• 자원리싸이클링
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• 제33권1호
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• pp.15-21
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• 2024

전기차용 리튬이온배터리의 수요가 증가함에 따라 향후 발생할 폐리튬이온배터리 중의 유가금속 회수가 필요하다. 본 연구에서는 리튬이온배터리의 NCM계 양극재를 수소환원과 수침출에 의해 리튬을 수산화리튬으로 회수할 때의 회수율에 미치는 반응온도의 영향을 조사하였다. 반응온도가 상승함에 따라 수소에 의한 NiO, CoO의 환원에 의해 무게 감소율이 반응초기부터 급격하게 증가하였으며 동시에 H₂O 발생량도 증가하였다. 602 ℃ 이상에서는 양극재 중의 Ni, Co가 전부 환원되어 금속상으로 존재하였다. 그리고 수소환원 온도의 상승과 함께 Li 회수률도 증가하였으나 704 ℃ 이상에서는 약 92 % 이상의 유사한 수준을 나타내었다. 따라서 폐Li이온 배터리의 전처리로 수소환원하는 것에 의해 리튬만 사전에 회수하고 잔사를 재처리하면 효율적으로 유가금속을 분리하여 회수할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.477-485
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• 2023

본 논문에서는 AC 리플이 리튬 이온 배터리의 수명에 미치는 영향을 실험적으로 분석한다. 에너지 저장 시스템(ESS)의 이용 효율을 높이기 위해 양방향 전력변환시스템(PCS)이 사용되며, 계통 연계 시 구조상 계통 주파수의 2배의 주파수를 갖는 전류 리플이 배터리에 인가되게 된다. 따라서, AC 리플이 Li-ion 배터리의 노화에 미치는 영향에 대해 분석하기 위해 DC 및 DC+AC 리플 사양의 충/방전 프로파일을 적용하여 노화 실험이 수행되었다. 실험 결과를 바탕으로 직류 내부 저항(DCIR), 증분 용량(IC), 표면 온도를 분석하였다. 결과적으로 AC 리플이 노화에 직접적으로 영향을 미치지 않으며 특정 주기 이 후 배터리 노화가 둔화되는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 AC 리플이 발생하는 어플리케이션에서 전류 리플을 줄이기 위해 적용된 필터를 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제5권4호
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• pp.109-114
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• 2014

The $Li_3V_2(PO_4)_3$/graphene nano-particles composite was successfully synthesized by a facile sol-gel method. The addition of a graphene in $Li_3V_2(PO_4)_3(LVP)$(LVP) showed the high crystallinity and influenced the morphology of the $Li_3V_2(PO_4)_3$ particles observed in X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The LVP/graphene samples were well connected, resulting in fast charge transfer. The effect of the addition graphene nano-particles on electrochemical performance of the materials was investigated. Compared with the pristine LVP, the LVP/graphene composite delivered a higher discharge capacity of $122mAh\;g^{-1}$ at 0.1 C-rate, better rate capability and cyclability in the potential range of 3.0-4.3 V. The electrochemical impedance spectra (EIS) measurement showed the improved electronic conductivity for the LVP/graphene composite, which can ensure the high specific capacity and rate capability.

• 자원리싸이클링
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• 제9권4호
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• pp.37-43
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• 2000

폐리륨이온전지의 재활용 일환으로 폐전지에서 분리한 양극활물질인 $LiCoO_2$로부터 Li과 Co룹 회수하기 위하여 침출거동올 조사하였다. 전 연구에서 얻은 최적조건에서 $LiCoO_2$를 1M 황산과 질산으료 침출하였을 때 Li과 Co의 침출율이 각각 70-80%, 40%로 Co의 침출율이 낮았다. 환원제를 첨가한 경우 Li과 Co의 침출율이 증가하였는데, 특히 $Na_2S_2O_3$ 및 $H_2O_2$ 와 같은 환원제에서 질산침출을 하는 경우 Li괴- Co의 용해가 거의 95% 이상 이루어졌다. 이는 환원제가 $Co^{3+}$를 $Co^{2+}$로 환원시켜 침출이 용이해졌기 때문으로 생각된다. 변수설험을 통하여 얻은 최적의 조건(광액농도 10g/l 반응온도 $75^{\circ}C$, 교반속도 400 rpm' 1.7 vol% $H_2O_2$)에서 폐리튬이온전지로부터 선별하고 열처리한 $LiCoO_2$ 분말을 침출 실험한 결과, Li과 Co의 침출율이 각각 99% 이상이었으며, 이는 충방전이 거듭되면서 양극활물질인 $LiCoO_2$이 화학적으로 활성화되었거나 Li의 탈착으로 겸정구조가 불안하기 때문으로 생각된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.97-97
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• 2016

Development of advanced Li-ion battery cells with high durability is critical for safe operation, especially in applications to electric vehicles and portable electronic devices. Understanding fundamental mechanism on the formation of a solid-electrolyte interphase (SEI) layer, which plays a substantial role in the electrochemical stability of the Li-ion battery, in a cathode was rarely reported unlike in an anode. Using first-principles density functional theory (DFT) calculations and ab-initio molecular dynamic (AIMD) simulations we demonstrate atomic-level process on the generation of the SEI layer at the interface of a carbonate-based electrolyte and a spinel $LiMn_2O_4$ cathode. To accomplish the object we calculate the energy band alignment between the work function of the cathode and frontier orbitals of the electrolyte. We figure out that a proton abstraction from the carbonate-based electrolyte is a critical step for the initiation of an SEI layer formation. Our results can provide a design concept for stable Li-ion batteries by optimizing electrolytes to form proper SEI layers.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.277-278
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• 2008

Orthorhombic $LiMnO_2$(o-$LiMnO_2$) has attracted public attentions as a cathode materials of Lithium ion battery because it has low cost and high theoretical discharge capacity of 285mAh $g^{-1}$. In our study, o-$LiMnO_2$ is synthesized by quenching method. To verify their phase structure, X-ray diffraction is accomplished. Test cells are assembled to check electrochemical characteristics using acquired o-$LiMnO_2$ cathode and carbon anode. Charge/Discharge cycling was carried out for 50cycles. And impedance was measured at 1, 2, 5, 10, 30, 50cycle. During cycle test, the max discharge capacity was recorded 139mAh $g^{-1}$ at 10cycle.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.73-80
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• 2013

최근 인공위성의 에너지 저장 매체로서 리튬-이온 배터리가 각광을 받는 추세이다. 리튬-이온 배터리는 다른 화학적 특성을 가지는 배터리들에 비해 높은 작동 전압과 큰 용량을 가지면서 부피도 작기 때문에 위성의 eclipse 기간 동안 위성에 전력을 공급하는 데에 매우 효과적이다. 위성에 전력을 공급하기 위한 에너지 저장 장치로서 리튬-이온 배터리를 사용하기 위해서는 하나의 cell이 아닌 다중 cell을 직렬 연결해서 사용해야 한다. 그러나 cell 간의 미소한 내부저항 차이 때문에 cell 전압의 언밸런스 (Unbalance)가 야기되고 충전 시 저항이 낮은 cell이 과 충전 되어 전지 용량이 급격히 저하되고 이로 인해 배터리의 수명이 줄어들게 된다. 따라서 본 논문에서는 Fly-back topology를 이용하여 다중 cell을 직렬 연결할 때 각 cell간의 전압 편차를 줄여주는 전압안정화 회로를 구현하였으며, prototype 제작 및 시험을 통해 배터리의 전압이 균일해지는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권10호
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• pp.895-900
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• 2016

리튬 이온 배터리의 잔존수명 추정은 품질보증, 운전계획, 교체주기 파악 등을 위해 활용된다는 점에서 그 필요성이 점점 커지고 있다. 본 논문에서는 에너지 저장 장치용 배터리의 잔존 수명을 단일지수 용량열화 모델과 마코프체인 몬테카를로(MCMC) 방법을 이용하여 추정한 결과를 제시한다. MCMC방법은 사전 정보가 제대로 주어지지 않았을 때, 추정결과가 모델 초기값과 입력 설정값에 따라 크게 변하게 되는 단점이 있어, 실제 현장에서 배터리 모델과 추정법에 익숙하지 않은 사용자가 활용하는데 어려움이 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 본 논문에서는 베이지안 추론법의 이론식을 전역 탐색하여 구한 이론값과 MCMC 추정값을 비교해서, 초기값과 설정값을 결정하는 과정을 제안한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제13권3호
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• pp.362-368
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• 2022

The application of polymer composite electrolyte in all-solid-state lithium-sulfur battery (ASSLSBs) can guarantee high energy density and improve the interface contact between electrolyte and electrode, which has a broader application prospect. However, the inherent insulation of the sulfur-cathode leads to a low electron/ion transfer rate. Carbon materials with high electronic conductivity and electrolyte materials with high ionic conductivity are usually selected to improve the electron/ion conduction of the composite cathode. In this work, PEO-LiTFSI-LLZO composite polymer electrolyte (CPE) with high ionic conductivity was prepared. The ionic conductivity was 1.16×10^-4 and 7.26×10^-4 S cm^-1 at 20 and 60℃, respectively. Meanwhile, the composite sulfur cathode was prepared with Sulfur, reduced graphene oxide and composite polymer electrolyte slurry (S-rGO-CPEs). In addition to improving the ion conductivity in the cathode, CPEs also replaces the role of binder. The influence of different contents of CPEs in the cathode material on the performance of the constructed battery was investigated. The results show that the electrochemical performance of the all-solid-state lithium-sulfur battery is the best when the content of the composite electrolyte in the cathode is 40%. Under the condition of 0.2C and 45℃, the charging and discharging capacity of the first cycle is 923 mAh g^-1, and the retention capacity is 653 mAh g^-1 after 50 cycles.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권12호
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• pp.54-64
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• 2021

Electric vehicles use lithium-ion battery packs as the power supply, where the batteries are connected in series or parallel. The temperature control of each battery is essential to ensure a consistent overall temperature. This study focused on reducing ohmic heating caused by batteries to realize a uniform battery temperature. The battery spacing was optimized to improve air cooling, and the tilt angle between the batteries was varied to optimize the internal structure of the batterypack. Simulations were performed to evaluate the effects of these parameters, and the results showed that the optimal scheme effectively achieved a uniform battery temperature under a constant power discharge. These findings can contribute to future research on cooling methods for battery packs.