• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.66 no.6
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• pp.451-458
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• 2022

Through the crystal alignment research based on the magnetic properties of LiNi_xMn_yCo_1-(x+y)O₂ such as magnetic susceptibility and related anisotropy, a crystal aligned LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂ electrode is obtained, in which the (00l) plane is frequently oriented perpendicular to the surface of a current collector. The crystal aligned LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂ electrode steadily exhibits low electrode polarization properties during the charge/discharge process in a lithium-ion battery, thus affording an improved capacity compared to a pristine LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂ electrode. The aligned LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂ electrode may have an appropriate structural nature for fast lithium-ion transport due to the oriented (00l) plane, and thus it contributes to enhancing the battery performance. This enhancement is analyzed in terms of various electrochemical theories and experiment results; thus, it is verified to occur because of the considerably fast lithium-ion transport in the aligned LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂ electrode.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2004.07c
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• pp.1740-1742
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• 2004

산소 과전압이 낮은 $MnO_2$를 촉매로 사용하여 반도체 산화물계의 산소선택성 전극을 제조하고 산화물 코팅층의 미세구조와 전기화학적 특성을 분석하였다. Ti 기판에 열분해 법을 이용하여 $MnO_2$ 피막을 형성하였고, 또한 binder를 이용한 코팅 방법을 이용하여 Ti, Fb 기판에 $MnO_2$ 피막층을 형성하였다. 450$^{\circ}C$에서 1시간 열분해하여 약 1 ${\mu}m$의 $MnO_2$ 피막층을 형성 시켰으나 Ti 기판과의 접착력이 약하여 피막자체에 대한 전기화학적 특성은 관찰할 수 없었다. PVDF : $MnO_2$의 함량비가 1:1에서 1:6 까지는 DMF의 함량에 무관하게 전극 특성이 나타나지 않았지만 20:1 이상의 조성에서는 균일한 C-V 특성을 나타냈고, 산소 발생 과전압도 약 1.4V 정도로 감소되었다. 그러나 Ti 기판의 경우 열분해법을 이용하여 제조된 전극과 같이 낮은 기판과의 접착력 때문에 $MnO_2$ 피막층의 촉매효과가 현저하게 감소하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.64-65
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• 2008

3D microbattery에 사용할 수 있는 $LiMn_2O_4$ 3차원 박막전극을 제조하여 그 전기화학적 특성을 관찰하였다. 3차원 구조의 형성을 위하여 먼저 polystyrene(PS) microsphere를 platinum이 증착된 Si/$SiO_2$ 기판위에 dip-coating 방식으로 코팅시켜 template로 사용하였다. 그 위에 sol-gel법을 이용, 박막을 형성시킨 후 template 를 제거하는 방식으로 $LiMn_2O_4$ 3차원 박막전극을 형성하였는데 이때 solution은 Lithium acetylacetonate[$LiCH_3CO-CHCOCH_3$], Manganese(III) acetylacetonate [Mn$(CH_3COCHCOCH_3)_3$]를 source 물질로 1-butanol과 acetic acid를 solvent로 활용하여 제조하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07a
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• pp.485-488
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• 2004

1M, 2M 황산망간 수용액에서 25회 dipping하여 대기중 $450^{\circ}C$에서 1시간동안 열분해법으로 Mn 산화물을 형성시켜 Mn $oxide/IrO_2/Ti$ 전극을 제조하였다. 제조된 Mn $oxide/IrO_2/Ti$ 전극은 XRD를 통하여 MnO의 결정구조를 가지는 것을 확인하였다. 또한 전극 표면은 열분해법으로 발생하는 가스에 의해 미소 균열이 형성되어 있었다. dipping 횟수가 증가할수록 피복되는 Mn 산화물의 무게는 감소하였고, 이것은 $450^{\circ}C$에서의 계속적인 열처리에 의해 열분해되어 제거되는 가스로 인해 무게가 감소됨을 알 수 있었다. 황산망간 수용액의 농도가 높으면 형성되는 Mn 산화물의 무게도 증가하였다. 황산망간 수용액에서 25회까지 dipping을 한 후 전기비저항의 변화는 초기 Mn 산화물이 형성되는 경우에는 비저항이 증가하다가, 일정 횟수 이상에서는 감소함을 알 수 있었다. 또한 황산망간 수용액의 농도가 클수록 비저항이 증가하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.11a
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• pp.313-316
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• 2002

비철금속 습식 제련용 고효율 장수명의 양극을 개발하기 위해서 산소 과전압이 낮은 $MnO_{2}$를 촉매로 사용하여 반도체 산화물계의 산소선택성 전극을 제조하고 산화물 coating층의 미세구조와 전기화학적 특성을 분석하였다. PVDF : $MnO_{2}$의 함량비플 1 : 1 에서 1 : 40까지 정량적으로 변화시켰고， 용제의 점도에 지배적인 영향을 미치는 DMF의 함량을 각각의 고정된 PVDF : $MnO_{2}$의 함량비에서 변화시켜 용제를 제조하였으며 4% $HNO_{3}$ 용액에 세척된 Pb전극을 1.5 mm/sec 의 속도로 5회 dipping 하였다. PVDF : $MnO_{2}$ = 1 : 6인 경우 PVDF의 양이 증가하고 DMF의 양이 감소할수록 피막층이 두꺼워지고 PVDF : DMF = 4 : 96인 경우 pb 전극의 피막층이 얇기 때문에 박리현상이 일어났으며 이는 산화물 용제의 낮은 점도 때문인 것으로 판단된다. 또한 PVDF : DMF = 10 : 90의 경우는 5회 dipping 하여 약 $150{\mu}m$의 피막층을 형성하였다. PVDF : Mn02의 함량비가 1:1에서 1:6 까지는 DMF의 함량에 무관하게 전극 특성이 나타나지 않았지만 $MnO_{2}$의 양이 상대적으로 증가하면 cycle 이 증가하더라도 거의 일정한 전류 값을 갖고$MnO_2$와 PVDF의 비가 20:1 이상의 조성에서는 균일한 CV 특성을 나타냈다 이는 $MnO_{2}$가 효과적으로 촉매 작용을 한 것으로 판단되며 anodic polarization에 의한 산소 발생 과전압도 약 1.4V 정도로 감소되었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.27 no.4
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• pp.439-443
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• 2016

In this report, $MnO_2$ nanoparticle-deposited functionalized graphene sheets were prepared and their superior electrochemical performances were demonstrated by cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and impedance analysis. Ionic liquids were employed to functionalize the surface of reduced graphene oxides (RGOs), leading to prevention of the aggregation of RGO sheets and abundant growth sites for deposition of $MnO_2$ nanoparticles. As-prepared $MnO_2/RGO$ nanocomposites were characterized using scanning electron microscope, transition electron microscope, X-ray photoelectron spectroscopy, and X-ray diffraction. Electrochemical properties of $MnO_2/RGO$ electrode were evaluated using $Na_2SO_4$ electrolyte under a three-electrode system. The $MnO_2/RGO$ electrode showed a high specific capacitance (251 F/g), a high rate capability (80.5% retention), and long-term stability (93.6% retention).

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.3 no.4
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• pp.235-240
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• 2000

Screen-printing and doctor blade method were investigated and proposed as an electrode coating process for high power capacitor. CV measured from the amorphous $MnO_2$ electrode prepared by screen-printing shows closer to ideal capacitor characteristics. Specific capacitances calculated from CVs with potential scan rate of 50mV/s were 5.8, 81.8, and 172.0 F/g for electrode thickness of $140{\mu}m,\;24{\mu}m,\; 3{\mu}m$, respectively. Assumed that utilization of active $MnO_2$ in electrode of screen-printing is $100\%$, those were $3.4\%$ in one of paste method and $47.6\%$ in one of doctor blade method. The screen-printing can be good technique to coat thin film on current collector for high power application.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.1
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• pp.94-98
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• 2008

In order to improve the specific capacitance of amorphous hydrous manganese oxide ($MnO_2$) for supercapacitors, it is made into composites with vapour-grown carbon nanofibers (VGCF) having the VGCF ratio as 40 wt% in the composites. The electrochemical properties of these composites are investigated in 1.0 M $Na_2SO_4$ by cyclic voltammetry (CV), impedance measurements and chronopotentiometric charger/discharger. The composite with 40 wt% VGCF shows the superior electrochemical performance, whose specific capacitance (based on the mass of $MnO_2$, $0.8mg/cm^2$) is 380 F/g at 20 mV/s and 230 F/g at 500 mV/s. Also, the cycle-life testing of this electrode carried out for 3,000 charge/discharge cycles at $2.0mA/cm^2$ shows 97% capacitance retention.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.10 no.6
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• pp.832-837
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• 1999

Stability of a cathode material was determined by Tafel plot in 1 M LiOH solution. The stabilized $LiM_xMn_{2-x}O_4$ (x=0.05~0.1) electrode resulted in overpotential of 0.13~0.15 mV at 100 mA. This overpotential was 0.05 mV lower than that of the spinel structured $LiMn_2O_4$ electrode. Conductivity test at various potentials showed that the conductivity of $LiM_xMn_{2-x}O_4$ was higher than that of the spinel structured $LiMn_2O_4$ and the bulk resistance of $LiM_xMn_{2-x}O_4$ due to the dissolution of $Mn^{2+}$ was lowered.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.15 no.1
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• pp.62-71
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• 2004

$LiMn_{1.92}Co_{0.08}O_4-x\;wt.%LiNi_{0.7}Co_{0.3}O_2$를 단순화한 연소법에 의하여 합성하고, 그것들의 전기화학적 특성을 조사하였다. 또한 30분동안 밀링하여 준비한 $LiMn_{1.92}Co_{0.08}O_4-x\;wt.%LiNi_{0.7}Co_{0.3}O_2$ (x=9, 23, 33, 41 and 47) 혼합물 전극의 전기화학적 특성을 조사하였다. x=33 조성의 전극이 가장 큰 초기방전용량(132.0mAh/g at 0.1C)을 나타내었다. x=9조성의 전극은 비교적 큰 초기방전용량(109.9mAh/g at 0.1C)과 우수한 싸이클 특성을 나타내었다. 싸이클링에 따른 혼합물 전극의 방전용량의 감소는 주로 $LiNi_{0.7}Co_{0.3}O_2$의 퇴화에 기인한다고 생각된다. 그런데 $LiNi_{0.7}Co_{0.3}O_2$의 퇴화는 $LiMn_{1.92}Co_{0.08}O_4$로부터 용해된 Mn이 $LiNi_{0.7}Co_{0.3}O_2$를 둘러쌈(coating)으로써 야기되는 것으로 생각된다.