• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.3
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• pp.274-279
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• 2001

Pt/Ti/Si 기판 위에 성장시킨 박막 전지용 비정질 산화 바나듐 박막에 고상 전해질 박막 LiPON을 이용하여 전고상형 박막전지를 제작하여 충-방전 시험을 시행하였다. 이렇게 제작된 전고상형 박막전지는 500 사이클 이상까지 평균 15$\mu$Ah의 방전용량을 나타내었으나 초기 사이클 영역부터 방전 용량의 감소가 일어나기 시작했다. 박막 전지의 방전 용량 감소에 따른 비정질 산화 바나듐 박막의 구조적 특성 변화를 관찰하기 위하여 고분해능 현미경 분석을 시행하였다. 충-방전을 하지 않은 초기의 산화 바나듐 박막은 입계를 갖지 않고 다결정 특성을 보이지 않는 완전한 비정질 특성을 보였고 이는 TED 결과와 일치하였다. 그러나 450번의 반복적인 충-방전을 시행한 후의 비정질 산화 바나듐 박막 내에는 microcrystalline 형태의 산화 바나듐의 형성됨을 고분해능 전자 현미경 분석을 통해 발견할 수 있었다. 비정질 산화바나듐 박막의 방전 용량 감소의 원인인 Li의 비가역적 탈-삽입은 비정질 내에 형성된 microcrystalline에 의해 유발된다고 사료된다. 또한 LiPON 전해질 박막과 산화 바나듐 박막사이의 계면에 Li 이온과 산화바나듐과의 반응에 의해 형성된 계면 층에 발견할 수 있었는데 이러한 계면 층 역시 Li 확산과 계면 저항에 영향을 주어 방전 용량 감소에 원인으로 작용한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.175.2-175.2
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• 2011

바나듐 3, 4, 5가 이온은 공기 중에서 안정하지만, 바나듐 2가 이온은 쉽게 산화된다. 그러므로 바나듐 2가 이온이 담겨져 있는 음극 탱크가 공기와 접촉하지 않게 하는 것이 중요하다. 충전 중 음극 탱크에 공기가 침투되면, 바나듐 2가 이온은 3가 이온으로 산화되기 때문에 음극과 양극의 전해질에 불균형을 초래한다. 이러한 불균형은 바나듐 레독스 흐름전지 용량저하의 원인이 된다. 본 연구에서는 공기 중 2가 이온 산화에 의한 전해질의 불균형 현상을 쉽게 보여주기 위해, 공기노출과 차단조건에서 충방전 중에 발생한 음극과 양극의 바나듐 이온 상태변화량을 UV-Visible spectrophotometer를 이용해 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, 공기노출 조건에서 음극의 충전 시, 충방전 cycle이 진행 될수록 바나듐 2가 이온의 양이 현격히 줄어들었지만, 공기차단 조건에서는 2가 이온의 양이 공기노출 조건보다 훨씬 더 적게 줄어들었다. 즉, 공기차단 조건에서는 바나듐 2가 이온이 3가로 산화되지 않아서 음극의 충전 후 바나듐 3가에서 2가로 전환되는 양이 공기노출 조건보다 더 많은 것을 확인할 수 있었다. 이러한 영향으로 인해, 충방전 10th cycle을 진행해 본 결과, 공기차단 조건에서는 충방전 용량감소가 거의 없었지만 공기노출 조건에서는 현격한 충방전 용량 감소를 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.49-49
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• 1999

리튬 이차 전지를 박막화함으로써 개발된 고상의 마이크로 박막전지는 임의의 크기 및 형태로의 제작이 가능하며 액체전해질을 사용하지 않기 때문에 작동 중 열 또는 기체 생성물이 생기지 않아 높은 안정성을 갖으며 광범위한 사용 온도 범위를 가진다. 위와 같은 장점으로 인하여 충전 가능한 고상의 박막형 리튬 이차 전지는 점진적으로 그 사용 범위가 크게 확대될 것으로 판단된다. 즉, 초소형 전자, 전기 소자는 물론이며 조만간 실현될 스마트 카드, 셀루러폰 및 PCS와 같은 개인용 휴대 통신장비의 전력 공급계로의 응용이 가능할 것이다. 특히 장수명, 고에너지 밀도를 갖는 초소형의 전지를 필요로 하는 microelectronics, MEMS등에 이용될 수 있는 이차전지에 대한 요구가 점점 가시화 됨에 따라 박막공정을 이용한 이차전지개발기술이 요구되고 있으며, 박막제조기술을 이용한 고상의 박막형 및 전지에 관한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 박막형 리튬 이차전지의 Cathode 물질로써 비정질의 산화바나듐 박막을 반응성 스퍼터링에 의하여 상온에서 증착하였다. 박막형 이차전지의 여러 가지 Cathode 물질중 산화바나듐은 다른 물질들과는 달리 비정질 형태로 매우 우수한 충방전 특성을 나타낸다. 이런 특성으로 인해 다소 전지자체의 성능은 낮지만 저전력 저전압을 필요로 하는 초소형 전자 소자와 혼성되어 이용할 수 있는 잠재성이 매우 높은 물질이다. 바나듐 타겟의 경우 타겟 표면의 ageing에 따라 증착되는 박막의 특성이 매우 달라지게 되므로 presputtering의 시간을 변화시키면서 실험하였다. 또한 스퍼터링 중의 산소의 분압도 타겟의 ageing에 많은 영향을 주므로 실험 변수로 산소분압을 변화시키면서 실험하였다. 증착된 산화바나듐 박막의 표면은 scanning electron microscopy로 분석하였으며 구조 분석은 X-선 회절분석, X-ray photoelectron spectroscopy 그리고Auger electron spectroscope로 하였다. 증착된 산화바나듐 박막의 전기화학적 특성을 분석하기 위하여 리튬 메탈을 anode로 하고 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 200회 이상의 정전류 충 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 결정성과 표면상태에 따라 매우 다른 전지 특성을 나타내었다.

• Membrane Journal
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• v.19 no.2
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• pp.129-135
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• 2009

The cation exchange membrane using the block co-polymer of polysulfone and polyphenylenesulfidesulfone was prepared for a separator of all-vanadium redox flow battery. The membrane property of the prepared cation exchange membrane was measured. The thermal stability of the prepared cation exchange analyzed by TG showed a more stable than that of Nafion117. The lowest measured membrane resistance, equilibrated in 1mol/L $H_2SO_4$ aqueous solution, $0.96{\cdot}cm^2$ at 3 cc of CSA (chlorosulfuricacid) which was introduction agent of ion exchange group. Electrochemical property of all-vanadium redox flow battery using the prepared cation exchange membrane was measured. Electromotive force in 100% of state of charge was 1.4 V which was that of all-vanadium redox flow battery, and cell resistance in charge and discharge at each state of charge had a low value compared with that of all-vanadium redox flow battery using Nafion117.

• Membrane Journal
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• v.22 no.5
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• pp.285-300
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• 2012

Vanadium redox flow battery is believed to be one of important energy storage technologies, because it has many advantages, including long cycle life, high energy efficiency, low cost of maintenance, and environmental friendship. As one of the key components of vanadium redox flow battery system, an ion exchange membrane is required to prevent cross-mixing of the positive and negative electrolytes while allowing ionic continuity. However, ion exchange membrane such as Nafion using in VRBs still face some challenges in meeting performance and cost requirements for broad penetration. Therefore, to resolve these problems, developed various ion exchange membranes are investigated and compared with Nafion membranes in terms of their performance in vanadium redox flow battery.

• Proceedings of the Korean Institute of Resources Recycling Conference
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• 1993.04a
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• pp.1-23
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• 1993

중유회는 중유 화력발전소 보일러의 전지집진기에서 생성되는 분진으로 지금까지는 산업폐기물로 폐기되어 왔으나 이의 절대량이 증가하고 환경규제가 엄격하여짐에 따라 그대로 폐기할 수는 없게 되었다. 한편 이중에는 바나듐과 니켈 등의 유가금속이 3-10% 함유되어 있어 자원으로서의 가치가 충분하다. 이에 본 연구에서는 중유회로부터 바나듐과 니켈을 효과적으로 추출, 분리하여 재활용하기 위한 목적으로 바나듐과 오산화바나듐으로 니켈을 황산니켈로 각각 회수하는 방법에 관한 기초연구를 행하였다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.33 no.6
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• pp.803-807
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• 2022

In this study, the battery performance change according to the change of electrolyte flow rate. With increase of electrolyte flow rate the energy efficiency showed tendency of decrease. The electrochemical impedance spectroscopy results showed the increased resistance.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.10
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• pp.598-602
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• 2018

This study examined the characteristics of the waste catalyst used in the petroleum refinery operations. The total pore volume, specific surface area, and average pore size of the spent catalyst used in the petroleum refinery operations were 3.96cc/g, 13.81m2/g, and 1.15A, respectively. The weight loss observed in the range from $25^{\circ}C-700^{\circ}C$ for the spent catalysts using TG and DTA was approximately 23 wt. %. EDS analysis of the waste catalyst sample showed that the five major components were vanadium, nickel, manganese, iron, and copper. The extraction system is attractive for liquid-liquid extraction. In this study, Cynex 272 was used to extract vanadium from waste catalyst. The electrochemical characteristics of the extracted vanadium solution were measured by cyclic voltammetry (CV). As a result, an oxidation / reduction peak appeared, indicating the potential of an electrolytic solution.

• Membrane Journal
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• v.27 no.5
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• pp.406-414
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• 2017

In this study, we have developed pore-filled ion-exchange membranes (PFIEMs) filled with ionomer in a thin polyethylene porous film (thickness = $25{\mu}m$) and investigated the charge-discharge characteristics of the all vanadium redox flow battery (VRFB) employing them. Especially, the degree of crosslinking and free volume of the PFIEMs were appropriately controlled to produce ion-exchange membranes exhibiting both the low membrane resistance and low vanadium permeability by mixing crosslinking agents having different molecular size. As a result, the prepared PFIEMs exhibited excellent electrochemical properties which are comparable to those of the commercial membranes. Also, it was confirmed through the experiments of vanadium ion permeability and VRFB performance evaluation that the PFIEMs showed low vanadium ion permeability and high charge-discharge efficiency in comparison with the commercial membrane despite their thin film thickness.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.4 no.2
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• pp.393-402
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• 1993

Redox flow secondary battery have been studied actively as one of the most promising electrochemical energy storage devices for a wide range of applications, such as electric vehicles, photovoltaic arrays, and excess power generated by electric power plants. In all-vanadium redox flow battery using solution of vanadium-sulfuric acid as a active material, the difficulty in developing an efficient ion selective membrane can still be identified. The asymmetric cation exchange membrane(M-30) as a separator of all-vanadium redox flow battery which were obtained by the reaction of chlorosulfonation for 30 minutes under the irradiation of UV, showed its superiority in the transport number of 0.94 and electrical resistivity of $0.5{\Omega}{\cdot}cm^2$. The base membrane were prepared by lamination a low density polyethlene film of $10{\mu}m$ thickness on polyolefin membrane(HIPORE 120). The electrical resistivity of M-30 membrane in real solution of vanadium-sulfuric acid was $3.79{\Omega}{\cdot}cm^2$ and it was similar to that of Nafion 117 membrane. Also the cell resistivity was $6.6{\Omega}{\cdot}cm^2$and lower than that of Nafion 117. In considertion of electrochemical properties and costs of membranes, M-30 membrane was better than that of Nafion 117 and CMV of Asahi glass Co. as a separator of all-vanadium redox flow battery.