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• 2012

리튬이온전지 양극활물질의 황산침출액으로부터 니켈과 리튬을 분리 회수를 위하여 PC88A를 사용하여 니켈 및 리튬의 용매추출 연구를 실시하였다. 수용액상의 pH, 추출제의 농도 및 상비 변화 등 니켈과 리튬의 추출에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대한 추출 실험을 실시하였다. 실험 결과 평형 pH가 증가할 수록 니켈 및 리튬의 추출율 및 분리계수값이 증가하였고, pH 8.5에서 25% PC88A에 의해 니켈의 경우 99.4%, 리튬의 경우 28.7%의 최대 추출율을 보였다. 이 경우 분리인자값은 411.6을 나타내었다. McCabe-thiele 도표 분석 결과로 부터 니켈의 경우 상비(A/O) 1.5에서 3단으로 99%이상 추출이 가능하였다. 한편 탈거액으로 황산을 사용하였고, 최적의 Ni의 탈거를 위해서 필요한 황산농도는 50-60 g/L 이었다.