• 전기화학회지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.152-156
• /
• 2011

A room temperature ionic liquid (RTIL) based on trihexyl (tetradecyl)phosphonium bis(trifluoromethanesulfonyl) imide ([$(C_6H_{13})_3P(C_{14}H_{29)}$] [TFSI];P66614TFSI) was synthesized and analyzed to determine their characteristics and properties. The bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFSI) anion is widely studied as an ionic liquid (IL) forming anion which imparts many useful properties, notably electrochemical stability. Especially its electrochemical and physical characteristics for solvent of lithium ion battery were investigated in detail. $P_{66614}$ TFSI exhibits fairly low conductivity (0.89 mS $cm^{-1}$) and higher viscosity (298 K: 277 cP; 343 K: 39 cP) than other ionic liquids, but it exhibits a high thermal stability (over $400^{\circ}C$). Especially corrosion behavior on Al current collector was tested at room temperature and further it was confirmed that thermal resistivity for Al corrosion was highly increased in 1.0M LiTFSI/$P_{66614}$-TFSI electrolyte comparing with other RTILs by linear sweep thermometry.

• 전기화학회지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.1-11
• /
• 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
• /
• 제5권2호
• /
• pp.47-51
• /
• 2002

본 연구에서는 높은 인장강도와 탄성력을 가지는 다공성 폴리우레탄(polyurethane, PU)을 지지체(matrix)로 이용하고, 유기 전해액 ethylene carbonate(EC), propylene carbonate(PC), tetraethylene glycol dimethylether(TG)와 1M $LiCF_3SO_3$를 부피비 1:1 비율로 혼합하여 액체 전해액을 제조하였으며, 높은 이론용량을 가지는 Li/S전지에 적용하여 전기 화학적 특성을 조사하였다. 1M $LiCF_3SO_3$에 TG를 첨가할 경우 유기 전해액의 함침량이 약 $750\%$ 증가하였으며 방전용량$(1065mAh/g{\cdot}sulfur)$ 및 사이클 특성이 가장 우수하였다. 1M $LiCF_3SO_3$에 TG/EC(v/v,1:1) 및 PC/EC(v/v,1:1)를 첨가한 경우 이온 전도도는 각각 $3.15\times10^{-3}(S/cm)$ 와 $3.18\times10^{-3}(S/cm)$로 나타났다.

• 전기화학회지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.42-51
• /
• 2021

리튬/유황 전지 반응에서 리튬-폴리설파이드(Lithium polysulfide)는 사이클이 반복될수록 전해액에 해리되어 전지 수명을 저하시키는 큰 원인으로 작용한다. 액체 상태인 리튬-폴리설파이드가 전해액에 용해되지 않도록 유황을 담지하고 리튬-폴리설파이드의 흡착을 유도, 추가로 전도도까지 높일 수 있는 비표면적이 큰 다공성 탄소를 모색했다. 본 논문에서는 비표면적이 큰 다공성 탄소 구체를 얻기 위해 추가로 KOH 처리를 통해 1939 m²/g의 탄소 구체를 2200 m²/g으로 높였다. 또한, 유황과의 열처리를 통해 75wt%의 유황이 함유된 탄소 유황 화합물을 만들어 양극재료 사용가능성에 대한 물질 분석을 진행했다. Reference (622; 유황: 60%, 도전재: 20%, 바인더: 20%) 파우치 셀과 75 wt%의 탄소 유황 화합물을 이용하여 만든 파우치 셀의 전기화학적 특성 분석을 진행하였다. 이는 50 사이클 기준으로 Reference 대비 20%의 수명 증가와 10%의율 특성 향상을 보였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제11권4호
• /
• pp.361-367
• /
• 2020

Recently, layered nickel-rich cathode materials (NCM) have attracted considerable attention as advanced alternative cathode materials for use in lithium-ion batteries (LIBs). However, their inferior surface stability that gives rise to rapid fading of cycling performance is a significant drawback. This paper proposes a simple and convenient coating method that improves the surface stability of NCM using sulfate-based solvents that create artificial cathode-electrolyte interphases (CEI) on the NCM surface. SO_x-based artificial CEI layer is successfully coated on the surface of the NCM through a wet-coating process that uses dimethyl sulfone (DMS) and dimethyl sulfoxide (DMSO) as liquid precursors. It is found that the SO_x-based artificial CEI layer is well developed on the surface of NCM with a thickness of a few nanometers, and it does not degrade the layered structure of NCM. In cycling performance tests, cells with DMS- or DMSO-modified NCM811 cathodes exhibited improved specific capacity retention at room temperature as well as at high temperature (DMS-NCM811: 99.4%, DMSO-NCM811: 88.6%, and NCM811: 78.4%), as the SO_x-based artificial CEI layer effectively suppresses undesired surface reactions such as electrolyte decomposition.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제36권4호
• /
• pp.1253-1258
• /
• 2019

고분자를 기반으로 하는 고체 전해질은 수퍼커패시터, 배터리, 센서, 액추에이터 등 다양한 전기화학 소자에 응용이 가능한 소재로써, 기존 고분자 전해질의 낮은 이온전도도를 향상시키기 위해서 다양한 이온성 액체 기반의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 이온성 액체의 높은 전기적 특성 및 전기화학적, 열적 안정성과 고분자의 우수한 기계적인 강도를 활용한 젤 상태의 고체 전해질인 이온젤은 차세대 웨어러블 및 플렉시블 전자소자에 응용되어 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 이온성 액체와 고분자 기반의 고체 전해질을 제조하고 특성을 분석하여 탄소나노복합체 기반의 전극에 적용하여 다양한 전자소자에 응용이 가능한 이온전도도 및 안정성이 향상된 이온성 액체 기반의 고체 전해질을 개발하고자 한다. 제조된 고체전해질은 전기화학적 임피던스법을 이용하여 이온 전도도를 측정하여 보았으며 이온성 액체를 첨가하여 제조한 고체전해질의 이온 전도도가 1.26 × 10^-1 S/cm 로 확인되었다. 또한 제조된 고체 전해질을 이용하여 전고체형 수퍼커패시터를 제조하여 전기화학적 특성을 비교하여 보았으며, 수퍼커패시터의 전기화학적 특성 역시 이온성 액체를 첨가하여 제조된 고체 전해질을 사용하였을 때 향상된 전기화학적 특성을 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 1996년도 하계학술대회 논문집 C
• /
• pp.1685-1687
• /
• 1996

Recently, conducting polymer has been much attracted as novel materials because of its electronic behavior and functional application by doping process. In this paper, we electrochemically synthesized polyaniline films under potential sweep conditions, which exhibit high electric conductivity about 200 S/cm. Specific energy of 600 Wh/kg and Ah efficiency 98% were achieved during the charge/discharge cycling using liquid electrolyte system. On the other hand, consequences of the cycling were 260 Wh/kg and 95% Ah efficiency using polyethylene oxide(PEO) based solid-state electrolyte system.

• 한국안전학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.76-87
• /
• 2022

Lithium-ion batteries (LIBs) have attracted much interest for their high energy density (>150 mAh/g), high capacity, low self-discharge rate, and high coulombic efficiency. However, with the successful commercialization of LIBs, fire and explosion incidents are likely to increase. The thermal runaway is known as the major factor in battery-related accidents that can lead to a series of critical conditions. Considering this, recent studies have shown an increased interest in countering the safety issues associated with LIBs. Although safety standards for LIB use have recently been formulated, little attention has been paid to the safety around the manufacturing process for battery products. The present study introduces a risk assessment method suitable for assessing the safety of the LIB-manufacturing process. In the assessment method, a compensation parameter (Z-factor) is employed to correctly evaluate the process's safety on the basis of the type of material (e.g., metal anode, liquid electrolyte, solid-state electrolytes) utilized in a cell. The proposed method has been applied to an 18650 cell-manufacturing process, and three sub-processes have been identified as possibly vulnerable parts (risk index: >4). This study offers some crucial insights into the establishment of safety standards for battery-manufacturing processes.

• 한국진공학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.42-47
• /
• 2000

The amorphous vanadium oxide thin films for thin-film rechargeable lithium batteries were fabricated by r.f. reactive sputtering at room temperature. As the experimental parameter, oxygen partial pressure was varied during sputtering. At high oxygen partial pressures(>30%), the as-deposited films, constant current charge/discharge characteristics were carried out in 1M $LiPF_6$, EC:DMC+1:1 liquid electrolyte using lithium metal as anode. The specific capacity of amorphous $V_2O_5$ after 200cycles of operation at room temperature was higher compared to crystalline $V_2O_5$. The amorphous vanadium oxide thin film and crystalline film showed about 60$\mu$Ah/$\textrm{cm}^2\mu\textrm{m}$ and about 38$\mu$Ah/$\textrm{cm}^2\mu\textrm{m}$, respectively. These results suggest that the battery capacity of the thin film vanadium oxide cathode strongly depends on the crystallinity.

• 전기화학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.101-106
• /
• 2016

본 연구에서는 리튬 고분자 이차전지의 안정성과 전기화학적 특성을 향상시키기 위하여 poly(ethylen oxide)(PEO)를 lithium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide, N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide 와 블렌딩-가교 법으로 복합화시켜 PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 고분자 전해질을 제조하였다. 전기화학적 산화 안정성 테스트에서 PEOLiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 복합 고분자 전해질은 비록 4.4 V에서 약간의 산화곡선을 보이지만 5.7 V까지 안정하였다. PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 고분자 전해질은 온도가 증가할수록 이온전도도가 증가하며, PEO계열의 고분자 전해질의 특성상 상온에서 $10^{-6}S\;cm^{-1}$로 낮지만 $70^{\circ}C$에서는 $10^{-4}S\;cm^{-1}$까지 증가 하였다. 리튬 고분자 전지의 전기화학적 특성을 측정하기 위해 $LiFePO_4$ 양극, PEOLiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 복합 고분자 전해질, 리튬 음극으로 전지를 구성하였으며 0.1 C의 전류밀도에서 방전 용량이 $30^{\circ}C$에서 $40mAh\;g^{-1}$, $40^{\circ}C$에서는 $69.8mAh\;g^{-1}$, $50^{\circ}C$에서는 $113mAhg^{-1}$을 나타내 온도의 증가에 따라 방전 용량이 증가함을 알 수 있었다. PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ 복합 고분자 전해질은 $LiFePO_4$양극과 함께 50도에서 가장 우수한 충-방전 성능을 보여주었다.