• 방사성폐기물학회지
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• 제8권1호
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• pp.71-76
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• 2010

사용후핵연료로부터 유용한 물질을 회수하는 파이로 공정의 주요 공정 중 하나인 전해정련 기술과 국내의 전해정련 장치 개발에 대해 고찰하였다. 전해정련 반응은 LiCl-KCl 용융염 전해질 내에 우라늄과 초우란금속 및 희토류 등을 함유하는 사용후핵연료 금속전환체를 담은 양극 바스켓과 고체음극으로 구성되고, 양극에서 는 산화(용해)반응이 음극에서는 환원(석출)반응이 진행되며 순수한 우라늄만을 회수한다. 흑연음극이 가진 자발탈리하는 특성과 아래로 모아진 우라늄 석출물을 스크류 이송장치로 자동 회수하는 개념을 도입하여 처리용량이 20 kgU/day 규모의 연속식 고성능 전해정련장치를 개발하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.597-598
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• 2005

Recently, the performance of portable electric equipment can often improved by a Li-ion battery assisted by a supercapacitor. A supercapacitor can provide high power density as well as a low resistance in the hybrid system. In this study, we have prepared, as the pluse power souce, a commercially supplied Li-ion battery with a capacity of 700mAh and AC resistivity of $60m\Omega$ at 1kHz and nonaqeous asymmetric hybrid capacitor composed of an activated carbon cathode and MCMB anode, and have examined the electrochemical characteristics of hybrid capacitor and the pulse performances of parallel connected battery/hybrid capacitor source. The nonaqueous asymmetric hybrid capacitor, the stacks of 10 pairs of the cathode, the porous separator and the anode electrode were housed in Al-laminated film cell. The hybrid capacitor, which was charged and discharged at a constant current at $0.25mA/cm^2$ between 3 and 4.3V, has exhibited the capacitance of 100F. And the equivalent series resistance was $32m\Omega$ at 1kHz. By combining a Li-ion battery and a hybrid capacitor, the pulse performance of battery can be improved 23% in run time under a pulse discharge of 7C-rate.

• 공업화학
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• 제32권6호
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• pp.607-612
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• 2021

실리콘(Si) 활물질은 낮은 전위와 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 현재 활용되고 있는 흑연을 대체할 수 있는 소재로 기대되고 있다. 그러나 반복적인 충, 방전 과정 중 부피 팽창으로 인한 실리콘 입자의 붕괴와 지속적인 전해질 분해 반응이 문제점으로 지적되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 실리콘 음극에 대한 효과적인 바인더로서 가교 결합이 가능한 Castor oil 기반의 수분산 폴리우레탄을 제조하였으며(CWPU), 이를 다량의 Oxirane 작용기를 가진 Tris(2,3-epoxypropyl) isocyanurate (TGIC)와 결합시켜 기계적으로 안정한 3차원 네트워크 구조를 형성하였다. CWPU-TGIC 바인더로 제조된 실리콘 음극은 안정적인 장기 수명 특성뿐만 아니라 우수한 방전 용량을 나타내었다. 이러한 결과는 CWPU-TGIC 바인더가 장기간 반복되는 충, 방전 과정 동안 실리콘 음극의 큰 부피 변화를 효과적으로 완화하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 실리콘 음극의 전기화학적 특성을 향상시키기 위한 효과적인 친환경 바인더의 가능성을 제시한다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제7권2호
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• pp.207-211
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• 2012

Spinel-$Li_4Ti_5O_{12}$ was successfully synthesized by a solid-phase method at 800, 850, and $900^{\circ}C$ according to the $Li_4Ti_5O_{12}$ cubic spinel phase structure. To achieve higher EDLC energy density with the $Li_4Ti_5O_{12}$, the negative electrode of the hybrid supercapacitor was studied in this work. The electrochemical performances of the hybrid supercapacitor and EDLC were characterized by constant current discharge curves, c-rate, and cycle performance testing. The capacitance (1st cycle) of the hybrid supercapacitor and EDLC was 209 and 109 F, respectively, which is higher than EDLC. The capacitance of the hybrid supercapacitor decreases from 209 F to 101 F after 20 cycles when discharged at several specific current densities ranging from 1 to 10 A. In contrast, capacitance of the EDLC hardly decreases after 20 cycles. Results show that hybrid supercapacitor benefits from the high rate capability of supercapacitor and high capacity of the battery. Findings also prove that the hybrid supercapacitor is an energy storage device where the supercapacitor and the Li ion secondary battery coexist in one cell system.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권4호
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• pp.308-314
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• 2017

$Fe_3O_4$/Fe/graphene nanocomposite powder is synthesized by electrical wire explosion of Fe wire and dispersed graphene in deionized water at room temperature. The structural and electrochemical characteristics of the powder are characterized by the field-emission scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, field-emission transmission electron microscopy, cyclic voltammetry, and galvanometric discharge-charge method. For comparison, $Fe_3O_4$/Fe nanocomposites are fabricated under the same conditions. The $Fe_3O_4$/Fe nanocomposite particles, around 15-30 nm in size, are highly encapsulated in a graphene matrix. The $Fe_3O_4$/Fe/graphene nanocomposite powder exhibits a high initial charge specific capacity of 878 mA/g and a high capacity retention of 91% (798 mA/g) after 50 cycles. The good electrochemical performance of the $Fe_3O_4$/Fe/graphene nanocomposite powder is clearly established by comparison of the results with those obtained for $Fe_3O_4$/Fe nanocomposite powder and is attributed to alleviation of volume change, good distribution of electrode active materials, and improved electrical conductivity upon the addition of graphene.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.25-29
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• 2012

루타일(rutile) $TiO_2$ 분말의 알칼리 수열합성과 $300{\sim}500^{\circ}C$ 열처리를 통해 $TiO_2$ 나노튜브를 제조하고, 이를 리튬이 차전지의 음극 활물질로 채택하여 그 물성과 전기화학적 특성을 조사하였다. 수열반응 직후의 정제과정에서 불순물인 미세분진을 완전히 제거하여 제조된 $TiO_2$ 나노튜브는 고비표면적과 확연한 나노튜브 결정상을 보였다. 또한 열처리 온도가 증가함에 따라 등방적으로 분산된 나노튜브들이 서로 응집되어 비표면적의 감소를 초래하였다. $300^{\circ}C$ 열처리한 $TiO_2$ 나노튜브가 250 mAh $g^{-1}$의 가장 높은 초기 방전용량을 나타내었으며, 사이클과 고율 특성은 $400^{\circ}C$ 열처리한 시료가 가장 우수한 성능을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.559-564
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• 2019

본 연구는 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유를 전기방사공정 및 후 열처리 공정을 통해 합성했다. 용액에 polystyrene (PS) 나노비드를 첨가하여 방사된 섬유는 열처리 과정을 통해 PS가 제거됨으로써 구조체 내 기공이 균일하게 생성되었으며 이는 구조체 내로 열 전달 및 가스의 침투를 원활히 함으로써 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유가 합성될 수 있었다. 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유를 리튬 이차전지의 음극활물질로 적용한 결과, $1.0A\;g^{-1}$의 높은 전류밀도에도 불구하고 300 사이클 동안 $815mA\;h\;g^{-1}$ ($646mA\;h\;cm^{-3}$)의 높은 가역 용량을 유지했다. 반면 $ZnCo_2O_4$ 나노 분말은 300 사이클 후 $487mA\;h\;g^{-1}$ ($450mA\;h\;cm^{-3}$)의 방전 용량을 나타냈다. 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유의 우수한 리튬 저장 특성은 중공 구조 및 섬유 표면을 구성하는 $ZnCo_2O_4$ 나노결정에 기인한 결과이다. 본 연구에서 제안한 계층적 구조를 갖는 중공형 나노 섬유 구조체는 다양한 금속 산화물로 확장 적용이 가능하며 에너지 저장 분야를 포함한 여러 분야에 응용 가능하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.242-246
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• 2017

고온에서 Mn 이온 용출에 의한 성능저하를 보이는 스피넬 결정구조의 $LiMn_2O_4$ 양극 하이브리드 커패시터의 대안으로 열안정성이 높은 올리빈 결정구조의 $LiFePO_4$ 기반 복합양극 소재의 적용가능성을 연구하였다. $LiFePO_4$/활성탄셀을 이용한 1.0~2.3 V의 충 방전을 통한 수명평가에서 상온($25^{\circ}C$) 및 고온($60^{\circ}C$) 조건 모두에서 충 방전 사이클이 진행됨에 따라 음극(활성탄)의 저전압화에 따른 열화로 인한 용량저하 현상이 나타났다. 이의 해결을 위해 50:50 중량비율로 $LiFePO_4/LiMn_2O_4$, $LiFePO_4$/Activated carbon 및 $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ 복합양극을 제조하여 모노셀 충 방전 실험을 수행한 결과, 층상구조의 $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$를 사용한 전극이 안정적인 전압거동을 보였다. 또한, 2.3 V 및 $80^{\circ}C$에서 1,000시간 부하를 통한 고온 안정성 실험에서도 $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ 복합양극이 상용 $LiMn_2O_4$ 양극에 비해 약 2배 가량 높은 방전용량 유지율을 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.324-330
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• 2006

In this study, carbothermal reduction method was employed to synthesis Sn-Sb alloy powders from chief metal oxides with ultrafine sizes. The Sn-Sb powders consisting of ultrafine particles were formed at $800{\sim}900^{\circ}C$ by reduction of oxides. Those powders have high initial discharge capacities ($570{\sim}637\;mAh/g$) and discharge capacities of those powders maintain initial capacity after 20 cycle due to existence of ultrafine particles in powders and alloying effect of Sn-Sb.

• 동력기계공학회지
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• 제18권6호
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• pp.146-152
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• 2014

Mg-Sn nanoparticles were prepared by an arc-discharge method in a mixture atmosphere of argon and hydrogen gases. Phases, morphologies, and microstructures of the nanoparticles were investigated by means of X-ray diffraction (XRD) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). It was found that the intermetallic compound of $Mg_2Sn$ was generated and coexisted with metallic phases of Mg and Sn within nanoparticles. Basedon the model cell, the electrochemical properties were also explored by discharge-charge cycling, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy. The initial capacity of the first cycle reached 430 mAh/g. Two visible plateaus at 0.2-0.3 and 0.5-0.75V were observed in the potential profiles, which can attributed to alloying/de-alloying reactions between Li and Mg2Sn, respectively.