• 전기화학회지
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• 제14권2호
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• pp.92-97
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• 2011

In this study we have investigated the Li-ion coordination, thermal behavior and electrochemical stability of N-butyl-N-methyl-pyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide ($Py_{14}TFSI$) with lithium bis(trifluoromethanesulfony)imide (LiTFSI) doping intended for use as electrolytes for lithium batteries. The ionic conductivity is reduced and glass transition temperature ($T_g$) increases with LiTFSI doping concentration. Also, the electrochemical stability increases with LiTFSI doping. A high LiTFSI doping could enhance the electrochemical stability of electrolytes for lithium batteries, whereas the decrease in the ionic conductivity limits the capacity of the battery.

• 전기화학회지
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• 제19권3호
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• pp.101-106
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• 2016

본 연구에서는 리튬 고분자 이차전지의 안정성과 전기화학적 특성을 향상시키기 위하여 poly(ethylen oxide)(PEO)를 lithium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide, N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide 와 블렌딩-가교 법으로 복합화시켜 PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 고분자 전해질을 제조하였다. 전기화학적 산화 안정성 테스트에서 PEOLiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 복합 고분자 전해질은 비록 4.4 V에서 약간의 산화곡선을 보이지만 5.7 V까지 안정하였다. PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 고분자 전해질은 온도가 증가할수록 이온전도도가 증가하며, PEO계열의 고분자 전해질의 특성상 상온에서 $10^{-6}S\;cm^{-1}$로 낮지만 $70^{\circ}C$에서는 $10^{-4}S\;cm^{-1}$까지 증가 하였다. 리튬 고분자 전지의 전기화학적 특성을 측정하기 위해 $LiFePO_4$ 양극, PEOLiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 복합 고분자 전해질, 리튬 음극으로 전지를 구성하였으며 0.1 C의 전류밀도에서 방전 용량이 $30^{\circ}C$에서 $40mAh\;g^{-1}$, $40^{\circ}C$에서는 $69.8mAh\;g^{-1}$, $50^{\circ}C$에서는 $113mAhg^{-1}$을 나타내 온도의 증가에 따라 방전 용량이 증가함을 알 수 있었다. PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 복합 고분자 전해질은 $LiFePO_4$양극과 함께 50도에서 가장 우수한 충-방전 성능을 보여주었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제28권9호
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• pp.1567-1572
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• 2007

New pyrrolidinium and piperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFSI) ionic liquids (ILs) having allyl substituents were synthesized and characterized. All of them are liquid at room temperature and stable up to 300 oC. The pyrrolidinium-based ILs showed better conductivities and lower viscosities than the corresponding piperidinium-based ILs. Among them, 1-allyl-1-methylpyrrolidinium TFSI showed the lowest viscosity of 52 cP, the highest conductivity of 5.7 mS cm?1, and the most negative cathodic voltage window of ?3.2 V (vs. Fc/Fc+) on a platinum electrode, which are the improved results compared to the corresponding analogue having a saturated substituent, 1-methyl-1-propylpyrrolidinium TFSI.

• 전기화학회지
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• 제17권2호
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• pp.103-110
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• 2014

본 연구에서는 리튬 이차 전지의 가연성이 높은 액체 전해액의 대체 또는 개선을 위하여 이온성 액체 전해액으로 전극들에서의 거동을 관찰하였다. 이온성 액체인 1-ethyl-1-methyl piperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide(PP12 TFSI)는 녹는점이 $85^{\circ}C$이므로 상온에서 고체상이다. PP12 TFSI를 단독으로 전해액에 사용할 수 없으므로 리튬 이온 전지용 용매와 혼합하여 사용한다. PP12 TFSI를 50 wt.% 이상 사용하면 난연성이 아주 좋은 반면에 점도가 높아서 전해액 함침이 어렵다. 이온성 액체의 비율을 44 wt.%(이온성 액체:용매=1:1.25 wt.%)로 맞추고, 혼합한 용매는 EC/DEC(1/1 vol.%)이며, $LiPF_6$의 농도가 1.5 M이 되도록 전해액을 준비하여 연구하였다. 준비한 전해액은 자가소화시간 25초의 준수한 난연성을 가지고 있으며, 여러 종류의 전극에서도 우수한 수명 성능을 보여주었다. 적용된 전극은 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4(LNMO)$, $LiFePO_4(LFP)$, $Li_4Ti_5O_{12}(LTO)$, artificial graphite이며, 특히 음극으로 사용된 artificial graphite에서의 전해액 분해를 방지하기 위한 첨가제의 거동도 관찰하였다. 여전히 전극으로의 함침의 문제가 다소 관찰이 되었으며 이런 문제가 개선될 수 있는 최적화된 혼합 이온성 액체 전해액이 개발된다면 이온성 액체의 난연성 특성은 더욱 활용성이 높아질 것이다.

• 전기화학회지
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• 제14권3호
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• pp.152-156
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• 2011

A room temperature ionic liquid (RTIL) based on trihexyl (tetradecyl)phosphonium bis(trifluoromethanesulfonyl) imide ([$(C_6H_{13})_3P(C_{14}H_{29)}$] [TFSI];P66614TFSI) was synthesized and analyzed to determine their characteristics and properties. The bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFSI) anion is widely studied as an ionic liquid (IL) forming anion which imparts many useful properties, notably electrochemical stability. Especially its electrochemical and physical characteristics for solvent of lithium ion battery were investigated in detail. $P_{66614}$ TFSI exhibits fairly low conductivity (0.89 mS $cm^{-1}$) and higher viscosity (298 K: 277 cP; 343 K: 39 cP) than other ionic liquids, but it exhibits a high thermal stability (over $400^{\circ}C$). Especially corrosion behavior on Al current collector was tested at room temperature and further it was confirmed that thermal resistivity for Al corrosion was highly increased in 1.0M LiTFSI/$P_{66614}$-TFSI electrolyte comparing with other RTILs by linear sweep thermometry.

• 전기화학회지
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• 제18권2호
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• pp.51-57
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• 2015

상온 이온성 액체인 propylmethylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PMPyr-TFSI)를 리튬이차전지 전해질 용매로 사용 시 PMPyr-TFSI 내 수분 및 브롬 불순물이 전지의 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 고전압 양극 물질인 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ 스피넬 구조 양극을 이용한 반쪽 전지의 전해질로 PMPyr-TFSI를 사용 하는데 있어, PMPyr-TFSI의 수분 함유량을 각각 12, 77, 1060 ppm으로 제어하고 전압 곡선 개형 및 쿨롱 효율 거동 추적을 통해 PMPyr-TFSI 수분량이 전지 성능에 부정적인 영향을 미치는 것을 구체적으로 확인하였다. 또한, PMPyr-TFSI 전해질 내의 브롬 이온 불순물 양 제어를 통하여, 전지 내에서 브롬 이온 불순물과 관련한 전기화학 부반응을 찾아 내었다. 이들 할로겐 불순물에 의한 초기 전지 쿨롱 효율저하는 눈에 띠었으나, 수명 저하에는 큰 변화가 없음을 확인하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권6호
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• pp.1795-1799
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• 2013

The corrosion property of aluminum by lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) salt is investigated in liquid and gel electrolytes consisting of ethylene carbonate/propylene carbonate/ethylmethyl carbonate/diethyl carbonate (20:5:55:20, vol %) with vinylene carbonate (2 wt %) and fluoroethylene carbonate (5 wt %) using conductivity measurement, cyclic voltammetry, scanning electron microscopy, and energy dispersive X-ray spectroscopy. All corrosion behaviors are attenuated remarkably by using three gel electrolytes containing 3 wt % of hydrophilic and hydrophobic fumed silica. The addition of silica particles contributes to the increase in the ionic conductivity of the electrolyte, indicating temporarily formed physical crosslinking among the silica particles to produce a gel state. Cyclic voltammetry also gives lower anodic current responses at higher potentials for repeating cycles, confirming further corrosion attenuation or electrochemical stability. In addition, the degree of corrosion attenuation can be affected mainly by the electrolytic constituents, not by the hydrophilicity or hydrophobicity of silica particles.

• 자원리싸이클링
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• 제21권6호
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• pp.45-50
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• 2012

리튬 리싸이클링의 일환으로 상온 전해법으로 금속형태의 리튬을 회수하는 연구를 수행하였다. 리튬 전해액으로 이온성액체인 PP13TFSI에 리튬염으로 LiTFSI를 용해시켜 사용하였으며, 작동전극으로 금, 백금 및 구리를 각각 적용하였다. 작동전극 상에서 조사한 순환전위주사 실험 결과로부터 리튬의 상온 전해환원에 대한 가능성을 확인하였으며, 백금이나 구리의 경우 보다 금 전극에서 리튬 환원전류가 더 크게 나타났다. 정전위법(-2.4 V vs. Pt-QRE)으로 1시간동안 금 전극 상에 전착한 다음, 전극표면을 SEM-EDS 및 XRD 분석을 하였다. 전착된 리튬은 금속 리튬 혹은 금과의 합금 형태이었으며, 침상형으로 균일하게 전착되었음을 확인하였다. 또한 전착물에 미량의 산소가 검출되는 것은 분석과정에서 시편이 공기 중에 노출되었기 때문으로 판단된다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제2권1호
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• pp.8-13
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• 2011

Interfacial compatibility between the Si-Cu electrode and diluted ionic liquid electrolyte containing 50 vol.% of 1M lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI)/1-methyl-1-propylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (MPP-TFSI) and 50 vol.% dimethyl carbonate (DMC) in a lithium cell and dilution effect on surface chemistry are examined. ex-situ ATR FTIR analysis results reveal that the surface of the Si-Cu electrode cycled in the diluted ionic liquid electrolyte is effectively passivated with the SEI layer mainly composed of carboxylate salts-containing polymeric compounds produced by the decomposition of DMC. Surface species by the decomposition of TFSI anion and MPP cation are found to be relatively in a very low concentration level. Passivation of electrode surface with the SEI species contributes to protect from further interfacial reactions and to preserve the electrode structure over 200 cycles, delivering discharge capacity of > 1670 $mAhg^{-1}$ and capacity retention of 88% of maximum discharge capacity.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권11호
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• pp.3190-3194
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• 2010

Mixed electrolytes formed by the combination of 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl) imide (BMP-TFSI) ionic liquid and standard liquid electrolyte are prepared and characterized. Linear sweep voltammetry measurements demonstrate that these mixed systems exhibit a wide electrochemical stability window, allowing them to be suitable electrolyte for carbonaceous anode-based lithium-ion batteries. Lithium-ion cells composed of graphite anode and $LiCoO_2$ cathode are assembled using the mixed electrolytes, and their cycling performances are evaluated. The cell containing proper content of BMP-TFSI shows good cycling performance comparable to that of a cell assembled with organic electrolyte. The presence of BMP-TFSI in the mixed electrolyte contributes to the reduction of the flammability of electrolyte solution and the improvement of the thermal stability of charged $Li_{1-x}CoO_2$ in the electrolyte solution.