• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권1호
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• pp.52-58
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• 2020

본 연구에서는 MgF₂를 이용하여 LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂ 양극활물질의 표면을 코팅하여 전기화학적 특성과 열적 안정성을 평가하였다. 코팅된 MgF₂의 비율은 0.5, 1, 3 wt%로 조절하였다. 전기화학적 특성은 CV, 충·방전 프로파일, 출력특성, 수명특성을 분석하였고, 열적 안정성은 DSC 분석을 통하여 이루어졌다. 전기화학적 특성 분석 결과 0.1C에서 초기 방전 용량은 MgF₂ 코팅이 되었을 때 감소하였지만, 2C까지 출력을 향상 시켰을 때는 약간 향상된 방전 용량을 얻을 수 있었고, 수명특성 또한 향상되었다. 또한 DSC 분석 결과 코팅이 되었을 때 발열 온도가 증가하였고, 발열 피크의 세기 또한 감소하였다.

• 전기화학회지
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• 제10권1호
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• pp.48-51
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• 2007

리튬이온전지의 스피넬형 양극활물질 $LiMn_2O_4$의 입자 크기 및 비표면적의 전기화학 특성상의 영향을 고찰하기 위하여 스피넬 물질을 공침법과 고상법에 의해 합성되었다. X-선 회절분석을 통하여 합성된 두 물질 모두 Fd3m space group을 갖는 스피넬 구조가 형성된 것을 확인하였다. 공침법을 사용하여 얻은 물질은 상대적으로 높은 충진 밀도와 균일한 입도 분포를 갖는 구형의 분말이었다. 그러나 고상법을 사용하여 얻은 활물질은 비교적 입자 크기가 작고 넓은 입도분포를 나타내었다. 측정된 두 물질의 비표면적(BET)은 각각 $0.8m^2g^{-1}$(공침법)과 $3.6m^2g^{-1}$(고상법)로 큰 차이를 보였다. 두 물질의 전기화학적 특성을 평가하기 위하여 코인타입(CR2032)전지를 제작하여 고온($55^{\circ}C$)에서 충 방전테스트를 하였다. 공침법으로 합성된 물질의 고온에서 방전용량 유지율은 50사이클 이후 고상법으로 합성된 물질의 68.3% 보다 14% 향상된 82.3%로 향상된 방전용량 유지율을 보였다.

• 전기화학회지
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• 제21권2호
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• pp.39-46
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• 2018

많은 실험실 기반의 리튬이차전지 실험결과는 코인셀로부터 얻어진다. 이는 조립의 용이성, 저렴한 가격, 실험 결과의 우수한 재연성 등에 기인한다. 코인셀은 케이스(case), 가스켓(gasket), 스페이서(spacer disk), 스프링(wave spring)로 구성되어 있으며, 이러한 구조적인 특성으로 인하여 코인셀은 상용화된 파우치, 각형 및 원통형 전지에 비하여 전극 무게 대비 많은 양의 전해질을 포함하게 된다. 하지만 과량의 전해액이 셀의 성능에 미치는 영향에 대한 연구는 현재까지 이루어지지 않은 상황이다. 본 연구에서는 액체 전해액의 양을 다르게 제어하여 코인셀에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 전해액의 양은 전극 용량 대비 30, $100mg\;mAh^{-1}$(전해액의 양/전극용량)로 제어하였으며, 조립된 셀의 전해액 함량에 따른 전기화학적 특성을 확인하기 위해 초기 충 방전 곡선과 상온 ($25^{\circ}C$), 고온 ($60^{\circ}C$) 및 고전압(4.5 V)에서의 수명특성평가를 진행하였다. $30mg\;mAh^{-1}$의 전해액을 포함하는 단위 전지의 경우, 고온 및 고전압 조건에서 $100mg\;mAh^{-1}$의 경우에 비해 매우 우수한 방전 용량 유지 특성을 나타내었다. 전자는 후자보다 더 큰 내부저항 증가를 보였으며, 이를 통해 전해액의 양이 전지의 방전 용량 유지 특성에 매우 큰 영향을 미치고 있음을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제2권4호
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• pp.221-226
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• 1999

조직의 형태와 불순물의 함량이 서로 다른 2종류의 침상 코크스(needle cokes, NC)를 $2000\~3000^{\circ}C$온도범위에서 열처리한 후 이들의 흑연화도, 분쇄하였을 때의 입자크기, 크기분포 및 표면적을 측정하였고 리튬 2차전지의 음극특성을 조사하였다. 두 시료 모두 열처리 온도가 증가함에 따라 흑연화도가 증가하였으나, NC-B는 불순물의 영향과 분자간의 배열이 적은 모자익 조직을 포함하고 있기 때문에 흑연화도가 낮게 나타났다. 동일한 조건에서 분쇄하였을 때 입자의 평균크기는 흑연화도와 비례하였고 표면적은 반비례하였다. 흑연화도가 큰 시료일수록 입자분포의 균일도는 감소하였다 열처리 온도에 따른 음극 특성을 조사하였을 때, 2000"C까지는 결정결함을 포함하는 탄소질 층간(carbonaceous interlayers)의 감소로 인해 용량이 감소하였으나 그 이상의 온도에서는 흑연질 층간(graphitic interlayers)의 성장으로 용량이 다시 증가하였다. 분쇄한 시료는 파단면 표면에 부정합 구조가 생성되어 1.0 V이상에서 기울기를 갖는 방전곡선을 보여 주었으나, 이는 거듭된 충방전과 재열처리에 의해 0.25 V 이하에서 방전되는 흑연질 구조로 전환되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.487-492
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• 2021

본 연구에서는 피치가 코팅된 실리콘 시트/흑연 음극복합소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. NaCl을 주형으로 하여 스토버 법 및 마그네슘 열 환원법을 통해 실리콘 시트를 제조하고, 양친성 물질인 SDBS로 흑연과 결합시켜 실리콘 시트/흑연을 합성하였다. THF를 용매로 석유계 피치가 코팅된 실리콘 시트/흑연 음극복합소재를 제조하였고, 음극복합소재의 물리적 특성은 XRD, SEM, EDS와 TGA를 통해 분석하였다. 전기화학적 특성은 LiPF₆ (EC:DMC:EMC=1:1:1 vol%)의 전해액을 사용해 전지를 제조하여, 충·방전 사이클, 율속, 순환전압전류, 전기화학적 임피던스 테스트를 통해 조사하였다. 실리콘 조성이 증가함에 따라 방전 용량이 증가하였고, 장기 안정성은 감소하는 경향을 보였다. 30 wt% 실리콘 조성을 갖는 실리콘 시트/흑연 복합소재에 피치를 코팅한 음극복합소재는 1228.8 mAh/g의 높은 초기 방전 용량을 보였으며, 50사이클 이후 용량 유지율은 77%로 실리콘 시트/흑연 복합소재에 비해 안정성이 개선됨을 알 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제42권1호
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• pp.122-134
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• 1998

리튬 2차 전지의 양극재료로 사용되는 스피넬형 망간산화물$(Li_xMn_2O_4)$의 전기화학적 특성과 스피넬 전극에서 용량 감소가 일어나는 원인들에 대해 알아보았고, 용량감소를 억제할 수 있는 방안들을 제시하였다. 스피넬 전극의 가역성은 스피넬 산화물의 합성방법에 따른 순도, 입자크기 및 입자크기 분포, 전극극판을 구성하는 활물질, 카본 도전재 및 결합제의 상대적인 함량 그리고 극판의 미세구조 등에 의해 결정된다. 또한 전해액을 구성하고 있는 유기용매와 리튬염의 종류도 스피넬 전극의 충방전특성에 중요한 영향을 미친다. 스피넬의 합성단계에서는 불순물의 생성과 양이온 자리바꿈(cation mixing) 등을 최소화하여야 한다. 극판의 제조시 도전재의 양은 최소화하여야 하나 스피넬의 전도도가 작으므로 도전재의 양이 너무 적으면 극판의 저항에 의한 분극손실이 크다. 결합제는 극판 구성요소의 분산도와 기계적 강도의 측면에서 최적화되어야 한다. 액체전해질로 carbonate 계열의 용매에 fluorine을 포함하고 있는 리튬염을 사용할 경우에 전해액의 산화와 스피넬의 용해 정도가 적어 양극의 용량감소가 적다. 또한, 표면적이 크고 입자크기가 작은 도전재를 사용할 경우 분극손실은 적으나 잔해질의 분해반응이 심하므로 이들 사이에 적절한 trade-off가 요구된다.

• 전기화학회지
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• 제16권1호
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• pp.9-18
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• 2013

Zinc air 전지의 구성요소와 전지의 특징을 설명하였다. 리튬 이온 전지에 비해 월등히 높은 에너지 밀도를 가지고 있지만, 충전의 비가역성으로 인한 낮은 용량 유지 특성 때문에 zinc air 이차전지는 아직 상용화되지 못하였다. Zinc air 전지는 충방전에 관여하는 반응들의 속도가 느려서 그 반응들의 속도를 촉진해야 하는 특징이 있는가 하면 동시에 부식과 수소발생 반응의 속도는 오히려 느리게 해야 하는 까다로운 조건을 만족해야 한다. 기존의 전지들과 비교하면, 기초연구뿐 아니라, 전지의 기계적구조, 부식, 복합소재적인 요소의 적용이 더욱 필요한 연구분야라고 하겠다. 출력개선과 부식방지 그리고 공기의 공급에 대비한 물의 증발의 억제 등은 상충하는 성질을 동시에 만족해야 하는 복합소재의 특성이다.

• 전기학회논문지
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• 제63권4호
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• pp.455-460
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• 2014

South Korea's power consumption is increasing every year. For stable electric power supply, more generation facilities are needed. But it is not easy to build nuclear power generation facilities, so provision of renewable energy is thought of as the solution. For the system's stable management, practical use of energy storing system is needed. Currently, pumping up electric power station is considered most useful. In this study, we have calculated the least amount of energy storing device by considering the renewable energy, HVDC, and change in power for the appliance of ESS in Jeju system, according to The 6th Basic Plan for Long-term Electricity Supply and Demand. Also we have calculated the amount of the battery and about the load equalizing effect to use battery as power storing device. Finally, we have calculated the reduction of electricity generation and the reduction of $CO_2$ emission with this study.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.451-452
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• 2016

최근 풍력 및 태양광 발전과 같은 분산전원 시스템의 설비가 증가함에 따라 전력 생산자가 늘어나고 있으며 발전량이 불규칙적인 신재생에너지 자원을 전력 수요에 따라 효율적으로 운용하고 관리하기 위한 에너지 저장장치(Energy storage system : ESS)의 필요성이 증가하고 있다. 최근에는 기존의 중앙집중 방식의 전력 시스템이 가지는 여러 문제를 해결하기 위해 여러 분산 발전 요소들과 에너지 저장장치, 부하 및 계통을 상호 연결한 마이크로그리드의 개념이 제안되고 있다. 마이크로그리드 내에서 분산전원과 계통에 ESS가 연계 되면 전력수급 상황에 따라 잉여전력이 발생할 때 전력을 저장할 수 있으며 전력수요가 클 때 저장된 전력을 부하에 공급하여 전력설비를 보다 안정적이고 효율적으로 운용할 수 있다. 본 논문에서는 풍력발전 시스템, 양방향 충/방전이 가능한 ESS, 부하 및 계통이 연계된 마이크로그리드를 대상으로 이를 효율적으로 운용하고 계통전력 사용을 최소화 할 수 있는 독립형 마이크로그리드의 자율적 제어기법에 대한 연구를 수행한다. 전력수급 상황에 따라 각 요소들의 운전 모드를 결정하는 기법이 제시되고 각 동작 모드에서의 분석 및 시뮬레이션에 의한 검증을 통하여 본 제어기법의 효용성을 입증한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.201.2-201.2
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• 2015

현대 디지털 사회에서 고효율 에너지와 파워소스에 관한 요구가 커짐에 따라 차세대 에너지 저장 소자에 대한 연구가 계속되고 있다. 그 중 리튬이온 배터리, 슈퍼커패시터, 그리고 연료 전지들이 우리의 일상생활에서 점점 더 중요하게 자리잡아가고 있는데 이런 다양한 에너지 저장소자 중 슈퍼커패시터가 많은 관심을 받고 있다. 이는 긴 수명, 빠른 충-방전 속도, 높은 에너지 밀도, 그리고 안전함 때문이다. 슈퍼커패시터는 에너지 저장 메커니즘에 따라 두 가지로 분류될 수 있는데 전기이중층 커패시터(EDLC)와 슈도커패시터(pseudocapacitor)로 나누어질 수 있다. 슈도커패시터는 active 물질과 전해질 이온 간의 전기화학적 반응으로 인해 EDLC보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 그러므로 지금까지 새로운 형태의 슈도용량성 물질을 만들기 위한 노력이 집중되고 있다. 본 연구에서는 전기화학적증착 방법을 통해 graphene-like ${\beta}$-nickel hydroxide (${\beta}-Ni(OH)_2$) 나노판 구조를 전도성 직물에 합성하였다. ${\beta}-Ni(OH)_2$ 슈도커패시터의 유연하고 효율적인 비용의 전극으로서 높은 비정전용량, 우수한 전기화학 가역성, 그리고 뛰어난 사이클 안정성을 보였다. 이런 쉬운 방법으로 유연한 전도성 직물에 합성된 metal hydroxide/oxide 나노구조는 웨어러블 에너지 저장소자와 변환소자 분야에 사용될 것으로 기대된다.