• 한국재료학회지
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• 제26권5호
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• pp.258-265
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• 2016

Fluorine-doped tin oxide (FTO) nanoparticles have been successfully synthesized using ultrasonic spray pyrolysis. The morphologies, crystal structures, chemical bonding states, and electrochemical properties of the nanoparticles are investigated. The FTO nanoparticles show uniform morphology and size distribution in the range of 6-10 nm. The FTO nanoparticles exhibit excellent electrochemical performance with high discharge specific capacity and good cycling stability ($620mAhg^{-1}$ capacity retention up to 50 cycles), as well as excellent high-rate performance ($250mAhg^{-1}$ at $700mAg^{-1}$) compared to that of commercial $SnO_2$. The improved electrochemical performance can be explained by two main effects. First, the excellent cycling stability with high discharge capacity is attributed to the nano-sized FTO particles, which are related to the increased electrochemical active area between the electrode and electrolyte. Second, the superb high-rate performance and the excellent cycling stability are ascribed to the increased electrical conductivity, which results from the introduction of fluorine doping in $SnO_2$. This noble electrode structure can provide powerful potential anode materials for high-performance lithiumion batteries.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권7호
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• pp.105-116
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• 2004

초소형위성의 설계는 무게, 체적, 전력 및 표면적 등의 제한조건으로 인하여 상당한 어려움이 따른다. 임무기간 동안 위성의 각 모듈에 전력을 지속적으로 공급해 줄 수 있는 효율적인 저가의 피코위성 HAUSAT-1 전력시스템을 개발하였다. 본 논문에서는 태양전지판, 배터리, 전력조절 및 분배유닛의 설계 및 해석 결과를 논의하였으며, 설계된 시스템의 개발이 실제 하드웨어로 구현이 가능하도록 개발비용과 성능을 고려한 부품의 선정, 제작 및 시험결과에 대하여 기술하였다. 또한 운영 모드별 에너지 평형 해석 (Energy Balance Analysis) 을 통한 시뮬레이션 수행 결과를 보여주고, 전력계의 가능 및 환경시험 결과와의 비교를 통하여 전력시스템 설계의 타당성을 검증하였다.

• 전기화학회지
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• 제18권3호
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• pp.130-135
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• 2015

흑연 분말을 프탈로시아닌 또는 구리 프탈로시아닌과 함께 비활성 분위기에서 각각 열처리하여 표면처리를 진행하였고, 이의 속도특성과 저온 작동특성을 조사하였다. 표면처리 후 흑연 분말의 표면에 비정질 탄소와 구리의 코팅 층이 균일하게 형성되었다. 표면처리를 통하여 흑연 전극의 속도특성이 개선되는 것을 확인하였는데, 특히 구리 프탈로시아닌으로 처리한 경우 속도특성의 향상이 두드러졌다. 흑연 전극의 저항을 교류 임피던스와 펄스 저항측정법을 활용하여 조사하였는데, 구리 프탈로시아닌으로 처리된 흑연 전극의 경우가 저항이 가장 작았다. 프탈로시아닌으로 부터 유도된 비정질 탄소 층이 리튬이온의 확산을 용이하게 하고, 구리 프탈로시아닌으로부터 유도된 금속상태의 구리는 전자 전도도를 증가시키기 때문에 저항을 감소시키는 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권10호
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• pp.662-667
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• 2014

B-doped Si nanoparticles were synthesized by using inductive coupled plasma and specially designed double tube reactor, and their microstructures were investigated. 0~10 sccm of $B_2H_6$ gas was injected during the synthesis of Si nanoparticles from $SiH_4$ gas. Highly crystalline Si nanoparticles were synthesized, and their crystallinity did not change with increase of $B_2H_6$ flow rates. From SEM measurement, their particle sizes were approximately 30 nm regardless of $B_2H_6$ flow rates. From SIMS analysis, almost saturation of B in Si nanoparticles was detected only when 1 sccm of $B_2H_6$ was injected. When $B_2H_6$ flow rate exceeded 5 sccm, higher concentration of B than solubility limit was detected even if any secondary phase was not detected in XRD or HR-TEM results. Due to their high electronic conductivity, those heavily B-doped Si nanoparticles can be a potential candidate for an active material in Li-ion battery anode.

• 전기화학회지
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• 제24권3호
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• pp.65-75
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• 2021

코인형 전지는 리튬 이차 전지 연구의 주요 평가 플랫폼으로써 새로운 소재 및 개념을 발굴하고 차세대 전지의 기초 연구에도 큰 기여를 하고 있다. 리튬 금속 전지는 500 Wh kg^-1 이상의 에너지 밀도를 구현할 수 있어 유망한 차세대 리튬 이차 전지 후보군으로 고려되고 있으나, 덴드라이트 형태의 리튬 전착과 함께 극심한 부피 변화 및 표면적 증가라는 성능 열화에 매우 취약하다. 특히, 리튬 금속 전지의 수명은 전해질 양, 리튬 두께, 내부 압력 등과 같은 전지 설계 및 구조에 매우 의존하기 때문에 코인셀 수준에서의 성능 평가 및 신뢰성에 치명적이다. 따라서, 기존 코인셀 구조를 개선한 리튬 금속 음극 특화 전지 설계 및 규격화가 요구된다. 본 연구에서는 상용수준에서의 주요 전지 설계 인자인 극소량의 전해질과 높은 양극 로딩 레벨, 박막 리튬 사용 등의 환경에서 성능 및 재현성을 확보한 코인셀 구조를 제안한다. 양극과 음극의 면적비를 1에 근접하게 제어하여 비활성 공간을 최소화하고 용량 저하현상을 완화시켰다. 또한, 코인셀 내 압력을 정량화하여 압력의 균일성이 중요한 인자임을 규명하고 유연성 고분자 (PDMS) 필름 도입과 내부 부품의 변화를 통해 기존보다 높고 (0.6 MPa → 2.13 MPa) 균일한 압력(표준편차: 0.43 → 0.16)이 가하도록 개조하였다. 이를 통해 최적의 설계를 정립을 통해 기존보다 향상된 재현성을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제13권2호
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• pp.145-152
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• 2010

본 연구에서는 organophosphate를 기반으로 한 과불소화된 아크릴레이트 가교제를 사용하여 제조한겔 고분자 전해질의 이온 전도도 및 전기화학적 특성을 평가하였다. 과불소화된 아크릴레이트 가교제를 사용하여 만든 겔 고분자 전해질은 액체전해질의 함량이 최대 97 wt%까지 안정한 겔 상태를 유지하였다. 본 연구에서 제조한 겔 고분자 전해질의 이온전도도는 $30^{\circ}C$에서 $1.0\;{\times}\;10^{-2}\;S/cm$의 값을 가졌다. 또한 전기화학적 안정성 테스트에서도 약 4.5V로 이상까지 산화에 의한 열화가 없이 안정하였다. 합성된 겔고분자 전해질을 리튬이온 고분자 전지에 적용하여 그 활용성을 평가하였다. 양극으로는 $LiCoO_2$를 사용하였으며 음극으로는 카본을 사용하였다. 이렇게 만든 리튬이온 고분자 전지는 0.1C에서 136.11 mAh/g의 용량으로 이론용량과 거의 비슷한 값을 나타내었으며, 2C 방전에서도 초기 용량의 91%를 유지하였다. 또한 500번의 충방전 후에도 초기 용량의 70%정도의 용량을 유지하였다.

• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.189-195
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• 2009

고순도의 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드(nanorods)가 니켈산화물 나노입자를 촉매로 사용하고 갈륨금속분말을 원료물질로 이용하여 화학기상증착법으로 합성되었다. 전계방출형 주사전자현미경을 이용하여 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드를 관찰한 결과, 평균직경은 약 160 nm 그리고 평균길이는 $4{\mu}m$였으며 vaporsolid(VS) 성장기구를 통하여 성장되었음을 알 수 있었다. X-선 회절시험과 고분해능 투과전자 현미경을 이용한 결정구조 분석 결과, 합성된 나노로드의 내부는 단사정계 결정구조를 가지는 단결정의 $\beta-Ga_{2}O_{3}$로 이루어져 있고 외벽은 비정질 갈륨옥사이드로 이루어진 코어-셀 구조로 구성되어 있는 것을 확인하였다. 합성된 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드를 음극 활물질로 사용하여 전극을 제조하고 전기화학적 특성을 분석한 결과, 리튬/$\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드 전지는 첫 방전 시 867 mAh/g-$\beta-Ga_{2}O_{3}$의 높은 용량을 나타내었으나 초기 비가역 용량으로 인해 62%의 낮은 충 방전 효율을 나타내었다. 그러나 5 사이클 이후 높은 충 방전 효율을 보이며 30 사이클까지 안정된 사이클 특성을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.487-492
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• 2021

본 연구에서는 피치가 코팅된 실리콘 시트/흑연 음극복합소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. NaCl을 주형으로 하여 스토버 법 및 마그네슘 열 환원법을 통해 실리콘 시트를 제조하고, 양친성 물질인 SDBS로 흑연과 결합시켜 실리콘 시트/흑연을 합성하였다. THF를 용매로 석유계 피치가 코팅된 실리콘 시트/흑연 음극복합소재를 제조하였고, 음극복합소재의 물리적 특성은 XRD, SEM, EDS와 TGA를 통해 분석하였다. 전기화학적 특성은 LiPF₆ (EC:DMC:EMC=1:1:1 vol%)의 전해액을 사용해 전지를 제조하여, 충·방전 사이클, 율속, 순환전압전류, 전기화학적 임피던스 테스트를 통해 조사하였다. 실리콘 조성이 증가함에 따라 방전 용량이 증가하였고, 장기 안정성은 감소하는 경향을 보였다. 30 wt% 실리콘 조성을 갖는 실리콘 시트/흑연 복합소재에 피치를 코팅한 음극복합소재는 1228.8 mAh/g의 높은 초기 방전 용량을 보였으며, 50사이클 이후 용량 유지율은 77%로 실리콘 시트/흑연 복합소재에 비해 안정성이 개선됨을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권3호
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• pp.246-252
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• 2024

본 연구에서는 구연산 처리를 통하여 폐흑연의 Li, F 등의 불순물을 제거하였으며, 이에 따른 재생 흑연의 구조적 특성, 용량 및 내구성 변화를 관찰하였다. 질소 분위기에서 전처리를 진행한 재생 흑연은 구연산에서 산처리를 진행하였고 SEM (Scanning Electron Microscope), FT-IR (Fourier Transform Infrared spectroscopy), XRD (X-ray Diffraction), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 통해 구조와 특성 분석을 진행하였다. 산처리를 진행하지 않은 폐흑연은 70 사이클 이전에서 용량이 급격하게 감소하였으나 구연산 처리를 진행한 흑연은 100 사이클에서 302.9 mAh g^-1의 용량과 93.1%의 용량 유지율을 나타내었다. 또한 Rate performance의 전류 밀도 변화에도 구연산 처리한 샘플은 용량의 변화없이 1.0C에서 340.2 mAh g^-1의 성능을 나타내었다. 결과적으로 구연산 처리는 효과적으로 불순물을 제거하여 높은 용량 유지율을 나타내었을 뿐만 아니라 높은 전류 밀도에서도 안정적인 모습을 나타내는 것으로 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권3호
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• pp.262-268
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• 2024

본 연구에서는 고성능 리튬이온전지용 음극 소재로써 2차원 구조의 티타늄 카바이드(MXene)와 나노 실리콘의 정전기적 결합을 통한 MXene/Si 음극 복합소재를 제조하였다. LiF/HCl을 이용하여 Ti₃AlC₂ MAX를 에칭해 Ti₃C₂T_x MXene을 제조하였으며, 정전기적 결합을 형성하기 위해 나노 실리콘의 표면을 CTAB (Cetyltrimethylammonium bromide)을 활용하여 양전하로 대전하였다. MXene/Si 음극 복합소재는 제조된 MXene과 대전 된 실리콘의 간단한 혼합 공정을 통해 성공적으로 제조되었다. 제조된 복합소재의 물리적 특성과 전기화학적 특성을 MXene과 실리콘의 조성비에 따라 조사하였으며, 전극의 안정성을 평가하기 위해 충·방전 사이클 후의 전극 표면을 분석하였다. MXene/Si 복합소재는 MXene 대비 실리콘 조성 비율이 2, 3 및 4로 증가할수록 1962.9, 2395.2 및 2504.3 mAh/g의 높은 초기 방전용량을 나타내었다. MXene과 실리콘 조성비가 1 : 4인 MXene/Si-4는 100 사이클에서 1387.5 mAh/g의 가역 용량과 74.5%의 용량 유지율을 나타내었으며, 4.0 C의 높은 율속에서도 700.5 mAh/g으로 높은 용량을 발현하였다. 이러한 결과를 통해 정전기적 결합으로 제조된 MXene/Si 복합소재는 고성능 리튬이온배터리용 음극소재로 적용 될 수 있다.