• 제목/요약/키워드: Li Diffusion

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분무건조법으로 제조한 구형 스피넬계 LiMn2O4 양극소재의 합성 조건에 따른 고출력 거동에 대한 연구 (Investigation of Spherical LiMn2O4 Cathode Materials by Spray-drying with Different Electrochemical Behaviors at High Rate)

  • 송준호;조우석;김영준
    • 전기화학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.50-56
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    • 2016
  • 본 연구에서는 습식분쇄, 분무건조 및 열처리 공정을 통해 알루미늄 및 마그네슘이 치환된 구형의 스피넬계 $Li_{1.10}Mn_{1.86}Al_{0.02}Mg_{0.02}O_4$ 양극재료를 합성하였다. 이때 공정변수로는 전구체를 만드는 분무건조공정에서 고형분(20~30 wt%)을, 열처리 공정에서는 산소분위기 유무를 변수로 하였다. 제조된 모든 양극재료는 상온에서 매우 우수한 전지특성을 보여주었으나, 출력특성에 있어서는 5C 방전곡선이 기준이 되는 0.1C 방전곡선 대비 서로 상이한 거동을 보임을 확인하였다. 이러한 고출력 거동의 차이는 첫째, 충방전 곡선상에서 3.3 V(vs. $Li/Li^+$) plateau 구간의 반응 용량 측정을 통해 양극재료의 산소결함 수준의 차이로 인한 것임을 확인하였다. 공기분위기에서 제조한 양극재료는 산소분위기에서 제조한 것에 비해 두 배 이상의 plateau 거동을 보이고 있으며, 이러한 현상으로부터 제조된 양극재료의 산소결함 정도와 방전초기 과전압 정도는 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다. 둘째로는 임피던스 측정을 통해 산출된 확산계수로부터 고형분이 상대적으로 낮은 상태에서 제조된 양극재료가 그렇지 않은 양극재료에 비해 상대적으로 절반 이하 낮은 값을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 입자 내부 형상 분석을 통한 내부 치밀도 및 임피던스 분석을 통한 확산속도의 차이를 확인함으로써, 방전 말단의 과전압 거동은 입자 내부의 리튬이온 확산속도와 관련이 있음을 확인하였다. 확산계수는 고형분이 상대적으로 낮은 20 wt% 상태에서 제조된 양극재료의 경우가 가장 낮으며, 이는 동일 양극재료의 내부 공극률이 가장 높은 결과와 부합하는 것이다.

리튬이차전지용 정극활물질 LiMn2O4의 안정화(I) - LiMn2O4에 대한 금속산화물의 치환에 따른 전극 특성 - (Stabilization of LiMn2O4 Electrode for Lithium Secondary Battery(I) - Electrode Characteristics on the Substitution of Metal Oxides in LiMn2O4 Cathode Material -)

  • 이진식;이철태
    • 공업화학
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    • 제9권5호
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    • pp.774-780
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    • 1998
  • 스피넬 구조인 $LiMn_2O_4$의 안정성을 향상시키기 위해서 망간과 비슷한 이온반경을 갖는 여러 가지 금속원소, Mg, Fe, V, W, Cr, Mo들을 일부 치환하였으며 ($LiM_xMn_{2-x}O_4(0.05{\leq}x{\leq}0.02)$), 이 결과 $LiM_xMn_{2-x}O_4$ 정극은 정극물질로 사용할 경우 $LiMn_2O_4$보다 낮은 용량감소를 나타냈다. 그리고 화학확산계수의 측정 결과 $LiMg_{0.05}Mn_{1.9}O_4$$LiCr_{0.1}Mn_{1.9}O_4$의 화학확산계수는 $LiMn_2O_4$보다 약 10배 이상 크게 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 $LiMn_2O_4$에 여러 가지 금속원소를 치환시킴으로 구조적인 안정화로 인한 전기화학적 성능을 향상시킬 수 있었다.

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Y-cut LiNbO$_3$ 양자확산 광도파로를 이용한 전기광학 차단형 광변조기 (Electro-Optic Cutoff Modulator on Y-cut LiNbO$_3$ Proton-Diffused Channel Waveguides)

  • 손영성
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 1990년도 제5회 파동 및 레이저 학술발표회 5th Conference on Waves and lasers 논문집 - 한국광학회
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    • pp.269-273
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    • 1990
  • The proton conserving effect of diffusion with self-aligned SiO2-cladding is investigated by infrared transmission spectra. Based on the proton conserving effect, proton-diffused channel waveguides with self-aligned SiO2-cladding substrates. And an electro-optic cutoff modulator with self aligned electrode that utilizes a single-mode proton-diffused channel waveguide in a Y-cut XX-propagating LiNbO3 substrate is fabricated. Over 20 dB extinction has been achieved with applied voltage of 15V.

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양자확산 공정을 이용한 Y-cut LiNbO$_3$ 마하젠더 간섭계형 변조기 제작 (Fabrication of Y-cut LiNbO$_3$ Mach-Zehnder Interferometric Modulator using Proton Diffusion Process)

  • 이상윤
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 1991년도 제6회 파동 및 레이저 학술발표회 Prodeedings of 6th Conference on Waves and Lasers
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    • pp.110-114
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    • 1991
  • A guided-wave electrooptic Mach-Zehnder interferometric modulator was fabricated on Y-cut acoustic grade LiNbO3 process. In order to reduce the electrode capacitance, serial capacitance electrode(SCE) structure was adopted. Extinction ratio more than 30dB was obtained with V$\pi$ of 4.69 volt at λ= 0.6328${\mu}{\textrm}{m}$. Frequency response was measured by using the swept frequency technique, and the bandwidth of the modulator was about 1GHz.

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이성분계 전도성물질을 이용한 리튬이온전지의 전기화학적 성능 향상에 관한 연구 (Improvement on Electrochemical Performances of Lithium-Ion Batteries Using Binary Conductive Agents)

  • 이창우;이미숙;김현수;문성인
    • 공업화학
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    • 제16권5호
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    • pp.689-692
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    • 2005
  • 스피넬계 $LiMn_2O_4$를 양극 활물질로 사용하는 리튬이온전지의 전기화학적 성능을 향상시키기 위하여 서로 상이한 입자크기를 가지는 Super P Black 및 $Vulcan^{(R)}$ XC-72R을 사용한 이성분계 전도성물질을 제조하였다. 이렇게 이성분계 전도성물질을 사용하여 제조되어진 $LiMn_2O_4$ 전지 시스템은 충 방전 동안의 비용량 및 사이클 수명의 관점에서 특성 평가되었다. 결과적으로 Super P Black 및 $Vulcan^{(R)}$ XC-72R이 3:7의 비율로 구성되어진 이성분계 전도성물질을 사용하였을 때의 전지가 우수한 전기화학적 성능을 보여주었으며 이는 적절한 조합의 ionic diffusion rate와 electric contact에 의해 제어되어졌기 때문인 것으로 여겨진다.

금속산화물 코팅을 통한 박막 $LiCoO_2$양극의 전기화학적 특성 향상 (The Effect of Metal-Oxide Coating on the Electrochemical Properties in Thin-Film $LiCoO_2$ Cathodes)

  • 김혜민;김병수;김용정;조재필;박병우
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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    • pp.124-124
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    • 2003
  • To improve the electrochemical properties of thin-film LiCoO$_2$ cathodes, metal oxides were coated on the LiCoO$_2$ thin films using f sputtering. Galvanostatic charge-discharge experiments showed the enhanced cycling behaviors in the metal-oxide coated LiCoO$_2$ thin films than the uncoated ones. These results are because the metal-oxide coating layer suppresses the degradation of Li-diffusion kinetics during cycling, which is related to the protection of cathode surface from the electrolytes [l-3]. The variation in the metal-oxide coating thickness ranging from 10 to 300 nm did not affect the electrochemical properties. Changes of lattice constants in the coated and bare LiCoO$_2$ thin films at different charged states will also be discussed.

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재충전이 가능한 박막전자용 $LiMn_2O_4$ 박막 전지의 전기화학 특성 분석 (Analysis of Electrochemical Characteristics of the Rechargeable $LiMn_2O_4$ Thin Film Battery)

  • 김주석;정헌준;김찬수;주승기
    • 전기화학회지
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    • 제3권3호
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    • pp.131-135
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    • 2000
  • [ $LiMn_2O_4$ ]박막전지의 충방전 사이클에 따른 용량 감소의 원인을 파악하기 위하여, $LiMn_2O_4/1M\;LiClO_4-PC/Li$전지를 구성하여 충방전 사이클에 따른 AC impedance분석을 수행하였다. 적절한 등가회로를 이용하여 비선형 최소자승 맞춤에서 얻은 값이 Impedance측정 결과와 잘 일치하였다. 충방전에 따른 정전용량은 초기의 급격한 감소를 보인 이후 완만한 감소를 보였다. 충방전 사이클이 초기 70-100사이클까지는 저항 성분 중 양극전해질 계면의 전하 전달저항 성분이 급격히 증가하다가 이후 안정된 값을 보임으로 초기 급격한 용량변화의 원인으로 파악되었다. 전하전달 저항이 안정된 이후에는 Warburg저항이 충방전에 따라 조금씩 증가하였으며, LiMn2O4박막의 화학확산 계수가 사이클에 따라 초기 $5.15\times10^{-11}cm^2/sec$에서 800사이클이 지난 후 $6.3\times10^{-12}cm^2/sec$로 점차 감소하는 것이 관찰되어 100사이클이 후의 용량감소의 지배적 원인으로 파악하였다. Warburg저항의 증가는 Jahn-Teller변형 또는 Mn용해에 의한 것으로 추정하였다.

Modeling of diffusion-reaction behavior of sulfate ion in concrete under sulfate environments

  • Zuo, Xiao-Bao;Sun, Wei;Li, Hua;Zhao, Yu-Kui
    • Computers and Concrete
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    • 제10권1호
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    • pp.79-93
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    • 2012
  • This paper estimates theoretically the diffusion-reaction behaviour of sulfate ion in concrete caused by environmental sulfate attack. Based on Fick's second law and chemical reaction kinetics, a nonlinear and nonsteady diffusion-reaction equation of sulfate ion in concrete, in which the variable diffusion coefficient and the chemical reactions depleting sulfate ion concentration in concrete are considered, is proposed. The finite difference method is utilized to solve the diffusion-reaction equation of sulfate ion in concrete, and then it is used to simulate the diffusion-reaction process and the concentration distribution of sulfate ion in concrete. Afterwards, the experiments for measuring the sulfate ion concentration in concrete are carried out by using EDTA method to verify the proposal model, and results show that the proposed model is basically in agreement with the experimental results. Finally, Numerical example has been completed to investigate the diffusion-reaction behavior of sulfate ion in the concrete plate specimen immersed into sulfate solution.

A Hierarchical Bilateral-Diffusion Architecture for Color Image Encryption

  • Wu, Menglong;Li, Yan;Liu, Wenkai
    • Journal of Information Processing Systems
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    • 제18권1호
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    • pp.59-74
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    • 2022
  • During the last decade, the security of digital images has received considerable attention in various multimedia transmission schemes. However, many current cryptosystems tend to adopt a single-layer permutation or diffusion algorithm, resulting in inadequate security. A hierarchical bilateral diffusion architecture for color image encryption is proposed in response to this issue, based on a hyperchaotic system and DNA sequence operation. Primarily, two hyperchaotic systems are adopted and combined with cipher matrixes generation algorithm to overcome exhaustive attacks. Further, the proposed architecture involves designing pixelpermutation, pixel-diffusion, and DNA (deoxyribonucleic acid) based block-diffusion algorithm, considering system security and transmission efficiency. The pixel-permutation aims to reduce the correlation of adjacent pixels and provide excellent initial conditions for subsequent diffusion procedures, while the diffusion architecture confuses the image matrix in a bilateral direction with ultra-low power consumption. The proposed system achieves preferable number of pixel change rate (NPCR) and unified average changing intensity (UACI) of 99.61% and 33.46%, and a lower encryption time of 3.30 seconds, which performs better than some current image encryption algorithms. The simulated results and security analysis demonstrate that the proposed mechanism can resist various potential attacks with comparatively low computational time consumption.