• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.4-4
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• 2008

소형화, 고신뢰성 그리고 고안정성을 갖는 차세대 전자, 통신용 및 의료용 전자 소자에 대한 요구의 증대에 따라 이의 개발이 가속화되고 있다. 이러한 개발에 있어서 핵심적 문제의 하나는 소자 구동을 위한 초소형 고출력 동력원의 개발이다. 이러한 요구 조건에 가장 잘 부합되는 초소형 동력원은 재료공학, 박-후막 공정 및 전기화학기술을 도입하여 제작되는 박막 전지이다. 박막 전지 기술은 재료공학기술, 나노 고정 기술, 박-후막제조기술, 전기화학기술, 마이크로공정기술, 반도체기술 및 집적화를 위한 시스템화 기술을 종합해야하는 기술로 전기, 전자 분야의 급속한 발전과 함께 진행되고 있는 통신, 전자기기 및 의료기기의 초소형화를 가능하게 하는 특징을 가지고 있다. 이 기술은 이차전지(또는 경우에 따라서는 박막형 슈퍼캐패시터와 하이브리드화) 등을 효과적으로 소형, 고출력 및 고안정화하는 기술이 핵심이며 박-후막형 전지의 최적 구동을 위한 시스템 및 나노 재료 기술에 의해서 구현되는 신 개념의 마이크로 파워 소스이다. 이번 발표에서는 박막 전지의 개발 배경과 몇 가지의 기술적 접근의 예를 제시하고자 한다. 특히 최근에는 박막 전지의 개발은 재료, 공정(후-박막 기술) 및 평가 기술 분야에 서의 기여가 매우 중요하다는 것을 인식하게 되었으며 이러한 과정에서 박막 전지의 개발은 기술적인 면에서 단순히 특정 단일 분야의 주도가 아닌 기술간 융합적 접근(예를 들어 재료와 반도체 공정 또는 이온 재료와 전자 재료 간의 융합)의 필요성이 매우 높아지고 있음을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.338-338
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• 2015

VRFB(Vanadium Redox Flow Battery)는 바나듐계 이온을 전해질로 사용하는 레독스 흐름 전지로, 전해질의 양이 전지의 용량을 결정하기 때문에 주로 대용량의 전력이 필요한 플랜트 등에서 주로 사용하는 전지이다. 이 VRFB내에는 Current collector의 부식 방지용으로 두꺼운 Graphite판을 BP(Bipolar plate)로 사용한다. 플랜트에서는 대용량 전지를 필요로 하여 Single stack으로는 사용되기 어렵고, Multi stack으로 주로 사용한다. Multi stack의 경우, 수 백장의 BP가 들어가 전지의 부피가 매우 커지게 되고, 이에 본 연구에서는 BP의 두꺼운 Graphite를 얇은 $TiO_2$ 기판으로 교체하여 성능을 비교하는 연구를 진행하였다. Ti 금속기판을 양극산화법으로 $TiO_2$ 나노튜브 구조를 만든 후, $TiO_2$의 전도도 향상을 목적으로 $IrO_2$를 코팅하였다. 결과적으로 기존의 Graphite에 비해 전기화학적 특성이 향상되었음을 확인하였으며, Cell test를 통해 VRFB의 성능을 평가하였다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.24 no.4
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• pp.100-105
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• 2021

Recently, all-solid-state batteries have attracted much attention to improve safety of rechargeable lithium batteries, but the solid-state batteries of conductive ceramics or solid polymer electrolytes show poor electrochemical properties because of several problems such as high interfacial resistance and undesired reactions. To solve the problems of the reported all-solid-state batteries, a hybrid solid electrolyte is suggested, in this study, NASICON-type nanoparticle Li_1.5Al_0.5Ti_1.5P₃O₁₂ (LATP) conductive ceramic, PVdF-HFP, and a carbonate-based liquid electrolyte were composited to prepare a quasi-solid electrolyte. The hybrid solid electrolyte has a high voltage stability of 5.6 V and shows an suppress effect of lithium dendrite growth in the stripping-plating test. The LiNi_0.83Co_0.11Mn_0.06O₂ (NCM811)-based battery with the hybrid solid electrolyte exhibits a high discharge capacity of 241.5 mAh/g at a high charge-cut-off voltage of 4.8V and stable electrochemical reaction. The NCM811-based battery also shows 139.4 mAh/g discharge capacity without short circuit or explosion at 90℃. Therefore, the LATP-based hybrid solid electrolyte can be an effective solution to improve the safety and electrochemical properties of rechargeable lithium batteries.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.22 no.3
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• pp.122-127
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• 2019

In this study, we investigate the electrochemical performance of lithium terephthalate (LTA) battery using graphite coated metal current collector to overcome the disadvantages of organic batteries which is high interfacial resistance between current collector and electrode. The LTA anode material is synthesized by acid-based ion exchange reaction without impurities. The contact properties between stick-type LTA-based electrode and graphite coated current collector are estimated by the cross-section SEM and EIS. The graphite coated current collector significantly reduced the interfacial resistance of the LTA battery. The second discharge capacities of bare current collector LTA and graphite coated current collector LTA batteries are 107.6 mAh/g and 148.8 mAh/g at 0.1C, respectively. The graphite coated current collector LTA batteries show higher cycle life, higher discharge capacity, and higher rate-capability than bare LTA batteries.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.10 no.1
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• pp.36-42
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• 2007

In general, the battery and the(electric) condenser are pictured as electrical energy storage devices. Although there were lots of inventions and utilizations of morden conveniences according to enormous growth of the science and technologies after the Industrial Revolution, a speed of technology development on these devices being closely used in civilized human lives and many electric or electronic systems as a core component are relatively slower to the other fields of technologies. Nevertheless, based on a remarkable progress of the material science and technologies for the last ten years, a new type of electrical energy storage device so called as 'electrochemical capacitors' are being developed and used practically. The electrochemical capacitors exhibit their own characteristics of much enhanced capacitance over the conventional condensers and also distinctively exhibit a longer lift time and higher power capability that the nickel hydrogen batteries and secondary batteries such as lithium ion and polymer batteries does not show up so for. Hence, in this paper, it is intended to introduce a fundamental understanding and updated technology trends on the electrochemical capacitors.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.32 no.4
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• pp.442-448
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• 2021

Flow field is an important parameter for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) performance to have an effect on the reactant supply, heat and water diffusion, and contact resistance. In this study, PEMFC performance was investigated using Cu foam flow field at the cathode of 25 cm² unit cell. Polarization curve and electrochemical impedance spectroscopy were performed at different pressure and relative humidity conditions. The Cu foam showed lower cell performance than that of serpentine type due to its high ohmic resistance, but lower activation and concentration loss due to the even reactant distribution of porous structure. Cu foam has the advantage of effective water transport because of its hydrophobicity. However, it showed low membrane hydration at low humidity condition. The metal foam flow field could improve fuel cell performance with a uniform pressure distribution and effective water management, so future research on the properties of metal foam should be conducted to reduce electrical resistance of bipolar plate.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.13 no.4
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• pp.287-296
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• 2002

현재 자동차의 문제점을 해결할 수 있는 가장 착실한 엔진은 수소를 이용한 연료 전지라고 판단된다. 연료전지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환하는 장치이다. 순수한 연료전지 차량과 연료전지 하이브리드 차량을 비교 분석하였다. 연료전지 하이브리드 차량에서 고려하여야할 점은 효율, 연료경제성, 출력 특성 등이 있다. FUDS 싸이클 시뮬레이션 비교를 하면 하이브리드화가 순수 연료전지 차량 보다 효율이 높다. 이는 회생 제동 에너지를 이용할 수 있으며 battery를 이용하여 연료전지를 효율적인 영역에서 작동하게 할 수 있기 때문이다. Life cycle 비용은 연료전지의 크기, 연료전지의 가격, 수소의 가격 등에 지배적인 영향을 받는다. 연료전지의 가격이 고가이면 하이브리드화가 유리하나, 연료전지의 가격이 400$/kW 이하가 되면 순수한 연료전지 자동차가 비용면에서 유리 하다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.25 no.6
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• pp.592-597
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• 2014

The graphite/$SiO_2$ composites as anode materials for lithium-ion batteries were prepared by sol-gel method to improve the graphite's electrochemical characteristics. The prepared graphite/$SiO_2$ composites were analysed by XRD, FE-SEM and EDX. The graphite surface modified by silicon dioxide showed several advantages to stabilize SEI layer. The electrochemical characteristics were investigated for lithium ion battery using graphite/$SiO_2$ as the working electrode and Li metal as the counter electrode. Electrochemical behaviors using organic electrolytes ($LiPF_6$, EC/DMC) were characterized by charge/discharge, cycle, cyclic voltammetry and impedance tests. The lithium ion battery using graphite/$SiO_2$ electrodes had better capacity than that of using graphite electrodes and was able to deliver a discharge capacity with 475 mAh/g at a rate of 0.1 C. Also, the capacity retention ratio of the modified graphite reaches 99% at a rate of 0.8 C.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.160-165
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• 2009

연료전지 분리판은 연료전지 스택을 구성하는 부품 중에서 가장 많은 수량이 사용되는 부품의 하나로서 연료전지의 출력밀도(Power Density, W/L), 비출력(Specific Power, W/kg) 및 가격($/kWe) 관점에서 가능한 저가의 소재 및 제조공정으로 경량, 박형화가 이루어져야 하는 핵심 부품이다. 이러한 저가의 경량, 박형화 분리판 개발의 전제조건은 연료전지 스택에서 요구하는 다양한 물성, 장기수명 및 신뢰성은 나타내는 내구성을 만족해야 하는 것이다. 이렇듯 연료전지 분리판은 다음과 같은 요구 조건을 만족해야 한다. 높은 전기전도도, 전기화학적 부식 저항성, 화학적 안전성, 가스 기밀성, 기계적 강도 및 가공성 등이라 하겠다. 본 연구에서는 분리판의 요구 조건을 만족할 수 있는 분리판을 제작하기 위하여 고분자 복합소재(PCB; Printed Circuit Board)를 이용하여 전기도금을 통해 Cu/Au(1st PCB 분리판)과 Cu/Ni/Au(2st PCB 분리판)을 코팅하여 분리판을 제작하였다. 제조된 분리판을 이용하여, 접촉저항, 부식특성, 가스 기밀성, 기계적 강도를 분석하였으며, 단위전지를 제작 하여 상용 Graphite 분리판과 성능을 비교분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.49-49
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• 1999

리튬 이차 전지를 박막화함으로써 개발된 고상의 마이크로 박막전지는 임의의 크기 및 형태로의 제작이 가능하며 액체전해질을 사용하지 않기 때문에 작동 중 열 또는 기체 생성물이 생기지 않아 높은 안정성을 갖으며 광범위한 사용 온도 범위를 가진다. 위와 같은 장점으로 인하여 충전 가능한 고상의 박막형 리튬 이차 전지는 점진적으로 그 사용 범위가 크게 확대될 것으로 판단된다. 즉, 초소형 전자, 전기 소자는 물론이며 조만간 실현될 스마트 카드, 셀루러폰 및 PCS와 같은 개인용 휴대 통신장비의 전력 공급계로의 응용이 가능할 것이다. 특히 장수명, 고에너지 밀도를 갖는 초소형의 전지를 필요로 하는 microelectronics, MEMS등에 이용될 수 있는 이차전지에 대한 요구가 점점 가시화 됨에 따라 박막공정을 이용한 이차전지개발기술이 요구되고 있으며, 박막제조기술을 이용한 고상의 박막형 및 전지에 관한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 박막형 리튬 이차전지의 Cathode 물질로써 비정질의 산화바나듐 박막을 반응성 스퍼터링에 의하여 상온에서 증착하였다. 박막형 이차전지의 여러 가지 Cathode 물질중 산화바나듐은 다른 물질들과는 달리 비정질 형태로 매우 우수한 충방전 특성을 나타낸다. 이런 특성으로 인해 다소 전지자체의 성능은 낮지만 저전력 저전압을 필요로 하는 초소형 전자 소자와 혼성되어 이용할 수 있는 잠재성이 매우 높은 물질이다. 바나듐 타겟의 경우 타겟 표면의 ageing에 따라 증착되는 박막의 특성이 매우 달라지게 되므로 presputtering의 시간을 변화시키면서 실험하였다. 또한 스퍼터링 중의 산소의 분압도 타겟의 ageing에 많은 영향을 주므로 실험 변수로 산소분압을 변화시키면서 실험하였다. 증착된 산화바나듐 박막의 표면은 scanning electron microscopy로 분석하였으며 구조 분석은 X-선 회절분석, X-ray photoelectron spectroscopy 그리고Auger electron spectroscope로 하였다. 증착된 산화바나듐 박막의 전기화학적 특성을 분석하기 위하여 리튬 메탈을 anode로 하고 EC:DMC=1:1, 1M LiPF6 액체 전해질을 사용한 Half-Cell를 구성하여 200회 이상의 정전류 충 방전 시험을 행하였다. Half-Cell test 결과 박막의 결정성과 표면상태에 따라 매우 다른 전지 특성을 나타내었다.