• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.48 no.3
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• pp.262-267
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• 2010

$LiNi_{1-x}Mg_xO_2$(x=0, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1) samples were synthesized by the solid-state reaction method. The crystal structure was analyzed by X-ray powder diffraction and Rietveld refinement. $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$samples give single phases of hexagonal layered structures with a space group of R-3m. The calculated cation-anion distances and angles from the Rietveld refinement were changed with Mg contents in $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$. The thicknesses of $NiO_2$ slabs were increased and the distances between the $NiO_2$ slabs were decreased with the increase in Mg contents in the samples. The electrical conductivities of sintered $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$ samples were around $10^{-2}$ S/cm at room temperature. The electrochemical performances of $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$were evaluated by coin cell test. Compared to $LiNiO_2$, $LiNi_{0.95}Mg_{0.05}O_2$ exhibited improved high-rate capability and cyclability due to the well-ordered layered structure by doping of Mg ion.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.12 no.5
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• pp.17-22
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• 2021

Eco-friendly magnesium-air battery is a kind of metal-air battery known as a primary battery with a very high theoretical discharge capacity. This battery is also called a metal-fuel cell from the viewpoint of using oxygen in the atmosphere as a cathode active material and magnesium alloy as a fuel. Since battery performance is determined by the properties of the magnesium alloy used as a anode, more research and development of the magnesium alloy electrode as a anode material are required in order to commercialize it as a high-performance battery. In this study, the commercialized magnesium alloys(AZ31, AZ61) were selected and then electrochemical measurements and discharge test were conducted. Electrochemical properties of magnesium alloys were investigated by OCP changes, Tafel parameters and CV measurement, and the feasibilities of AZ61 alloy with excellent discharge capacity(1410mAhg^-1) as electrode materials were evaluated through CC discharge experiments.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.32 no.4
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• pp.216-222
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• 2022

The capacity of high nickel Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂ (NCM, x ≥ 0.8) cathodes is known to rapidly decline, a serious problem that needs to be solved in a timely manner. It was reported that cathode materials with the {010} plane exposed toward the outside, i.e., a radial structure, can provide facile Li⁺ diffusion paths and stress buffer during repeated cycles. In addition, cathodes with a core-shell composition gradient are of great interest. For example, a stable surface structure can be achieved using relatively low nickel content on the surface. In this study, precursors of the high-nickel NCM were synthesized by coprecipitation in ambient atmosphere. Then, a transition metal solution for coprecipitation was replaced with a low nickel content and the coprecipitation reaction proceeded for the desired time. The electrochemical analysis of the core-shell cathode showed a capacity retention of 94 % after 100 cycles, compared to the initial discharge capacity of 184.74 mA h/g. The rate capability test also confirmed that the core-shell cathode had enhanced kinetics during charging and discharging at 1 A/g.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.23 no.1
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• pp.11-17
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• 2020

The Prussian blue analogues of Fe₂(CN)₆ and Na_xFe₂(CN)₆ are prepared by precipitation method and evaluated the electrochemical characteristics as positive electrode materials for lithium-ion batteries (LIBs) because of their low cost. Fe₂(CN)₆ shows a low reversible capacity of 34.6 mAh g^-1, whereas sodium-containing Na_xFe₂(CN)₆ exhibits a reversible capacity of 107.5 mAh g^-1 when the discharge process proceeds first. When charging is first carried out to remove sodium in the structure, the reversible capacity of 114.1 mAh g^-1 is achieved and the cycle performance is further improved. In addition, Na_x-Fe₂(CN)₆ is synthesized at 0℃, room temperature (RT), and 60℃, respectively. Regardless of the synthesis temperature, Na_xFe₂(CN)₆ shows similar initial reversible capacity, but the crystallite size is formed smaller and improved cycle performance when synthetic temperature is lower. The sample synthesized at 0℃ shows a reversible capacity of 86.4 mAh g^-1 at the 120^th cycle and maintains 76.8% of the initial capacity.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.15 no.4
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• pp.222-229
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• 2012

We studied the electrochemical phenomena and increase of capacity according to the polymer composite electrode of two different polymeric materials with different the voltage range and capacity. Polyaniline (PANI) with relatively high voltage and small capacity and poly [1,2] bis-thio[1,8]-naphthylidine (PTND) with slightly low voltage and large capacity were used as polymer composite electrode materials. After PTND was synthesized, PANI was synthesized on the surface of PTND. The synthesis and the fine structure were analyzed by FT-IR, XPS, FE-SEM, and FE-TEM. Charge/discharge capacity and cyclic voltammetry measurements were carried out for the electrochemical performance as a polymer cathode active material for lithium secondary batteries. The discharge capacities of PANI/PTND after 1,5, and 10 cycles at 1.3~4.0 V voltage range and room temperature 167 mAh/g, 90 mAh/g, and 81 mAh/g. When we compared with PANI (80, 67, and 62 mAh/g), the discharge capacity after 10 cycles was improved about 30%. After 50 cycles, the discharge capacity of PANI/PTND was 67 mAh/g.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.2 no.3
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• pp.156-162
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• 1999

Various types of iron oxide based materials as a cathode of lithium secondary battery have been prepared and their electrochemical characteristics have been also observed. In order to understand the fundamental characteristics of iron oxide electrode, three kinds of iron oxides such as iron oxides formed by direct oxidation of iron plate or iron powders and FeOOH powders were tested with cyclic voltammetry. The oxidation and reduction peaks due to the reaction of intercalation and deintercalation were not observed for the iron oxide prepared with iron plate and FeOOH powders. In case of iron oxide prepared from iron powders, only one reduction peak was observed. A layered form of $LiFeO_2$ was synthesized directly from $FeCl_3\cdot6H_2O,\;NaOH\;and\;LiOH$ and LiOH by hydrothermal reaction. The effect of NaOH on the electrode performance was examined. When increasing NaOH, it provides the electrode with less discharge capacity and efficiency, however, decreasing rate of discharge capacity became smaller. $LiFeO_2$ synthesized with the molar ratio of $NaOH/FeCl_3/LiOH$, 2/1/7 showed the largest capacity, but the discharging efficiency was sharply decreased after 30 cycles.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.10 no.5
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• pp.292-303
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• 2001

This work reports the tunneling effects of the lateral field emitters. Tunneling effect is applicable to the VMFS(vacuum magnetic field sensors). VMFS uses the fact that the trajectory of the emitted electrons are curved by the magnetic field due to Lorentz force. Polysilicon was used as field emitters and anode materials. Thickness of the emitter and the anode were $2\;{\mu}m$, respectively. PSG(phospho-silicate-glass) was used as a sacrificial layer and it was etched by HF at a releasing step. Cantilevers were doped with $POCl_3(10^{20}cm^{-3})$. $2{\mu}m$-thick cantilevers were fabricated onto PSG($2{\mu}m$-thick). Sublimation drying method was used at releasing step to avoid stiction. Then, device was vacuum sealed. Device was fixed to a sodalime-glass #1 with silver paste and it was wire bonded. Glass #1 has a predefined hole and a sputtered silicon-film at backside. The front-side of the device was sealed with sodalime-glass #2 using the glass frit. After getter insertion via the hole, backside of the glass #1 was bonded electrostatically with the sodalime-glass #3 at $10^{-6}\;torr$. After sealing, getter was activated. Sealing was successful to operate the tunneling device. The packaged VMFS showed very small reduced emission current compared with the chamber test prior to sealing. The emission currents were changed when the magnetic field was induced. The sensitivity of the device was about 3%/T at about 1 Tesla magnetic field.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.33 no.1
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• pp.83-91
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• 2016

We studied the effect of battery deep cycle according to the way of active materials formation and the creation condition of electrode material, 3BS ($3PbO{\cdot}PbSO_4{\cdot}H_2O$) and 4BS ($4PbO{\cdot}PbSO_4$), in order to develop the batteries for Idle Stop & Go system. During the curing with active materials of anode and cathode, we found that the final creased active material was deformed by temperature control and it effects the durability of batteries. AGM battery and Flooded battery with 3BS active materials have excellent initial performance. And AGM battery with 4BS active materials shows the lower performance relatively. To compare and analyze of the formation efficiency of active materials, we tested the formation chagging steps with 3 steps and 9 steps differently. The results are that AGM battery with 4BS active materials is better on initial performance than AGM battery with 3BS. After the comparison of durability by DOD 17.5% life test, AGM battery is more suitable than flooded battery for the ISG system which needs the frequent deep cycle. In conclusion, AGM battery is the most suitable for ISG system and the life performance shows 80% difference according to the way of formation and curing of AGM batteries.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1998.05a
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• pp.108-108
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• 1998

일반적으로 탄소강은 수용액 중에 노출될 경우 전면부식에 의한 손상을 받는다. 그러나 부식방지를 위하여 부식억제제를 적용할 경우, 탄소강의 부식거동은 현저한 변화를 겪게된다. 이러한 부식거동의 변화는 첨가되는 부식억제제의 종류에 따라 분 류할 수가 있는데, 양극부식억제제, 음극부식억제제 그리고 이들의 혼합부식억제제로 분류할 수가 있다. 현장에 적용된 부식억제제 시스템 중에는 자동차용 부동액과 가스히터용 열전달 매체액이 있다. 이러한 부식억제제가 적용된 시스댐은 정확한 부식억제능의 평가에 의한 그 교체 시기의 결정이 매우 중요하다. 교체 시기가 빠를 경우, 유지비용이 과다하게 소요되는 문제가 있으며, 교체시기가 늦을 경우 설비의 부식을 초래하는 문제 가 있다. 따라서 부식억제제의 정확한 성능 평가법은 매우 중요하며, 이에 대한 다양 한 연구가 진행 중이다. 부식억제제가 함유된 용액의 부식억제성능을 평가하는 방법에는 대표적으로 무게 감량법을 이용하고 있다. 이 방법은 다종의 금속이 적용된 자동차용 부동액을 실제 사용조건과 유사한 실험 조건에서 단기간, 가혹조건에서의 무게 감량에 의해 부식억 제능을 평가하는 방법이다. 그러나 이러한 방법은 특히 국부부식이 진행될 경우 부 식억제능을 정량화 하는데 어려움이 있다. 한편 전기화학적 측정방법으로는 분극곡선법을 이용한 $E_P$(공식개시전위), $E_R$(재부동태 화전위)의 측정법이 있다. 또한 부식억제피막의 안정성을 측정하기 위한 방법으로 인 위적인 양극전류 인가에 의한 피막의 파괴후에 피막이 복원가능 여부 및 그 속도 측 정에 의해 부식억제제의 건전성을 확인할 수가 었다. 본 연구에서는 가스히터의 주구성 재료인 A210 Gr Al의 탄소강을 사용하여, 사용기간이 5년 이상되어 부식억제 기능을 거의 상실한 것으로 여겨지는 열전달 매체액 과 신규 부식억제제가 적용된 시스템 등 객관적으로 확인된 부식억제제 시스랩에 대 하여 다양한 평가 방법을 동원 비교분석하고자 하였다. 실험은 KSM 2142에 의한 무게감량법, 분극곡선 측정에 의한 $E_P$(공식개시전위), $E_R$(재부동태화전위) 측정, 시간에 따른 자연전위 변화 측정 빛 이때의 부식속도(선형분극법), 인위적인 피막 파괴 전,후 의 전위 변화 및 부식속도 측정법에 의한 국부부식 발달 저지능 등을 평가하여 각 실험결과를 비교분석하여 보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.165-165
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• 2017

지난 수 십 년 동안, 전 세계적으로 자원의 소비가 급격히 증가하게 되면서 최근 자원 고갈은 물론 환경오염이 커다란 이슈로 문제가 되고 있다. 이에 따라 재료 관련 분야에 있어서는 보다 효율적이고 친환경적인 방법으로 자원을 활용해야 된다는 필요성이 대두되었고 이와 같은 관점에서 목적하는 성분이 우수하고 환경 친화적인 표면처리 재료 개발연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 그 중 플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 알루미늄, 마그네슘 등의 경금속의 경도를 향상시키고 높은 내마모성, 내식성을 갖게 하는 표면처리로써 그 관심이 증가하고 있다. 이 플라즈마 전해 산화는 일반적으로 공정비용 대비 효과적이고 환경 친화적이며 코팅 성능 면에서 우수하다고 알려져 있다. 이러한 고유한 특성으로 인해 플라즈마 전해 산화 코팅은 최근 몇 년 동안 기계, 자동차, 우주항공, 의학 및 전기 산업 등의 분야에서 그 적용이 점차 증가하고 있는 상황이다. 한편, 플라즈마 전해 산화 코팅을 하는 모재들의 경우 부동태 산화피막을 용이하게 형성할 수 있는 특성의 모재에 한정되고 있어서 그 응용확대에 한계가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마 전해 산화법을 사용하여 용융알루미늄도금 강판 상에 산화피막 형성을 시도하였다. 전원공급 장치의 양극은 전해질 속에 잠겨있는 작동전극에 연결하고 음극은 대전극 역할을 하는 스테인레스강 전해질 용기에 연결되었다. 전해질은 Sodium Aluminate 및 기타 첨가제를 함유한 것을 사용하였고 온도는 열교환기를 사용하여 $30^{\circ}C$ 이하로 유지되었다. 또한 여기서 전류밀도는 $5{\sim}10A/dm^2$, 실험 주파수는 700Hz, Duty cycle은 30 및 90%의 각 조건에서 공정처리 시간을 각각 30분 및 60분 동안 진행하였다. 이와 같은 조건에서 형성한 막들에 대해서는 주사형전자현미경(SEM)을 이용하여 코팅 막의 표면 및 단면의 모폴로지를 관찰하였음은 물론 EDS 및 XRD 측정을 통하여 원소조성분포 및 결정구조를 각각 분석하였다. 또한 이 코팅 막들에 대한 내식성은 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 침지 시험 및 전기화학적 동전위 양극분극(Potentiodynamic Polarization) 시험을 진행하여 평가하였다. 이상의 실험결과에 의하면, 제작조건별 플라즈마 전해 산화 코팅 막의 모폴로지 및 결정구조가 상이하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 코팅 막의 모폴로지 관찰 결과, 공정 시간에 비례하여 표면에 존재하는 원형 기공의 수는 감소하였으나 그 크기가 커지고 크레이터의 직경 또한 커진 것이 확인되었다. 이 기공은 마이크로 방전에 의해 형성된다고 알려져 있는데 공정 시간이 증가함에 따라 코팅 두께가 점차 증가하여 마이크로 방전의 빈도수가 줄어들고 그 강도는 증가하게 되어 기공 크기가 증가한 것으로 사료된다. 또한 공정시간이 긴 시편에서 표면에 크랙이 다수 존재하는 것으로 확인되었다. 이것은 방전에 의해 고온이 된 소재가 차가운 전해질과 만나게 되어 생긴 큰 온도구배로 인해 강한 열응력이 발생하여 균열을 초래한 것으로 보인다. 조성원소 분석 결과 원형 기공 주변의 크레이터 영역에는 알루미늄이 풍부하였으며 그 주변에 결절상을 갖는 구조에서는 전해질 성분의 원소가 포함되어 있는 것이 확인되었다. 이러한 코팅 막의 표면 특성은 내식성에 영향을 주게 된 원인으로 사료된다. 동전위 분극측정 결과에 의하면 플라즈마 전해 산화 공정 시간이 길어질수록 부식전류밀도가 증가하였다. 이것은 공정시간이 길어짐에 따라 강한 방전이 발생하여 기공의 크기가 증가하고 크랙이 발생하게 되면서 내식성이 저하된 것으로 판단된다. 종합적으로 재료특성 분석 및 내식성 평가를 분석한 결과, 플라즈마 전해 산화의 공정 시간이 너무 길게 되면 오히려 내식성은 저하되는 것이 확인되었다. 이상의 연구를 통하여 고내식 특성을 갖는 플라즈마 전해 산화 막의 유효성을 확인하였으며 용융알루미늄강판 상에 실시한 플라즈마 전해 산화 처리에 대한 기초적인 응용 지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.