• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2004년도 춘계총회 및 학술발표회
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• pp.58-58
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• 2004

• 한국표면공학회지
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• 제57권2호
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• pp.115-124
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• 2024

In advancing Li-ion battery (LIB) technology, the solid electrolyte interface (SEI) layer is critical for enhancing battery longevity and performance. Formed during the charging process, the SEI layer is essential for controlling ion transport and maintaining electrode stability. This research provides a detailed analysis of how vinylene carbonate (VC) influences SEI layer formation. The integration of VC into the electrolyte markedly improved SEI properties. Moreover, correlation analysis revealed a connection between electrolyte decomposition and battery degradation, linked to the EMC esterification and dicarboxylate formation processes. VC facilitated the formation of a more uniform and chemically stable SEI layer enriched with poly(VC), thereby enhancing mechanical resilience and electrochemical stability. These findings deepen our understanding of the role of electrolyte additives in SEI formation, offering a promising strategy to improve the efficiency and lifespan of LIBs.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권2호
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• pp.314-320
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• 2024

Lithium dendrite formation is one of the most significant problems with lithium metal batteries. The lithium dendrite reduces the lithium metal batteries' cycling life and safety. To apply consistent external pressure to a lithium metal pouch cell, we design a press jig in this study. External pressure creates dense lithium morphology by preventing lithium dendrite formation. After 300 cycles at 1 C, the cells with the external pressure perform far better than the cells without it, with a cycling retention of 97.8%. The formation of stable lithium metal is made possible by external pressure, which also enhances safety and cyclability.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권1호
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• pp.83-91
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• 2016

ISG (Idle Stop & Go) 시스템이 적용되는 자동차에 적합한 납축전지를 개발하기 위해 전극재료인 3BS ($3PbO{\cdot}PbSO_4{\cdot}H_2O$)와 4BS ($4PbO{\cdot}PbSO_4$)의 생성조건과 활물질의 화성 방법에 따른 납축전지 초기 성능과 심방전에 미치는 영향에 대해 연구 하였다. 양극과 음극 활물질을 숙성반응 중 온도 제어로 최종 생성 활물질의 상이 변하며, 납축전지의 수명에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 초기 성능에는 3BS 활물질을 적용한 AGM 납축전지와 Flooded 납축전지가 우수한 성능을 나타내는 반면 4BS 활물질을 적용한 AGM 납축전지는 상대적으로 낮은 성능을 나타내었다. 또한, 활물질 화성 효율을 비교분석하기 위해 화성을 3 step과 9 step으로 구분하여 시험한 결과, 3BS로 제작된 AGM 납축전지에 비해 4BS 활물질을 적용한 AGM 납축전지의 초기 성능이 우수 하였다. DOD17.5% 수명시험으로 수명성능을 비교한 결과, 잦은 심방전이 요구되는 ISG 시스템에서 Flooded 납축전지는 적합하지 않았으나, AGM 납축전지는 적합한 결과를 나타내었다. 결론적으로 AGM 납축전지가 ISG 시스템 적용 자동차에 적합하였고, AGM 납축전지의 숙성, 화성 방법에 따라 수명 성능이 80% 차이를 나타내는 것으로 확인되었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제16권3호
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• pp.135-138
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• 2015

A manganese dioxide (MnO₂) layer and zinc (Zn) layer are used as the cathode and the anode to develop filmtype manganese battery, in which a stack of a MnO₂ layer, gel electrolyte, and Zn layer are sandwiched between two plastic layers. This paper describes the chemical equation of swelling control upon the film-type manganese battery. We examined the reduction of hydrogen formation, by using calcium hydroxide Ca(OH)₂ as an additive in the electrolyte of film-type manganese battery. The phenomena or an effect of reduced hydrogen gas was proven by cyclic voltammogram, X-ray photoelectron spectra (XPS), and volume of hydrogen formation. The amount of H₂ gas generation in the presence of Ca²⁺ ion was reduced from 4.81 to 4.15 cc/g-zinc (14%), and the corrosion of zinc electrode in the electrolyte was strongly inhibited as time passed.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제27권2호
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• pp.196-201
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• 2010

The influence of red lead($Pb_3O_4$) to curing and formation reaction properties when it was added in positive material of lead acid battery for vehicle use has been investigated. At the results, it was confirmed that the addition of red lead led 4BS crystal size to be smaller and increased the rates of 4BS formation and Pb consumption. Consequently the curing time was shortened to half compared with that of red lead-free one. In addition to this, the lead acid battery prepared by adding red lead showed 14% higher efficiency at the life cycle test than that without red lead.

• 전력전자학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.387-396
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• 2009

리튬전지는 생산과정에서의 핵심인 화성공정에 의해 수명 및 성능이 크게 좌우되며, 화성공정을 처리하기 위해서 충방전 시스템이 필수적으로 요구되고 있다. 리튬전지 충방전 시스템의 특성을 해석하기 위해 일반적인 방법으로 시뮬레이션하면 충전동작과 방전동작에 엄청난 시간이 소요되고 메모리 용량의 한계로 인해 범용 PC로는 시뮬레이션이 어렵다. 본 논문에서는 리튬전지를 저항-커패시터 직렬회로로 모델링하였으며 상태공간평균의 개념을 적용하여 리튬전지 충방전 시스템을 해석하고 시뮬레이션하였다. Simplorer를 사용하여 시뮬레이션을 수행한 결과 시뮬레이션 시간이 단축되어 범용 PC로도 3시간 내에 시뮬레이션이 가능해졌으며, 리튬전지 충방전 시스템의 정전류/정전압 충전 특성 및 정전류 방전 특성과 충방전 소요시간을 예측할 수 있었다. 또한 충방전 시스템을 구성하고 실험하여 리튬전지를 저항-커패시터 직렬회로로 등가화한 모델링의 타당성과 상태공간평균의 개념을 사용하여 해석하고 시뮬레이션한 방법의 유용성을 입증하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.1337-1344
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• 2015

Li-ion 배터리를 생산하는데 있어서 충/방전을 통한 formation 과정이 필요하다. 이 과정에서 방전기의 부하 저항을 통해 방전하게 되는데 이때 에너지 손실이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 DC ${\mu}-Grid$ 기반의 충/방전 시스템에서 배터리를 효율적으로 운영하는 방안에 대해 연구하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과, DC ${\mu}-Grid$ 기반의 충/방전 시스템에서 충전 배터리 set 3개 기준 대비 방전 배터리 set의 수가 133%를 초과하게 되면 망 전압이 안정화되는 과정에서 발생하는 전압 fluctuation 폭을 초과하기 때문에 시스템에 치명적인 손상을 야기한다. 따라서 충전 배터리 set 3개 기준 대비 방전 배터리 set의 수를 133%까지 운영할 수 있으며 획기적인 에너지 절감 효과를 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권1호
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• pp.55-62
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• 2021

CO2 가스 발생 감소와 연비향상을 위해서 HEV 차량은 ISG 시스템을 채용하고 있다. 이 ISG 시스템은 배터리가 감당해야 하는 전기 부하를 증대시켰고, 시동 횟수도 급격히 늘어나게 하였다. 이를 위해 AGM 연축전지가 개발되어 사용되고 있으나, 종래의 연축전지에 비해서 formation 중 전해액량 조절이 더 높은 수준으로 유지해야 됨에 따라 충전시간이 약 3배 가량 길어지게 되었다. 본 연구에서는 formation pattern의 최적화를 통해서 충전효율을 증대시켜 충전시간을 단축하고자 하였다. formation pattern의 최적화를 위해서, 16개 multi step에 10개 충전 step과 6개의 방전 step을 적용하고, step별 충전 전류를 조절한 4가지 조건(21 hr, 24hr, 27 hr, 30 hr)으로 시험을 진행하였다. 그 결과 24 hr 시험 조건이 PbO2 변환율이 가장 높게 분석되었고, 용량 103.3 %, 저온시동성능 38 sec, 충전수입성 37.36 A로 나타났다. Multi-step과 방전 step을 적용한 충전 프로그램의 결과, 충전 중에 국부적으로 급격히 발생된 분극화를 제거하고 전류의 손실을 최소함으로써 충전효율을 증가시킬 수 있음을 검증하였다. 이렇게 충전효율을 증가시킴으로써 본 연구에서는 충전시간을 기존에 비해서 약 30 % 감소시키는 탁월한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.169-169
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• 2017

Due to key roles for the electrochemical stability and charge capacity the solid-electrolyte interphase (SEI) has been extensively studied in anodes of a Li-ion battery cell. There is, however, few of investigation for cathodes. Using first-principles based calculations we describe atomic-level process of the SEI layer formation at the interface of a carbonate electrolyte and $LiMn_2O_4$ spinel cathode. Furthermore, using beyond the conventional density functional theory (DFT+U) calculations we examine the work function of the cathode and frontier orbitals of the electrolyte. Based on the results we propose that proton transfer at the interface is an essential mechanism initiating the SEI layer formation in the $LiMn_2O_4$. Our results can guide a design concept for stable and high capacity Li-ion battery cell through screening an optimum electrolyte fine-tuned energy band alignment for a given cathode.