• 대한기계학회논문집A
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• 제39권8호
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• pp.807-812
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• 2015

리튬 전지는 에너지 밀도가 높고, 소형화 및 경량화가 가능한 이차전지로서 저장된 화학 에너지를 전기화학적 반응을 통해 전기 에너지로 변환하는 장치로 노트북, 휴대폰, 파워-툴 및 자동차 등에 널리 사용되고 있는 에너지원이다. 특히, 파워-툴이나 자동차와 같은 응용분야에서는 고율 충방전을 필요로 하는데, 본 논문에서는 리튬 전지의 고율 방전 특성에 대해서 상용 유한요소 해석 프로그램을 이용하여 전기화학 시뮬레이션을 진행하여 실험 결과와 유사한 전기화학 모델을 완성하게 되었다. 또한, 이러한 전기화학적 해석 모델을 이용하여 고율 방전용 리튬 전지의 한계 방전 전류가 63A 정도라는 것을 해석적으로 예측 할 수 있었고, 이를 바탕으로 고율 방전 시 리튬 전지의 거동에 대해서 이해할 수 있게 되었다.

• 에너지공학
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• 제3권1호
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• pp.77-83
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• 1994

아연-산화은 2차전지는 높은 에너지 밀도의 이점을 가진 반면, 짧은 사이클수명(설계 및 사용방법에 따라 10∼200 사이클)을 가진 단점이 있다. 산화은 전극의 비싼 가격 때문에 높은 에너지 밀도가 요구되는 분야에서 제한적으로 사용되고 있다. 본 논문은 수중운동체계의 추진용으로 사용하기 위한 신뢰성이 높은 아연-산화은 전지의 개발을 다루었다. 고율방전에서 양극 활물질의 양에 따른 전압 특성과 음극활물질의 첨가제에 따른 사이클 수명 비교 시험을 실시하였다. 본 연구결과 우수한 전압 특성과 고율방전에서10회 이상의 사이클 수명을 갖는 아연-산화은 2차전지를 개발하였다.

• 전기화학회지
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• 제3권2호
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• pp.96-99
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• 2000

리튬 망간 산화물 박막의 고율 방전 특성을 향상시키기 위하여 사진 식각 법을 이용하여 미세 패턴된 양극 박막을 제조하였다. 방전 전류 밀도를 달리하여 측정한 결과, 리튬 이온의 intercalations kinetic레 관계하는 전하 전달 저항 값이 감소하게 되어 고율 방전 특성이 향상되었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1994년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.114-117
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• 1994

아연-산화은 전지는 높은 에너지 및 전력밀도를 가지고 있으나 비싼 제작비용 때문에 우주항공, 군사무기 등 특수한 분야에서 주로 이용되며, 특히 전해액이 별도의 용기에 보관되어 있다가 외부 신호에 의해 충전된 dry상태의 전지에 주입되어 활성화되는 1차 또는 비축형 아연산화은 전지는 우수한 고율방전 특성, 장시간의 저장기간 및 활성화와 동시에 부하를 인가 할 수 있는 특성 때문에 많은 무기체계에서 이용하고 있다. 이러한 아연-산화은 전지의 아연전극은 높은 다공도와 반응 면적을 가져야 하며, 특히 방전중 아연전극의 전위는 가역 수소전위 보다 더 음전위이기 때문에 수소가스가 다량 발생하게 되므로 수은과 같은 높은 과전압을 갖는 물질을 첨가하여 가스 발생량을 줄이고 부동태화(passivation)를 억제하게 된다. 그러나 국내 여건상 수은을 사용하여 전지를 제작하는 것은 환경문제 등으로 인하여 어렵기 때문에 본 연구에서는 수은을 사용하지 않고 비축형 아연-산화은 전지의 음극판을 제작하기 위하여 전착법(electro deposit)과 mesh 제작방법을 혼합하여 아연전극을 제작하였으며, 기판에 석출된 아연과 아연 mesh의 질량비율에 따른 전지의 성능을 평가하였다.

• 한국재료학회지
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• 제6권11호
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• pp.1099-1106
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• 1996

니켈-수소화물전지의 음극재료로서 주목을 받고 있는 다원계 Zr기 Laves 합금의 조성에 따른 결정구조, 방전특성등을 조사하였다. 전극은 아크 용해한 합금을 분쇄한 분말과 PVA를 다공성니켈 foam에 충진하여 제작하였고 충방전시험은 6M KOH 용액중에서 수행하였다. 대상 합금은 ZrNi2를 기본조성으로 하여 이중 Ni의 일부를 V, Mn, Cr, Mo 또는 W로 치환한 삼원계 및 사원계 합금이었다. 이들 합금의 충방전 실험결과 ZrV0.5Mn0.5Ni1.0의 경우가 260 mAh/g로 가장 높은 방전용량을 나타내었다. 이 합금의 방전용량은 방전전류밀도의 영향을 크게 받았으며 10 mA/g과 200mA/g의 방전전류에서 각각 300mAh/g와 150mAh/g이었다. 이 합금을 110$0^{\circ}C$에서 열처리한 경우 저율방전시에는 방전용량의 변화가 거의 없었으나 수소의 확산이 율속이 될 것으로 생각되는 고율 방잔시에서는 방전용량이 현저하게 감소하였다. 이러한 현상은 열처리에 의해 수소의확산을 용이하게 해주는 격자결함이 감소하기 때문이 아닌가 생각된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.16-24
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• 1998

최근 Ni-MH 전지의 고성능화를 위해 방전용량이 높은 Zr기 $AB_2$ 형의 수소 흡장 합금이 주목받고 있다. 본 연구에서는 이 중에서 $ZrV_{0.1}Mn_{0.7}Ni_{1.2}$ 합금을 선택하여 합금의 열처리 그리고, Mn 대신 Mo의 부분치환이 전극의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 합금은 먼저 아크 용해로를 사용하여 제작하였으며, 이 합금 중 일부를 $1,100^{\circ}C$에서 가열 후 각각 서냉과 급냉 처리를 행하였다. 이 세 가지 종류의 합금들을 이용하여 활성화 거동, 고율 방전 특성, 자기 방전 특성 등의 전극특성을 평가하였다. 그 결과 합금은 열처리에 의해서 방전용량이 감소하고 고율 방전율 또한 감소하였다. 그러나, 전기 화학적으로 구한 압력-조성 등온곡선의 평탄구역의 기울기를 감소시켰다. 또한 $ZrV_{0.1}Mn_{0.7}Ni_{1.2}$ 합금의 Mn을 Mo으로 부분 치환함에 의해서 방전용량의 감소 없이 자기방전특성을 크게 개선할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제20권3호
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• pp.49-54
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• 2017

본 연구에서는 리튬이차전지용 분리막으로 사용되고 있는 폴리올레핀 계열 분리막의 취약한 열 안정성을 극복하기 위해 부직포 기반의 세라믹 코팅 복합 분리막을 개발하였다. 개발된 복합 분리막은 지르코늄 다이옥사이드 ($ZrO_2$) 나노 입자와 PVDF-HFP (Polyvinylidine fluoride-hexafluoropropylene) 바인더로 구성된 세라믹 코팅층을 전기 방사로 제조된 폴리비닐알코올 (PVA) 지지체 양면에 코팅하여 제조하였다. 개발 복합 부직포 분리막의 통기도 및 전해액 함침성을 측정한 결과 상용 PE 분리막 대비 매우 낮은 Gurley값과 우수한 전해액 함침 특성을 나타냈으며 이로 인해 이온 전도성이 상용 PE 분리막 대비 크게 향상됨을 확인하였다. 또한 개발 복합 부직포 분리막의 전기화학적 특성 평가를 위해 코인셀을 제조하였고 고율 방전 실험을 수행한 결과 상용 PE 분리막 대비 고율방전 특성이 크게 향상됨이 관찰되었다. 마지막으로 개발 복합 부직포 분리막의 열적 안정성을 평가하기 위해 열 수축율 실험을 수행하였으며 그 결과 개발 복합 부직포 분리막의 열수축율이 상용 PE 분리막 대비 크게 개선되는 것을 관찰하였다.

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.768-773
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• 1998

금속수소 전극의 방전시 일어나는 방전과정을 설명할 수 있는 방전반응기구에 대한 수학적 모델을 제시하였다. 유한요소법을 이용하여 방전도중의 전극전위의 변화와 금속수소 입자내의 수소농도분포를 계산할 수 있는 전산모사 프로그램을 개발하였다. 방전전류의 세기, 금속수소 입자의 크기, 금속수소입자 내에서의 수소의 확산계수 및 전극의 공극률 등을 변화시키면서 해석을 실시한 바에 의하면, 이러한 인자들이 복합적으로 작용하여 금속수소전극의 방전특성을 결정하고 금속수소 입자내의 수소의 이용율에 영향을 미침을 알 수 있었다. 따라서 고율방전을 하면서도 금속수소 입자내의 수소의 이용율을 높임으로써 금속수소 전극의 방전특성을 향상시키기 위해서는 전극설계인자들의 최적화가 필요함을 확인할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제6권3호
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• pp.203-207
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• 2003

아연공기전지는 공기중의 산소를 사용하므로 cathode의 재활용이 가능하다는 장점이 있으며 아연의 이론용량이 820(mAh/g)로 상당히 높다 또한 아연공기전지는 저율방전에서 방전말기까지 아주 평탄한 방전전압을 유지한다. 그러나, 고율방전에서는 방전전압이 낮아지고 에너지가 감소하며 cathode에 포함되어 있는 PTF도의 함량에 따라 저항 및 기공율에 많은 변화를 보이고 있다. 이에 본 연구에서는 전지의 에너지, 방전용량, 방전전압, DC저항, GSM, ASTM에 의한 기공율 측정을 통해 cathode내의 PTFE함량이 아연공기전지에 미치는 영향을 연구하였다. 그 결과 결합제의 함량이 감소할수록 전지의 특성이 향상되었으며 $15wt\%$일 때 가장 우수한 전지특성을 얻을 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권3호
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• pp.225-232
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• 1997

고율 방전용 Li/SOCl2전지의 성능은 카본 양극에 의해 크게 영향을 받는다. 전지가 방전되는 동안 SOCl2의 환원은 다공성 카본 양극에서 일어나고 기공내에 방전반응 생성물-주로 LiCl-이 석출된다. 이러한 현상으로 양극 표면이 부동화되어 전지의 성능이 제한된다. 양극이 성능을 향상시키기 위해 양극이 표면밀도와 두께를 각각 변화시켜 양극 반쪽셀 정전류 방전실험(50mA/$\textrm{cm}^2$)을 행하였다. 실험 결과 0.04g/$\textrm{cm}^2$, 두께 1.4mm의 양극이 가장 좋은 특성을 보였다. 표면 밀도가 0.04 g/$\textrm{cm}^2$로 일정하고 두께가 0.8mm, 1.4mm의 양극에서 분극현상은 두께가 두꺼운 1.4mm양극에서 감소하였으며 방전경과시간과 방전용량(Ah/$\textrm{cm}^2$)이 증가하였다. 두 양극에 대한 기공률 측정 결과 두께 1.4mm양극이 두께 0.8mm양극보다 전체 기공부피가 크고 전지성능과 연관되는 mesopore(0.05 $\mu$m~0.5$\mu$m)와 macropore(>0.5$\mu$m)부피가 더 증가하였다. 방전 후 카본 양극의 표면분석 결과 등방결정과 판상구조 집합체 형태의 LiCl과 소량의 S를 확인하였다.