• 전기화학회지
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• 제21권2호
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• pp.39-46
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• 2018

많은 실험실 기반의 리튬이차전지 실험결과는 코인셀로부터 얻어진다. 이는 조립의 용이성, 저렴한 가격, 실험 결과의 우수한 재연성 등에 기인한다. 코인셀은 케이스(case), 가스켓(gasket), 스페이서(spacer disk), 스프링(wave spring)로 구성되어 있으며, 이러한 구조적인 특성으로 인하여 코인셀은 상용화된 파우치, 각형 및 원통형 전지에 비하여 전극 무게 대비 많은 양의 전해질을 포함하게 된다. 하지만 과량의 전해액이 셀의 성능에 미치는 영향에 대한 연구는 현재까지 이루어지지 않은 상황이다. 본 연구에서는 액체 전해액의 양을 다르게 제어하여 코인셀에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 전해액의 양은 전극 용량 대비 30, $100mg\;mAh^{-1}$(전해액의 양/전극용량)로 제어하였으며, 조립된 셀의 전해액 함량에 따른 전기화학적 특성을 확인하기 위해 초기 충 방전 곡선과 상온 ($25^{\circ}C$), 고온 ($60^{\circ}C$) 및 고전압(4.5 V)에서의 수명특성평가를 진행하였다. $30mg\;mAh^{-1}$의 전해액을 포함하는 단위 전지의 경우, 고온 및 고전압 조건에서 $100mg\;mAh^{-1}$의 경우에 비해 매우 우수한 방전 용량 유지 특성을 나타내었다. 전자는 후자보다 더 큰 내부저항 증가를 보였으며, 이를 통해 전해액의 양이 전지의 방전 용량 유지 특성에 매우 큰 영향을 미치고 있음을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.162-168
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• 2013

$Li_2MnO_3-LiMO_2$(M=Ni, Co, Mn) 나노 복합체는 높은 이론 용량을 가지고 있어 전기 자동차용 2차 전지 활물질 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 $Li_2MnO_3-LiMO_2$(M=Ni, Co, Mn)로부터 250 mAh/g 이상의 용량을 구현하기 위해서는 4.4 V 이상의 구동전압이 필요하며, 이러한 높은 구동 전압은 전지의 수명 및 고온 방치 특성의 저해 요소로 작용하고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해서 FEC (Fluoroethylene carbonate), 플루오로알킬 에테르, $LiPF_6$가 주성분인 신규 전해액(F-based EL)을 설계하였다. F-based EL은 1.3 M $LiPF_6$ EC/EMC/DMC (3/4/3, v/v/v) (STD) 대비 안정한 SEI를 형성하며, 산화 안정성이 뛰어나 $Li_2MnO_3-LiMO_2$(M=Ni, Co, Mn)/graphite 셀의 수명 및 방치 중 가스 저감에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제15권3호
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• pp.172-180
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• 2012

리튬이온전지의 양극소재인 $LiMn_2O_4$를 다양한 모양과 크기의 망간산화물 및 망간수산화물 전구체를 사용해서 합성하였다. 첫 번째 단계로 수열합성법이나 침전법을 사용하여 ${\alpha}-MnO_2$, ${\beta}-MnO_2$, $Mn_3O_4$, amorphous $MnO_2$ 및 $Mn(OH)_2$ 등의 전구체를 합성하였고, 두 번째 단계로 이들 전구체로부터 고상법을 사용하여 다양한 형태의 $LiMn_2O_4$를 제조하였다. 합성된 $LiMn_2O_4$의 특성은 주사전자현미경과 XRD Rietveld구조분석을 통해 확인하고, Li coin cell로 조립하여 전극특성을 측정하였다. 500 nm크기의 팔면체(nano-octahedron) $LiMn_2O_4$가 1 C-rate와 50 C-rate에서 각각 107 mAh $g^{-1}$, 99 mAh $g^{-1}$의 높은 전지용량을 나타내며, 다양한 방전전류에서 가장 우수한 전기화학적 특성을 보인다. 3차원 팔면체 결정입자가 1차원 막대모양이나 2차원 판상모양의 다른 형태의 $LiMn_2O_4$보다 구조적 안정성도 우수한 것으로 평가된다. 또한 10 C-rate의 높은 전류로 500회 충 방전이 진행된 후에도 nano-octahedron $LiMn_2O_4$는 단지 5%의 용량감소(95% capacity retention)로 우수한 전극특성을 나타냈다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권8호
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• pp.3-12
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• 2016

저전력 블루투스(BLE) 기술이 저속 저에너지 무선 센서 네트워크 기술로 주목을 받고 있다. BLE 기반의 무선 네트워크에서는 신속한 장치 탐색이 매우 중요하며, 네트워크 노드들이 보통 동전형 배터리로 매우 긴 시간 동안 동작해야하기 때문에 에너지 소모를 최소화하여 운영할 필요가 있다. 그러나 낮은 에너지와 짧은 지연시간을 동시에 얻기 어렵기 때문에 BLE 규격에서는 장치 탐색 프로세스에 관련된 파라미터들의 값 범위를 넓게 허용하여 응용에 맞게 설정하도록 하고 있다. 따라서 BLE 네트워크 운영에 앞서 장치 탐색 프로세스 관련 파라미터의 값에 따른 성능을 분석할 필요가 있다. 본 논문에서는 BLE 네트워크에서 장치 탐색을 위한 advertising 횟수의 평균과 누적분포함수에 대해 분석하였다. 또한 소모 에너지 증가가 거의 없으면서 장치 탐색의 성능을 개선할 수 있는 advertising 이벤트 간 간격을 제어하는 방안을 제안하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권7호
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• pp.467-472
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• 2015

Thermal batteries are primary power sources for military applications requiring high reliability, robustness and long storage life. Conventional electrodes for thermal batteries are prepared by compacting powder mixtures into pellets. Separator is composed of halide mixture, such as LiCl-KCl eutectic salt, blended with MgO to immobilize the molten salt. In order to increase the power density and energy density, the resistance of electrolyte should be reduced because the resistance of electrolyte is predominant in thermal batteries. In this study, wetting behaviors and impregnation weight of molten salts as well as the micro structures of ceramic felt were investigated to be applicable to thin electrolyte. Discharge performances of single cell with the ceramic separator impregnated by molten salt were evaluated also. Zirconia felt with high porosity and large pore outperformed alumina felt in wetting characteristics and molten salt impregnation as well as discharge performances. Based on the results of this study, ceramic felt separator impregnated with molten salt have revealed as an alternative of conventional thick MgO based separator with no conspicuous sign of thermal runaway by short circuit.

• 공업화학
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• 제27권4호
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• pp.415-420
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• 2016

음극소재의 전기화학적 성능을 향상시키기 위해, 인산의 화학처리를 통한 헤테로 원자를 도입함으로써 석탄계 피치의 표면 개질을 수행하였다. 제조된 표면 개질 피치 음극소재의 물리적 특성은 XRD, FE-SEM, XPS 분석을 통하여 수행되었으며, 전기화학적 특성은 $LiPF_6$ (EC : DMC = 1 : 1 vol% + VC 3 wt%) 전해액을 사용하여 충 방전 테스트, 율속 테스트, 순환 전압 전류 테스트와 임피던스 테스트를 통해 조사하였다. 인산 3 wt% 첨가된 표면 개질 피치 전지의 초기 충전 용량 및 초기효율은 489 mAh/g, 82%로 다른 조성의 음극소재보다 우수하였다. 또한 3 wt% 인산으로 표면개질된 CTP 음극소재의 용량 보존율은 30사이클 후에 86%를 나타냈으며, 2 C/0.1 C에서 87%의 우수한 율속 특성을 보여줌을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.462-462
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• 2009

$CeO_2$는 고체 산화물 연료전지 (SOFC, soild oxide fuel cell)의 전해질 재료와 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 슬러리 재료, 자동차의 3원 촉매, gas sensor, UV absorbent등 여러 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 위의 활용범위 외에 $CeO_2$의 구조적 안정성과 빠른 $Ce^{3+}/Ce^{4+}$의 전환 특성을 이용하여 lithium ion battery의 anode 재료로서 전기화학적 특성을 알아보고자 실험을 실시하였다. $CeO_2$ 합성에 사용되는 전구체인 cerium carbonate의 형상 및 크기, 비표면적과 같은 물리화학적 특성이 $CeO_2$ 분말의 특성에 직접적인 영향을 주기 때문에 전구체의 합성 단계에서 입자의 특성을 조절하였다. 전구체 합성의 출발원료로 cerium nitrate hexahydrate 와 ammonium carbonate를 사용하였고 반응온도 및 농도 등을 변화시켜 입자의 형상 및 결정상을 fiber형태의 orthorombic $Ce_2O(CO_3)_2{\cdot}H_2O$와 구형의 hexagonal $CeCO_3OH$의 세리아 전구체를 합성하였다. 이를 $300^{\circ}C$에서 30분 동안 하소하여 전구체의 입자형상을 유지하는 cubic $CeO_2$를 합성하고 X-ray diffraction, FE-SEM, micropore physisorption analyzer 분석을 통하여 입자의 결정상과 형상, 비표면적 등을 비교 분석하고 $Li/CeO_2$ couple의 충,방전 용량과 수명특성을 비교 분석하여 $CeO_2$의 전기화학적 특성을 알아보았다.

• 전기화학회지
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• 제14권2호
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• pp.77-82
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• 2011

[Li,La]$TiO_3$ 코팅용액의 pH를 조절하여 이에 따른 코팅된 $Li[Ni_{0.35}Co_{0.3}Mn_{0.35}]O_2$ 양극활물질의 전기화학적 특성을 관찰하였다. 산화물인 양극분말은 접촉하고 있는 용액의 pH에 따라 표면 전하를 띄게 되는데 양이온인 코팅물질을 균일하게 반응시키기 위해서는 적절한 pH 조절을 통해 양극분말 표면을 음전하 상태로 조절해 주는 것이 필요하다. SEM, TEM 분석을 통해 코팅용액의 pH에 따른 코팅층의 형상변화를 관찰하였으며 다양한 전류밀도로 충전과 방전을 실시하여 코팅용액의 pH에 따른 방전용량, 사이클 특성, 고율특성을 분석하였다. 임피던스잴 cyclic voltammogram 측정을 통해 코팅용액의 pH에 따른 코팅층의 내부저항 변화를 관찰하였으며 이것을 전기화학적 특성과 연관됨을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.30.1-30.1
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• 2011

Silicon is one of useful materials in various industry such as semiconductor, solar cell, and secondary battery. The metallic silicon produces generally melting process for ingot type or chemical vapor deposition (CVD) for thin film type. However, these methods have disadvantages of high cost, complicated process, and consumption of much energy. Electrodeposition has been known as a powerful synthesis method for obtaining metallic species by relatively simple operation with current and voltage control. Unfortunately, the electrodeposition of the silicon is impossible in aqueous electrolyte solution due to its low oxidation-reduction equilibrium potential. Ionic liquids are simply defined as ionic melts with a melting point below $100^{\circ}C$. Characteristics of the ionic liquids are high ionic conductivities, low vapour pressures, chemical stability, and wide electrochemical windows. The ionic liquids enable the electrochemically active elements, such as silicon, titanium, and aluminum, to be reduced to their metallic states without vigorous hydrogen gas evolution. In this study, the electrodeposion of silicon has been investigated in ionic liquid of 1-butyl-3-methylpyrolidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide ([bmpy]$Tf_2N$) saturated with $SiCl_4$ at room temperature. Also, the effect of electrode materials on the electrodeposition and morphological characteristics of the silicon electrodeposited were analyzed The silicon electrodeposited on gold substrate was composed of the metallic Si with single crystalline size between 100~200nm. The silicon content by XPS analysis was detected in 31.3 wt% and the others were oxygen, gold, and carbon. The oxygen was detected much in edge area of th electrode due to $SiO_2$ from a partial oxidation of the metallic Si.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.2951-2957
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• 2010

태양광 산업에 있어서 PV추적 발전장치의 개발은 고정식 발전장치에 비하여 효율적이다. 추적식 발전장치는 단위면적당 태양의 일사량을 유지하고, 태양 전지의 효율을 최대화 한다. 따라서 정확하면서 저렴한 태양 위치 추적장치의 경제성을 개선하는 것과 투자 가격을 내리는 것이 중요하다. 본 연구는 태양위치를 감지하는데 센서를 사용하지 않고 천문학과 수학을 이용하여 1분($0.016^{\circ}$)이내의 태양의 위치 알고리즘에 관한 것이다. 이 논문에 제안된 알고리즘은 장치의 비용을 내리고 발전효율도 높여준다. 지금까지 알고리즘을 적용한 결과를 고려하면, 최대오차는 30초 ($0.008^{\circ}$)를 보인다. 그리고 이 알고리즘으로 적용한 태양광 발전시스템은 고정식 대비 평균 23W(약18%)의 이득을 보였다.