• 제목/요약/키워드: All-solid-state cell

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BaCeO3-BaZrO3 고용체(BCZY) 기반 프로톤 세라믹 연료전지(PCFC)용 고성능 전해질 개발 (BaCeO3-BaZrO3 Solid Solution (BCZY) as a High Performance Electrolyte of Protonic Ceramic Fuel Cells (PCFCs))

  • 안혁순;신동욱;최성민;이종호;손지원;김병국;제해준;이해원;윤경중
    • 한국세라믹학회지
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    • 제51권4호
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    • pp.271-277
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    • 2014
  • To overcome the limitations of the solid oxide fuel cells (SOFCs) due to the high temperature operation, there has been increasing interest in proton conducting fuel cells (PCFCs) for reduction of the operating temperature to the intermediate temperature range. In present work, the perovskite $BaCe_{0.85-x}Zr_xY_{0.15}O_{3-\delta}$ (BCZY, x = 0.1, 0.3, 0.5, and 0.7) were synthesized via solid state reaction (SSR) and adopted as an electrolyte materials for PCFCs. Powder characteristics were examined using X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA) and Brunauer, Emmett and Teller (BET) surface area analysis. Single phase BCZY were obtained in all compositions, and chemical stability was improved with increasing Zr content. Anode-supported cell with $Ni-BaCe_{0.55}Z_{0.3}Y_{0.15}O_{3-\delta}$ (BCZY3) anode, BCZY3 electrolyte and BCZY3-$Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-\delta}$ (BSCF) composite cathode was fabricated and electrochemically characterized. Open-circuit voltage (OCV) was 1.05 V, and peak power density of 370 ($mW/cm^2$) was achieved at $650^{\circ}C$.

구리-바나듐 산화물 박막의 양극 특성 및 전 고상 전지의 제작 (Characteristics of Copper Vanadium Oxide$(Cu_{0.5}V_2O_5)$ Cathode for Thin Film Microbattery)

  • 임영창;남상철;박호영;윤영수;조원일;조병원;전해수;윤경석
    • 전기화학회지
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    • 제3권4호
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    • pp.219-223
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    • 2000
  • 구리-바나듐 산화물 양극을 이용하여 $(Cu_{0.5}V_2O_5)$으로 구성된 전 고상의 리튬이차박막전지를 제작하였다. 구리-바나듐 산화물 박막은 reactive DC magnetron sputtering을 이용하여 co-sputtering에 의해 제조하였고 Lipon고체전해질은 순수한 질소 분위기 하에서 RF 스퍼터링으로 제조하였다. XRD분석을 통해 구리-바나듐 산화물 박막이 비정질임을 확인하였고, EC:DMC(1:1 in IM $LiPF_5$)액체전해질을 사용한 반전지 구조에서 그 전기화학적 특성을 고찰하였다. Lipon고체전해질의 이온전도도는 $25^{\circ}C$에서 $1.02\times10^{-6}S/cm$를 나타내었고 전고상 박막전지는 $1.5V\~3.6V$의 전압구간, $50{\mu}A/cm^2$의 전류밀도에서 500싸이클까지 약 $50{\mu}Ah/cm^2{\mu}m$의 방전용량을 유지하였다

Thin Film Battery Using Micro-Well Patterned Titanium Substrates Prepared by Wet Etching Method

  • Nam, Sang-Cheol;Park, Ho-Young;Lim, Young-Chang;Lee, Ki-Chang;Choi, Kyu-Gil;Park, Gi-Back
    • 전기화학회지
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    • 제11권2호
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    • pp.100-104
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    • 2008
  • Titanium sheet metal substrates used in thin film batteries were wet etched and their surface area was increased in order to increase the discharge capacity and power density of the batteries. To obtain a homogeneous etching pattern, we used a conventional photolithographic process. Homogeneous hemisphere-shaped wells with a diameter of approximately $40\;{\mu}m$ were formed on the surface of the Ti substrate using a photo-etching process with a $20\;{\mu}m{\times}20\;{\mu}m$ square patterned photo mask. All-solid-state thin film cells composed of a Li/Lithium phosphorous oxynitride (Lipon)/$LiCoO_2$ system were fabricated onto the wet etched substrate using a physical vapor deposition method and their performances were compared with those of the cells on a bare substrate. It was found that the discharge capacity of the cells fabricated on wet etched Ti substrate increased by ca. 25% compared to that of the cell fabricated on bare one. High discharge rate was also able to be obtained through the reduction in the internal resistance. However, the cells fabricated on the wet etched substrate exhibited a higher degradation rate with charge-discharge cycling due to the nonuniform step coverage of the thin films, while the cells on the bare substrate demonstrated a good cycling performance.

Investigation on Hydration Process and Biocompatibility of Calcium Silicate-Based Experimental Portland Cements

  • Lim, Jiwon;Guk, Jae-Geun;Singh, Bhupendra;Hwang, Yun-Chan;Song, Sun-Ju;Kim, Ho-Sung
    • 한국세라믹학회지
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    • 제56권4호
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    • pp.403-411
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    • 2019
  • In this work, the hydration process and cytotoxicity of lab-synthesized experimental Portland cements (EPCs) were investigated for dental applications. For this purpose, EPCs were prepared using laboratory-synthesized clinker constituents, tricalcium silicate (C3S), dicalcium silicate (C2S), and tricalcium aluminate (C3A). C-A was prepared by the Pechini method, whereas C3S and C2S were synthesized by solid-state reactions. The phase compositions were characterized by X-ray diffraction (XRD) analysis, and the hydration process of the individual constituents and their combinations, with and without the addition of gypsum, was investigated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Furthermore, four EPC compositions were prepared using the lab-synthesized C-A, C3S, and C2S, and their hydration processes were examined by EIS, and their cytotoxicity to HPC and HIPC cells were tested by performing an XTT assay. None of the EPCs exhibited any significant cytotoxicity for 7 days, and no significant difference was observed in the cell viabilities of ProRoot MTA and EPCs. The results indicated that all the EPCs are sufficiently biocompatible with human dental pulp cells and can be potential substitutes for commercial dental cements.

$FeS_{2}$의 압축성 연구 (Compressibility of $FeS_{2}$)

  • 김영호;황길찬;조현구
    • 한국광물학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.189-195
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    • 2006
  • 황철석에 대한 압축성 연구를 다이아몬드 앤빌 기기 및 방사광을 이용하고 에너지분산 X-선회절법을 적용하여 상온에서 시행하였다. 황철석의 체적탄성률은 실험조건과 실험기기에 따라 매우 큰 변이를 보이고 있는데 이는 압력전달매체의 특성에 따른 것으로 알려져 있다. $FeS_{2}#1$(황철석+NaCl)과 $FeS_{2}#2$(황철석+MgO)에 대해 압력전달 매체로 각각 NaCl과 유체를 이용하여 체적탄성률 138.9 GPa와 198.2 GPa를 각각 얻었다. 이러한 값은 시료방의 압력상태에 따른 예측 결과치에 대치되는 것으로 그 원인은 압력전달액체의 상변이에 따른 것으로 추정되며 이외에 고상검출기의 차이, E*d값의 차이 등도 영향을 미친 것으로 판단된다. 모든 실험은 포항가속기연구소 1B2 빔라인에서 시행되었다.

Mg와 Zn의 복합치환에 따른 LiMn2-yMyO4 정극 활물질의 결정 구조 및 전기화학적 특성 (Crystal Structure and Electrochemical Properties of LiMn2-yMyO4 Cathode Material by Complex Substitution of Mg and Zn)

  • 정인성;정해덕;구할본
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제15권4호
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    • pp.361-366
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    • 2002
  • Spinel $LiMn_{2-y}M_yO_4$ and $LiMn_{2-y}M_yO_4$ (M=Mg, Zn) powders were synthesized by solid-state method at $800^{\circ}C$ for 37h. Crystal structure and electrochemical properties were analyzed by X-ray diffraction, charge-discharge test, cyclic voltammetry and ac impedance to $LiMn_{2-y}M_yO_4$. All cathode material showed spinel structure in X-ray diffraction. Ununiform distortion which calculated by (111) face and (222) face was almost constant in spite of the change of the kind and the substituting ratio of the metal cation in $LiMn_{2-y}M_yO_4$ (M=Mg, Zn). $LiMn_{1.9}Mg_{0.05}Zn_{0.05}O_4/Li$ cell substituted $Mg^{+2}$ and $Zn^{+2}$ showed excellent discharge capacities than other cells, which it presented about 120mAh/g at the 1st cycle and about 73mAh/g at the 250th cycle, respectively. AC impedance of $LiMn_{2-y}M_yO_4/Li$ cells showed the similar resistance of about 65~110$\Omega$ before cycling.

Synthesis and Comparative Analysis of Crystallite Size and Lattice Strain of Pb2Ba1.7Sr0.3Ca2Cu3O10+δ Superconductor

  • Hasan, Maher Abd Ali;Jasim, Kareem Ali;Miran, Hussein Ali Jan
    • 한국재료학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.66-71
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    • 2022
  • In this article, Pb2Ba1.7Sr0.3Ca2Cu3O10+δ superconductor material was synthesized using conventional solid-state reaction method. X-ray diffraction (XRD) analysis demonstrated one dominant phase 2223 and some impurities in the product powder. The strongest peaks in the XRD pattern were successfully indexed assuming a pseudo-tetragonal cell with lattice constants of a = 3.732, b = 3.733 and c = 14.75 Å for a Pb-Based compound. The crystallite size and lattice strain between the layers of the studied compound were estimated using several methods, namely the Scherrer, Williamson-Hall (W.H), size-strain plot (SSP) and Halder Wagner (H.W) approach. The values of crystallite size, calculated by Scherrer, W.H, SSP and H.W methods, were 89.4540774, 86.658638, 87.7555823 and 85.470086 Å, respectively. Moreover, the lattice strain values obtained by W.H, SSP and H.W methods were 0.0063240, 0.006325 and 0.006, respectively. It was noted that all crystallite size results are consistent; however, the best method is the size-strain plot because it gave a value of R2 approaching one. Furthermore, degree of crystallites was calculated and found to be 59.003321%. Resistivity analysis suggests zero-resistance, which is typical of superconducting materials at critical temperature. Four-probe technique was utilized to measure the critical temperature at onset Tc(onset), zero resistivity Tc(off set), and transition (width ΔT), corresponding to temperatures of 128 K, 116 K, and 12 K, respectively.

$RuO_2$박막의 미세 구조가 박막형 마이크로 슈퍼캐패시터의 특성에 미치는 영향 (Effect of RuO$_2$ Thin Film Microstructure on Characteristics of Thin Film Micro-supercapacitor)

  • 김한기;윤영수;임재홍;조원일;성태연;신영화
    • 한국재료학회지
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    • 제11권8호
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    • pp.671-678
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    • 2001
  • $RuO_2$ 박막을 전극으로 하여 Pt/Ti/Si 기판 위에 $RuO_2$ /LiPON/$RuO_2$의 다층 구조로 이루어진 전고상의 박막형 마이크로 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 전극용 $RuO_2$박막은 반응성 dc 마그네트론 스퍼터를 이용하여 $O_2$/[Ar+$O_2$]비를 증가시키며 성장시켰고, 비정질 LiPON 고체전해질 박막은 순수한 질소분위기 하에서 rf 스퍼터링으로 성장시켰다. 상온에서의 충-방전 측정을 통해 $RuO_2$ 박막의 미세구조에 따라 슈퍼캐패시터의 사이클 특성이 영향을 받는 것을 알 수 있었다. Glancing angle x-ray diffraction(GXRD)과 transmission electron microscopy (TEM) 분석을 통해 산소 유량의 증가가 $RuO_2$박막의 미세 구조의 영향을 주는 것을 알 수 있었고, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 통해 산소 유량 비의 증가가 Ru과 산소간의 결합에도 영향을 줌을 알 수 있었다. 또한 사이클 후 슈퍼캐패시터의 TEM 및 AES depth profiling 분석을 통해, 충-방전 시 $RuO_2$와 LiPON과의 계면반응에 의해 형성된 계면 층이 사이클 특성에 영향을 줌을 알 수 있었다.

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멀티 레벨 셀 플래시 메모리 신뢰성 분석을 통한 항공 전자장비용 내결함성 메모리 설계 연구 (Research on Fault Tolerant Avionics Memory Design through Multi Level Cell Flash Memory Reliability Analysis)

  • 정상규;전병규;김영목;장인기
    • 한국항행학회논문지
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    • 제20권4호
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    • pp.321-328
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    • 2016
  • 일반적으로 MLC NAND 플래시 저장장치는 SLC NAND 플래시 기반의 장치에 비해 정보 신뢰성이 낮은 것으로 평가된다. MLC 플래시는 SLC 플래시 보다 약 1000배 이상의 RBER (raw bit error rate)을 갖는다고 평가되나 최근 Google 데이터 센터에서 수집된 결과로부터 수행된 연구를 통해 실제 RBER은 이보다 훨씬 낮은 것으로 확인되었다. 이런 연구 결과를 바탕으로 우리는 MLC 플래시의 여유 저장 공간과 SSD 내부에 존재하는 Firmware 층을 활용하여 하드웨어적 구조 복잡성의 증가 없이 정보 신뢰성을 향상시키는 방법인 IDDD (in drive data duplication) 방식을 고안하였고 실 측정결과와 계산을 통해 MLC 플래시의 정보 신뢰성이 SLC 플래시 대비 상당히 높아질 수 있음을 보였다. 우리가 연구한 총 48개 상황 중 44개의 상황에서 SLC 플래시의 RBER이 MLC 플래시보다 낮았음에도 불구하고 IDDD방식을 적용함으로써 48개의 모든 상황에서 MLC 플래시의 RBER이 SLC 플래시보다 낮으며, 43개의 상황에서 UBER (uncorrectable bit error rate) 또한 SLC 플래시 대비 낮음을 보였다.

K2O-MgO-Al2O3 3성분계에서 K+-β/β"-Al2O3의 합성 및 상관계 (Synthesis and Phase Relations of Potassium-Beta-Aluminas in the Ternary System K2O-MgO-Al2O3)

  • 함철환;임성기;이충기;유승을
    • 공업화학
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    • 제10권7호
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    • pp.1086-1091
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    • 1999
  • $K_2O-MgO-Al_2O_3$의 3성분계로부터 $K^+-{\beta}/{\beta}"-Al_2O_3$를 직접 고상반응법에 의하여 합성하였다. 합성시 초기조성, 합성온도, 합성시간 및 분쇄매체가 ${\beta}/{\beta}"-Al_2O_3$ 상형성 및 상관계에 미치는 영향에 대하여 분석하였으며 최대 분율의 ${\beta}"-Al_2O_3$ 상형성을 위한 최적 합성조건을 연구하였다. 조성범위로서 $K_2O$$Al_2O_3$상형성의 몰비를 1:5에서 1:6.2로, 안정화제로 사용된 MgO는 4.2 wt % 에서 6.3 wt % 사이에서 변화시켰으며 합성온도는 $1000^{\circ}C$에서 $1500^{\circ}C$까지 취하였다. ${\beta}/{\beta}"-Al_2O_3$상은 ${\alpha}-Al_2O_3$$KAlO_2$가 결합하는 $1000^{\circ}C$ 부근에서 형성되기 시작하여 점차 증가하다가 $1200^{\circ}C$ 부근에서 ${\alpha}-Al_2O_3$가 모두 사라지면서 균일화되었다. ${\beta}"-Al_2O_3$ 상분율은 $K_{1.67}Mg_{0.67}Al_{10.33}O_{17}$의 조성과 함께 $1300^{\circ}C$ 부근에서 최대값을 보였다. $1300^{\circ}C$ 이상의 합성 온도에서는 높은 potassium의 증기압에 따른 $K_2O$의 손실에 의하여 ${\beta}"-Al_2O_3$ 상분율이 감소하였으며 합성시간은 5시간 정도가 적당하였다. 분쇄 및 혼합을 위한 분산매체로는 증류수보다는 아세톤의 효과가 뛰어났다.

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