• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.372-372
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• 2007

유기 발광 소자에서의 내장 전압을 변조 광전류를 이용하여 측정하였다. 내장 전압은 양극의 일함수와 음극의 일함수 차이에 해당한다. 실험적으로는 유기 발광 소자에 500W Xenon light(ORIEL Instruments 66021)로부터 나온 빛을 chopper(Stanford Research SR540)를 통해 유기 발광 소자에 조사시키면 소자에서 발생한다. 변조 광전류를 lock-in amplifier(Stanford Research SR530)를 이용하여 변조 광전류의 크기와 위상을 측정할 수 있다. 이때 변조 광전류 크기가 최소가 될 때의 외부 인가 전압을 내장 전압이라고 한다. 본 연구에서 사용한 소자의 구조는 양극/$Alq_3$/음극 구조이며, 양극으로는 ITO 혹은 ITO/PEDOT:PSS를 사용하였고, 음극으로는 Ba/Al을 사용하였다. 발광 층으로는 $Alq_3$(150nm)를 사용하였다. Ba층의 두께는 0nm에서 3nm까지 변화시켰다. Ba이 금속의 역할을 하기 위해서는 두께가 20nm 이상은 되어야 한다. 그러나 본 연구에서는 Ba의 두께가 최대 3nm이므로 금속의 역할은 하지 않을 것으로 예상되며, 음극의 일함수에 약간의 영향을 주었을 것으로 생각된다. 내장 전압은 ITO/$Alq_3$(150nm)/Ba/Al 소자 구조에서 1V를 얻었고, ITO/PEDOT:PSS/$Alq_3$(150nm)/Ba/Al 소자 구조에서는 2V로 나타났다. ITO와 Ba/Al 전극 사이에 PEDOT:PSS 층을 주입함으로써 내장 전압은 약 1V 증가하였다. 이것으로, Ba의 두께가 얇으면 음극의 전자 주입 장벽에 영향을 거의 미치지 않는다는 것을 알 수가 있다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.27 no.1
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• pp.47-54
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• 2024

In this study, ZIF67/rGO was used to minimize the battery life degradation due to the insulating properties of sulfur and the elution of lithium polysulfide. ZIF67 wrapped in rGO creates more space within the carbon sponge and can hold a large amount of sulfur. The sulfur@ZIF67/rGO composite was synthesized and prepared as a sponge to enhance the sulfur retention capacity. The result showed a high initial capacity, with a value of about 1093 mAh g^-1 and a capacity retention rate of 84% after 100 cycles. The high interaction with sulfur through the complexation of cobalt and carbon confirmed that ZIF67/rGO exhibits high performance as a carrier for sulfur, the anode active material of lithium-sulfur batteries, and the high initial capacity and improved capacity retention rate were confirmed.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2002.07a
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• pp.117-122
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• 2002

고체산화물 연료전지의 구성요소인 양극(공기극)을 GNP와 Pechini 법을 이용하여 $(La{1-x}Sr_x)MnO_3$ 양극을 합성하여 합성한 분말의 특성과 단위전지로 사용하기 위한 조건에서의 특성을 측정하였다. GNP로 합성한 분말의 경우 직접 $(LaSr)MnO_3$ 단일 결정상을 얻을 수 있었으나, Pechini 법으로 합성한 분말의 경우는 비정질이었다. 또한 각각의 방법으로 합성한 분말의 입자형태는 구형이었고 1차상 입자크기는 GNP가 40nm, Pechini, 법으로 합성한 경우 20nm 정도의 크기를 갖고 있었다. GNP로 합성한 분말의 입자크기와 비표면적의 경우 glycine의 첨가량이 증가함에 따라 입자크기는 감소하였으나 최적 glycine 첨가량은 2.0mole 였고, 이 때 평균2차상의 입자크기는 $13.24{\mu}m$로 agglomeration 되어있었다. 최적 cathode조성은 GNP법으로 합성한 $(La_{0.9}Sr_{0.1}MnO_3$로서 가능하였고, 이 조성에서의 열팽창계수는 $9.89\times10^{-6}/^{\circ}C$이고, 전기전도도($1200^{\circ}C$에서 2시간소결)는 110 S/cm을 나타내었다.

• Journal of Powder Materials
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• v.21 no.2
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• pp.131-136
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• 2014

Cathode materials and their precursors are prepared with transition metal solutions recycled from the the waste lithium-ion batteries containing NCM (nickel-cobalt-manganese) cathodes by a $H_2$ and C-reduction process. The recycled transition metal sulfate solutions are used in a co-precipitation process in a CSTR reactor to obtain the transition metal hydroxide. The NCM cathode materials (Ni:Mn:Co=5:3:2) are prepared from the transition metal hydroxide by calcining with lithium carbonate. X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses show that the cathode material has a layered structure and particle size of about 10 ${\mu}m$. The cathode materials also exhibited a capacity of about 160 mAh/g with a retention rate of 93~96% after 100 cycles.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.45 no.2
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• pp.112-118
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• 2008

To prepare the high-capacity cathode material with improved electrochemical performances, nanoparticles of $C0_3(PO_4)_2$ were coated on the powder surface of $Li[Co_{0.1}Ni_{0.15}Li_{0.2}Mn_{0.55}]O_2$, which was already synthesized by simple combustion method. The coated powders after the heat treatment at >$700^{\circ}C$ surely showed well-structured crystalline property with nanoscale surface coating layer, which was consisted of $LiCOPO_4$ phase formed from the reaction bwtween $CO_3(PO_4)_2$ and lithium impurities. In addition, cycle performance was particularly improved by the $CO_3(PO_4)_2$-coating for the cathode material for lithium rechargeable batteries.

• Journal of Industrial Technology
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• v.42 no.1
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• pp.7-12
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• 2022

High nickel layered oxide cathodes are gaining increasing attention for lithium-ion batteries due to their higher energy density and lower cost compared to LiCoO₂. However, they suffer from the formation of residual lithium on the surface in the form of LiOH and Li₂CO₃ on exposure to ambient air. The residual lithium causes notorious issues, such as slurry gelation during electrode preparation and gas evolution during cell cycling. In this review, we investigate the residual lithium issues through its impact on cathode slurry instability based on deformed polyvinylidene fluoride (PVdF) as well as its formation and reduction mechanism in terms of inherently off-stoichiometric synthesis of high nickel cathodes. Additionally, new analysis method with anhydrous methanol was introduced to exclude Li⁺/H⁺ exchange effect during sample preparation with distilled water. We hope that this review would contribute to encouraging the academic efforts to consider practical aspects and mitigation in global high-energy-density lithium-ion battery manufacturers.

• Journal of Powder Materials
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• v.31 no.2
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• pp.163-168
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• 2024

As the demand for lithium-ion batteries for electric vehicles is increasing, it is important to recover valuable metals from waste lithium-ion batteries. In this study, the effects of gas flow rate and hydrogen partial pressure on hydrogen reduction of NCM-based lithium-ion battery cathode materials were investigated. As the gas flow rate and hydrogen partial pressure increased, the weight loss rate increased significantly from the beginning of the reaction due to the reduction of NiO and CoO by hydrogen. At 700 ℃ and hydrogen partial pressure above 0.5 atm, Ni and Li₂O were produced by hydrogen reduction. From the reduction product and Li recovery rate, the hydrogen reduction of NCM-based cathode materials was significantly affected by hydrogen partial pressure. The Li compounds recovered from the solution after water leaching of the reduction products were LiOH, LiOH·H₂O, and Li₂CO₃, with about 0.02 wt% Al as an impurity.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.28-28
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• 2018

수전해(electrochemical water splitting)는 연료전지의 가역적 역반응을 이용하여 물로부터 수소와 산소를 발생시키는 기술이다. 산소는 음극에서 발생하는데, 이 때 음극 표면은 고농도의 산소 음이온 및 라디칼에 장시간 노출된다. 때문에 기계적, 화학적 내구성이 우수한 전극재를 사용할 필요가 있다. 불용성 전극 (dimensionally stable anode, DSA)은 이러한 기술적 요구사항을 잘 만족하는 상용화 된 전극이다. 티타늄이나 티타늄 합금 표면에 촉매를 미량 반복 살포하여 산화물 형태의 매우 견고한 표면을 형성함으로서 내구성을 확보한다. 그러나, 보통 DSA 제조 기법의 특징에 따라 다공성 표면 구조를 사용하지는 않기 때문에 생산 과정이 복잡하고 비용이 많이 발생하는 문제를 여전히 나타내고 있다. 본 연구는 상기 문제를 개선하기 위한 수전해용 음극 제조 기술에 관한 연구이다. 티타늄과 티타늄 합금은 동일한 양극산화 기술 적용이 가능하다는 점을 이용하여 티타늄 기판으로부터 다공성 구조를 형성함으로써 바인더의 사용을 배제하였다. 단일공정양극산화기법 (single-step anodization)을 이용하여 $IrO_2$와 $RuO_2$를 도핑함으로써 TiO2에 촉매능을 부여하였다. 제조된 나노튜브들의 구조적 특징을 HR-TEM (High-resolution transmission electron microscope)과 FE-SEM (Field-emission scanning electron microscope)으로 분석하고 SAED (selective area electron diffraction) 패턴을 분석하여 전극재의 결정성을 확인하였다. 알칼라인 분위기에서 일으킨 산소발생반응 (oxygen evolution reaction, OER)의 LSV (linear sweep voltammetry) 결과를 XPS (X-ray photoelectron microscoscopy) 결과와 연관지어 촉매 표면 구조와 과전압의 관계를 해석하였다. LSV 결과로부터 Tafel 분석을 연달아 수행함으로써 전극의 속도결정단계를 정의하였다. 최종적으로 사이클 테스트 통하여 DSA로써의 성능을 평가하였다.

• Resources Recycling
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• v.16 no.6
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• pp.10-19
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• 2007

The mechanical process followed by hydrometallurgical treatment has been developed in order to recover cobalt and lithium from spent lithium ion battery. In the previous study, a citrate precursor combustion process to prepare cathodic active materials from the leaching solution was elucidated. Resynthesis of electrode materials should be more valuable in spent battery recycling. Conventional slurry mixing of $LiCoO_2$ and carbon cannot make uniform distribution, and therefore the cathode cannot reach the theoretical charge-discharge capacity and is easily degraded during the charge-discharge cycling. In this study, ultra-fine $LiCoO_2$ powders has been prepared by modification of the combustion process and fabricated the enhanced cathode by modification of mixing method of $LiCoO_2$ and carbon added.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.146-146
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• 2017

산화비스무트는 리튬이온과의 반응에서 현재 상용화된 그래파이트보다 높은 이론용량을 가지고 있으나, 리튬이온과의 반응에서 비교적 큰 부피팽창 특성을 가져 리튬이차전지의 음극재로서 상용화가 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 양극산화법을 통해 충 방전시 부피팽창 변화가 매우 적은 타이타니아 나노튜브를 제조한 후, 그 위에 스프레이 방법으로 산화비스무트를 코팅하여 두 물질의 복함체를 만듦으로써 용량과 구조적 안정성을 향상시키는 방법을 소개한다. 음극재의 구조적 특성은 고분해능 주사전자현미경 (HR-SEM), 고분해능 엑스선 회절분석기(XRD)를 통해 조사하였으며, 전기화학 임피던스 분광법 (EIS), 순환전류법 (CV), 충 방전 싸이클 분석을 통해 리튬이차전지의 작동원리와 보다 향상된 성능을 규명하였다.