• 한국분말재료학회지
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• 제25권1호
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• pp.43-47
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• 2018

Carbon nanofibers (CNF) are widely used as active agents for electrodes in Li-ion secondary battery cells, supercapacitors, and fuel cells. Nanoscale coatings on CNF electrodes can increase the output and lifespan of battery devices. Atomic layer deposition (ALD) can control the coating thickness at the nanoscale regardless of the shape, suitable for coating CNFs. However, because the CNF surface comprises stable C-C bonds, initiating homogeneous nuclear formation is difficult because of the lack of initial nucleation sites. This study introduces uniform nucleation site formation on CNF surfaces to promote a uniform $SnO_2$ layer. We pretreat the CNF surface by introducing $H_2O$ or $Al_2O_3$ (trimethylaluminum + $H_2O$) before the $SnO_2$ ALD process to form active sites on the CNF surface. Transmission electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy both identify the $SnO_2$ layer morphology on the CNF. The $Al_2O_3$-pretreated sample shows a uniform $SnO_2$ layer, while island-type $SnO_x$ layers grow sparsely on the $H_2O$-pretreated or untreated CNF.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권2호
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• pp.184-193
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• 2023

This study investigates the effects of a carbon fiber layer formed on the surface of an etched aluminum current collector on the electrochemical properties of the activated carbon electrodes for an electric double layer capacitor. A particle size analyzer, field-emission SEM, and nitrogen adsorption/desorption isotherm analyzer are employed to analyze the structure of the carbon fiber layer. The electric and electrochemical properties of the activated carbon electrodes using a carbon fiber layer are evaluated using an electrode resistance meter and a charge-discharge tester, respectively. To uniformly coat the surface with carbon fiber, we applied a planetary mill process, adjusted the particle size, and prepared the carbon paste by dispersing in a binder. Subsequently, the carbon paste was coated on the surface of the etched aluminum current collector to form the carbon under layer, after which an activated carbon slurry was coated to form the electrodes. Based on the results, the interface resistance of the EDLC cell made of the current collector with the carbon fiber layer was reduced compared to the cell using the pristine current collector. The interfacial resistance decreased from 0.0143 Ω·cm² to a maximum of 0.0077 Ω·cm². And degradation reactions of the activated carbon electrodes are suppressed in the 3.3 V floating test. We infer that it is because the improved electric network of the carbon fiber layer coated on the current collector surface enhanced the electron collection and interfacial diffusion while protecting the surface of the cathode etched aluminum; thereby suppressing the formation of Al-F compounds.

• 멤브레인
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• 제30권1호
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• pp.38-45
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• 2020

리튬금속전지(LMB)는 매우 큰 이론 용량을 갖지만 단락(short circuit), 수명 감소 등을 야기하는 덴드라이트(dendrite)가 형성되는 큰 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane) (PDMS)에 graphene oxide (GO) nanosheet를 고르게 분산시킨 PDMS/GO 복합체를 합성하였고 이를 박막 형태로 코팅하여 덴드라이트의 형성을 물리적으로 억제할 수 있는 막의 효과를 이끌어내었다. PDMS의 경우, 그 자체로는 이온 전도체가 아니기 때문에 리튬 이온의 통로를 형성시켜 리튬 이온의 이동을 원활하게 하기 위하여 5wt% 불산(HF)으로 에칭하여 PDMS/GO 박막이 이온전도성을 가질 수 있도록 하였다. 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 통해 전면 및 단면을 관찰하여 PDMS/GO 박막의 형상을 확인하였다. 그리고 PDMS/GO 박막을 리튬금속전지에 적용하여 실시한 배터리 테스트 결과, 100번째 사이클까지 쿨롱 효율(columbic efficiency)이 평균 87.4%로 유지되었고, 박막이 코팅되지 않은 구리 전극보다 과전압이 감소되었음을 전압 구배(voltage profile)를 통해 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제1권1호
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• pp.45-51
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• 1998

Ni-MH 전지의 음극으로 쓰이는 수소저장합금(MH)의 한 종류인 $AB_2$계 합금은 수소저장량이 큰 장점이 있으나 초기활성화나 싸이클 수명 및 자기방전 특성이 나쁜 단점이 있다. 본 연구에서는 Zr-Ti-V-Mn-Ni계 합금에 비화학양론적으로 Cr을 소량 첨가했을 때와 La을 첨가하여 불화처리 했을 때의 초기활성화, 싸이클 수명 및 자기방전에 미치는 영향을 조사하였다 EPMA 및 SEM을 이용하여 합금의 표면을 분석하였으며 XRD 분석으로 결정구조를 관찰하였다. 또한 합금으로 전극을 제조하여 정전류 시험법, 임피던스법과 전위주사법 등에 의해 전극특성을 조사하였다. Cr이 첨가될수록 전극표면에 안정한 산화막이 형성되어 V등의 전해질로의 용해를 막아주어 충, 방전에 따른 수명특성 및 자기방전 특성을 향상시키지만 초기 전하이동 반응이 저해되어 초기활성화 특성이 악화되었다. La을 첨가 후 불화처리하면 표면에 반응성이 좋은 입자를 형성하여 전극의 초기 활성화가 크게 향상되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.330-335
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• 2017

최근 자동차 산업에서 전기 모터 연료 전지에 대한 수요가 급증했으며, 연료 전지 케이스로 사용되는 사각형 알루미늄 캔에 대한 수요 또한 증가하고 있다. 직사각형 배터리 케이스의 바닥에 있는 에어 벤트는 비정상적으로 높은 압력이 발생할 때 미리 압력을 방출하여 큰 폭발을 방지하는 역할을 한다. 직사각형 컵 배터리 케이스는 6 단계의 다단계 딥 드로잉으로 외형을 만들고 직사각형 배터리 케이스와 용접하여 벤트 부품을 제작해왔다. 그러나 본 연구에서는 직사각형 케이스의 바닥면에 공기 벤트 형상을 직접 추가 하는 연구를 수행하였다. 단조의 초기 형상으로는 사각 컵 다단식 딥 드로잉 성형 해석에서 추출한 두께와 형상을 이용한 유한 요소 해석 기법을 사용 하였다. 그 결과, 예측 정밀도가 향상되고, 배부름 및 파단 등의 결함을 미리 예측할 수 있었다. 초기 분석 결과를 토대로 두 가지 단조 형상이 후보로 제시되었고 성형 해석을 통해 최적의 단조 형상을 결정 하였다. 이러한 결과를 바탕으로 금형을 제작하고 실제 결과와 분석 결과를 비교하여 본 연구의 타당성을 검증하였다.

• 전기화학회지
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• 제3권3호
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• pp.136-140
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• 2000

용융탄산염 연료전지의 분리판 재료로 사용되는 스테인레스 스틸은 고온 용융탄산염 분위기에서 부식이 심각하여 일반적으로 표면에 알루미늄 확산막을 코팅함으로써 내식성을 향상시켜 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존 방법에 비해 보다 경제적인 슬러리 페인팅 및 열처리에 의한 알루미늄 확산막 형성 방법을 고안하여, 스테인레스 스틸 시편 표면에 알루미늄 확산막을 코팅하고, 산화 분위기의 용융탄산염에서 부식 실험을 수행하였다. $650\~800^{\circ}C$에서 제작된 알루미늄 확산막의 두께는 $25\~80{\mu}m$였으며, 열처리 온도가 높고 열처리 시간이 증가할 수록 알루미늄 확산막의 두께가 증가하였다. 부식 실험 결과 스테인레스 스틸 316L의 용융탄산염에 대한 내식성은 알루미늄 확산막을 표면에 형성시킴으로써 크게 향상되었음을 확인하였다. 또한 분극 실험 결과 슬러리 페인팅 및 열처리 방법에 의하여 알루미늄 확산막이 형성된 시편은 기존의 IVD 및 열처리 방법에 의해 알루미늄 확산막이 제작된 시편과 유사하게 안정한 부동태 피막을 형성함으로써 스테인레스 스틸 316L의 부식을 효과적으로 억제시킴을 알 수 있었다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권2호
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• pp.162-168
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• 2017

$LiNi_xCo_yMn_zO_2$ cathode materials have been the focus of much attention because of their high specific capacity. However, because of the poor interfacial stability between cathodes and electrolytes, the cycling performance of these materials fades rapidly, especially at high temperatures. In the present paper, we propose the use of tris(trimethylsilyl) phosphate (TMSPO), which contains phosphate and silyl functional groups, as a functional additive in electrolytes. The addition of TMSPO resulted in the formation of cathode electrolyte interphase (CEI) layers on the surfaces of the cathodes and effectively suppressed electrolyte decomposition reactions, even at high temperatures. As a result, cells cycled with TMSPO exhibited remarkable capacity, which remained after 50 cycles (82.0%), compared to cells cycled without TMSPO (64.6%).

• 전기화학회지
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• 제15권3호
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• pp.160-164
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• 2012

납축전지는 낮은 가격과 가역적인 반응으로 재사용이 가능하고 높은 기전력을 가져 우리 생활에 가장 널리 사용되고 있지만 제한된 사이클 수명을 가지고 있다. 제한된 사이클 수명은 충전과 방전 과정을 거치면서 전극 표면에 형성되는 $PbSO_4$의 재결정 반응인 Sulfation 때문이다. 본 연구에서는 납축전지의 사이클 진행에 따른 전극 표면 변화를 관찰하였고, 납축전지에 펄스 전류를 인가하여 재생한 전극 표면을 관찰하였다. 납축전지는 600 사이클 후 재생 시 초기 용량의 약 84%까지 용량이 회복하는 특성을 관찰하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권7호
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• pp.503-508
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• 2005

A simple and effective method for the synthesis of LiMn$_{2}$O$_{4}$ powder as a cathode material for lithium secondary battery is reported. Micrometer size LiMn$_{2}$O$_{4}$ was prepared by combustion synthesis technique employing initial mixture of l.l LiNO$_{3}$ -1.3Mn-0.7MnO$_{2}$-1NaCl composition. Parametric study of the combustion process including molar ratio of Mn/MnO$_{2}$ and NaCl concentration were carried out under air atmosphere. The combustion products obtained were additionally heat treated at the temperature 900$^{\circ}C$ and the washed by distilled water. The results of charging-discharging characteristics revealed that LiMn$_{2}$O$_{4}$ cell synthesized in the presence of NaCl had a high capacity and much better reversibility than one formed without NaCl An approximate chemical mechanism for LiMn$_{2}$O$_{4}$ formation is proposed.

• 분석과학
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• 제13권6호
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• pp.705-711
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• 2000

리튬 이차전지용 부극 재료로 페놀 수지로 부터 유도된 boron을 doping한 polyacene에 구조적 특성, 표면 특성 및 전기적 특성을 연구하였다. Polyacene탄소질에 boron의 함유량을 각각 5%, 10%, 15%, 20% 첨가하여 특성화하였다. X-선 회절 결과에 따르면, 이들 시료들은 대표적인 무정형 탄소의 회절형태를 나타내었다. 표면 상태는 반구형의 표면상태를 가지고 있음을 SEM 결과로부터 알 수 있었다. 전지의 이온과 전자전달효과를 알아보기 위한 전기 화학적 충전/방전 특성과 임피던스 측정의 결과에 의하면, 10%와 15% boron이 첨가된 시료는 다소 우수한 특성을 나타내고 있다.