• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.1-2
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• 1999

시간과 공간의 구애를 받지 않는 양질의 음성, 화상, 문자정보의 교환을 위한 노력으로 디지털 휴대폰과 휴대용 컴퓨터가 등장하면서 음성과 문자정보의 교환분야에 커다란 진보를 이룩하였다. 그러나 현재는 휴대폰이 음성정보에 문자정보교환이 추가된 상황이기 때문에, 아직도 관련 정보교환기술 및 기기개발이 진행되고 있다. 앞으로 휴대폰과 휴대용 컴퓨터의 기능을 통합하고 화상정보까지 결합된 휴대용 정보기기를 위해서는 전자회로의 집적화 및 통신속도 증대가 필수적이다. 또한 이들 휴대용 정보기기를 구동시키기 위한 전력도 증가될 것으로 예측되기 때문에, 현재 전원으로 사용되는 2차전지보다 에너지 밀도가 더욱 증패된 전지가 요구될 것으로 예상된다. 그리고 내연기관의 배기에 의해 발생되는 환정오염문제를 해결하기 위한 방법중의 일환으로 전기자동차 개발이 진행되고 있으며, 이들 전기자동차에 2차전지를 장착하기 위해서 경제성이 있고, 고속충전이 가능하고, 안전성이 높은 고에너지 밀도의 2차 전지 개발이 요구되고 있다. 현재 2차전지는 음극재료나 양극재료에 따라 낚축전지, 니켈/카드륨(Ni/Cd) 전지, 니켈/수소(Ni/MH) 전지, 라륨 2 차전지등이 있으며, 전극재료의 고유특성에 의해 전위와 애너지 밀도가 결정된다. 특히 리튬 2차전지는 리튬의 낮은 산화환원전위와 분자량으로 인해 에너지 밀도가 높기 때문에 앞에서 언급한 휴대용 전자기기의 구동전원으로 많이 사용되고 있다. 리튬 2차전지는 음극 재료가 금속리튬인 경우는 리튬금속으로, 탄소재료인 경우는 리튬이온이라 하며, 한편으로 전해질이 고체 고분자이거나 혹은 역체 유기용매와 리튬염을 고분자와 혼성시킨 겔(gel)인 경우는 고분자로, 전해짙이 리튬염이 전리되어 있는 유동성 액체일 경우는 고분자를 생략하여 구분하고 있다. 즉 리튬금속 2 차전지(LB), 리튬이온 2 차전지(LIB), 리튬금속 고분자 2차전지(LPB), 리튬 이온 고분자 2차전지(LIPB)로 크게 구분된다. 금속리듐을 음극으로 사용하고 전해질로는 리튬염이 전리되어 있는 액체유기용매 를 사용한 리튬금속 2차전지는, 금속리튬전극이 충방전 과정을 반복하면서, 전리된 리튬이 균일하게 산화환원되지 못하고 표변에서 양극방향으로 성장하는 수지상 (dendrite) 현상으로 인해 안전성 확보에 문게가 있었다. 리튬과 알루미늄 합금형태로 음극에 사용한 동전형 전지는 상용화 되었지만, 이러한 단점을 개선하기 위해 리튬이온이 금속으로 석활되는 환원반응전위보다 높은 전위에서 전극재료가 충전되면서 리튬이온이 저장되고, 방전되면서 배출되는 탄소를 음극재료로, 그리고 리튬이온이 충방 전시 가역적으로 삼입 탈리되는 층상의 리튬금속산화물을 양극으로 구성하고, 엑체 전해질과 다공성 고분자 분리막을 사용한 것이 LIB이다. LIB에서 리튬이온의 이동이 가능한 액체전해질의 가능을 고분자 전해질이 대신함으로서 보다 높은 안정성을 확보 한 전지가 LIPB 이다. 또한 고분자 전해질을 사용한 경우 금속리튬상에서의 수지상 성장이 저하되는 현상이 관찰됨으로서, 이론용량이 3,860mAh/g 에 달하는 리튬금속 혹은 합금을 고분자 전지에서 음극으로 사용하고자 하는 2 차전지가 LPB 이다. 리튬 2차전지는 비록 1989년 액체전해질을 사용한 금속리튬 2차전지의 실패전력을 안고있지만 궁극적으로는 이론적으로 최대의 에너지밀도를 가지고 있는 LPB를 지 향할 것으로 예상되지만 가까운 장래에 실현되기는 어려울 것이다. 따라서 향후의 라튬 2차전지의 전개방향은 현재의 LIB를 고분자 전해질을 채용하는 LIPB로 진행시커면서 저가의 전극재료개발을 지속적으로 추진할 것으로 예상된다. 현재 리튬 2차전지는 소형전지에 국한되고 있지만 전기자동차나 전력저장용으로 이를 대형화시커기 위해서는 열적특성이 우수하고 저가인 전극재료개발이 선행되야하기 때문에, 저가의 탄소재료와 코발트산화물을 대신할 수 있는 철, 망칸 또는 니켈산 화물의 개발이 필요하다.

• Membrane Journal
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• v.33 no.1
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• pp.13-22
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• 2023

Despite high capacity of lithium metal anode, its uncontrollable dendrite growth results in the poor electrochemical (EC) performance (low Coulomb efficiency and limited cycle stability) and unsafe operation. In this study, we demonstrated a lithium metal anode protected with BaTiO₃/PVDF based piezoelectric layer to enhance its EC performance by utilizing the locally polarized lithium metal after volume expansions. As-formed lithium metal electrode deposited with BTO@PVDF layer exhibited an enhanced Coulombic efficiency (> 98% for 100 cycles) and facilitated lithium ion diffusions (lithium diffusion coefficient: D_Li+), revealing the effectiveness of piezoelectric layer deposited lithium metal electrode approach.

• Resources Recycling
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• v.21 no.6
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• pp.45-50
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• 2012

The room-temperature electrodeposition of metallic lithium was investigated from ionic liquid, 1-methyl-1-propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PP13TFSI) with lithium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) as a lithium source. Cyclic voltammograms on gold working electrode showed the possibility of the electrodeposition of metallic lithium, and the reduction current on a gold electrode was higher than the value on platinum and copper. The metallic lithium could be electrodeposited on the gold electrode under potentiostatic condition at -2.4 V (vs. Pt-QRE) and was confirmed by analytical techniques including XRD and SEM-EDS. The dendrite-typed electrodeposits were composed of a metallic lithium and a alloy with gold substrate. And any impurity could be detected except for trace oxygen introduced during handling for the analyses.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.22 no.2
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• pp.69-78
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• 2019

Lithium metal anode with the highest theoretical capacity to replace graphite anodes are being reviewed. However, the dendrite growth during repeated oxidation/reduction reaction on lithium metal surface, which results in poor cycle performance and safety issue has hindered its successful implementation. In our previous work, we solved this problem by using surface modification technique whereby a surface pattern on lithium metal anode is introduced. Although the micro-patterned Lithium metal electrode is beneficial to control Li metal deposition efficiently, it is difficult to control the mossy-like Li granulation at high current density ($>2.0mA\;cm^{-2}$). In this study, we introduce vinylene carbonate (VC) electrolyte additive on micro patterned lithium metal anode to suppress the lithium dendrite growth. Owing to the synergetic effect of micro-patterned lithium metal anode and VC electrolyte additive, lithium dendrite at a high current density is dense. As a result, we confirmed that the cycle performance was further improved about 6 times as compared with the reference electrode.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.25 no.2
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• pp.51-68
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• 2022

Although lithium metal batteries have a high energy density, experimental skills capable of solving lots of problems induced by dendrite such as short circuit, low coulomb efficiency, capacity loss, and cycle performance are still only in academic research stage. In this paper, research cases for dendrite growth inhibition on lithium metal electrode were classified into four types: flexible SEI (solid electrolyte interface) layer responding to volume expansion of lithium metal electrode, SEI supporting layer to inhibit dendrite growth physically, SHES (self-healing electrostatic shield) mechanism to adjust lithium growth by leading uniform diffusion of Li⁺ ions, and finally micro-patterning to induce uniform deposition of lithium. We hope to advance the practical use of lithium metal electrode by analyzing pros and cons of this classification.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.23 no.5
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• pp.12-20
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• 2020

최근 층상구조를 가진 전이금속 칼코겐 화합물이 새로운 고성능 리튬이온전지 음극소재로서 주목받고 있다. 층상구조 물질들의 고성능 전극 소재 활용에 있어 박리를 이용한 정확한 층의 개수 조절은 전기화학 반응성을 증가시키고, 전극 필름 내에서의 균일한 거동을 위해서 매우 중요하다. 볼 밀링 공정은 이차전지 전극 소재 제조에 있어서 주로 물질의 분쇄나 고상 화학반응을 유도하여 합금 형태의 전극 소재 개발에 보편적으로 사용되는 공정이나, 층상구조를 가진 전이금속 칼코겐 화합물에 적용하면 층상구조 물질에 고체윤활작용을 일으켜 박리가 촉진된다. 이러한 성질을 이용하여 다양한 종류의 전이금속 칼코겐 화합물(예: MoS₂, MoSe₂, NbSe₂)에 적절한 카본 매트릭스 물질과 복합화를 통해 새로운 전극 소재를 합성하고, 이를 통해 고성능 리튬이온전지 음극 소재를 제조하는 연구 동향에 대해 보고하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.49 no.5
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• pp.554-559
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• 2011

To improve the safety and electrode characteristics of lithium metal anode, physically coated electrodes on lithium metal surface by three kinds of carbon are prepared and their charge-discharge performances are investigated by adopting the C-Li electrodes as the anode of rechargeable lithium batteries. The lithium anode coated by the carbon powder with smaller particle size and higher surface area, which has higher packing density and lower surface roughness, shows better performance in charge-discharge characteristics. The carbon coating on lithium surface can be more effective in small-sized cells.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.14 no.3
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• pp.171-175
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• 2011

Lithium secondary batteries using lithium metal count electrode are easy to use and to analyze the specific characteristics of working electrode. Nevertheless, during the charge operation internal electrical short circuit could be caused by the dendritic growth of lithium. The cell failure by the short circuit depends on the condition of separator such as constitutive material and thickness. To prevent the cell failure caused by the dendritic growth of lithium, the electrochemical properties of the cell of lithium metal count electrode were evaluated for four different kinds of separator. Among the tested separators, GMF (glass micro-fiber filter, $300{\mu}m$) was the most promising one because it could effectively prevent the cell failure during the charge. The cell using GMF separator had relatively low impedance. Generally the cell using thicker separator than $50{\mu}m$ could effectively avoid the cell failure by internal short circuit and had the good cycleability. The highest rate capability by the signature method was acquired in the case of GMF separator.

• Analytical Science and Technology
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• v.5 no.1
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• pp.33-39
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• 1992

THF-based crown-4 of 16-membered rings having tetrahydrofuran unit was synthesized by an acid-catalyzed condensation of furan and acetone followed by hydrogenation in an effort to obtain highly elective ionophores for lithium ions. The new ionophore was compared with previously reported ionophores under similar measurement conditions with the same plasticizer, tris(2-ethylhexyl) phosphate in poly(vinyl chloride)(PVC) membrane electrodes. Separate solution method was used to determine relative selectivity coefficients for the electrode. The selectivity coefficients($K_{LiM}^{POT}$) of lithium over ammonium, alkali and alkaline earth metal ions go from about $2.4{\times}10^{-1}$ to $2.3{\times}10^{-4}$ to working range and pH dependence have also been studied.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.140-141
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• 2014

차세대 전극 재료의 개발은 리튬 전지, 슈퍼 축전지, 전력 공급을 포함하는 에너지 저장 매체의 연구에 중심이 되는 요소이다. 이 가운데 금속황화물은 독특하고 우수한 특성 때문에 차세대 전극 재료로서 상당히 주목을 받고 있는 재료이다. 하지만 실제 응용 측면에 있어서 충 방전 관련된 속도와 안정성의 한계가 가장 큰 장애 요소이다. 이러한 한계를 극복하고자 나노구조화에 대한 연구가 집중적으로 진행되고 있다. 본 논문에서는 금속황화물의 에너지 저장 매체로서의 연구 내용을 기술하였다.