• 공업화학
• /
• 제27권4호
• /
• pp.415-420
• /
• 2016

음극소재의 전기화학적 성능을 향상시키기 위해, 인산의 화학처리를 통한 헤테로 원자를 도입함으로써 석탄계 피치의 표면 개질을 수행하였다. 제조된 표면 개질 피치 음극소재의 물리적 특성은 XRD, FE-SEM, XPS 분석을 통하여 수행되었으며, 전기화학적 특성은 $LiPF_6$ (EC : DMC = 1 : 1 vol% + VC 3 wt%) 전해액을 사용하여 충 방전 테스트, 율속 테스트, 순환 전압 전류 테스트와 임피던스 테스트를 통해 조사하였다. 인산 3 wt% 첨가된 표면 개질 피치 전지의 초기 충전 용량 및 초기효율은 489 mAh/g, 82%로 다른 조성의 음극소재보다 우수하였다. 또한 3 wt% 인산으로 표면개질된 CTP 음극소재의 용량 보존율은 30사이클 후에 86%를 나타냈으며, 2 C/0.1 C에서 87%의 우수한 율속 특성을 보여줌을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.117-124
• /
• 2011

We demonstrate a new surface modification of high-voltage lithium cobalt oxide ($LiCoO_2$) cathode active materials for lithium-ion batteries. This approach is based on exploitation of a polarity-tuned gel polymer electrolyte (GPE) coating. Herein, two contrast polymers having different polarity are chosen: polyimide (PI) synthesized from thermally curing 4-component (pyromellitic dianhydride/biphenyl dianhydride/phenylenediamine/oxydianiline) polyamic acid (as a polar GPE) and ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) containing 12 wt% vinyl acetate repeating unit (as a less polar GPE). The strong affinity of polyamic acid for $LiCoO_2$ allows the resulting PI coating layer to present a highly-continuous surface film of nanometer thickness. On the other hand, the less polar EVA coating layer is poorly deposited onto the $LiCoO_2$, resulting in a locally agglomerated morphology with relatively high thickness. Based on the characterization of GPE coating layers, their structural difference on the electrochemical performance and thermal stability of high-voltage (herein, 4.4 V) $LiCoO_2$ is thoroughly investigated. In comparison to the EVA coating layer, the PI coating layer is effective in preventing the direct exposure of $LiCoO_2$ to liquid electrolyte, which thus plays a viable role in improving the high-voltage cell performance and mitigating the interfacial exothermic reaction between the charged $LiCoO_2$ and liquid electrolytes.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권1호
• /
• pp.52-57
• /
• 2014

본 연구에서는 낮은 사이클 안정성을 갖는 MCMB의 단점을 향상시키기 위하여 높은 사이클 안정성과 부피팽창이 없는 장점을 갖는 물질인 $Li_4Ti_5O_{12}$를 코팅하여 core-shell 구조의 $MCMB/Li_4Ti_5O_{12}$를 합성하고 $MCMB/Li_4Ti_5O_{12}$를 음극으로, $LiMn_2O_4$, Active carbon fiber를 양극으로 사용하여 단위 셀을 제조하였다. $LiPF_6$ 염과 EC/DMC/EMC 용매를 전해질로 사용하여 제조한 하이브리드 커패시터 단위 셀로 충방전, 사이클, 순환전압전류, 임피던스 테스트를 진행하여 전기화학적 특성을 평가한 결과, MCMB-$Li_4Ti_5O_{12}/LiMn_2O_4$ 전극을 사용한 하이브리드 커패시터가 MCMB 전극의 하이브리드 커패시터 보다 좋은 충/방전 성능을 보였고, 67 Wh/kg, 781 W/kg의 에너지밀도와 출력밀도를 나타내었다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제8권2호
• /
• pp.101-106
• /
• 2017

$Li_2SiO_3$ was used as a coating material to improve the electrochemical performance of $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$. $Li_2SiO_3$ is not only a stable oxide but also an ionic conductor and can, therefore, facilitate the movement of lithium ions at the cathode/electrolyte interface. The surface of the $Li_2SiO_3$-coated $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ was covered with island-type $Li_2SiO_3$ particles, and the coating process did not affect the structural integrity of the $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ powder. The $Li_2SiO_3$ coating improved the discharge capacity and rate capability; moreover, the $Li_2SiO_3$-coated electrodes showed reduced impedance values. The surface of the lithium-ion battery cathode is typically attacked by the HF-containing electrolyte, which forms an undesired surface layer that hinders the movement of lithium ions and electrons. However, the $Li_2SiO_3$ coating layer can prevent the undesired side reactions between the cathode surface and the electrolyte, thus enhancing the rate capability and discharge capacity. The thermal stability of $Li[Ni_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}]O_2$ was also improved by the $Li_2SiO_3$ coating.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제32권1호
• /
• pp.191-195
• /
• 2011

This study reports the root cause of the improved rate performance of $LiFePO_4$ after Cr doping. By measuring the chemical diffusion coefficient of lithium ($D_{Li}$) using cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), the correlation between the electrochemical performance of $LiFePO_4$ and Li diffusion is acquired. The diffusion constants for $LiFePO_4$/C and $LiFe_{0.97}Cr_{0.03}PO_4$/C measured from CV are $2.48{\times}10^{-15}$ and $4.02{\times}10^{-15}cm^2s^{-1}$, respectively, indicating significant increases in diffusivity after the modification. The difference in diffusivity is also confirmed by EIS and the $D_{Li}$ values obtained as a function of the lithium content in the cathode. These results suggest that Cr doping facilitates Li ion diffusion during the charge-discharge cycles. The low diffusivity of the $LiFePO_4$/C leads to the considerable capacity decline at high discharge rates, while high diffusivity of the $LiFe_{0.97}Cr_{0.03}PO_4$/C maintains the initial capacity, even at high C-rates.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권11호
• /
• pp.1631-1636
• /
• 2010

본 연구는 AFM 을 이용하여 nano scale 의 Lithography 를 구현하는 것이다. 외부의 pulse generator 를 통하여 전류를 통전 시키는 방법을 수정함으로써, 일정 습도를 유지한 상태의 AFM 내부에서 Si-wafer 의 표면과 Tip의 사이에 전원을 인가하고 pulse generator 에서 임의로 pulse 폭의 변화를 준다. Si-wafer 표면에서 물 분자가 Tip과 wafer 사이의 직접적인 전류의 이동조절로 인해 전기 화학적 반응을 적절히 제한하여 산화물을 생성시키는 방법이다. 이렇게 생성된 산화물은 불산 처리를 통하여 산화물을 식각시켜 미세 그루브를 구현 할 수 있다. 본 연구를 통한 나노 패턴 생성 기법은 나노 머시닝 기술의 진보에 잠재적 가능성을 제시한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제13권3호
• /
• pp.407-415
• /
• 2022

Surface coating of cathodes is an essential process for all-solid-state batteries (ASSBs) based on sulfide electrolytes as it efficiently suppresses interfacial reactions between oxide cathodes and sulfide electrolytes. Based on computational calculations, Li₃PO₄ has been suggested as a promising coating material because of its higher stability with sulfides and its optimal ionic conductivity. However, it has hardly been applied to the coating of ASSBs due to the absence of a suitable coating process, including the selection of source material that is compatible with ASSBs. In this study, polyphosphoric acid (PPA) and (NH₄)₂HPO₄ were used as source materials for preparing a Li₃PO₄ coating for ASSBs, and the properties of the coating layer and coated cathodes were compared. The Li₃PO₄ layer fabricated using the (NH₄)₂HPO₄ source was rough and inhomogeneous, which is not suitable for the protection of the cathodes. Moreover, the water-based coating solution with the (NH₄)₂HPO₄ source can deteriorate the electrochemical performance of high-Ni cathodes that are vulnerable to water. In contrast, when an alcohol-based solvent was used, the PPA source enabled the formation of a thin and homogeneous coating layer on the cathode surface. As a consequence, the ASSBs containing the Li₃PO₄-coated cathode prepared by the PPA source exhibited significantly enhanced discharge and rate capabilities compared to ASSBs containing a pristine cathode or Li₃PO₄-coated cathode prepared by the (NH₄)₂HPO₄ source.

• 공업화학
• /
• 제34권1호
• /
• pp.9-14
• /
• 2023

본 논문에서는 용액의 이온 농도 측정이 가능한 나피온 폴리머(Nafion polymer) 코팅 기반 2상 금 전극의 임피던스(Impedance) 센서를 개발하였다. 스퍼터링(Sputtering) 공정을 통해서 제작된 금 전극의 표면을 나피온 폴리머를 사용하여 표면 개질 하였다. 상기 제작된 전극은 분극 현상 제어가 가능하여 전기화학적 신호를 안정적으로 측정할 수 있도록 하였다. 분광학과 전자주사현미경 관찰을 통하여 박막의 나피온 폴리머 코팅을 확인하였다. 나피온 코팅이 된 전극은 기존 금 전극에 비해 안정적인 임피던스 신호를 보여 주었으며, 표준 염화나트륨(NaCl) 용액 사용 시 임피던스 센서의 신뢰성 높은 검정 곡선(R² = 0.983)을 나타내었다. 또한, 임피던스 센서는 상용화 전도도 장치와 인공 눈물의 이온 농도 측정 비교 실험을 진행하였으며, 유사한 결과값을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.453-458
• /
• 2006

수질의 빠르고 정확한 COD(Chemical Oxygen Demand)의 측정을 위하여 전극표면 연마장치가 부착된 전기화학적 측정 센서시스템을 연구하였다. 수질 내 유기물에 대한 Cu의 산화작용이 COD 측정의 기본원리로 이용되었으며, 3전극계를 적용한 전기화학 셀을 COD 측정시스템에 적용하였다. 장시간의 COD 측정에 대비하여, Cu전극의 내구성과 안정성을 유지시키기 위해 회전되는 연마석을 이용한 자동연마장치를 부착하였다. 유기물을 함유한 인공시료 및 실제 현장시료를 이용하여 COD 변화에 대한 측정가능성을 실험하였고, $COD_{Mn}$ 수치와 COD 측정용 센서를 이용하여 측정한 Coulombic yield와의 사이에 높은 상관관계($r^2=0.93$)를 가지며 이 측정값을 EOD(electrochemical oxygen demand)로 표현할 수 있다는 것을 확인하였다. 이러한 측정 결과를 토대로 이 시스템이 폐수처리장 및 하수에 연속 COD 측정 장치로 적용할 수 있는 가능성이 있을 것으로 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 A
• /
• pp.603-604
• /
• 2006

We investigated the effects of oxidizer additive on the performance of Cu-CMP process using commonly used tungsten slurry. According to the CMP removal rates and particle size distribution, and the micro- structures of surface layer as a function of oxidizer contents were greatly influenced by the slurry chemical composition of oxidizers. The difference in removal rate and roughness of copper surface are believed to cause by modification in the mechanical behavior of $Al_{2}O_3$ abrasive particles in CMP slurry.