• 제목/요약/키워드: Galvanostatic charge/discharge

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졸-겔법에 의해 합성한 리튬 코발트 산화물의 열처리 온도와 시간에 따른 전기 화학적 특성 (Electrochemical characterization of LiCoO2 thin film by sol-gel process for annealing temperature and time)

  • 노태호;연석주;고태석
    • 한국결정성장학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.99-105
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    • 2014
  • $LiCoO_2$는 박막전지의 양극재료로써 많은 관심을 받고 있는 물질이다. 본 연구에서는 졸-겔 스핀코팅공정과 열처리 과정을 거쳐 Au 금속 지지체 위에 $LiCoO_2$ 박막을 합성하였으며, 열처리 온도와 열처리 시간에 따른 $LiCoO_2$ 박막의 전기 화학적 성질을 고찰하였다. 합성된 박막의 물리화학적 성질은 X-선회절분석기(XRD), 전자현미경(SEM)과 원자간력현미경(AFM)에 의해 조사하였으며 전기화학적 특성분석을 위하여 galvanostatic법을 이용하여 충 방전 사이클 특성도 조사하였다. X-선 회절 결과로부터 $550^{\circ}C$$750^{\circ}C$ 지지체 위에 성장된 박막은 각각 스피넬구조와 층상 암염구조를 갖는다. $750^{\circ}C$에서 10분과 30분 열처리한 시료의 RMS 조도와 입자의 크기는 큰 차이를 보이지 않았으나, 120분 열처리한 시료는 RMS 조도의 증가, 입자크기의 증가 그리고 세공이 관찰되었다. $750^{\circ}C$에서 10분, 30분, 120분 열처리한 $LiCoO_2$ 박막의 방전용량은 각각 54.5, 56.8, $51.8{\mu}Ah/cm^2{\mu}m$이고 50회의 충 방전 후의 방전용량 복원률은 97.25, 76.69, 77.19 %이다.

스핀코팅법에 의한 리튬 2차전지용 산화물 양전극 LiCoO2 박막의 구조 및 전기화학적 특성에 대한 연구 (Structural and Electrochemical Properties of Spin Coated LiCoO2 Cathode Thin Film in Lithium Secondary Batteries)

  • 강성구;유기천
    • 대한화학회지
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    • 제50권3호
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    • pp.243-246
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    • 2006
  • 박막은 Pt/Ti/SiO2/Si 기판 위에 구연산 졸을 이용하여 spin coating에 의해 제작하였다. 기판위에 코팅된 구연산 졸을 380oC에서 15분간 건조시킨 후 750oC에서 10분간 열처리하여 박막을 얻었다. 얻어진 박막은 X-선 회절분석 결과 R3m의 결정구조를 가짐을 알수 있었고, 전기화학적 특성의 측정결과 1차 방전용량은 0.35Ah/cm2-m로 측정되었다.

기계적 합금법을 이용한 리튬 2차 전지용 층상 양극물질 $Li[Ni_xCo_{1-2x}Mn_x]O_2$ 의 합성 및 전기화학적 특성에 관한 연구 (Synthesis and electrochemical properties of layered $Li[Ni_xCo_{1-2x}Mn_x]O_2$ materials for lithium secondary batteries prepared by mechanical alloying)

  • 박상호;신선식;선양국
    • 한국결정학회:학술대회논문집
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    • 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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    • pp.16-16
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    • 2002
  • The presently commercialized lithium-ion batteries use layer structured LiCoO₂ cathodes. Because of the high cost and toxicity of cobalt, an intensive search for new cathode materials has been underway in recent years. Recently, a concept of a one-to-one solid state mixture of LiNO₂ and LiMnO₂, i.e., Li[Ni/sub 0.5/Mn/sub 0.5/]O₂, was adopted by Ohzuku and Makimura to overcome the disadvantage of LiNiO₂ and LiMnO₂. Li[Ni/sub 0.5/Mn/sub 0.5/]O₂ has the -NaFeO₂ structure, which is characteristic of the layered LiCoO₂ and LiNiO₂ structures and shows excellent cycleability with no indication of spinel formation during electrochemical cycling. Layered Li[Ni/sub x/Co/sub 1-2x/Mn/sub x/]O₂ (x = 0.5 and 0.475) materials with high homogeneity and crystallinity were synthesized using a mechanical alloying method. The Li[Ni/sub 0.475/Co/sub 0.05/Mn/sub 0.475/]O₂ electrode delivers a high discharge capacity of 187 mAh/g between 2.8 and 4.6 V at a high current density of 0.3 mA/㎠(30 mA/g) with excellent cycleability. The charge/discharge and differential capacity vs. voltage studies of the Li[Ni/sub x/Co/sub 1-2x/Mn/sub x/]O₂ (x = 0.5 and 0.475) materials showed only one redox peak up to 50 cycles, which indicates that structural phase transitions are not occurred during electrochemical cycling. The magnitude of the diffusion coefficients of lithium ions for Li[Ni/sub x/Co/sub 1-2x/Mn/sub x/]O₂(x = 0.5 and 0.475) are around 10/sup -9/ ㎠/s measured by the galvanostatic intermittent titration technique (GITT).

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마이크로전극에 의한 니켈수소전지용 수산화니켈 입자의 전기화학적 거동 (Electrochemical Behavior of a Nickel Hydroxide Particle for Ni-MH Battery by Microelectrode)

  • 김호성;오익현;이종호
    • 전기화학회지
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    • 제10권2호
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    • pp.145-149
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    • 2007
  • 본 논문은 마이크로전극 측정시스템을 사용하여 니켈수소전지의 전극 소재로 사용되고 있는 수산화니켈의 단일 입자에 대해 전기화학적 평가를 수행 하였다. 즉 Carbon fiber 마이크로전극을 수산화니켈 입자 한개 위에 전기적인 접촉을 이루도록 조정하고 전기화학적 평가를 수행하였다. Cyclic Voltammetry 실험 결과 수산화니켈의 산화 환원 반응과 산소 발생 반응(OER)이 명확하게 분리 되고 있음을 확인하였으며, 전위주사속도를 증가 시킬 경우 환원 전하량은 주사 속도에 의존하지 않고 거의 일정한 수치를 보여 주고 있으나, 산화 전하량은 환원 전하량 보다 크고 주사속도 구간에서 부반응인 산소발생이 증가하고 있음을 확인했다. 그리고 Calvanostat에 의한 정전류 충방전 실험의 결과 수산화니켈 단일 입자의 방전용량은 이론용량 289 mAh/g에 근접한 수치(약 250 mAh/g)를 보여 주었으며 또한 Potential Step에 의해 단일 입자내의 수소이온 확산계수($D_{app}=3{\sim}4{\times}10^{-9}\;cm^2/s$)가 얻어졌다.

Adipic Acid Assisted Sol-Gel Synthesis of Li1+x(Mn0.4Ni0.4Fe0.2)1-xO2 (0 < x < 0.3) as Cathode Materials for Lithium Ion Batteries

  • Karthikeyan, Kaliyappan;Amaresh, Samuthirapandian;Son, Ju-Nam;Kim, Shin-Ho;Kim, Min-Chul;Kim, Kwang-Jin;Lee, Sol-Nip;Lee, Yun-Sung
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제34권1호
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    • pp.89-94
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    • 2013
  • Layered $Li_{1+x}(Mn_{0.4}Ni_{0.4}Fe_{0.2})_{1-x}O_2$ (0 < x < 0.3) solid solutions were synthesized using solgel method with adipic acid as chelating agent. Structural and electrochemical properties of the prepared powders were examined by means of X-ray diffraction, Scanning electron microscopy and galvanostatic charge/discharge cycling. All powders had a phase-pure layered structure with $R\bar{3}m$ space group. The morphological studies confirmed that the size of the particles increased at higher x content. The charge-discharge profiles of the solid solution against lithium using 1 M $LiPF_6$ in EC/DMC as electrolyte revealed that the discharge capacity increases with increasing lithium content at the 3a sites. Among the cells, $Li_{1.2}(Mn_{0.32}Ni_{0.32}Fe_{0.16})O_2$ (x = 0.2)/$Li^+$ exhibits a good electrochemical property with maximum initial capacity of 160 $mAhg^{-1}$ between 2-4.5 V at 0.1 $mAcm^{-2}$ current density and the capacity retention after 25 cycles was 92%. Whereas, the cell fabricated with x = 0.3 sample showed continuous capacity fading due to the formation of spinel like structure during the subsequent cycling. The preparation of solid solutions based on $LiNiO_2-LiFeO_2-Li_2MnO_3$ has improved the properties of its end members.

Styrene-Acrylonitrile 기반 다공성 탄소의 전기화학적 특성에 활성화 온도가 미치는 영향 (Influence of Activation Temperature on Electrochemical Performances of Styrene-Acrylonitrile Based Porous Carbons)

  • 이지한;허건영;박수진
    • 폴리머
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    • 제36권6호
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    • pp.739-744
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    • 2012
  • 본 연구에서는 합성한 styrene-acrylonitrile(SAN) 전구체를 기반으로 한 탄소를 제조하였다. 그 제조된 탄소는 화학적 환원법으로 활성화하였고, 그 활성화된 SAN 기반 탄소를 A-SAN이라 명명하였다. 전기이중층 커패시터의 전극용 A-SAN 기반 탄소의 표면 특성과 전기화학적 특성에 있어서 활성화 온도에 의한 효과를 확인하기 위해 다양한 온도에서 활성화를 진행하였다. A-SAN의 특성분석을 위해 X-선 회절분석법(XRD), 주사전자현미경(SEM) 그리고 비표면적 장치에 의해 조사되었다. 또한 전기화학적 거동은 순환전류전압과 정전류 충방전법으로 측정하였다. 그 실험 결과로부터, A-SAN 700이 우수한 전기화학적 특성과 가장 높은 비축전용량 값을 보였지만, 활성화 온도가 $700^{\circ}C$가 넘으면 이러한 특성들은 감소했다. 이것은 $700^{\circ}C$ 이상의 온도에서의 활성화가 마이크로 기공 구조의 변형을 야기하기 때문인 것으로 사료된다.

Facile Synthesis of Co3O4/Mildly Oxidized Multiwalled Carbon Nanotubes/Reduced Mildly Oxidized Graphene Oxide Ternary Composite as the Material for Supercapacitors

  • Lv, Mei-Yu;Liu, Kai-Yu;Li, Yan;Wei, Lai;Zhong, Jian-Jian;Su, Geng
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제35권5호
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    • pp.1349-1355
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    • 2014
  • A three-dimensional (3D) $Co_3O_4$/mildly oxidized multiwalled carbon nanotubes (moCNTs)/reduced mildly oxidized graphene oxide (rmGO) ternary composite was prepared via a simple and green hydrolysishydrothermal approach by mixing $Co(Ac)_2{\cdot}4H_2O$ with moCNTs and mGO suspension in mixed ethanol/$H_2O$. As characterized by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy, $Co_3O_4$ nanoparticles with size of 20-100 nm and moCNTs are effectively anchored in mGO. Cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge measurements were adopted to investigate the electrochemical properties of $Co_3O_4$/moCNTs/rmGO ternary composite in 6 M KOH solution. In a potential window of 0-0.6 V vs. Hg/HgO, the composite delivers an initial specific capacitance of 492 $Fg^{-1}$ at 0.5 $Ag^{-1}$ and the capacitance remains 592 $Fg^{-1}$ after 2000 cycles, while the pure $Co_3O_4$ shows obviously capacitance fading, indicating that rmGO and moCNTs greatly enhance the electrochemical performance of $Co_3O_4$.

망간산화물/기능화된 그래핀 나노복합체에 기반한 고성능 슈퍼커패시터 개발 (Development of High-performance Supercapacitors Based on MnO2/Functionalized Graphene Nanocomposites)

  • 최봉길
    • 공업화학
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    • 제27권4호
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    • pp.439-443
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    • 2016
  • 본 연구에서는 $MnO_2$ 나노입자들이 기능화된 그래핀에 증착된 나노복합체를 제조하고 이의 우수한 전기화학적 특성을 순환전압전류법, 정전류 충전-방전법 및 임피던스 분석을 통하여 증명하였다. 환원된 그래핀 산화물의 표면 개질을 위하여 이온성 액체를 도입함으로써, 그래핀 시트들 간의 뭉침현상을 제어하고 $MnO_2$ 나노입자들의 성장부위를 제공하였다. 상기 제조된 $MnO_2/RGO$ 나노복합체는 전자주사현미경, 투과전자현미경, X선 광전자 분광기, X선 회절기를 사용하여 분석하였다. $MnO_2/RGO$ 전극의 전기화학적 특성은 $Na_2SO_4$ 전해액을 사용하여 3상 전극 시스템 하에서 분석실시하였다. $MnO_2/RGO$ 전극은 높은 비정전용량(251 F/g), 고속 충방전(80.5% 용량 유지율) 및 장수명 특성(93.6% 용량 유지율)을 나타내었다.

Heterocoagulation 법으로 제조된 이차전지용 MWNT/SnO2 나노복합음극재의 전기화학적 특성 (Preparation and Characteristics of MWNT/SnO2 Nanocomposites Anode by Colloidal Heterocoagulation for Li-ion Battery)

  • 한원규;홍석준;황길호;좌용호;오승탁;조진기;강성군
    • 한국재료학회지
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    • 제18권9호
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    • pp.457-462
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    • 2008
  • Through the electrostatic interaction between the poly-diallydimethylammonium chloride (PDDA) modified Multi-walled carbon nanotube (MWNT) and $SnO_2$ suspension in 1mM $NaNo_3$ solution, MWNT-$SnO_2$ nanocomposites (MSC) for anode electrodes of a Li-ion battery were successfully fabricated by colloidal heterocoagulation method. TEM observation showed that most of the $SnO_2$ nanoparticles were uniformly deposited on the outside surface of the MWNT. Galvanostatic charge/discharge cycling tests showed that MSC anodes exhibited higher specific capacities than bare MWNT and better cyclability than unsupported nano-$SnO_2$ anodes. Also, after 20 cycles, the MSC anode fabricated by heterocoagulation method showed more stable cycle properties than the simply mixed MSC anode. These improved electrochemical properties are attributed to the MWNT, which adsorbs the mechanical stress induced from volume change and increasing electrical conductivity of the MSC anode, and suppresses the aggregation between the $SnO_2$ nanoparticles.

활성탄의 후 처리에 의한 EDLC 전극재의 전기화학 성능 개선 (Electrochemical Performance of Activated Carbon Electrode Materials with Various Post Treatments for EDLC)

  • 이은지;권순형;최푸름;정지철;김명수
    • 한국재료학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.285-292
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    • 2014
  • Commercial activated-carbon used as the electrode material of an electric double-layer capacitor (EDLC) was posttreated with various acids and alkalis to increase its capacitance. The carbon samples prepared were then heat-treated in order to control the amount of acidic functional groups formed by the acid treatments. Coin-type EDLC cells with two symmetric carbon electrodes were assembled using the prepared carbon materials and an organic electrolyte. The electrochemical performance of the EDLC was measured by galvanostatic charge-discharge, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy. Among the various activated carbons, the carbon electrodes (CSsb800) prepared by the treatments of coconutshell-based carbon activated with NaOH and $H_3BO_5$, and then heat treated at $800^{\circ}C$ under a flow of nitrogen gas, showed relatively good electrochemical performance. Although the specific-surface-area of the carbon-electrode material ($1,096m^2/g$) was less than that of pristine activated-carbon ($1,122m^2/g$), the meso-pore volume increased after the combined chemical and heat treatments. The specific capacitance of the EDLC increased from 59.6 to 74.8 F/g (26%) after those post treatments. The equivalent series resistance of EDLC using CSsb800 as electrode was much lower than that of EDLC using pristine activated carbon. Therefore, CSsb800 exhibited superior electrochemical performance at high scan rates due to its low internal resistance.