• 대한환경공학회지
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• 제36권1호
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• pp.1-6
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• 2014

팽창흑연과 탄소나노튜브를 이용한 복합 산화전극을 나피온용액에 다양한 비율로 에폭시를 혼합한 결합제를 이용하여 제작하였으며, 산화전극 결합제에 함유된 에폭시량이 미생물연료전지의 성능에 미치는 영향을 회분식 실험을 통하여 조사하였다. 산화전극 결합제에 에폭시의 함량이 증가함에 따라 산화전극 구성 물질들의 물리적 부착력은 점차 증가하였으나, 활성화저항과 오옴저항의 증가로 인한 내부저항이 증가하였다. 산화전극 결합제로 에폭시를 혼합하지 않고 나피온용액 만을 사용한 대조구의 경우 $1,892mW/m^2$에 달하였으나 산화전극 결합제에 에폭시 함량이 증가함에 따라 미생물연료전지의 최대전력밀도는 점차 감소하였다. 산화전극 결합제에 에폭시함량이 50%일 때 최대전력밀도는 $1,425mW/m^2$로서 대조구의 75.3%까지 감소하였으나, 고가의 나피온용액 사용량을 감소시키고 산화전극 결합제의 물리적 부착력을 높일 수 있다는 측면에서 고려할 때 나피온용액과 에폭시를 같은 비율로 혼합한 물질은 산화전극결합제로서의 좋은 대안이 될 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.129-132
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• 2007

고분자 전해질 연료전지의 성능에 영향을 주는 많은 인자들 중에서도 촉매층의 조성과 구조의 최적화는 성능변화에 큰 요인으로 작용 된다. 촉매층내 반응 활성점인 삼상계면을 형성시키기 위해 함침하는 Nafion binder를 anode와 cathode의 두 전극에 이온당량(Equivalent weight, EW)이 동일하게 함침시켜 그 성능을 확인하였다. 그 결과를 토대로 anode와 cathode에 이온당량을 각기 다르게 하여 각각의 전극마다 이온당량이 미치는 영향에 대해서도 살펴보았다. Anode와 cathode의 이온당량을 동일하게 EW1100, EW1000, EW900으로 변화 시켜주었을 경우 이온당량의 물성치가 상대적으로 향상된 EW900의 단위 전지 성능이 가장 우수하였으며, 이온당량이 EW900이었을 때 최적의 Nafion binder 함침량은 EW1100의 Nafion binder 함침량과 동일하였다. Anode와 cathode에 함침하는 Nafion binder의 이온당량을 각각 EW1100과 EW900, EW900과 EW1100으로 MEA를 제조하여 전극에 따라 이용당량이 미치는 영향을 살펴보았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권4호
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• pp.391-395
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• 2007

술폰화한 폴리에테르에테르케톤(sPEEK)과 나피온(Nafion) 아이오노머를 혼합한 새로운 전극 바인더를 제조하여 DMFC 용 음극 바인더로서 적용 가능성을 고찰하였다. 새롭게 제조한 혼합 바인더는 높은 수소 이온 전도도와 메탄올 전달 속도 및 낮은 용해도와 우수한 기계적 물성을 나타냈다. 이를 도입한 음극에서 혼합 바인더 함량에 따른 셀 성능을 고찰하였으며, 10 wt% 혼합 바인더를 도입한 음극으로 구성된 셀이 가장 우수한 성능을 나타냈다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권9호
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• pp.499-504
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• 2015

팽창흑연과 탄소나노튜브를 이용한 산화전극을 CTP에 Ni을 혼합한 결합제로 제작하였으며, 산화전극에 CTP와 Ni을 혼합한 결합제와 Nafion 결합제를 대조구로 미생물연료전지의 성능에 미치는 영향을 회분식 실험을 통하여 조사하였다. 산화전극 제작에 사용된 CTP 양이 적을수록, Ni 함량이 증가할수록 산화전극 표면에 부착성장한 미생물량이 증가하였으며, 내부저항이 감소하였다. CTP 4 g과 Ni 0.2 g을 혼합한 결합제로 제작한 산화전극의 경우 최대전력밀도는 $731.8mW/m^2$, 내부저항은 $146.19{\Omega}$이다. 대조구인 Nafion결합제로 제작한 산화전극와 비교하여 최대전력밀도는 23.68% 컸으며, 내부저항은 33.82% 낮았다. 따라서, CTP와 Ni을 혼합한 물질은 저렴하고 효율이 높은 미생물연료전지의 산화전극결합제로서 좋은 대안이 될 수 있다.

• 한국분말재료학회지
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• 제21권5호
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• pp.331-337
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• 2014

The effects of particle size of Li-Si alloy and LiCl-KCl addition as a binder phase for raw material of anode were investigated on the formability of the thermal battery anode. The formability was evaluated with respect to filling density, tap density, compaction density, spring-back and compressive strength. With increasing particle size of Li-Si alloy powder, densities increased while spring-back and compressive strength decreased. Since the small spring-back is beneficial to avoiding breakage of pressed compacts, larger particles might be more suitable for anode forming. The increasing amount of LiCl-KCl binder phase contributed to reducing spring-back, improving the formability of anode powder too. The control of particle size also seems to be helpful to get double pressed pellets, which consisted of two layer of anode and electrolyte.

• 공업화학
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• 제26권6호
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• pp.674-680
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• 2015

리튬이차전지 실리콘 전극에 활용하기 위해, 유기용매에 용해성이 있는 폴리이미드(Polyimide, PI) 고분자 바인더를 두 단계 반응을 이용해 합성하였다. 두 가지 단량체(Bicyclo[2,2,2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic Dianhydride (BCDA)와 4,4-oxydianiline (ODA))의 개환 반응 및 축합 반응을 통해 PI 고분자 바인더를 합성하였다. 합성된 PI 고분자 바인더를 이용해 실리콘(silicon, Si) 음극 전극을 제조하였다. 또한 비교군으로써, Polyvinylidene Fluoride (PVDF)을 고분자 바인더로 사용하는 동일 조성을 가진 실리콘 전극을 제조하였다. PI 바인더를 사용한 Si 전극($2167mAh\;g^{-1}$)의 초기 쿨롱 효율은 기존 PVDF 바인더 조성의 Si 전극($1,740mAh\;g^{-1}$)과 유사했지만, 방전용량은 크게 개선되었다. 특히 수명 특성에서는 PI 바인더를 사용한 Si 전극이 우수한 특성을 나타내었는데, 이는 PI 바인더를 사용한 Si 전극접착력($0.217kN\;m^{-1}$)의 전극 접착력이 PVDF를 사용한 Si 전극($0.185kN\;m^{-1}$)보다 높아, 실리콘 부피팽창에 의한 전극 구조 열화가 적절히 제어되었기 때문이라고 판단된다. Si 전극 내의 접착력은 surface and interfacial cutting analysis system (SAICAS) 장비를 통해 검증하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권2호
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• pp.168-172
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• 2013

This work presents the effects of binders on the electrochemical performance of Si-C composites as the anode of lithium ion batteries. PAI (polyamide-imide) was used as an organic binder, and PAN (polyacrylonitrile), PAA (polyacrylic acid) and CMC + SBR (carboxymethyl cellulose + styrene-butadiene rubber) were used as aqueous binders. As a result, stabilization time for the cell with a Si-C composite anode synthesized using aqueous binders became shorter than an organic binder. Particularly in the case of the cell using PAA binder, better performance was observed in terms of adhesion strength, initial efficiency, the volume expansion ratio, Coulombic efficiency, and capacity retention.

• 전기화학회지
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• 제5권4호
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• pp.178-182
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• 2002

The electrochemical behavior of binder-free carbon anode, comprising of only artificial and natural graphite (AG and NG) particles, for intercalation and deintercalation of lithium ion $(Li^+)$ in aluminum chloride (AICI_3)-I-ethyl­3-methylimidazolium chloride (EMIC)-lithium chloride (LiCl)-thionyl chloride $(SOCI_2)$ room-temperature molten salt (RTMS) was studied. Binder-free carbon electrodes were fabricated using electrophoretic deposition (EPD) method. The binder-free carbon anodes provided a relatively flat charge and discharge potentials $(0\;to\;0.2V\;vs.\;Li/Li^+)$ and current capabilities $(250-340mAh{\cdot}g^{-1})$ for the intercalation and deintercalation of $Li^+$. Stability of the binder-free carbon anodes for intercalation and deintercalation of 50 cycles was confirmed.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제13권3호
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• pp.339-346
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• 2022

Silicon (Si) has attracted considerable attention due to its high theoretical capacity compared to conventional graphite anode materials. However, Si-based anode materials suffer from rapid capacity loss due to mechanical failure caused by large volume change during cycling. To alleviate this phenomenon, crosslinked polymeric binders with strong interactions are highly desirable to ensure the electrode integrity. In this study, thermally crosslinked polyimide binders were used for Si-alloy anodes in Li-ion batteries. The crosslinked polyimide binder was found to have high adhesion strength, resulting in enhanced electrode integrity during cycling. Therefore, the Si-alloy anodes with crosslinked polyimide binder provide enhanced electrochemical performance, such as Coulombic efficiency, capacity retention, and cycle stability.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권2호
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• pp.131-138
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• 2019

To improve the performance of Si anodes in advanced Li-ion batteries, the design of the electrode plays a critical role, especially due to the large volumetric expansion in the Si anode during Li insertion. In our study, we used a simple fabrication method to prepare Si-based electrodes by grafting polyacrylic acid (PAA) to a carboxymethyl cellulose (CMC) binder (CMC-g-PAA). The procedure consists of first mixing nano-sized Si and the binders (CMC and PAA), and then coating the slurry on a Cu foil. The carbon network was formed via carbonization of the binders i.e., by a simple heat treatment of the electrode. The carbon network in the electrode is mechanically and electrically robust, which leads to higher electrical conductivity and better mechanical property. This explains its long cycle performance without the addition of a conducting agent (for example, carbon). Therefore, the partially carbonized CMC-g-PAA binder presented in this study represents a new feasible approach to produce Si anodes for use in advanced Li-ion batteries.