• 제목/요약/키워드: Electric energy storage

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Ru를 첨가한 음극활물질 Li4Ti5O12의 전기화학적 특성 (Electrochemical Characteristics of Ru Added Li4Ti5O12 as an Anode Material)

  • 조우람;나병기
    • 청정기술
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    • 제20권4호
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    • pp.433-438
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    • 2014
  • 전기자동차와 하이브리드 전기자동차에 요구되는 높은 충 방전 속도, 안전성, 대형화에 적합한 충 방전 전지의 개발은 많은 관심을 받고 있다. 스피넬 구조의 $Li_4Ti_5O_{12}$는 리튬이온이차전지의 음극활물질로 충 방전 시 부피변화가 거의 없기 때문에 수명특성이 뛰어나고, 전해액이 분해되는 전위보다 높은 작동 전압을 갖기 때문에 안정한 장점이 있다. 본 실험에서는 $Li_4Ti_5O_{12}$의 단점인 전기전도성을 향상시키고자 소량의 Ru를 첨가하여 $Li_4Ti_5O_{12}$를 고상법으로 제조하여 테스트하였다. TGA-DTA, XRD, SEM, 충 방전 테스트를 통해 분석을 실시하였다. Ru를 첨가하였을 때 용량은 약간 감소하였지만, 분극현상이 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 Ru를 3%와 4% 첨가하였을 때 높은 전류밀도인 10 C-rate 충 방전에서 용량감소율이 줄었다.

전도성 향상을 위한 구리호일 위 CNT의 직접성장 및 전계방출 특성 평가 (Direct Growth of CNT on Cu Foils for Conductivity Enhancement and Their Field Emission Property Characterization)

  • 김진주;임선택;김곤호;정구환
    • 한국진공학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.155-163
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    • 2011
  • 탄소나노튜브(CNT)와 합성기판 사이의 전도성 향상을 목적으로, 현재 리튬이온이차전지 등의 분야에서 전극으로 이용되고 있는 구리 호일을 합성기판으로 하여, 그 위에 수직배향 CNT 성장의 합성 최적화를 도모하였다. 합성은 수평식 CVD 합성장비를 이용하였으며, 최적의 합성조건은 구리호일 위에 10 nm의 Al2O3 버퍼층과 1 nm 두께의 Fe 촉매층을 증착한 후, 아세틸렌 가스를 이용하여 $800^{\circ}C$에서 20분간 합성한 조건으로 설정하였다. CNT는 base-growth의 성장형태를 따랐고, Fe 1 nm 두께인 경우, $7.2{\pm}1.5nm$의 촉매나노입자가 형성되었으며, 이를 이용하여 $800^{\circ}C$에서 20분 성장결과, 직경 8.2 nm, 길이 $325{\mu}m$의 수직배향 CNT를 얻을 수 있었다. 합성시간이 길어져도 CNT의 결정성, 직경 및 겹(wall) 수에는 큰 변화가 없었다. 끝으로, 구리호일 위에 수직 성장시킨 CNT의 전계방출 특성을 측정한 결과, 실리콘 산화막 위에 성장시킨 CNT와 비교하여, 월등히 낮은 전계방출 문턱전압과 10배 정도 높은 전계향상계수를 보였다. 이는 CNT와 금속기판 사이의 계면에서 전기전도도가 향상된 결과에 기인하는 것으로 사료된다.

리튬이차전지용 고체 전해질의 최근 진전과 전망 (Recent Progress and Perspectives of Solid Electrolytes for Lithium Rechargeable Batteries)

  • 김주미;오지민;김주영;이영기;김광만
    • 전기화학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.87-103
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    • 2019
  • 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.

비정질 탄소가 제거된 흑연을 이용한 황화물계 전고체 리튬이온전지 음극소재 전기화학적 특성 분석 (Analysis of Electrochemical Properties of Sulfide All-Solid-State Lithium Ion Battery Anode Material Using Amorphous Carbon-Removed Graphite)

  • 최재홍;오필건
    • 공업화학
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    • 제33권1호
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    • pp.58-63
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    • 2022
  • 흑연은 낮은 탈/리튬화 전압, 372 mAh/g의 높은 이론 용량, 낮은 가격 및 긴 수명 특성을 가져 지난 30년 동안 리튬이 온전지 음극 재료로 활용되었다. 최근 무기 고체 재료로 구성되어 높은 안정성을 가지는 전고체 리튬이온전지는 전기자동차 및 차세대 에너지 저장 장치로 엄청난 주목을 받고 있지만, 전고체 리튬이온전지 시스템에 잘 구동되는 흑연 연구는 부족한 실정이다. 그래서 우리는 탄소재료 표면에 존재하여 저항층으로 작용하는 비정질 탄소를 흑연으로부터 제거하여 흑연의 전기전도도 향상을 통해 황화물계 전고체 전지 음극 흑연 재료의 성능 향상을 유도했다. 400, 500 및 600 ℃ 공기 열처리된 흑연의 X-ray diffraction (XRD) 분석 결과, (002) 피크 반치폭(FWHM)이 bare 흑연보다 줄어들어 열처리 후 흑연의 결정성이 향상됨을 보였다. 또한 열처리 후 흑연의 결정성이 증가할수록 방전 용량, 초기 쿨롱효율(ICE) 및 수명 특성이 증가함을 확인했다. 500 ℃ 공기 열처리 한 흑연의 경우 331.1 mAh/g 및 ICE 86.2%와 10사이클 수명 측정 후 92.7%의 높은 용량 유지율을 나타내었다.

디지털 트윈, 환경 모니터링 등 디지털·그린 뉴딜 정책 관련 지질자원 유망기술·시장 분석 (Analysis of Emerging Geo-technologies and Markets Focusing on Digital Twin and Environmental Monitoring in Response to Digital and Green New Deal)

  • 안은영;이재욱;배준희;김정민
    • 자원환경지질
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    • 제53권5호
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    • pp.609-617
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    • 2020
  • 4차 산업혁명(industry 4.0)으로 제시되는 지능정보사회 전환 정책 이후, 정부는 2020년 한국형 뉴딜 정책으로 디지털 뉴딜과 그린 뉴딜 정책을 발표하였다. 본 연구는 해당 정책을 분석하고 지질자원 분야 공공연구기관의 정부출연 R&D사업을 분석하였다. 해당 사업 중에서 유망기술 분야로 디지털 트윈, 환경 모니터링에 주목하여 유망기술·시장 분석을 실시하였다. 한국판 뉴딜 종합계획의 '데이터댐'과 관련하여 지질자원 기술 분야에서는 실감기술(AR/VR)을 적용한 디지털 지질자원 콘텐츠 개발, 공공데이터 구축·공유 시스템 개발이 가능하다. '1, 2, 3차 전산업으로 5G, AI 융합 확산'에 대응하여 스마트 마이닝, 디지털 오일 필드 등 ICT와 융합한 지질자원기술의 산업적용이 필요하다. '디지털 트윈'과 관련하여 정부는 도심지 등 주요지역 3D 지도 구축을 제시하고 있다. 지질자원 기술 분야에서는 안전한 국토/시설 관리를 위한 3차원 지도 및 사물인터넷(IoT) 시스템 개발이 가능하다. 그린 뉴딜 정책으로 정부는 자원순환을 포함한 녹색산업 기술개발, CCUS 통합실증, 전기차·수소차 보급 확대를 제시하였으며 한국지질자원연구원은 관련 연구사업 수행 및 국내 에너지 저장광물 개발 연구를 착수했다. 디지털 트윈 관련하여 논문 및 국제 시장분석기관에서 석유가스분야를 제시하고 있으며 광산자동화, 디지털 지도 측면에서도 많은 진전이 일어나고 있다. 디지털 트윈어스(Digital Twin Earth) 구축 또한 지질자원 분야의 유망 기술 분야이다. 디지털 트윈, 환경 모니터링 관련 지질자원 연구 분야는 데이터 분석, 시뮬레이션, 인공지능·기계학습, 사물인터넷(IoT)과 깊은 관련이 있으며, 관련 센서 및 컴퓨팅 소프트웨어/시스템 등 민간 회사와의 협업이 중요하다.

전해질 첨가제에 따른 graphite 음극의 SEI분석 및 전기 화학적 특성 고찰 (Characterization of SEI layer for Surface Modified Cathode of Lithium Secondary Battery Depending on Electrolyte Additives)

  • 이성진;차은희;임수아
    • 전기화학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.69-79
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    • 2016
  • 높은 에너지 밀도를 지닌 리튬 이온 전지는 현재 리튬 이온 전지에 상용화된 음극 활물질인 천연 흑연의 보다 높은 율 별 특성과 안정한 장수 명 특성을 요구하고 있다. 천연 흑연계 음극 활물질을 이용하여 리튬 전지 음극을 제작하여, SEI 피막의 형성 및 제어의 대표적인 전해질 첨가제인 VC (vinylene carbonate), VEC (vinyl ethylene carbonate), FEC (fluoroethylene carbonate)등의 다양한 첨가제를 사용하여 초기 반응에 의해 생성되는 SEI 피막을 분석하고 이에 따른 전기 화학 특성 변화를 측정하기 위하여 SEM, EVS (electorochemical voltage spectroscopy), 피막 분석, EIS (electrochemical impedance spectroscopy), FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy)등을 측정하여, 고온 수명 평가, 용량 유지율 및 성능 평가를 실시하여, $0^{\circ}C$ 수명특성 이후의 음극에 대한 분석을 비교 및 분석 평가 하였다. 초기 충전 시 profile에서 SEI의 형성에 의한 변화를 나타냈으며, EVS를 통하여 No-Additive가 약 0.9 V에서 SEI의 형성이 이루어지지만, VC, VEC, FEC의 경우 1 V 이상에서 형성반응이 이루어졌다. $60^{\circ}C$ 수명특성평가에서 초기 효율은 No-Additive가 가장 높게 나타나며 용량 유지율이 높게 나타났으나, cycle이 진행 될수록 충전 시 용량과 효율이 감소하여 VC, FEC보다 용량 유지율이 낮아졌고, VEC는 효율 및 용량 유지율 모두 성능이 가장 낮게 나타났다. SEM을 통하여 SEI의 변화를 확인할 수 없었지만, FT-IR을 통하여 SEI의 성분이 cycle이 진행이 될수록 첨가제에 의해 $2850-2900cm^{-1}$영역의 Alkyl carbonate ($RCO_2Li$) 계열의 성분이 더욱 견고하게 유지되는 것을 확인하였으며, EIS를 통하여 cycle이 진행될수록 저항은 증가하는 것으로 나타났고, 특히 No-Additive 및 VEC의 SEI에 의한 저항이 매우 커졌다는 것을 알 수 있었다.

한국의 지역개발과 댐건설 (Regional Development And Dam Construction in Korea)

  • 안경모
    • 물과 미래
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    • 제9권1호
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    • pp.38-42
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    • 1976
  • Because of differences in thoughts and ideology, our country, Korea has been deprived of national unity for some thirty years of time and tide. To achieve peaceful unification, the cultivation of national strength is of paramount importance. This national strength is also essential if Korea is to take rightful place in the international societies and to have the confidence of these societies. However, national strength can never be achieved in a short time. The fundamental elements in economic development that are directly conducive to the cultivation of national strength can be said to lie in -a stable political system, -exertion of powerful leadership, -cultivation of a spirit of diligence, self-help and cooperation, -modernization of human brain power, and -establishment of a scientific and well planned economic policy and strong enforcement of this policy. Our country, Korea, has attained brilliant economic development in the past 15 years under the strong leadership of president Park Chung Hee. However, there are still many problems to be solved. A few of them are: -housing and home problems, -increasing demand for employment, -increasing demand for staple food and -the need to improve international balance of payment. Solution of the above mentioned problems requires step by step scientific development of each sector and region of our contry. As a spearhead project in regional development, the Saemaul Campaign or new village movement can be cited. The campaign is now spreading throughout the country like a grass fire. However, such campaigns need considerable encouragement and support and the means for the desired development must be provided if the regional and sectoral development program is to sucdceed. The construction of large multipurpose dams in major river basin plays significant role in all aspects of national, regional and sectoral development. It ensures that the water resource, for which there is no substitute, is retained and utilized for irrigation of agricultural areas, production of power for industry, provision of water for domestic and industrial uses and control of river water. Water is the very essence of life and we must conserve and utilize what we have for the betterment of our peoples and their heir. The regional and social impact of construction of a large dam is enormous. It is intended to, and does, dras tically improve the "without-project" socio-economic conditions. A good example of this is the Soyanggang multipurpose dam. This project will significantly contribute to our national strength by utilizing the stored water for the benefit of human life and relief of flood and drought damages. Annual average precipitation in Korea is 1160mm, a comparatively abundant amount. The catchment areas of the Han River, Keum River, and Youngsan River are $62,755\textrm{km}^2$, accounting for 64% of the national total. Approximately 62% of the national population inhabits in this area, and 67% of the national gross product comes from the area. The annual population growth rate of the country is currently estimated at 1.7%, and every year the population growth in urban area increases at a rising rate. The population of Seoul, Pusan, and Taegu, the three major cities in Korea, is equal to one third of our national total. According to the census conducted on October 1, 1975, the population in the urban areas has increased by 384,000, whereas that in rural areas has decreased by 59,000,000 in the past five years. The composition of population between urban and rural areas varied from 41%~59% in 1959 to 48%~52% in 1975. To mitigate this treand towards concentration of population in urban areas, employment opportunities must be provided in regional and rural areas. However, heavy and chemical industries, which mitigate production and employment problems at the same time, must have abundant water and energy. Also increase in staple food production cannot be attained without water. At this point in time, when water demand is rapidly growing, it is essential for the country to provide as much a reservoir capacity as possible to capture the monsoon rainfall, which concentarated in the rainy seaon from June to Septesmber, and conserve the water for year round use. The floods, which at one time we called "the devil" have now become a source of immense benefit to Korea. Let me explain the topographic condition in Korea. In northern and eastern areas we have high mountains and rugged country. Our rivers originate in these mountains and flow in a general southerly or westerly direction throught ancient plains. These plains were formed by progressive deposition of sediments from the mountains and provide our country with large areas of fertile land, emminently suited to settlement and irrigated agricultural development. It is, therefore, quite natural that these areas should become the polar point for our regional development program. Hower, we are fortunate in that we have an additional area or areas, which can be used for agricultural production and settlement of our peoples, particularly those peoples who may be displaced by the formation of our reservoirs. I am speaking of the tidelands along the western and southern coasts. The other day the Ministry of Agriculture and Fishery informed the public of a tideland reclamation of which 400,000 hectares will be used for growing rice as part of our national food self-sufficiency programme. Now, again, we arrive at the need for water, as without it we cannot realize this ambitious programme. And again we need those dams to provide it. As I mentioned before, dams not only provide us with essential water for agriculture, domestic and industrial use, but provide us with electrical energy, as it is generally extremely economical to use the water being release for the former purposes to drive turbines and generators. At the present time we have 13 hydro-electric power plants with an installed capacity of 711,000 kilowatts equal to 16% of our national total. There are about 110 potential dams ites in the country, which could yield about 2,300,000 kilowatts of hydro-electric power. There are about 54 sites suitable for pumped storage which could produce a further 38,600,000 kilowatts of power. All available if we carefully develop our water resources. To summarize, water resource development is essential to the regional development program and the welfare of our people, it must proceed hand-in-hand with other aspects of regional development such as land impovement, high way extension, development of our forests, erosion control, and develop ment of heavy and chemical industries. Through the successful implementation of such an integrated regional development program, we can look forward to a period of national strength, and due recognition of our country by the worlds societies.

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