• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.103.1-103.1
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• 2011

고체 산화물 연료전지(SOFC)는 크게 음극(anode), 양극(cathode), 전해질(electrolyte)로 구성되 있으며 연결자를 통해 직렬 또는 병렬로 연결된 형태로 발전장치 등에 활용되고 있다. 이중 연료의 산화반응을 담당하고 있는 연료전지의 음극으로 지금까지 Cobalt, Platinum, Palladium 등의 전이금속 또는 귀금속들이 사용되었지만 현재는 Nickel 또는 Nickel을 함유한 물질들 특히, Ni-YSZ 복합체가 주로 사용되고 있다. Ni-YSZ 복합체는 가격과 성능 등 여러가지 면에서 SOFC의 음극으로 사용하기에 가장 적합한 물질인데 특히 전지의 지지체 역할과 동시에 전극으로서의 역할도 병행해야하는 음극 지지형 SOFC의 경우 Ni-YSZ 복합체의 효용성을 더욱 커지게 된다. 본 연구에서는 SOFC의 음극물질로 가장 널리 쓰이고 있는 Ni-YSZ 복합체를 core shell 형태로 만들어 전도 path를 효율적으로 하고 그 특성을 최적화하기 위한 미세구조 및 소결 거동, 전기적 특성을 평가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.103.2-103.2
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• 2011

리튬이차전지의 음극물질로서 상용화되고 있는 탄소재료중 흑연은 전기자동차에 적용하기에는 낮은 용량과 나쁜 출력특성을 갖고 있어 지금보다 두배이상의 용량과 출력특성이 좋은 음극소재의 개발이 필요하다. 또 다른 음극물질로 실리콘은 흑연에 비해 월등히 높은 이론용량을 나타내고 있지만 실리콘이 리튬이온과 만나면 부피가 4배이상 팽창하여 사이클이 진행될수록 충방전 용량이 급격히 감소하게 된다. 그래서 본 연구에서는 이 두 음극소재를 상호보완하기 위해 천연흑연을 산처리 과정을 통해 제조된 팽창흑연을 매트릭스로 사용하여 팽창흑연에 실리콘을 충진 시키는 연구를 진행하였다. 팽창흑연에 실리콘을 충진시킴으로써 1C일 때 약 650mAh/g의 용량을 나타내었으며, 50cycle이 진행된 후에도 비교적 안정한 사이클 특성을 나타내었다.

• Clean Technology
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• v.19 no.1
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• pp.44-50
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• 2013

Tin-based materials for lithium ion battery have been proposed as new anode candidates owing to their higher specific capacity and relatively high lithium insertion potential. Tin-based materials have been extensively studied as possible replacements for carbon anodes in lithium ion batteries. However, the large volume expansion results in severe particle cracking with loss of electrical contact, giving irreversible capacity losses which prevent the widespread use of tin-based materials in lithium batteries. So remaining studies of tin-based materials are alleviating volume expansion and improving cycle performance. In this work, $SnO_2-SiO_2$ composites were manufactured with sol-gel method to overcome their volume expansion. Carbon was coated with 10 vol% propylene gas. The characteristics of active material and the effect of heat treatment were investigated with TG/DTA, XRD, SEM and FT-IR. Electrochemical characteristics of these composites were measured with CR2032 type coin cells. Carbon coated $SnO_2-SiO_2$at $300^{\circ}C$ heat treatment showed the best electrochemical performance.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2007.11a
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• pp.353-355
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• 2007

본 논문에서는 리튬금속을 음극으로 하는 반전지에 여러 농도의 전해질을 사용하여 그에 따른 충/방전 효율과, 음극 표면을 관찰하는 것에 의해 전해질 농도가 음극/전해질 계면반응에 어떠한 영향을 끼치는지 알아보았다. 또한 X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS)를 사용하여 표면에 생성되는 물질의 조성과 구조를 해석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.55-55
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• 2008

이차전지의 음극 중 $LiC_6$는 높은 용량을 보이나 완충하는 프로세스 동안에 금속리튬에 가까운 potential을 갖게 되어 조작에 어려움이 있다. 이러한 대용물질로서 $Li_4Ti_5O_{12}$ spinel은 가볍고 높은 에너지 밀도를 가지고 있고 낮은 전압영역이 가능하여 이차전지의 음극 물질로서 유용하다. 그러나 $Li_4Ti_5O_{12}$ 물질 자체가 insulation이며, 고상합성법을 사용하게 되면 좋은 특성을 나타내기가 어렵다. 이번 실험에서는 고상합성을 통하여 $Ba^{2+}$와 $Sr^{2+}$이온을doping한 후 전기화학적 특성이 어떻게 향상되었는가를 연구하였다. Ba와 Sr을 첨가한 $Li_4Ti_5O_{12}$는 첨가하지 않은 물질에 비하여 보다 안정적인 평탄구역을 갖게 되었으며 방전용량이 $40mAhg^{-1}$의 향상을 가져왔다. 또한 Li half cell에서 100cycle 진행하는 동안 보다 안정적인 전극구조를 유지하였다.

• Clean Technology
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• v.16 no.2
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• pp.140-144
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• 2010

Titania-silica composite materials were obtained by sol-gel method from TiCl4 and TEOS precusors, and they were applied to anode materials of lithium ion battery. Uniformly distributed composite materials can be manufactured by sol-gel method. The composite materials were heat treated by microwave to obtain materials with new properties. The experimental variables were composition of the material, heat treatment temperature, and microwave exposure. The structure and surface properties of the materials were analyzed by XRD, SEM, and the electrochemical capacity was measured with charge/discharge cycler.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.17 no.2
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• pp.79-85
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• 2014

Silicon (Si) has been investigated as promising negative-electrode (anode) materials because its theoretical specific capacity of 4200 mAh/g for $Li_{4.4}Si$ is far higher than that of carbonaceous anodes in current commercial products. However, in practice, the application of Si to Li-ion batteries is still quite challenging because Si suffers from severe volume expansion and contraction and lead to a continuous solid electrolyte interphase (SEI)-filming process by cracking of Si. This process consumes the limited $Li^+$ source, builds up thick and unstable SEI layer on the Si active materials, and will eventually disable the cell. Since unstable SEI reduces electrochemical performance and thermal stability of the Si anode, the surface chemistry of the anode should be modified by using a functional additive. It is found that lithium bis(oxalato)borate (LiBOB) as an additive effectively protected the Si anode surface, improved capacity retention when stored at $60^{\circ}C$, and alleviated exothermic thermal reactions of fully lithiated Si anode.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.17 no.3
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• pp.187-192
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• 2014

In this article, we report the fabrication and characterization of $CNT/Co_3O_4$ nanocomposite for lithium ion batteries. We expected that the composition with CNT is effective method to compensate for the low electronic conductivity of $Co_3O_4$ and suppress the stress from phase transition of $Co_3O_4$ during cycling. $CNT/Co_3O_4$ nanocomposites were composed of nano-sized $Co_3O_4$ particles, which were homogeneously distributed on the surface of CNTs. The $CNT/Co_3O_4$ electrode presented higher capacity than commercial graphite, good rate capability and stable cyclic performance. This implies that the $CNT/Co_3O_4$ could be a promising anode material for lithium ion batteries.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.71-71
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• 2018

현재 상용화된 Graphite 음극활물질의 경우 낮은 부피당, 무게당 용량을 가지며 이는 다양한 분야에 활용하는데 제약이 있다. $SiO_2$는 Si에 비해서는 낮은 용량이지만 metal oxide 계열 중 가장 높은 이론용량을 가지고 있으며, 리튬 이온과 반응 시 큰 부피팽창을 하며, 절연체로 전기전도도가 낮아 리튬이 차전지의 음극재로 상용화가 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 TEOS를 이용하여 탄소와 $SiO_2$를 동시에 $TiO_2$ microcone 구조에 코팅하여 3가지 물질의 복합체를 형성하여 용량을 증대시키고 구조적 안전성을 향상시키는 방법을 소개 한다. 음극재의 특성은 고분해능 주사전자현미경 (HR-SEM), 고분해능 엑스선 회절분석기 (XRD), 를 통해 조사하였으며, 순환전류법 (CV), 충 방전 싸이클 분석을 통해 리튬이차전지의 작동원리와 보다 향상된 성능을 규명하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.12 no.3
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• pp.239-244
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• 2009

This paper aims to report the effect of surface treatment on graphite and its effect on the improvement of $Al_2O_3$ and $nano-Li_4Ti_5O_{12}$. The structure and property of surface treatment on graphite were determined by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and electrochemical property and safety were determined by charge/discharge cycler, accelerating rate calorimeter. The composite with different metallic oxide exhibited the first efficiency of 82.5% and specific capacity of 350 mAh/g. Although the composite showed same efficiency and specific capacity at first cycle, surface treatment on graphite by $nano-Li_4Ti_5O_{12}$ exhibited a higher charge/discharge rate, cycle life and thermal stability.