• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.99-109
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• 1994

To develop high capacity hydrogen storage alloys for secondary Ni/MH batteries, electrochemical charge/discharge characteristics of $Zr_{1-x}Ti_xMn_{1-y}V_yNi_{1-z}M_z$ (M=Al,Co,Fe) alloys were investigated, in which $0.2{\leq}x{\leq}0.6$, $0.2{\leq}y{\leq}0.8$, $0.2{\leq}z{\leq}0.4$. With increasing Ti content(x) and/or decreasing V content(y), lattice constants and maximum theoretical capacities of the alloys were decreased and equilibrium pressure of hydrogen absorption were increased. Electrochemical discharge capacities were increased with increasing Ti content(x). Especially, the alloys of x= 0.4~0.6 showed better charge/discharge efficiencies than those of x<0.4. Discharge capacities of $Zr_{0.4}Ti_{0.6}Mn_{0.4}V_{0.6}Ni_{0.8}Fe_{0.2}$, $Zr_{0.4}Ti_{0.6}Mn_{0.4}V_{0.6}Ni_{0.8}Al_{0.2}$ and $Zr_{0.5}Ti_{0.5}Mn_{0.4}V_{0.6}Ni_{0.6}Co_{0.4}$ were 385, 328 and 333mAh/g, respectively. These alloys were fully activated within five charge/discharge cycles and had a good charge and discharge rate capabilities and temperature characteristics.

• 전기화학회지
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• 제17권2호
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• pp.79-85
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• 2014

리튬2차전지용 음극활물질로 연구되고 있는 실리콘은 흑연에 비하여 높은 이론용량 (4200mAh/g for $Li_{4.4}Si$)을 가지기 때문에 고용량 음극소재로 각광받고 있다. 이러한 실리콘 음극은 반복적인 충방전에 의해 활물질 입자의 심각한 부피변화와 균열에 의한 새로운 표면이 전해액에 계속적으로 노출되는 문제로 인하여 두껍고 불안정한 피막생성을 유도한다. 불안정한 구조의 피막은 실리콘 음극의 전기화학적 성능뿐만 아니라 고온 열안정성을 저해할 수 있기 때문에 본 연구에서는 실리콘의 열안정성 향상을 위해 전해액 첨가제를 도입하여 피막구조를 변경하고자 한다. 전해액 첨가제인 lithium bis(oxalato)borate (LiBOB)가 실리콘 음극표면에 피막을 효과적으로 형성하였으며, 만충전 상태의 실리콘 음극의 $60^{\circ}C$ 저장시 용량유지 특성을 개선하였으며 고온에서의 열안정성 크게 향상시켰다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.179-179
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• 2012

국내에는 나노 분말 제조를 위한 RF 열플라즈마 시스템 제조 기술이 확보되어 있지 않고, 또한 나노 파우더 제조를 위한 공정 기술 역시 외국 업체에 전적으로 의존하고 있다. 본 연구에서는 나노 분말 제조를 위한 RF 열 플라즈마 토치 시스템 개발과 고품질의 나노 파우더 합성 공정 기술을 확립하여 필요 기관에 제공하는데 있다. 80 kW RF Plasma torch system의 설계 및 제작을 위해 플라즈마 Simulator인 CFD-ACE+를 이용하여 플라즈마 토치 및 반응로 내의 온도 분포, 유체 유동, 열전달 등의 해석을 통해 플라즈마 토치 및 반응로의 반경 및 길이, 구조의 설계 값을 도출하여 반응로를 설계하여 RF 파워, RF 플라즈마 토치(Torch), 반응기(Reactor), 사이클론(Cyclone), 포집부(Collector), 열교환기 및 진공배기 시스템으로 구성하였다. Si 나노 소재의 경우, 이차전지 음극재에 적용이 가능한 대표적인 소재로서 높음 비용량과 충/방전시 부피팽창을 감소시킬 수 있어 이차전지의 고용량 구현을 위해서는 가장 중요한 소재중 하나로 많은 관심 재료로 평가 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 상용화된 Si 원료 powder를 사용하여 고상 분체 공급 장치를 통하여 고온의 플라즈마를 통과시켜 기상화 및 결정화과정을 통해 Si 나노분말을 제조하였다. 공정 변수로서 공정압력 및 플라즈마 power, Gas의 변화량에 따른 나노 분말의 제조 특성에 대한 실험을 진행한 후 제조된 나노 분말을 비표면적측정(BET) 및 SEM 측정 결과 분석을 통하여 시스템 특성을 파악하였으며 제조된 Si 나노 파우더는 이차전지 음극재로서 770 mAh/g의 용량과 93%@50 cycle 수준의 유지율을 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권3호
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• pp.63-69
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• 2017

본 논문은 드론의 체공시간 증대를 위해 고효율 전력관리 회로 및 시스템을 제안한다. 종래의 드론은 다수개의 직렬 배터리와 낮은 효율의 선형 레귤레이터 사용으로 무겁고 발열이 크며 이로 인한 전력누수 문제가 있었다. 본 논문에서는 3.7V 단일 Li-Po 배터리 셀을 사용할 수 있는 스위칭 방식의 승압형 DC-DC 전력변환 회로에 대한 연구를 다룬다. 본 연구를 통해 시제품 개발 결과 3.7V 입력, 5V 출력의 step-up regulation을 실현하였다. 또한 종래 선형 레귤레이터의 50% 수준이었던 전력효율 대비 최대 91.3% 효율과 $50^{\circ}C$ 이하의 표면온도를 달성하였으며, 0.02V/V 및 0.15V/A의 line/load regulation 성능을 측정으로 검증하였다. 본 연구결과를 통해 3.7V 단일 셀 배터리 사용으로 충방전을 위한 별도의 cell-balancing 회로가 필요하지 않게 되며, 높은 전력관리 효율로 드론의 체공시간을 획기적으로 개선시킬 수 있는 가능성을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.561-567
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• 2018

본 연구에서는 리튬이온전지 실리콘 음극소재의 사이클 안정성 향상을 위해 실리콘/탄소 음극소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. Tetraethyl orthosilicate (TEOS) 로부터 스토버법 및 마그네슘 열 환원법을 통하여 다공성 실리콘을 제조하고, 제조된 다공성 실리콘과 피치의 질량비에 따라 실리콘/탄소 음극소재를 제조하였다. 실리콘/탄소 음극소재의 물리적 특성은 XRD와 TGA를 통해 분석하였다. 1.0 M $LiPF_6$ (EC : DEC = 1 : 1 vol%) 전해액에서 실리콘/탄소 음극소재의 충 방전 사이클, 율속, 순환전압전류, 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 특성을 조사하였다. 제조된 실리콘/탄소 음극소재 실리콘 : 탄소 = 5 : 95 일때 453 mAh/g의 향상된 용량을 나타내었으며, 사이클 성능 또한 두 번째 사이클 이후 30 사이클까지 매우 우수한 사이클 안정성을 나타냄을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제27권4호
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• pp.415-420
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• 2016

음극소재의 전기화학적 성능을 향상시키기 위해, 인산의 화학처리를 통한 헤테로 원자를 도입함으로써 석탄계 피치의 표면 개질을 수행하였다. 제조된 표면 개질 피치 음극소재의 물리적 특성은 XRD, FE-SEM, XPS 분석을 통하여 수행되었으며, 전기화학적 특성은 $LiPF_6$ (EC : DMC = 1 : 1 vol% + VC 3 wt%) 전해액을 사용하여 충 방전 테스트, 율속 테스트, 순환 전압 전류 테스트와 임피던스 테스트를 통해 조사하였다. 인산 3 wt% 첨가된 표면 개질 피치 전지의 초기 충전 용량 및 초기효율은 489 mAh/g, 82%로 다른 조성의 음극소재보다 우수하였다. 또한 3 wt% 인산으로 표면개질된 CTP 음극소재의 용량 보존율은 30사이클 후에 86%를 나타냈으며, 2 C/0.1 C에서 87%의 우수한 율속 특성을 보여줌을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.462-462
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• 2009

$CeO_2$는 고체 산화물 연료전지 (SOFC, soild oxide fuel cell)의 전해질 재료와 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 슬러리 재료, 자동차의 3원 촉매, gas sensor, UV absorbent등 여러 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 위의 활용범위 외에 $CeO_2$의 구조적 안정성과 빠른 $Ce^{3+}/Ce^{4+}$의 전환 특성을 이용하여 lithium ion battery의 anode 재료로서 전기화학적 특성을 알아보고자 실험을 실시하였다. $CeO_2$ 합성에 사용되는 전구체인 cerium carbonate의 형상 및 크기, 비표면적과 같은 물리화학적 특성이 $CeO_2$ 분말의 특성에 직접적인 영향을 주기 때문에 전구체의 합성 단계에서 입자의 특성을 조절하였다. 전구체 합성의 출발원료로 cerium nitrate hexahydrate 와 ammonium carbonate를 사용하였고 반응온도 및 농도 등을 변화시켜 입자의 형상 및 결정상을 fiber형태의 orthorombic $Ce_2O(CO_3)_2{\cdot}H_2O$와 구형의 hexagonal $CeCO_3OH$의 세리아 전구체를 합성하였다. 이를 $300^{\circ}C$에서 30분 동안 하소하여 전구체의 입자형상을 유지하는 cubic $CeO_2$를 합성하고 X-ray diffraction, FE-SEM, micropore physisorption analyzer 분석을 통하여 입자의 결정상과 형상, 비표면적 등을 비교 분석하고 $Li/CeO_2$ couple의 충,방전 용량과 수명특성을 비교 분석하여 $CeO_2$의 전기화학적 특성을 알아보았다.

• 전기화학회지
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• 제14권2호
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• pp.98-103
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• 2011

본 연구에서는 리튬 이차 전지의 양극 재료인 $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$을 공침법(co-precipitation)을 활용하여 성공적으로 합성하였다. 이때 $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$의 금속염 농도를 실험 변수로 하여 합성 조건을 변화 시키면서 금속염 농도 변화로 인한 전지 특성의 영향을 분석하였다. SEM(scanning electron microscope)과 XRD (X-Ray Diffraction) 분석결과 금속염의 농도(2몰/L)가 높을 경우 분말의 균일성과 구조의 결정성이 떨어져 전지 특성이 저하되는 현상이 발생하였다. 균일성과 결정성을 향상시키기 위하여 금속염의 농도(1몰/L)를 줄여 합성 한 결과 입도의 미분이 적고 균일성이 및 구조적 결정성이 증가됨을 확인하였다. 또한 충/방전 용량, C-rate, 사이클 등 전기화학적 특성에서도 상대적으로 우수한 특성을 보였다. 이러한 측정 결과를 바탕으로 $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ 물질의 금속염 농도에 따른 영향을 종합적으로 고찰하였다.

• 멤브레인
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• 제24권5호
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• pp.386-392
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• 2014

두 종류의 막(다공성 막, 양이온교환막)을 사용하여 아연-브롬 레독스-흐름 전지(ZBRFB, Zn-Br redox-flow battery)의 성능을 평가하였다. ZBRFB의 성능평가는 $20mA/cm^2$의 전류밀도에서 진행하였다. 다공성 막인 SF-600을 사용한 ZBRFB의 기전력(SOC 100%에서의 OVC)은 1.87 V, 양이온교환막인 Nafion117 막을 사용한 ZBRFB의 기전력은 1.93 V를 나타냈다. 각 막을 사용한 ZBRFB의 성능은 7회 충 방전 실험을 진행하여 평가하였다. SF600 막을 사용한 ZBRFB의 평균 전류효율은 89.76%, 평균 전압효율은 83.46%, 평균 에너지효율은 74.88%를 나타냈으며, Nafion117 막을 사용한 ZBRFB의 평균 전류효율은 97.7%, 평균 전압효율은 76.33%, 평균 에너지효율은 74.56%를 나타냈다.

• 폴리머
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• 제31권1호
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• pp.74-79
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• 2007

[ $PPy^+DBS^-$ ] 복합체는 유화중합에 의해 제조되었고 이때 iron(III) chloride($FeCl_3$)는 개시제로, dodecyl benzene sulfonic acid(DBSA)는 계면활성제 및 도판트로 사용되었다. Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPO)는 chlorosulfonic acid(CSA)를 사용하여 설폰화되었고 양극은 $PPy^+DBS^-$ 복합체, 도전제 그리고 바인더로 구성되며 이때 바인더로 PPO와 설폰화된 poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (SPPO)를 사용하였다. $PPy^+DBS^-/SPPO$ 양극은 $PPy^+DBS^-/PPO$에 비해 약 50% 높은 충 방전 성능을 나타내었는데 이는 SPPO가 바인더뿐만 아니라 도판트로 작용했기 때문이다. 더욱이 바인더로 사용된 고분자의 설폰화는 전도성 고분자와의 coulombic attraction을 유발시켜 두 상간의 혼화성을 증가시켰을 뿐만 아니라 양극과 전해질 사이의 접촉면적을 증가시켜 전기화학적으로 우수한 성능을 나타나게 했다.