• 한국분말재료학회지
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• 제30권2호
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• pp.107-115
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• 2023

Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃(LATP) is considered a promising material for all-solid-state lithium batteries owing to its high moisture stability, wide potential window (~6 V), and relatively high ion conductivity (10^-3-10^-4 S/cm). Solid electrolytes based on LATP are manufactured via sintering, using LATP powder as the starting material. The properties of the starting materials depend on the synthesis conditions, which affect the microstructure and ionic conductivity of the solid electrolytes. In this study, we synthesize the LATP powder using sol-gel and co-precipitation methods and characterize the physical properties of powder, such as size, shape, and crystallinity. In addition, we have prepared a disc-shaped LATP solid electrolyte using LATP powder as the starting material. In addition, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and electrochemical impedance spectroscopic measurements are conducted to analyze the grain size, microstructures, and ion conduction properties. These results indicate that the synthesis conditions of the powder are a crucial factor in creating microstructures and affecting the conduction properties of lithium ions in solid electrolytes.

• 전력전자학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.268-272
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• 2019

A lithium polymer battery-based 9 kJ/s high-voltage capacitor charger, which comprises two stages, is proposed. A modified LCC resonant converter and resonant circuit are introduced at the first and second stages, respectively. In the first stage, the methods for handling low-voltage and high-current batteries are considered. Delta-wye three-phase transformers are used to generate a high output voltage through the difference between the phase and line-to-line voltages. Another method is placing the series resonant capacitor of the LCC resonant components on the transformer secondary side, which conducts considerably low current compared with the transformer primary side. On the basis of the stable operation of the first charging stage, the secondary charging stage generates final output voltage by using the resonance. This additional stage protects the rectifying diodes from the negative voltage when the output capacitor is discharged for a short time. The inductance and capacitance of the resonance components are selected by considering the resonance charging time. The design procedure for each stage with the aforementioned features is suggested, and its performance is verified by not only simulation but also experimental results.

• 전기화학회지
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• 제7권4호
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• pp.183-188
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• 2004

리튬 설퍼전지용 고분자 전해질을 개발하기 위해 상전이 방법으로 미세기공 P(VdF-HFP) 고분자 필름을 제조하였다. 미세기공 고분자 전해질은 NMP추출에 사용되는 증류수와 메탄올의 혼합 농도를 조절함으로써 고분자 필름 내부의 기공 구조 형성을 제어할 수 있었다. $80\%$ 메탄올로 제조한 미세기공 고분자 필름에 1M $LiCF_3SO_3-TEGDME/EC$의 액체 전해질을 함침시켜 제조한 고분자 전해질이 가장 높은 이온 전도도를 나타냈으며 리튬 이차전지에 사용 가능한 $2\times10^{-3}S/cm$의 이온전도도를 나타내었다. 또한 고분자 필름의 기공도가 균일하고 저장 시간에 따른 이온전도도 감소도 적었으며, 리튬 전극과의 계면저항도 가장 낮게 나타났다. 리튬염에 따른 이온전도도를 측정한 결과 $LiPF_6$를 사용한 고분자 전해질이 상온에서 $3.3\times10^{-3}S/cm$로 나타났다.

• 전기화학회지
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• 제15권1호
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• pp.1-11
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• 2012

최근 리튬이차전지는 높은 에너지 밀도와 고용량화되어 급속도로 발전하고 있다. 그 중에서도 친환경 수송 장치의 전기자동차가 주목 받고 있는데 이를 위해서는 리튬이차전지의 많은 성능개선이 요구된다. 현재 리튬이차전지는 '하이브리드 전기자동차 (Hybrid Electric Vehicle, HEV)'에 실제 적용되고 있으며 이를 위해서 높은 용량, 긴 수명, 그리고 안전성 확보가 반드시 필요하다. 하지만현재 리튬이차전지에서 리튬이온의 이동을 위해 사용하는 유기전해액의 과열 및 과충전 상태에서 폭발의 위험성을 가지고 있기에 높은 안전성을 가진 고체전해질로의 대체가 시급하다. 따라서 본 연구에서는 리튬이차전지의 안정성 및 성능 개선을 위한 고체전해질의 연구 동향과 출원된 특허 및 논문에 대하여 논의하고자 한다.

• 전기화학회지
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• 제25권4호
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• pp.191-200
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• 2022

Na-β"-Al₂O₃ has been widely employed as a solid electrolyte for high-temperature sodium (Na) beta-alumina batteries (NBBs) thanks to its superb thermal stability and high ionic conductivity. Recently, a vapor phase conversion (VPC) method has been newly introduced to fabricate thin Na-β"-Al₂O₃ electrolytes by converting α-Al₂O₃ into β"-Al₂O₃ in α-Al₂O₃/yttria-stabilized zirconia (YSZ) composites under Na⁺ and O^2- dual percolation environments. One of the main challenges that need to be figured out is lowered conductivity due to the large volume fraction of the non-Na⁺-conducting YSZ. In this study, the effect of lithia addition in the β"-Al₂O₃ phase on the grain size and ionic conductivity of Na-β"-Al₂O₃/YSZ solid electrolytes have been investigated in order to enhance the conductivity of the electrolyte. The amount of pre-added lithia (Li₂O) precursor as a phase stabilizer was varied at 0, 1, 2, 3, and 4 mol% against that of Al₂O₃. It turns out that ionic conductivity increases even with 1 mol% lithia addition and reaches 67 mS cm^-1 at 350 ℃ of its maximum with 3 mol%, which is two times higher than that of the undoped composite.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.574-581
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• 2022

리튬-황 전지의 기능성 중간층으로 그래핀과 Mo₂C/Mo₂N 나노입자로 구성된 나노섬유(Mo₂C/Mo₂N rGO NFs)를 사용하였다. Mo₂C/Mo₂N 나노입자는 섬유 구조 내 고르게 분산되어 리튬 폴리설파이드의 화학적 흡착을 위한 활성 사이트 역할을 함으로써 전해질로의 용출을 효과적으로 억제하였다. 또한 구조 내 매트릭스로 구성된 그래핀 나노시트는 충방전이 진행되는 동안 이온 및 전자의 빠른 이동을 보장할 뿐만 아니라 반응 시 산화/환원 반응을 원활하게 하여 높은 리튬 폴리설파이드의 재사용을 보장하였다. 그 결과 Mo₂C/Mo₂N rGO NFs로 코팅된 분리막을 기능성 중간층으로 사용, 순수 황 전극(황 함량 70 wt%, 황 로딩 2.1 mg cm^-2)으로 제작된 리튬-황 전지는 0.1 C에서 400회 충방전 후 476 mA h g^-1의 안정적인 방전 용량을 나타냈으며, 1.0 C의 높은 전류밀도에서도 574 mA h g^-1의 방전용량을 나타내었다. 본 연구에서 제안된 나노구조체 합성 전략은 고성능 리튬-황 전지 용 기능성 중간층 및 다양한 에너지 저장 소재분야로의 확장이 가능하다.

• 한국자기학회지
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• 제17권2호
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• pp.65-70
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• 2007

재사용이 가능한 리튬 이온 전지의 대체 양극 후보 물질인 $LiFePO_4$를 합성하고 질소 분위기 하에서 소결온도 $675^{\circ}C,\;750^{\circ}C$ 와 $800^{\circ}C$로 30시간 유지하여 합성한 시료에 대한 결정 구조의 양질성 여부를 확인하였고, SEM 사진을 통하여 입자의 크기를 조사하였으며, Mossbauer 분광법으로 소결온도 변화와 1 V 160 mA, 3 V, 40 mA로 3시간 동안 충전한 후 $Fe^{+3}$ 함유량의 변화를 조사하였다. 소결온도의 증가에 따라 완전 방전 상태에서 $Fe^{+3}$의 함량은 증가하였고, $675^{\circ}C$ 소결온도의 시료에서만 충전 전하량의 증가에 따라 $Fe^{+3}$ 이온의 비율이 증가를 관찰하였다. 소결온도가 $800^{\circ}C$인 시료에서의 충전 후 $Fe^{+3}$ 이온의 변화는 관찰할 수 없었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2009년도 공동학술대회
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• pp.435-438
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• 2009

항로표지용 등부표는 주요 항로 및 항만 입출항 선박 안전 유도를 위한 해상교통 안전 시설로서 현재는 해상교통환경 변화로 다기능이 요구되는 상황이다. 최근 고광도 등명기와 항로표지원격감시제어 및 e-Navigation 지원시스템구축과 해양기상관측장비 등을 구축함에 따라 항로표지용 등부표에 더욱 안정적인 전원 공급을 위한 고성능 축전지가 요구되고 있다. 본 연구에서는 리튬이차전지 중에서도 안전성이 우수한 리튬폴리머전지 설계기술을 적용, 기존 산화물계보다 안전성이 보다 더 우수한 $LiFePO_4$를 양극재료로 사용하여 단전지를 개발하고 단전지의 전기적 특성 고찰하였다. 또한 단전지를 이용한 3.6kWh급 축전지를 제작하여 그 성능을 연축전지와 비교 분석하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제19권4호
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• pp.858-868
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• 2019

With the widespread use of modern clean energy, lithium-ion batteries have become essential as a more reliable energy storage component in the energy Internet. However, due to the difference in monomers, some of the battery over-charge or over-discharge in battery packs restrict their use. Therefore, a novel multiphase interleaved converter for reducing the inconsistencies of the individual cells in a battery pack is proposed in this paper. Based on the multiphase converter branches connected to each lithium battery, this circuit realizes energy transferred from any cell(s) to any other cell(s) complementarily. This flexible interlaced converter is composed of an improved bi-directional Buck-Boost circuit that is presented with its own available control method. A simulation model based on the PNGV model of fundamental equalization is built with four cells in PSIM. Simulation and experimental results demonstrate that converter and its control achieve simple and fast equalization. Furthermore, a comparison of traditional methods and the HNFABC equalization is provided to show the performance of the converter and the control of lithium-based battery stacks.

• 전기화학회지
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• 제20권2호
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• pp.27-33
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• 2017

매우 좋은 에너지 저장장치인 리튬이차전지의 안전성은 전기화학반응이 일어나는 "양극/분리막(전해질)/음극"의 계에서 리튬이온전지의 분리막의 물리적 충격, 고온에 따른 손상에 기인하는 바가 크며, 특히, 폭발사고에서 분리막 손상에 의한 내부단락이 큰 영향을 끼친다. 고분자로 구성된 분리막의 열 안정성을 높이기 위해 세라믹이 얇게 코팅된 세라믹코팅 분리막이 최근 사용되고 있다. 폴리에틸렌계 분리막 위에 다양한 크기(IL = 488.5 nm, I = 538.7 nm, S = 810.3 nm, D = 1533.3 nm)의 $Al_2O_3$ 입자와 styrene-butadiene rubber(SBR) / carboxymethyl cellulose(CMC) 바인더를 섞어 만든 슬러리를 코팅하여 열 안정성을 측정한 후, 이를 분리막으로 하는 삼성분계 양극과 리튬메탈 음극의 코인 셀을 제작하여, 전기화학적 특성 변화를 관찰하였다.