The purpose of this project is to research and development of thin film supercapacitor with conducting polymer composite electrodes and polymer electrolyte which have high energy density for thin film supercapacitor. We investigated cyclic voltammetry and charge/discharge cycling of PFPT-flyash electrodes. The first discharge capacity of PFPT-flyash electrode with 40wt.% flyash was 24F/g, while that of PFPT-VOflyash electrode with 40wt.% VOflyash was 32F/g. The capacitance of PFPT-VOflyash composite film with polymer electrolyte was 32 F/g at 1st and 20th cycle, respectively. The capacitance of PFPT-VOflyash/Li cell with 40 wt% VOflyash was 141 F/g at 8th cycle.
The stabilized all-solid-state battery structure indicate a fundamental alternative to the development of next-generation energy storage devices. Existing liquid electrolyte structures severely limit battery stability, creating safety concerns due to the growth of Li dendrites during rapid charge/discharge cycles. In this study, a low-dimensional graphene quantum dot layer structure was applied to demonstrate stable operating characteristics based on Li+ ion conductivity and excellent electrochemical performance. Transmission electron microscopy analysis was performed to elucidate the microstructure at the interface. The low-dimensional structure of GQD-based solid electrolytes has provided an important strategy for stable scalable solid-state lithium battery applications at room temperature. This study indicates that the low-dimensional carbon structure of Li-GQDs can be an effective approach for the stabilization of solid-state Li matrix architectures.
본 연구에서는 산화 방지 특성이 있는 가리워진 아민기를 함유한 산화 그래핀(hindered amine grafted graphene oxide, HA-GO)을 합성하여 이를 도입한 나피온(Nafion) 기반의 복합 막을 제조한 후 고분자 전해질 막 연료전지 시스템에 응용하였다. HA-GO는 4-아미노-2, 2, 6, 6-테트라메틸-4-피페리딘(4-amino-2, 2, 6, 6-tetramethyl piperidine)에 존재하는 아민기와 GO 표면에 존재하는 에폭시기의 개환 반응을 통해 제조하였으며, 합성된 HA-GO의 함량을 달리한 복합 막을 제조하여 순수 Nafion 막과 성능 특성을 비교하였다. HA-GO가 첨가된 복합 막은 Nafion 단일 막에 비해 기계적 물성, 화학적 안정성 및 수소이온 전도 특성이 향상되었다. 특히 HA-GO의 산화 방지 특성으로 인해 HA-GO가 첨가된 복합 막은 펜톤 평가(Fenton's test) 이후 수소이온 전도도의 유지 특성이 Nafion 단일 막에 비해 큰 폭으로 향상된 것을 확인할 수 있었다.
1,1-Dialkyl-2,5-bis(trimethylsilylethynyl)-3,4-diphenylsiloles (R=Et, i-Pr, n-Hex; 3a-c) were prepared and utilized as anode active materials for lithium-ion batteries; 3a was also used as a filler for the solid-state electrolytes (SSE). Siloles 3a-c were prepared by substitution reactions in which the two bromine groups of 1,1-dialkyl-2,5-dibromo-3,4-diphe- nylsiloles, used as precursors, were substituted with trimethylsilylacetylene in the presence of palladium chloride, copper iodide, and triphenylphosphine in diisopropylamine. Among siloles 3a-c, 3a had the best electrochemical properties as an anode material for lithium-ion batteries, including an initial capacity of 758 mAhg-1 (0.1 A/g), which was reduced to 547 mAhg-1 and then increased to 1,225 mAhg-1 at 500 cycles. A 3a-composite polymer electrolyte (3a-CPE) was prepared using silole 3a as an additive at concentrations of 1, 2, 3, and 4 wt.%. The 2 wt.% 3a-CPE composite afforded an excellent ionic conductivity of 1.09 × 10-3 Scm-1 at 60℃, indicating that silole 3a has potential applicability as an anode active material for lithium-ion batteries, and can also be used as an additive for the SSE of lithium-ion batteries.
현재 상용화되어 있는 리튬이온전지에 사용하고 있는 비수계 유기 전해액은 가연성, 부식성, 고휘발성, 열적 불안정성 등의 단점 때문에 더욱 안전하고 장수명을 보이는 고체 전해질로 대체하는 연구가 진행되고 있으며, 이것은 전기자동차 및 에너지저장 시스템과 같은 중대형 이차전지에도 효율적으로 활용될 수 있다. 다양한 형태의 고체 전해질 중에서 현재 고분자 매트릭스에 활성 무기 충진재가 포함되어 있는 복합 고체 전해질이 고이온전도도와 전극과의 탁월한 계면접촉을 이루는데 가장 유리한 것으로 알려졌다. 본 총설에서는 우선 고체 전해질의 종류와 연혁에 관해 간단히 소개하고, 고분자 및 무기 충진재 (불활성 및 활성)로 구성되는 고체 고분자 전해질 및 무기 고체 전해질의 기본적 물성 및 전기화학적 특성을 개괄한다. 또한 이 소재들의 형상을 기준으로 입자형 (0D), 섬유형 (1D), 평판형 (2D), 입체형 (3D)의 형식으로 구성된 복합고체 전해질과 이에 따른 전고체 전지의 전기화학적 특성을 논의한다. 특히 리튬금속 음전극을 사용하는 전고체 전지에 있어서 양전극-전해질 계면, 음전극-전해질 계면, 입자간 계면의 특성에 관해 소개하고, 마지막으로 현재까지 보고된 관련 총설들을 참조하여 복합 고체 전해질 기술의 현재 요구조건 및 미래 전망을 알아본다.
The composite of polyvinylalcohol(PVA) and lithium salts(LiBF$_4$) is prepared for a solid-state electrolyte of electric double layer capacitor. The composite shows a good ionic conductivity. The solid-state electric double layer capacitor is made of PVA-LiBF$_4$ composite, activated carbon and etc.. As evaluation of characteristics of capacitor, capacitance change which measured by charge-discharge test with 2.2V~0V at 8$0^{\circ}C$ for 800 hours, was about 10%. The gravimetric and volumetric capacitance were 10.0 F/g~30.0 F/g and 16.0F/㎤~F/㎤, respectively.
A stacked high-voltage (900 V) Al electrolytic capacitor made with ZrO2 coated anode foils, which has not been studied so far, is realized and the effects of Zr-Al-O composite layer on the electric properties are discussed. Etched Al foils coated with ZrO2 sol are anodized in 2-methyl-1,3-propanediol (MPD)-boric acid electrolyte. The anodized Al foils are assembled with stacked structure to prepare the capacitor. The capacitance and dissipation factor of the capacitor with ZrO2 coated anode foils increase by 41 % and decrease by 50 %, respectively, in comparison with those of Al anode foils. Zr-Al-O composite dielectric layer is formed between separate crystalline ZrO2 with high dielectric constant and amorphous Al2O3 with high ionic resistivity. This work suggests that the formation of a composite layer by coating valve metal oxide on etched Al foil surface and anodizing it in MPD-boric acid electrolyte is a promising approach for high voltage and volume efficiency of capacitors.
본 연구에서는 CNT-Co 복합체를 이용한 전해-자기(EP-MAP) 복합가공 공정을 개발하였다. CNT-Co 복합체는 높은 강도와 뛰어난 전기적 성질을 가지는 소재이기 때문에 전해-자기 복합가공의 연마재 및 전극으로 적합하다. 전해-자기 복합가공의 시너지 효과를 평가하기 위해서 각 실험조건하에서 특성평가 실험이 수행되었으며, 각 실험인자는 자기력, 전해액, 공구의 회전속도, 전해전압, 간극 등이 있다. 그 결과 CNT-Co 복합체와 화학적 반응이 없는 $NaNO_3$ 가 본 공정의 가장 적절한 전해액으로 선정되었다. 그리고 높은 자기력은 가공중의 CNT-Co 복합체내에 전해액 유동을 방해하는 인자이다. 이로 인해 공작물의 표면상의 가공부위에 열에너지가 상승하게 되고 공작물 표면손상과 피팅현상이 발생하여 가공효율성이 떨어지게 된다.
The ionic liquid-based sulfonated hydrocarbon composite membranes was prepared for use in anhydrous high temperature-polymer electrolyte fuel cells (HT-PEFCs). Ionic liquid behaves like water in the composite membranes under anhydrous condition. However the composite membranes show a low conductivity and high gas permeability as the content of ionic liquid increases due to its high viscosity and content of ionic liquid, respectively. Hence, in order to enhance the proton conductivity and to reduce the gas permeability of the composite membranes with low content of ionic liquids, the acid containing a common ion of ionic liquid was added to the composite membranes. The characterization of composite membranes was carried out using small-angle X-ray scattering (SAXS), thermogravimetric analyzer (TGA) and impedance spectroscopy. As a result, the composite membranes containing acid showed higher proton conductivity than those with no acid under the un-humidified condition due to a decrease in viscosity. In addition, the proton conductivity of composite membranes increased with increasing mole concentration of acid.
Composite plating is a method of co-depositing fine particles of metallic, non-metallic compound or polymers in the plated layer to improve material properties such as were-resistance, lubrication, or corrosion resistance. Graded Ni-Sic composite coating were produced in this research. Prior to produce Graded Ni-SiC composite coatings, effects of particle size, particle content, pH of electrolyte, temperature, current density, stirring rate on the amount of SiC deposited in the Ni layer were investigated. By manipulating current density and plating time properties of these coating were evaluated by micro-indentation hardness test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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