• 공업화학
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• 제18권5호
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• pp.449-453
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• 2007

리튬이온이차전지에 사용되는 탄소부극의 성능 향상을 위하여 새로운 탄소부극물질로서 Sn-GIC (Graphite intercalated compound)를 합성하고 그 전기화학적 특성을 조사하였다. 합성시 $SnCl_2$ 수용액의 농도가 증가할수록, 그리고 수용액에 함침한 후 건조한 시료의 열처리 온도가 증가할수록 흑연에 삽입되는 Sn의 함량이 증가하였으며, 또한 흑연 내부로 삽입된 Sn의 함량이 증가함에 따라 이를 부극활물질로 사용한 cell의 초기 방전용량은 증가하였다. 가장 우수한 특성을 나타내는 1.0M $SnCl_2$ 수용액에 함침한 후 $900^{\circ}C$에서 열처리하여 제조한 Sn-GIC는 346 mA/g의 초기용량과 10 cycle 후 13%의 용량감소를 나타내었다.

• 대한화학회지
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• 제52권6호
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• pp.668-675
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• 2008

• 분석과학
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• 제13권6호
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• pp.705-711
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• 2000

리튬 이차전지용 부극 재료로 페놀 수지로 부터 유도된 boron을 doping한 polyacene에 구조적 특성, 표면 특성 및 전기적 특성을 연구하였다. Polyacene탄소질에 boron의 함유량을 각각 5%, 10%, 15%, 20% 첨가하여 특성화하였다. X-선 회절 결과에 따르면, 이들 시료들은 대표적인 무정형 탄소의 회절형태를 나타내었다. 표면 상태는 반구형의 표면상태를 가지고 있음을 SEM 결과로부터 알 수 있었다. 전지의 이온과 전자전달효과를 알아보기 위한 전기 화학적 충전/방전 특성과 임피던스 측정의 결과에 의하면, 10%와 15% boron이 첨가된 시료는 다소 우수한 특성을 나타내고 있다.

• 한국재료학회지
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• 제10권11호
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• pp.743-748
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• 2000

리튬이온이차전지의 부극재로 사용되는 탄소재인 비정질 탄소(needle cokes)에 $B_2O_3$를 첨가하여 공기중의 질소 분위기와 Ar 분위기에서 고온으로 흑연화 열처리를 하였을 때의 표면미세구조의 변화와 제 2상의 분포를 투과전자현미경으로 분석하였다. 또한 전지용량, 전지효율과 같은 전지성능이 탄소재의 표면미세구조와 관련되어 있음을 고찰하였다.

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.781-785
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• 1998

무정형탄소인 petroleum cokes를 대상으로 attrition mill을 이용하여 6~48시간 동안 분쇄한 후 이를 $700^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리한 후 재료특성과 전기화학적 특성을 조사하였다. 분쇄에 의한 효과에 의하여 입도분포와 BET 비표면적의 변화가 발생하였으며 내부의 층간거리도 변화시킬 수 있었다. 이들의 재료특성 변화에 의한 cyclic voltammogram과 충 방전 특성과의 관계를 조사한 결과, 분쇄시간 12~24시간에서 분쇄된 후의 경우가 $6{\sim}8{\mu}m$의 평균입도를 가지며 비교적 큰 층간거리와 표면적을 가질 때 전기화학적 특성이 비교적 우수하였다.

• 전기화학회지
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• 제3권4호
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• pp.224-231
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• 2000

흑연재료를 부극으로 사용하는 리튬2차전지의 유기 전해액으로 propylene carbonate(PC) 용매를 사용하면 흑연층간에 PC의 비가역적 삽입반응으로 인하여 흑연의 exfoliation이 진행된다. 유기전해액으로 ethylene carbonate(EC)를 사용하면 이러한 문제점은 해결되지만, EC의 어는점이 $36.2^{\circ}C$로 높은 것이 단점이다. EC계 전해액에 적정 비율의 PC를 첨가한 혼합 유기 전해액은 전도도가 향상 될 수 있으며, 흑연전극의 exfoliation도 감소시킬 수 있다. EC계 전해액에 첨가한 PC 함량에 따른 유전상수 및 몰전도도를 구하였으며, 동시에 탄소부극에 대한 전기화학적 특성을 조사하였다. $LiPF_6/EC+DEC$ 전해액에 첨가한 PC 함량이 증가하면 유전상수와 몰전도도는 직선적으로 증가하였다. 충방전 시험결과, MCMB-6-28s및 MPCF300의 비가역비용량은 첨가한 PC함량이 $0.83\%$인 경우에는 감소하였으나, 그 이후에는 PC함량에 따라 증가하였다 MPCF3000및 PCG100의 비가역비용량은 PC함량이 $10\%$까지는 50mAh/g이하였다. 그러나, 방전비용량은 첨가한 PC 함량과 관계없이 사용한 탄소재료에 따라서 일정한 값을 나타내었다.

• 전기화학회지
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• 제3권3호
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• pp.173-177
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• 2000

리튬 이차 전지의 성능은 부극으로 쓰이는 탄소재료의 표면의 미세 구조에 크게 의존한다. 본 연구에서는 이러한 표면 구조의 개질을 위해 유동상 화학증착법을 도입하여 금속 및 금속 산화물을 탄소재료 표면에 코팅하여 그 성능을 전기 화학적으로 평가하였다. 주석산화물을 코팅한 탄소 전극은 원래의 탄소 전극에 비해 용량의 상승을 나타내었으나 사이클이 진행됨에 따라 주석산화물이 코팅된 전지의 용량은 심각한 부피 변화에 의해 저하되어 사이클 수명이 감소되었다. 그러나, 부피 변화를 완화시켜주는 비활성 매트릭스 역할을 하는 구리를 주석 산화물 위에 코팅함으로 인해 부피 변화에 의한 용량 저하를 감소시킬 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권8호
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• pp.755-760
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• 2001

본 연구에서는 카본전극의 표면개질에 따른 리튬이온 전지의 전지특성 변화에 대해서 연구하였다. 즉, mesocarbon microbeads(MCMB) 카본에 에폭시 수지(resin)를 코팅시킴으로서 카본전극 표면에 개질시켰으며, 이에 따른 전극의 전기화학적 특성을 고찰하였다. 에폭시 수지에 의한 카본의 표면코팅은 30%의 H$_2$SO$_4$용액에서 2시간 동안 refluxing한 MCMB를 에폭시 수지를 용해시킨 THF(tetrahydrofuran) 용액에 넣어 혼합함으로써 MCMB 표면에 에폭시 수지가 코팅되도록 하였다. 이렇게 에폭시 수지가 코팅된 MCMB를 약 1000-130$0^{\circ}C$로 열처리하여 고분해능 투과전자현미경으로 관찰한 결과, 코팅층은 비정질 카본 구조를 갖게됨을 알 수 있었다. 또한, 에폭시 수지에 의하여 코팅된 MCMB는 코팅되지 않은 MCMB보다 더 높은 BET 비표면적을 나타내었다. Li/MCMB 전지 cell을 만들어 충방전시험을 수행한 결과, 에폭시 수지에 의하여 코팅된 MCMB로 만든 전극이 더 우수한 충방전 용량과 싸이클 특성을 나타내었다. 에폭시 수지 코팅으로 전극 표면을 개질시킴으로서 전지특성이 개선된 원인에 관하여 에폭시 코팅의 결정구조와 전극계면에서의 부동태 피막(passivation film) 형성과 연계하여 논의하였다.

• 전기화학회지
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• 제5권1호
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• pp.30-38
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• 2002

탄화수소가스를 고온$(1000^{\circ}C)$에서 열분해 하여 고상화하는 기상 열분해법을 사용하여 저결정질 탄소재를 제조하고 같은 방법으로 붕소를 첨가한 저결정질 탄소재$C_{l-x}B_x(x=0.05,\;0.10,\;0.20)$를 제조하여, 리튬 이온 이차전지의 부극으로서의 전기화학적 특성을 조사하였다. 시료 대 PVDF를 95:5의 무게비로 첨가한 경우, 붕소를 첨가하지 않은 저 결정질 탄소재(x=0.00)는 초기 방전용량 374mAh/g을 나타내었으며, 제 2싸이클부터는 싸이클 성능이 비교적 우수하여 제 10싸이클에서 258mAh/g의 방전용량을 나타내었다. 시료 대 PVDF를 95:5의 무게비로 첨가한 경우, $C_{1-x}B_x(x=0.00,\;0.05,\;0.10\;0.20)$ 시료들 중에서 x=0.05 조성의 시료는 가장 큰 초기 방전용량 860mAh/g을 나타내었으며, 10번째 싸이클에서 181mAh/g의 방전용량을 나타내었다. 제 2싸이클부터 싸이클 성능은 모두가 비슷하게 나타났다 초기방전 용량(PVDF $10wt.\%$ 사용시, 853mAh/g), 싸이클 성능, 방전용량(PVDF $10wt.\%$사용시 10번째 싸이클에서 400mAh/g)면에서 $C_{0.90}B_{0.10}$ 시료가 리튬이온 이차전지의 부극으로서의 가장 우수한 전기화학적 특성을 나타내었다. 합성한 탄소에 NMP를 용매로 한 액상 혼합 바인더(PVDF)를 90:10의 무게비로 첨가한 경우가 95:5의 무게비로 첨가한 경우보다 대체로 모든 조성에서 충$\cdot$방전용량이 크게 나타났다. 붕소가 첨가되어 덜 disordered된 구조가 됨으로써 1.25V보다 낮은 전압 부분에서 평탄구역이 증가하는 것으로 판단된다. 붕소가 첨가된 경우 충$\cdot$방전용량이 제 2싸이클에서부터 급격히 감소하였는데, 이는 첨가된 붕소가 제 1싸이클에서 삽입되는 Li과 일부는 강하게 결합하여 추출이 안되고 일부만이 다시 가역적으로 추출$\cdot$삽입되기 때문으로 생각된다. 붕소 첨가에 의한 충$\cdot$방전용량의 증가는, 붕소가 electron acceptor로 작용하여 삽입된 Li와 붕소-탄소 host 사이의 결합 강도를 증가시킴으로써 붕소치환 된 탄소에서 Li의 전위를 상승시키기 때문에 일어난다고 사려된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권2호
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• pp.25-29
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• 2001

본 연구에서는 mesocarbon microbeads(MCMB)카본에 에폭시 수지(resin)를 코팅시킴으로 서 카본전극 표면개질에 따른 전지 성능의 개선효과에 관하여 고찰하였다. 에폭시 수지에 의한 카본의 표면코팅은 MCMB 분말을 에폭시 수지가 용해된 THF(tetrahydrofuran)용액에 넣어 혼합함으로서 표면에 에폭시 수지가 코팅 되도록 하였다. 이렇게 에폭시 수지가 코팅된 MCMB를 $1000^{\circ}C$이상의 온도로 열처리하여 고분해능 투과전자현미경으로 관찰한 결과, 코팅층은 비정질 카본 구조를 지님을 알 수 있었다. 또한, 에폭시 수지에 의하여 코팅된 MCMB는 코팅되지 않은 MCMB보다 더 높은 BET비 표면적을 나타내었으며, 더 우수한 충방전 용량과 싸이클 특성을 나타내었다. 카본표면에 코팅된 에폭시 수지가 얇은 비정질 막으로 표면에 존재함으로서 전해질과 카본결정과의 반응을 억제시키는 방지막 역할을 하기 때문에 전지특성이 개선된 것으로 해석된다.