• 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 Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.137-137
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• 2018

이 연구에서는 리튬이온전지용 음극 활물질의 리튬이온 저장 용량을 최적화시키기 위한 새로운 방법이 제안되었다. 그 방법은 솔루션 플라즈마 프로세스를 사용하여 원자 단위의 리튬을 탄소 기반 물질의 내부에 도핑 시키고, 열처리를 통해 그 내부를 재설계하는 것이다. 리튬이온전지용 음극 활물질로 리튬금속 자체를 사용하려는 시도는 있었으나, 이는 충전 및 방전 사이클이 반복됨에 따라 리튬이 수지상으로 석출되어 내부를 단락시키거나, 리튬금속 자체의 폭발성에 의한 취급상의 제약이 있었다. 한편, 원자 단위로 탄소 내부에 도핑 된 리튬은 열처리 과정 동안 탄소 내부에서 확산함으로써 더 많은 리튬이 저장될 수 있는 공간을 만들었고, 사이클이 반복됨에 따라 서서히 충전 및 방전 반응에 참여함으로써 전지의 성능을 개선시켰다. 리튬이 도핑 된 탄소의 전기화학적 테스트 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 실험 결과에서 보여진 초기 고용량 및 장기 사이클 특성은 탄소 내부에 도핑 된 리튬이 전지 성능의 향상에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 또한, 사이클이 반복됨에 따라 점차 증가하는 용량은 첫 사이클에서 형성된 solid electrolyte interphase의 비가역 용량을 보상할 수 있을 것으로 생각된다. 이상의 결과를 통해, 탄소 내부에 원자단위의 리튬을 도핑시키는 새로운 접근은 리튬이온전지의 성능 개선을 위한 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 보이며, 향후 리튬 이외의 다른 원소들, 즉 소듐과 같은 물질에 대하여 도핑을 시도한다면 새로운 분야에서 이와 같은 접근법이 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.108-109
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• 2011

유기태양전지를 제작 시에 요구되는 것 중 하나는 active layer의 thermal annealing이다. Thermal thermal annealing 없이는 P3HT의 self-organization이 잘 이뤄지지 않아 비정질의 모습을 보인다. 또한 low band-gap이나 열에 취약한 물질을 사용 시에 태양전지 효율이 낮아지게 된다. 이 점을 착안하여 Active layer에 사용되는 유기용매의 solvent vapor pressure 차이를 이용하여 co-solvent가 되도록 mixing하여, co-solvent로 poly(3-hexylthiopene)(P3HT):[6,6] - phenyl $C_{61}$-butyric acid methyl ester (PCBM)를 blending 하여 active layer로 사용하였으며, 유기태양전지 디바이스 제작 결과 thermal thermal annealing 없이 2.8%까지 도달하였다. X-Ray Diffraction(XRD)과 Atomic Force Microscopy(AFM)를 통하여 P3HT의 결정화가 이루어 졌음을 확인하고 이를 통해 active layer의 thermal annealing이 없이도 P3HT의 self-organization이 이뤄짐을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.68.1-68.1
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• 2010

염료감응형 태양전지에서 가능한 광전자의 이동경로에 대해 살펴보면 빛 에너지를 흡수한 루테늄계 염료는 기저상태에서 여기상태로 전이한 후 광전자의 반도체 전도띠로 전자주입이 이루어진다. 이러한 전자 중 일부는 반도체산화물의 트랩으로의 전이와 트랩에서 염료 기저상태로의 전이가 일어나고 일부 전자는 전해질의 이온종 또는 산화된 염료와 재결합하는 현상이 일어난다. 본 연구에서는 이러한 전자의 재결합을 막고자 p형 반도체인 NiO paste를 제작하여 $TiO_2$ 광전극 층 위에 코팅하였다. 코팅된 NiO 층은 홀수용체로서 염료에 전자를 제공해 주는 역할과 동시에 $TiO_2$ 가전도대로 이동되었던 전자들이 염료의 기저상태의 홀이나 전해질로의 전자 유입이 이루어지는 전자의 재결합을 막는 방벽의 역할을 동시에 하게 된다. 제작된 염료감응형 태양전지 셀의 에너지 변환효율 특성을 알아보기 위하여 1000 W Xe Arc Lamp와 Air Mass 1.5, filter가 장착된 Thermo-Preal (USA) Solar simulator system을 사용하여 개방전압 (Voc), 광전류 (Isc), fill factor (FF), 에너지변환 효율 (${\eta}$)을 조사하였으며 광학현미경을 통해 염료의 흡착 정도를 비교해 보았다. NiO의 코팅 두께나 NiO 나노입자 크기에 따라 염료감응형태양전지에서 에너지변환효율에 미치는 영향을 조사하였다. NiO가 코팅되지 않은 $TiO_2$ 광전극과 비교해 볼 때 NiO 코팅시 Voc와 Isc의 증가로 인해 에너지변환효율이 20% 이상 향상되는 것을 볼 수 있었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.23 no.3
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• pp.247-252
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• 2012

Of late, the development of advanced batteries with high power density and capacity has been indispensible for pushing ahead with much wider applications to electric vehicles and smart IT devices. However, a conventional Li-ion battery contains a limited energy density due to various technological challenges such that other types of Li batteries including Li-S and Li-air have been extensively studied due to their interestingly high energy capacities. Sulfur and oxygen, of which both are cathode materials, showing similar physicochemical characteristics have widely been available which may also contribute to the commercialization of these batteries. In this review, we introduce some perspectives in improving these advanced Li batteries through several approaches such as the provision of porous cathode structures, the optimization of cathode-electrolyte interfaces and the modification of Li anodes.

• Membrane Journal
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• v.22 no.3
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• pp.208-215
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• 2012

Gel polymer electrolyte membranes were prepared from blends of polyvinyl alcohol (PVA) and poly (acrylic acid) (PAA), by solution-cast technique. The PAA content in the blend varied from 30 to 80 wt%. With the gel polymer electrolyte membranes, Zn air batteries were fabricated. The gel polymer electrolyte membranes were characterized by means of stress-strain test, impedance test. The Zn air batteries were tested by current interrupt method and galvanostatic discharge method. The tensile strength and tensile modulus decreased with increasing PAA content in the gel polymer electrolyte membrane. On the other hand, the ionic conductivity increased with increasing PAA content. The effect of ionic conductivity trend of the gel polymer electrolyte membrane in the Zn air battery was confirmed through current interrupt method and galvanostatic discharge method experiments. The battery with higher PAA content gel polymer electrolyte membrane showed lower IR drop and higher discharge capacity.

• Clean Technology
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• v.30 no.3
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• pp.159-174
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• 2024

The rapid increase in energy consumption based on fossil fuels is accelerating global warming. In particular, the road transportation sector has high carbon dioxide emissions, so transitioning towards electric vehicles is recommended. Thus, the importance of secondary batteries is increasing. Secondary batteries are reversible batteries that use energy and can be reused through a charging and discharging process. Currently, lithium-ion batteries are widely used. Secondary batteries place importance on six major factors: energy, output, lifespan, environmental friendliness, cost, and stability. Research is actively being conducted to satisfy all six factors by understanding the material characteristics of each component of the battery. As it is difficult to move away from lithium as a cathode material, researchers are investigating higher performance materials that mix materials such as cobalt, nickel, manganese, and aluminum with lithium and use graphite, silicon, and lithium metal to increase capacity. In the case of electrolytes, liquid electrolytes are still mainly used. However, solid electrolytes are being studied due to their stability, but additional research must be conducted to satisfy the energy and output factors. This review paper aims to provide an understanding of secondary batteries through an overview of secondary batteries, the materials and characteristics of their components, their technological trends, and their associated companies.

• Proceedings of the Korean Society of Fisheries Technology Conference
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• 2000.05a
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• pp.214-215
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• 2000

1960년대 이래로 산업과 교통수단의 발달은 지역적 환경 오염을 야기시켰지만, 대량의 화석연료 및 합성화학물질의 사용은 대기와 물을 매개로 전지구적 규모의 오염형태로 진행되어 가고 있다(Simonich and Mites, 1995). 이러한 추세와 함께 환경 중 존재하는 다이옥신을 비롯한 내분비계장애물질의 오염은 극미량 존재하에도 강한 독성을 나타내므로 생태계에 끼치는 영향은 큰 것으로 보고되고 있다. (중략)

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.13 no.2
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• pp.145-152
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• 2010

The gel polymer electrolyte(GPE) were prepared by in-situ thermal cross-linking reaction of homogeneous precursor solution of perfluorinated phosphate-based cross-linker and liquid electrolyte. Ionic conductivities and electrochemical properties of the prepared gel polymer electrolyte with the various contents of liquid electrolytes and perfluorinated organophosphate-based cross-linker were examined. The stable gel polymer electrolyte was obtained up to 97 wt% of the liquid electrolyte. Ionic conductivity and electrochemical properties of the gel polymer electrolytes with the various chain length of perfluorinated ethylene oxide and different content of liquid electrolytes were examined. The maximum ionic conductivity of liquid electrolyte was measured to be $1.02\;{\times}\;10^{-2}\;S/cm$ at $30^{\circ}C$ using the cross-linker($PFT_nGA$). The electrochemical stability of the gel polymer electrolyte was extended to 4.5 V. The electrochemical performances of test cells composed of the resulting gel polymer electrolyte were also studied to evaluate the applicability on the lithium polymer batteries. The test cell carried a discharge capacity of 136.11mAh/g at 0.1C. The discharge capacity was measured to be 91% at 2C rate. The discharge capacity decreased with increase of discharge rate which was due to the polarization. After 500th charge/discharge cycles, the capacity of battery decreased to be 70% of the initial capacity.

• Clean Technology
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• v.26 no.2
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• pp.131-136
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• 2020

Biomass bamboo charcoal is utilized as anode for lithium-ion battery in an effort to find an alternative to conventional resources such as cokes and petroleum pitches. The amorphous phase of the bamboo charcoal is partially converted to graphite through a low temperature graphitization process with iron oxide nanoparticle catalyst impregnated into the bamboo charcoal. An optimum catalysis amount for the graphitization is determined based on the characterization results of TEM, Raman spectroscopy, and XRD. It is found that the graphitization occurs surrounding the surface of the catalysis, and large pores are formed after the removal of the catalysis. The formation of the large pores increases the pore volume and, as a result, reduces the surface area of the graphitized bamboo charcoal. The partial graphitization of the pristine bamboo charcoal improves the discharge capacity and coulombic efficiency compared to the pristine counterpart. However, the discharge capacity of the graphitized charcoal at elevated current density is decreased due to the reduced surface area. These results indicate that the size of the catalysis formed in in-situ graphitization is a critical parameter to determine the battery performance and thus should be tuned as small as one of the pristine charcoal to retain the surface area and eventually improve the discharge capacity at high current density.