• 전기화학회지
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• 제18권2호
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• pp.51-57
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• 2015

상온 이온성 액체인 propylmethylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PMPyr-TFSI)를 리튬이차전지 전해질 용매로 사용 시 PMPyr-TFSI 내 수분 및 브롬 불순물이 전지의 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 고전압 양극 물질인 $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ 스피넬 구조 양극을 이용한 반쪽 전지의 전해질로 PMPyr-TFSI를 사용 하는데 있어, PMPyr-TFSI의 수분 함유량을 각각 12, 77, 1060 ppm으로 제어하고 전압 곡선 개형 및 쿨롱 효율 거동 추적을 통해 PMPyr-TFSI 수분량이 전지 성능에 부정적인 영향을 미치는 것을 구체적으로 확인하였다. 또한, PMPyr-TFSI 전해질 내의 브롬 이온 불순물 양 제어를 통하여, 전지 내에서 브롬 이온 불순물과 관련한 전기화학 부반응을 찾아 내었다. 이들 할로겐 불순물에 의한 초기 전지 쿨롱 효율저하는 눈에 띠었으나, 수명 저하에는 큰 변화가 없음을 확인하였다.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제5C권3호
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• pp.119-123
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• 2005

Lithium titanium oxide as anode material for energy storage prepared by novel synthesis method. Li$_{4}$Ti$_{5}$O$_{12}$ based spinel-framework structures are of great interest material for lithium-ion batteries. We describe here Li$_{4}$Ti$_{5}$O$_{12}$ a zero-strain insertion material was prepared by novel sol-gel method and by high energy ball milling (HEBM) of precursor to from nanocrystalline phases. According to the X-ray diffraction and scanning electron microscopy analysis, uniformly distributed Li$_{4}$ Ti$_{5}$O$_{12}$ particles with grain sizes of 100nm were synthesized. Lithium cells, consisting of Li$_{4}$ Ti$_{5}$O$_{12}$ anode and lithium cathode showed the 173 mAh/g in the range of 1.0 $\~$ 3.0 V. Furthermore, the crystalline structure of Li$_{4}$ Ti$_{5}$O$_{12}$ didn't transform during the lithium intercalation and deintercalation process.

• 한국세라믹학회지
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• 제47권6호
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• pp.633-637
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• 2010

In this study, lithium manganese oxide spinel ($LiMn_{1.9}Fe_{0.1}Nb_{0.0005}O_4$) as a cathode material of lithium ion secondary batteries is synthesized with spray drying, and in order to increase its crystallinity and electrochemical properties, the granulated $LiMn_{1.9}Fe_{0.1}Nb_{0.0005}O_4$ particle surface is coated with lithium titanium oxide spinel ($Li_4Ti_5O_{12}$) through a sol-gel method. The granulated particles present a higher tap density and lower specific surface area. The crystallinity and discharge capacity of the $Li_4Ti_5O_{12}$ coated material is relatively higher than uncoated material. With the coating layer, the discharge capacity and cycling stability are increased and the capacity fading is suppressed successfully.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.83-89
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• 2020

지난 수십년간 인류에게 핵심적인 에너지 자원이었던 화석연료가 갈수록 고갈되고 있고, 산업발전에 따른 오염이 심해지고 있는 환경을 보호하기 위한 노력의 일환으로, 친환경 이차전지, 수소발생 에너지 장치, 에너지 저장 시스템 등과 관련한 새로운 에너지 기술들이 개발되고 있다. 그 중에서도 리튬이온 배터리 (Lithium ion battery, LIB)는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 인해, 대용량 배터리로 응용하기에 적합하고 산업적 응용이 가능한 차세대 에너지 장치로 여겨진다. 하지만, 친환경 전기 자동차, 드론 등 증가하는 배터리 시장을 고려할 때, 수명이 다한 이유로 어느 순간부터 많은 양의 배터리 폐기물이 쏟아져 나올 것으로 예상된다. 이를 대비하기 위해, 폐전지에서 리튬 및 각종 유가금속을 회수하는 공정개발이 요구되는 동시에, 이를 재활용할 수 있는 방안이 사회적으로 요구된다. 본 연구에서는, 폐전지의 재활용 전략소재 중 하나인, 리튬이온 배터리의 대표적 양극 소재 Li2CO3의 나노스케일 패턴 제조 방법을 소개하고자 한다. 우선, Li2CO3 분말을 진공 내 가압하여 성형하고, 고온 소결을 통하여 매우 순수한 Li2CO3 박막 증착용 3인치 스퍼터 타겟을 성공적으로 제작하였다. 해당 타겟을 스퍼터 장비에 장착하여, 나노 패턴전사 프린팅 공정을 이용하여 250 nm 선 폭을 갖는, 매우 잘 정렬된 Li2CO3 라인 패턴을 SiO2/Si 기판 위에 성공적으로 형성할 수 있었다. 뿐만 아니라, 패턴전사 프린팅 공정을 기반으로, 금속, 유리, 유연 고분자 기판, 그리고 굴곡진 고글의 표면에까지 Li2CO3 라인 패턴을 성공적으로 형성하였다. 해당 결과물은 향후, 배터리 소자에 사용되는 다양한 기능성 소재의 박막화에 응용될 것으로 기대되고, 특히 다양한 기판 위에서의 리튬이온 배터리 소자의 성능 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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• pp.16-16
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• 2002

The presently commercialized lithium-ion batteries use layer structured LiCoO₂ cathodes. Because of the high cost and toxicity of cobalt, an intensive search for new cathode materials has been underway in recent years. Recently, a concept of a one-to-one solid state mixture of LiNO₂ and LiMnO₂, i.e., Li[Ni/sub 0.5/Mn/sub 0.5/]O₂, was adopted by Ohzuku and Makimura to overcome the disadvantage of LiNiO₂ and LiMnO₂. Li[Ni/sub 0.5/Mn/sub 0.5/]O₂ has the -NaFeO₂ structure, which is characteristic of the layered LiCoO₂ and LiNiO₂ structures and shows excellent cycleability with no indication of spinel formation during electrochemical cycling. Layered Li[Ni/sub x/Co/sub 1-2x/Mn/sub x/]O₂ (x = 0.5 and 0.475) materials with high homogeneity and crystallinity were synthesized using a mechanical alloying method. The Li[Ni/sub 0.475/Co/sub 0.05/Mn/sub 0.475/]O₂ electrode delivers a high discharge capacity of 187 mAh/g between 2.8 and 4.6 V at a high current density of 0.3 mA/㎠(30 mA/g) with excellent cycleability. The charge/discharge and differential capacity vs. voltage studies of the Li[Ni/sub x/Co/sub 1-2x/Mn/sub x/]O₂ (x = 0.5 and 0.475) materials showed only one redox peak up to 50 cycles, which indicates that structural phase transitions are not occurred during electrochemical cycling. The magnitude of the diffusion coefficients of lithium ions for Li[Ni/sub x/Co/sub 1-2x/Mn/sub x/]O₂(x = 0.5 and 0.475) are around 10/sup -9/ ㎠/s measured by the galvanostatic intermittent titration technique (GITT).

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.298-302
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• 2016

In this work, $LiMn_2O_4$ and $LiNi_{1/3}Mn_{1/3}Co_{1/3}O_2$ cathode materials are mixed by some specific ratios to enhance the practical capacity, energy density and cycle performance of battery. At present, the most used cathode material in lithium ion batteries for EVs is spinel structure-type $LiMn_2O_4$. $LiMn_2O_4$ has advantages of high average voltage, excellent safety, environmental friendliness, and low cost. However, due to the low rechargeable capacity (120 mAh/g), it can not meet the requirement of high energy density for the EVs, resulting in limiting its development. The battery of $LiMn_2O_4-LiNi_{1/3}Mn_{1/3}Co_{1/3}O_2$ (50:50 wt%) mixed cathode delivers a energy density of 483.5 mWh/g at a current rate of 1.0 C. The accumulated capacity from $1^{st}$ to 150th cycles was 18.1 Ah/g when the battery is cycled at a current rate of 1.0 C in voltage range of 3.2~4.3 V.

• 멤브레인
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• 제32권5호
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• pp.357-365
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• 2022

최근 전기자동차용 이차전지 등의 수요가 급증하면서 효율적인 리튬 화합물의 생산이 큰 주목을 받고 있다. 바이폴라막 전기투석은 친환경적이며 경제성 및 효율성이 우수한 전기화학적 리튬 화합물 생산공정으로 알려져 있다. 바이폴라막 전기투석 공정의 효율은 바이폴라막의 성능에 의해 좌우되기 때문에 바이폴라막의 선택이 매우 중요하다. 본 연구에서는 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 대표적인 상용 BPM인 Astom사의 BP-1E 및 Fumatech사의 FBM을 비교 분석함으로써 전기화학적 LiOH 생산을 위한 BPED 공정에 적합한 BPM의 특성을 도출하고자 하였다. 체계적인 평가를 통해 BPM의 특성중 막의 이온전달저항 및 co-ion leakage를 줄이는 것이 가장 중요하고 이러한 관점에서 BP-1E가 FBM보다 더 우수한 성능을 가지고 있음을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제21권5호
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• pp.79-87
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• 2012

리튬이온전지의 대형화와 범용화에 따라 경제성과 안정성 관점에서 정극재료의 개발은 중요한 과제로 대두되고 있다. 18650 원통형 전지의 에너지 밀도는 발매 초기인 1991년 230Wh/l에서 2005년 2배 이상의 500Wh/l로 증가하였으며, 제품 대부분의 에너지용량은 450~500 Wh/l, 150~190Wh/kg이고 안전성, 제조비 절감 및 장 수명을 중점적으로 개발하고 있다. $LiCoO_2$ 정극활물질 중의 Co가 고가이므로 Co 사용량을 줄이면서 에너지 용량을 향상시키기 위하여 $LiMn_2O_4$, $LiCo_{1/3}N_{i1/3}Mn_{1/3}O_2$, $LiNi_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}O_2$, $LiFePO_4$-C복합체 (167 mA/g)등이 개발되고 있다. 전동자전거용 전지는 출력밀도 500 Wh/kg, 전동공구용 1,500Wh/kg, EV나 PHEV용으로는 4,000~5,000Wh/kg의 대용량 출력밀도를 요구하고 있으므로 배터리 소재의 성능을 향상시키려고 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 Graphene-sulfur 복합체정극활물질 600 Ah/kg, 2차전지용 분자클러스터(molecular cluster) 320 Ah/kg 등의 새로운 정극활물질이 연구 개발되고 있으므로 실용화가 기대된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권5호
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• pp.1491-1494
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• 2011

Lithium vanadium phosphate, $Li_3V_2(PO_4)_3$ was prepared by a simple solid state route. It was found that making a fine powder of $Li_3V_2(PO_4)_3$ by the mechanical milling is very effective for increasing the insertion/extraction of lithium from $Li_3V_2(PO_4)_3$ structure. In charge/discharge test, the ball-milled $Li_3V_2(PO_4)_3$ sample exhibited a higher initial discharge capacity of 174 mAh/g in the voltage range of 3.0-4.8 V, compared with pure $Li_3V_2(PO_4)_3$ sample (152 mAh/g). Furthermore, the ball-milled $Li_3V_2(PO_4)_3$ presented not only higher cycle retention rate after 50 cycles, but also better rate capability compared with pure sample in the whole region (0.1-7 C).

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제2권3호
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• pp.180-185
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• 2011

The layered lithium-manganese oxide ($Li_2MnO_3$) as a cathode material of lithium ion secondary batteries was prepared and characterized the physico-chemical and electrochemical properties. The morphological and structural changes of MnO(OH) and $Li_2MnO_3$ are closely connected to the changes of electrochemical properties. The crystallinity of $Li_2MnO_3$ is enhanced as the annealing temperature increase, but its capacity is reduced due to the easier structural changes of less crystalline $Li_2MnO_3$ than highly crystalline one. Moreover, the addition of buffer material such as MnO(OH) into cathode causes to reduce the morphological and structural changes of layered $Li_2MnO_3$ and increase the discharge capacity and cycleability.