• 전기화학회지
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• 제16권2호
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• pp.59-64
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• 2013

$Na_2CO_3$와 [M($SO_4$)(M = Ni, Co, Mn)]을 사용함으로써, Carbonate 공침 합성법에 의해 $[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]CO_3$ 전구체를 합성하였다. 합성된 전구체는 공기분위기에서 $Li_2CO_3$와 혼합하여 각각, 750, 850 그리고 $950^{\circ}C$에서 소성되었고, 이로 인한 $Li[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]O_2$ 양극활 물질의 소성온도가 미치는 영향을 조사하였다. $Li[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]O_2$의 구조와 특성은 X-선 회절 분석(XRD), 시차주사현미경(SEM) 그리고 전기화학적 측정으로 분석되었는데, X-선 회절 결과 $Li[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]O_2$는 소성온도가 증가함에 따라서 $I_{(003)}/I_{(104)}$는 증가하고 R-factor 는 감소하였으며, 시차주사현미경 결과에서는 1차 입자의 크기가 증가하는 경향을 보였다. 특히, $950^{\circ}C$에서 24시간 동안 소성된 $Li[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]O_2$는 가역 용량이 $165.3mAhg^{-1}$[cut-off voltage 2.5~4.3 V, 0.1 C($17mAhg^{-1}$)] 그리고 50번째 충 방전 사이클 [cut-off voltage 2.5~4.3 V, 1 C($170mAhg^{-1}$)]까지 95.4%의 우수한 용량 보존율을 가지면서 가장 우수한 전기화학적 특성을 보여주었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.5-5
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• 2011

The research and development of hybrid electric vehicle (HEV), plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) and electric vehicle (EV) are intensified due to the energy crisis and environmental concerns. In order to meet the challenging requirements of powering HEV, PHEV and EV, the current lithium battery technology needs to be significantly improved in terms of the cost, safety, power and energy density, as well as the calendar and cycle life. One new technology being developed is the utilization of composite cathode by mixing two different types of insertion compounds [e.g., spinel $LiMn_2O_4$ and layered $LiMO_2$ (M=Ni, Co, and Mn)]. Recently, some studies on mixing two different types of cathode materials to make a composite cathode have been reported, which were aimed at reducing cost and improving self-discharge. Numata et al. reported that when stored in a sealed can together with electrolyte at $80^{\circ}C$ for 10 days, the concentrations of both HF and $Mn^{2+}$ were lower in the can containing $LiMn_2O_4$ blended with $LiNi_{0.8}Co_{0.2}O_2$ than that containing $LiMn_2O_4$ only. That reports clearly showed that this blending technique can prevent the decline in capacity caused by cycling or storage at elevated temperatures. However, not much work has been reported on the charge-discharge characteristics and related structural phase transitions for these composite cathodes. In this presentation, we will report our in situ x-ray diffraction studies on this mixed composite cathode material during charge-discharge cycling. The mixed cathodes were incorporated into in situ XRD cells with a Li foil anode, a Celgard separator, and a 1M $LiPF_6$ electrolyte in a 1 : 1 EC : DMC solvent (LP 30 from EM Industries, Inc.). For in situ XRD cell, Mylar windows were used as has been described in detail elsewhere. All of these in situ XRD spectra were collected on beam line X18A at National Synchrotron Light Source (NSLS) at Brookhaven National Laboratory using two different detectors. One is a conventional scintillation detector with data collection at 0.02 degree in two theta angle for each step. The other is a wide angle position sensitive detector (PSD). The wavelengths used were 1.1950 ${\AA}$ for the scintillation detector and 0.9999 A for the PSD. The newly installed PSD at beam line X18A of NSLS can collect XRD patterns as short as a few minutes covering $90^{\circ}$ of two theta angles simultaneously with good signal to noise ratio. It significantly reduced the data collection time for each scan, giving us a great advantage in studying the phase transition in real time. The two theta angles of all the XRD spectra presented in this paper have been recalculated and converted to corresponding angles for ${\lambda}=1.54\;{\AA}$, which is the wavelength of conventional x-ray tube source with Cu-$k{\alpha}$ radiation, for easy comparison with data in other literatures. The structural changes of the composite cathode made by mixing spinel $LiMn_2O_4$ and layered $Li-Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ in 1 : 1 wt% in both Li-half and Li-ion cells during charge/discharge are studied by in situ XRD. During the first charge up to ~5.2 V vs. $Li/Li^+$, the in situ XRD spectra for the composite cathode in the Li-half cell track the structural changes of each component. At the early stage of charge, the lithium extraction takes place in the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component only. When the cell voltage reaches at ~4.0 V vs. $Li/Li^+$, lithium extraction from the spinel $LiMn_2O_4$ component starts and becomes the major contributor for the cell capacity due to the higher rate capability of $LiMn_2O_4$. When the voltage passed 4.3 V, the major structural changes are from the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, while the $LiMn_2O_4$ component is almost unchanged. In the Li-ion cell using a MCMB anode and a composite cathode cycled between 2.5 V and 4.2 V, the structural changes are dominated by the spinel $LiMn_2O_4$ component, with much less changes in the layered $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, comparing with the Li-half cell results. These results give us valuable information about the structural changes relating to the contributions of each individual component to the cell capacity at certain charge/discharge state, which are helpful in designing and optimizing the composite cathode using spinel- and layered-type materials for Li-ion battery research. More detailed discussion will be presented at the meeting.

• 전기화학회지
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• 제19권3호
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• pp.80-86
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• 2016

리튬이온 이차전지의 고용량화를 위해 high-Ni계 양극 활물질이 크게 주목받고 있으나, Ni 함량이 높아짐에 따라 고온 안정성이 감소하여 수명저하가 발생하게 된다. 본 연구에서는 $LiNi_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}O_2$ (NCM622)의 합성공정 중에서 전구체인 전이금속 수산화물과 리튬염의 열처리 과정에 알루미나 입자를 첨가함으로써 추가적인 표면처리 공정없이 활물질 특성을 개선시키고자 하였다. 알루미나를 첨가하게 되면 고온 사이클 수명이 개선되었으며, 특히 나노크기의 알루미나를 사용하는 경우에 초기용량의 감소도 적고 수명도 개선됨을 확인하였다. 그리고, 나노 알루미나를 함량별로 추가한 결과로 표면형상이 점차 변화함과 동시에 격자상수의 감소가 발생하는 것이 관찰되어 표면코팅과 구조 내 치환이 동시에 발생하고 있음을 확인하였다. LSTA (linear-sweep thermmametry)를 사용하여 알루미나의 함량이 증가할 수록 부반응이 감소하며 고온 안정성이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 전이금속 대비 Al을 2.5 mol% 추가하는 경우에 가장 우수한 고온 사이클 성능이 나타나는 것을 확인하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제80권1호
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• pp.42-53
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• 1991

1. 경상북도(慶尙北道) 상주군(尙州郡)과 충청북도(忠淸北道) 영동군(永同郡)의 경계(境界)를 이루는 백화산(白華山) 일대(一帶)에 대하여 식물사회학적(植物社會學的) 삼림군락분류(森林群落分類)와 소산식물상(所産植物相)의 조사(調査)를 행(行)하였다. 삼림식생(森林植生)은 자연림(自然林)으로 계곡부(溪谷部)와 산정부(山頂部)의 일부지역(一部地域)에 느티나무와 달피나무가 소규모(小規模)의 잔재림(殘在林)으로 분포(分포(布))하고 있지만 거의 전지역(全地域)이 이차림(二次林)이나 식림(植林)과 같은 대상식생(代償植生)으로 구성(構成)되어 있다. 2. 백화산(白華山) 일대(一帶)의 삼림군락(森林群落)은 신갈나무, 쇠물푸레 등(等)이 특징(特徵)지우는 신갈나무 쇠물푸레군락(群落)(Table 1 : I)의 산지림(山地林)과 물푸레나무, 고로쇠나무 등(等)이 특징(特徵)지우는 물푸레나무-고로쇠나무군락(群落)(Table 1 : II)의 계곡림(溪谷林)의 2개(個) 상급식생단위(上級植生單位)로 크게 구분(區分)되었으며 이들의 하급식생단위(下級植生單位)는 다음과 같다. I. 산지림(山地林)(I-A. 당단풍-지리대사초군(群), I-B. 소나무군(群) : I-B-a. 전형소군(典型小群), I-B-b. 철쭉나무소군(小群)) II. 계곡림(溪谷林)(II-A. 당단풍군(群), II-B. 느티나무군(群) : II-B-a. 전형소군(典型小群), II-B-b. 비목나무소군(小群), II-C. 졸참나무-굴피나무군(群) : II-C-a. 전형소군(典型小群), II-C-b. 비목나무소군(小群)) 3. 삼림군락(森林群落)의 수직분포(垂直分布)를 조사(調査)한 결과(結果), 산지림(山地林)은 해발(海拔) 600m를 경계(境界)로 상부(上部)는 당단풍-지리대사초군(群)(I-A)과 전형소군(典型小群)(I-B-a), 하부(下部)는 철쭉나무소군(小群)(I-B-b)이 주로 분포(分布)하고 있었으며, 해발(海拔) 600m이하(以下)에서 주로 발달(發達)하는 계곡림(溪谷林)은 해발(海拔) 350m를 경계(境界)로 상부(上部)는 당단풍군(群)(II-A)과 느티나무군(群)(II-B), 하부(下部)는 졸참나무-굴피나무군(群)(II-C)이 분포(分布)하고 있었다. 4. 군락(群落)의 잠재우점성(潛在優占性)을 검토(檢討)한 결과(結果), 산지림(山地林)은 중부(中部) 이상(以上)에서는 신갈나무가 당분간(當分間) 도중극상(途中極相)을 중부(中部), 이하(以下)는 서어나무가 기후적(氣候的) 극상(極相)을 계곡림(溪谷林)은 인위적(人爲的) 영향(影響)을 배제(排除)하면 잔존종(殘存種)과 치묘(稚苗) 및 치수(稚樹)의 생육상태(生育狀態)로 보아 느티나무와 물푸레나무가 지형(地形) 및 토지적(土地的) 극상(極相)을 이루는 가운데 고로쇠나무, 까치박달, 비목나무 등(等)이, 국소적(局所的)으로 혼생(混生) 우점(優占)할 것으로 사료(思料)되었다. 5. 일치법(一致法)에 의해 산지림(山地林)과 계곡림(溪谷林)의 구분요인(區分要因)을 검토(檢討)한 결과(結果), 해발(海拔)보다는 지형(地形)에 의해 좌우(左右)되었다. 6. 백화산(白華山) 일대(一帶) 현존식물상(現存植物相)을 조사(調査)한 결과(結果), 소산식물(所産植物)은 총(總) 709종류(種類)로 108과(科), 371속(屬), 613종(種), 2아종(亞種), 88변종(變種) 및 6품종(品種)이었다.

• 전기화학회지
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• 제17권4호
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• pp.222-228
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• 2014

리튬 이차전지 양극소재인 Ni-rich계의 $Li[Ni_{1-x-y}Co_xMn_y]O_2$는 높은 방전용량을 갖고 있지만 Ni의 함량이 많아짐으로써, 구조적 안정성과 전기화학적 특성이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 양이온 도핑에 대한 연구가 시행되고 있다. 본 연구는, 공침법을 이용하여 제조한 $Ni_{0.6}Co_{0.1}Mn_{0.3}(OH)_2$ 전구체를 사용하여 바륨(Ba)이 도핑된 $Li[Ni_{0.6-x}Ba_xCo_{0.1}Mn_{0.3}]O_2$ (x=0.01)를 합성하였고, 바륨(Ba)의 도핑에 따른 구조적 안정성 및 전기화학적 특성을 연구하였다. 구조적 특성분석을 위한 X선-회절분석 결과, 바륨(Ba) 도핑시 $I_{(006)}+I_{(102)}/I_{(101)}$(R-factor)비가 감소하는 것을 통해 층상구조의 안정성이 증가한 것을 확인하였고, 전기 화학적 특성이 개선될 것으로 예측하였다. 전기화학적 분석 결과, 바륨(Ba)을 도핑한 전극의 경우 과전압의 감소로 $Li[Ni_{0.6}Co_{0.1}Mn_{0.3}]O_2$ 전극보다 $Li[Ni_{0.6-x}Ba_xCo_{0.1}Mn_{0.3}]O_2$ (x=0.01)전극의 방전용량이 $23mAhg^{-1}$ 증가하였고, 구조적 안정성의 증가로 싸이클 특성의 개선과, 전극과 전해액 간의 전하이동 저항의 감소로 인하여 고율특성 특성이 개선된 것을 확인 하였다.

• 한국자원식물학회지
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• 제12권4호
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• pp.312-323
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• 1999

모데미풀 자생지 4지역(광덕산, 태기산, 점봉산, 소백산)에 대한 유연관계를 알아보기 위하여 외부형태, 주성분분석과 유집분석, 식생 및 토양분석을 실시하였다. 연구 결과, 외부형태형질 중 유의성이 있는 형질로는 주로 꽃에 관한 형질과 삭과에 대한 형 질, 즉 꽃받침의 길이와 폭, 꽃받침지수, 꽃받침 열편에 거치의 존재유무, 화경의 길이와 분지 유무 등은 4집단을 구분하는데 유의성이 있는 형질로 나타났다. 그러나 식물의 높이, 총포, 종자의 특징 등은 변이가 매우 심하여 형질로서 가치가 없는 것으로 나타났다. 13가지의 양적 형질을 이용한 주성분분석 결과 주성분1(31.3%), 주성분2(20, 7%), 주성분 3(15.8%)이 총 67.79%의 기여율을 보였으며 주성분 1과 2를 이차원공간에 도시한 결과 태기산집단은 다른 세집단과 구별이 가능하였다. 평균연결방법과 Ward's법에 의한 유집분석 결과, 유집군들의 구성은 거의 동일하게 나타났으며, 집단간에는 서로 중복되어 나타나 구별이 불가능하였다. 식생조사 결과 상대피도와 상대빈도에 의한 중요치는 모데미풀이 50.82%로 가장 높게 나타났으며 그 다음으로는 눈개승마(12.64%), 현호색 (11.62%), 박새(11.45%), 홀아비바람꽃(8.96%), 벌깨덩굴(8.76%), 터리풀(7.06%), 진범(5.66%), 큰개별꽃(5.45%), 솜때(5.25%)의 순으로 나타나 이 종류들이 모데미 풀과 친화도가 높은 것으로 나타났다. 지역별로는 전지역에서 모데미풀이 가장 높았고 중요치가 높은 종류들은 자생지 별로 약간 차이를 보였다. 종다양성은 평균 1.40으로 나타났으며 광덕산(1.31)이 가장 높고 점봉산(1.17)이 가장 낮았다. 토양의 pH는 평균 5.25로 대부분 비슷하였고, 소백산은 Mg의 함량은 가장 낮았지만, E.C., 포장용수량, 유기물, 인산, Ca, K함량이 가장 높게 나타났다. E.C., 유기 물함량, Ca의 함량은 광덕산이 가장 낮았으며, 점봉산은 Mg의 함량이 가장 높은 반면 포장용수량, 인산, K의 함량이 가장 낮게 나타났다.

• 전기화학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-10
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• 2023

리튬 이차전지의 4 대 구성요소에 포함되는 양극은 배터리의 에너지 밀도를 담당하는 중요한 구성요소에 속하며, 보편적으로 제작되는 양극의 습식 제작 공정에는 활물질, 도전재, 고분자 바인더의 혼합 과정이 필수적으로 이루어지게 된다. 하지만, 양극의 혼합 조건의 경우 체계적인 방법이 갖추어져 있지 않기 때문에 제조사에 따라 성능의 차이가 발생하는 경우가 대다수이다. 따라서, 양극의 슬러리 제작 단계에서 정돈되지 않은 혼합 방법의 최적화를 진행을 위해 보편적으로 사용되는 THINKY mixer와 homogenizer를 이용한 LiMn₂O₄ (LMO) 양극을 제조해 각각의 특성을 비교하였다. 각 혼합 조건은 2000 RPM, 7 min으로 동일하게 진행하였으며, 양극의 제조 동안 혼합 방법의 차이만을 판단하기 위해 다른 변수 조건들은 차단한 후, 실험을 진행하였다(혼합 시간, 재료 투입 순서 등). 제작된 THINKY mixer LMO (TLMO), homogenizer LMO (HLMO) 중 HLMO는 TLMO보다 더 고른 입자 분산 특성을 가지며, 그로 인한 더 높은 접착 강도를 나타낸다. 또한, 전기화학적 평가 결과, HLMO는 TLMO와 비교하여 개선된 성능과 안정적인 수명 주기를 보였다. 결과적으로 수명특성평가에서 초기 방전 용량 유지율은 HLMO가 69 사이클에서 TLMO와 비교하여 약 4.4 배 높은 88%의 유지율을 보였으며, 속도성능평가의 경우 10, 15, 20 C의 높은 전류밀도에서 HLMO가 더 우수한 용량 유지율과 1C에서의 용량 회복률 역시 우수한 특성을 나타냈다. 이는 활물질과 도전재 및 고분자 바인더가 포함된 슬러리 특성이 homogenizer를 사용할 때, 정전기적 특성이 강한 도전재가 뭉치지 않고 균일하게 분산되어 형성된 전기 전도성 네트워크를 생성할 수 있기 때문으로 간주된다. 이로 인해 활물질과 도전재의 표면 접촉이 증가하고, 전자를 보다 원활하게 전달하여 충전 및 방전 과정에서 나타나는 격자의 부피변화, 활물질과 도전재 사이의 접촉저항의 증가 등을 억제하는 것에 기인한다.