• 공업화학
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• 제26권1호
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• pp.80-85
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• 2015

본 연구에서는 리튬이차전지의 음극활물질인 실리콘/탄소 복합소재를 제조하여 전기화학적 특성을 확인하였다. 실리콘/탄소 합성물은 마그네슘의 열 환원 반응을 통해 SBA-15 (Santa Barbara Amorphous material No. 15)를 제조한 후 페놀 수지의 탄화 과정을 통해 합성하였다. 실리콘/탄소를 음극으로 제조하여 충방전, 사이클, 순환전압전류, 임피던스 테스트를 통해 분석하였다. 실리콘에 코팅된 탄소는 전기 전도도를 향상시켜 Rct값을 235 ohm (silicon)에서 30 ohm (실리콘/탄소)으로 낮추었고 리튬의 탈 삽입 시에 발생하는 실리콘의 팽창을 억제하여 전극을 안정화시키는 효과를 보여주었다. 실리콘/탄소 전극을 사용한 리튬이차전지는 1,348 mAh/g의 용량을 나타내었고 50사이클 동안 76%의 안정성을 보여주었다.

• 전기화학회지
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• 제5권3호
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• pp.159-163
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• 2002

리튬 이차 전지에서 음극으로 리튬 금속은 매우 높은 에너지 밀도를 가치고 있으나 짧은 충방전 수명, 안정성 결여 및 고율 충방전특성 불량 등의 단점을 가지고 있다. 이는 리튬큼속과 전해액의 반응에 의해 표면보호막의 형성, 침상리튬 생성, 음극 표면적의 증가로 인한 리튬석출의 불균일성에 기인되어 싸이클 효율과 수명이 저하된다. 본 연구는 전해 액에 첨가제 benzene, toluene, tetramethylethylenediamine를 넣어 줌으로 전지 테스트에서 싸이클 효율과 수명이 향상됨을 확인 할 수 있었다. Impedance 측정결과 필름 저항의 감소와 전하전이 저항의 증가로 전해액의 첨가제가 리튬 표면에 새로운 층을 형성시킴으로서 이런 구성물들이 리튬과 전해액과의 반응성을 억제시킴과 동시에 리튬이 특이적으로 표면에 흡착되어 리튬의 석출 형태가 향상된 것으로 사료된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권5호
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• pp.1200-1207
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• 2020

본 연구에서는 다공성 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료와 "이온젤" 이라고 불리는 고분자 고체 전해질을 이용하여 슈퍼커패시터를 제작 하였으며, 금속유기골격체의 함량에 따른 전기화학적 거동을 관찰하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)으로 분석하였으며, 그 결과로, 다공성 활성탄소 대비 금속유기골격체를 0.5 wt% 첨가 하였을 때 가장 높은 전기용량값을 확인 할 수 있었으며, 0.5 wt% 이상의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료되며, 이러한 결과를 바탕으로 제조된 다공성 활성탄소/금속유기골격체 복합재료 기반의 슈퍼커패시터는 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.671-676
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• 2013

최근에 대용량 에너지 저장 시스템으로 레독스 흐름전지(Redox Flow Battery, RFB)가 활발히 연구 개발되고 있다. 불소계막을 대신할 저가의 탄화수소막이 RFB막으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 Poly(arylene ether sulfone) (PAES) 막을 사용해 고가의 불소계막과 그 특성을 바나듐 레독스 흐름전지(VRB, Vanadium Redox Flow Battery)조건에서 비교하였다. 바나듐 이온투과도, 이온 교환 용량, OCV 변화, 팽윤, 충 방전 곡선, 에너지 효율 등을 측정했다. PAES 막은 Nafion 117막에 비해 바나듐 이온투과도가 낮고, 이온교환용량은 커서 Nafion 117을 사용한 RFB보다 에너지 효율이 높았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.131-136
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• 2015

본 연구에서는 전극 활물질로서 그래핀-바나듐 산화물 복합체를 pH 1.8 조건에서 0.5M $VOSO_4$ 수용액을 이용하여 전기화학적 전착을 이용해 합성하였다. 전착공정 후 다공성 바나듐 산화물이 작업전극에 생성된 것을 SEM, XRD, XPS를 통해 확인하였으며 생성된 바나듐 산화물은 $V^{5+}$와 $V^{4+}$로 존재한다. 그래핀에 전착된 바나듐 산화물의 직경 약 100 nm의 나노로드로 이루어진 망상 구조는 전극과 전해질과의 접촉을 향상시킨다. 4000 초의 전착공정을 거친 그래핀-바나듐 산화물 복합체를 작업전극으로 하여 3전극 셀에서 전기화학적 특성을 평가한 결과 20 mV/s의 주사속도에서 $854mF/cm^2$의 높은 정전용량을 나타내었고 1000회 충방전 후 초기 용량의 53%가 유지되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.316-322
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• 2001

Cathode materials $LiMn_{2-y}$$M_{y}$ $O_4$(M=Zn and Mg) were obtained by reacting the mixture of LiOH.$H_2O$, Mn $O_2$ and MgO ar ZnO at 80$0^{\circ}C$ for 36h in an air atmosphere. These materials showed an extended cycle life in lithium-anode cells working at room temperatue in a 3.0 to 4.3V potential window. Among these materials, LiM $n_{1.9}$M $g_{0.1}$ $O_4$ showed the best cycle performance in terms of the capacity and cycle life. The discharge capacities of the cathode for the Li/LiM $n_{1.9}$ $M_{0.1}$ $O_4$ cell at the 1st cycle and at the 70th cycle were about 120 and 105mAh/g, respectively. This cell capacity is retained by 88% after 70th cycle. In cyclic voltammetry measurement, all cells revealed tow oxidation peaks and reduction peaks. However, Li/$LiMn_{2-y}$$M_{y}$ $O_4$ cell substituted with Zn and Mg showed new reaction peak during reduction reaction.eaction.ion.ion.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.663-669
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• 2001

Spinel LiM $n_2$ $O_4$ and LiM $n_{1.9}$M $g_{0.1}$ $O_4$ power was synthesized with solid-state method by calcining the mixture of LiOH.$H_2O$, Mn $O_2$ and MgO at 80$0^{\circ}C$ for 36 h in an air atmosphere. To investigate the effect of temperature on he cycle performance of cathode material during cycling, charge-discharge experiments and ac impedance measurement were performed. Initial discharge capacity was gradually increased with the increase of charge-discharge temperature. Discharge capacity at high temperature was suddenly decreased during cycling. On the other hand, discharge capacity at low temperature was almost constant during cycling. It confirmed that Mn dissolution is serious at high temperature than at low temperature. LiM $n_2$ $O_4$ and LiM $n_{1.9}$M $g_{0.1}$ $O_4$ showed the best capacity and stability at room temperature.ure.ure.

• 청정기술
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• 제21권1호
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• pp.62-67
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• 2015

본 연구에서는 그래핀과 다중벽 탄소나노튜브를 포함하는 하이브리드 소재의 제조 및 슈퍼캐패시터 전극물질로의 활용에 관한 내용이 진행되었다. 이를 위하여 산화그래핀과 아민(-NH₂) 그룹이 치환된 다중벽 탄소나노튜브를 산 촉매 하에서 반응시켜, 새로운 이민(-C=N-) 결합이 도입된 하이브리드 복합체를 합성하였다. 상기 제조된 하이브리드 소재를 슈퍼캐패시터 전극 물질로 사용하고자 수산화칼륨 전해질 기반의 3상 전극 시스템을 활용하여 전기화학적 특성을 살펴보았다. 또한 하이브리드 소재에 존재하는 그래핀과 다중벽 탄소나노튜브의 비율 변화 실험을 통하여, 그래핀/탄소나노튜브의 질량비가 7.5/1일 때 그 특성이 최적화가 됨을 알 수 있었다. 최적화된 전극은 높은 비축천용량(132 F/g)을 나타내었을 뿐만 아니라, 반복된 충방전 실험에서 높은 안정성(95%, retention after 5000 cycles)을 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제19권2호
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• pp.129-135
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• 2009

바나듐 레독스-흐름 전지용 격막으로 사용하기 위해 폴리설폰(Psf)에 폴리페닐렌설파이드설폰(PPSS)을 블록 공중합 시킨 폴리머를 사용하여 양이온교환막을 제작하여, 막 특성을 평가하였다. 제작한 양이온교환막은 Nafion117보다 열적 안정성이 뛰어나다는 것을 TG분석을 통해 알 수 있었고, 1몰 황산용액에서의 막 저항은 3 cc의 CSA를 도입하였을 때 $0.96{\Omeg}{\cdot}cm^2$로 제일 작은 저항 값을 나타냈다. 제작한 양이온교환막의 바나듐 레독스-흐름 전지에서의 전기화학적 특성에 대해 평가하였다. 제작한 양이온교환막을 사용한 바나듐 레독스-흐름 전지의 100% 충전상태에서의 기전력은 바나듐 레독스-흐름 전지의 기전력 값인 1.4V를 나타냈으며, 각 충전상태에서의 충 방전 셀 저항은 Nafion117을 사용한 전지의 값보다 작은 값을 나타냈다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.410-416
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• 2021

본 연구에서는 천연 흑연의 용량과 안정성을 개선하기 위해 석유계 피치로 코팅된 천연 흑연을 제조하여 전기화학적 성능을 평가하였다. 천연흑연과 피치를 건식 스피드 믹서를 이용해 코팅하였으며, 믹서의 회전 속도, 시간, 흑연과 피치의 조성, 피치의 연화점을 변화시키면서 음극 활물질을 제조하였다. 제조된 음극 활물질의 물리적 특성은 SEM, TEM, PSD를 이용해 분석하였으며, 전기화학적 성능은 사이클, 율속, 임피던스, 순환전압 전류 테스트를 통해 조사하였다. 9000 RPM, 10 wt%, 2 h, 연화점 150 ℃ 조건에서 코팅된 천연 흑연을 0.1 C에서 전기화학적 특성을 테스트 하였을 때, 324.5 mAh/g 의 가장 높은 용량과 50 사이클 이후 98.9%의 용량 유지율을 보였다. 고속 충·방전을 위한 테스트에서는 5 C/0.1 C 용량 유지율은 80.3%로 나타났으며, 코팅되지 않은 천연흑연보다 약 1.7 배로 향상된 용량 유지율을 확인할 수 있었다.