• 한국표면공학회지
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• 제54권5호
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• pp.213-221
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• 2021

In order to improve the energy density and safety of Li-ion batteries, the development of a separator with high thermal stability and electrolyte wettability is an important desire. Thus, the ceramic separator to replace the polymer type is one of the most promising materials that can prevent short-circuit caused by the formation of dendrite and thermal deformation. In this study, we introduce the fabrication of various anodic aluminum oxide membranes for the application of Li-ion battery separators with the advantages of improved mechanical/thermal stability, wettability, and a high rate of Li⁺ migration through the membrane. Two different types of through-holes and branched anodic aluminum oxide membranes are well used in lithium-ion battery separators, however, branched anodic aluminum oxide membranes exhibit the most improved performance with capacity (126.0 mAh g^-1 @ 0.3C), capacity drop at the high C-rate (30.6 %), and low internal resistance (8.2 Ω).

• 방사선산업학회지
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• 제4권4호
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• pp.359-364
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• 2010

PVDF-HFP (binder)/silylated alumina (inorganic particle)-coated PE (polyethylene) separators were with various compositions of binder and inorganic particle were prepared by a dip-coating process with humidity control (R.H. 25% and 50%) using electron beam irradiation. The morphology of the coated PVDF-$HFP/Al_2O_3$ layer with various compositions of PVDF-HFP and $Al_2O_3$, and humidity condition was found to be an important factor in determining ionic conductivity of the prepared separators. The PVDF-$HFP/Al_2O_3$ (5/5)-coated PE separator prepared at R.H. 50% followed by electron beam irradiation at 200 kGy was applied for lithium-ion polymer battery and the cell test results showed improved high-rate discharge performance and better cyclic stability compared to the cells with the bare PE and the PVDF-HFP-coated PE separators.

• 공업화학
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• 제35권1호
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• pp.37-41
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• 2024

열대성 과일로 널리 재배되고 있는 코코넛(coconut)의 독특한 껍질(shell)은 과육 섭취 후 얻어지는 부산물로 활용 가치가 클 것으로 기대된다. 이 코코넛 껍질을 전도성 고분자와 혼합하여 복합소재를 간단한 방식으로 제조하고 섭씨 600도 정도의 상대적 저온에서 탄화하여 수득되는 소재의 전기화학적 특성 및 활용 가능성을 고찰하였다. 먼저, 외형적 요소를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 관찰하였다. 탄소의 미세구조를 라만(Raman) 분광 분석을 통하여 추론하였다. 전기전도 가능성을 간단한 옴의 관계(Ohmic relation)를 통하여 확인하였다. 나아가, 탄화된 재료가 리튬 이차 전지의 음극(anode) 소재로 활용될 수 있는지 여부를 반쪽 전지(half-cell) 충방전(charge/discharge) 테스트를 통해 살펴보았으며, 최대 충전 용량은 약 750 mAh로 높게 나타났으나, 충전이 진행됨에 따라 빠른 감소를 보였다. 본 연구는 향후 목질계 폐기물의 활용에 대한 중요한 정보를 제공할 것이다.

• 접착 및 계면
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• 제24권1호
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• pp.9-16
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• 2023

실리콘은 높은 이론적 전기화학 용량을 가짐으로 인해 차세대 리튬이온전지의 음극 소재로서 오랜 기간 연구되어 왔다. 그러나 실리콘의 리튬화/탈리튬화에 동반되는 극심한 부피 변화와 실리콘 본연의 낮은 전자전도성은 실리콘 음극의 실제 적용을 어렵게 하였다. 전도성 고분자 기반의 바인더는 이러한 문제를 동시에 해결할 수 있는 효과적인 수단으로, 바인더 분자 구조 디자인 및 기능성 부여를 통해 실리콘 음극의 성능을 크게 개선할 수 있음이 보고되었다. 본고에서는 실리콘 음극용 전도성 고분자 바인더의 대표적인 연구 성과들을 소개하고, 이를 통해 실리콘 음극의 한계를 극복하기 위한 바인더 디자인 전략에 대해 알아보고자 한다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 1998년도 전지기술 심포지움
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• pp.153-166
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• 1998

Lithium ion Batteries commercially available since the early nineties in Japan are going to be more and more important for portable electronic devices and even EV applications. Today several companies around the world are working hard to join to market for Lithium secondary batteries. Based on the growing interest for commercial use of batteries also the materials have to be reviewed in order to meet large scale production needs. The requirements especially for electrolytes for lithium batteries are extremely high. The solvents and the lithium salts should be of highest purity. So the supply of these chemicals including packaging, transportation and storage but also the handling in production are critical items in this field. Frolic impurities are very critical for LiPF6 based electrolytes. The influence of water is tremendous. But also the other protic impurities like alcoholes are playing an Important role for the electrolyte quality. The reaction of these species with LiPF6 leads to formation of HF which further reacts with cathode materials (spinel) and anode. To understand the role of the protic impurities more clearly the electrolyte was doped with such compounds and was analyzed for protic impurities and HF. These results which directly show the relation between impurities and quality will be presented and discussed. In addition several investigations on different packaging materials as well as methods to analyze and handle the sensititive material will be addressed. These questions which are only partly discussed in literature so far and never been investigated systematically cover some of the key parameters for understanding of the battery chemicals. This investigation and understanding however is of major importance for scientist and engineers in the field of Lithium ion and Lithium polymer batteries.

• 전기화학회지
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• 제19권4호
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• pp.123-128
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• 2016

본 연구에서는 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVdF-HFP)를 나노 크기의 $Al_2O_3$ 세라믹입자와 혼합하여 전기방사법으로 복합 겔 고분자 전해질을 제조하였다. $Al_2O_3$ 세라믹입자를 혼합한 복합 겔 고분자 전해질의 이온전도도는 $9.5{\times}10^{-2}Scm^{-1}$로, 순수한 PVdF-HFP 겔 고분자 전해질보다 높은 이온전도도를 나타내며 전기화학적 안정성도 5.2 V까지 개선하였다. 전기화학적 성능을 분석하기 위해서 $LiNi_{1/3}Mn_{1/3}Co_{1/3}O_2$ (NMC)양극과 함께 전지로 제작되었으며 순수 겔 고분자 전해질과 복합 겔 고분자 전해질 셀은 0.1C-rate에서 각각 $168.2mAh\;g^{-1}$과 $189.6mAh\;g^{-1}$의 방전 용량을 가지며 우수한 수명 특성을 보여 주었다. 따라서 고유전율 세라믹 입자의 복합화는 리튬 이온 겔 고분자 전지의 안정성과 전기화학적 특성을 향상시키는 좋은 대안이 될 것으로 판단된다.

• 전기화학회지
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• 제3권2호
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• pp.85-89
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• 2000

Lithium ion Battery(LIB)의 음극 활물질로써 리튬을 대체하기 위한 노력으로 phenol resin을 탄화시킨 탄소재료를 사용하였다. Phenol resin을 소성하면 축합반응을 일으키면서 탄화되어 무정형 탄소가 된다. 무정형 탄소는 층간거리가 넓어 리튬의 삽입과 탈리가 용이하지만 탄소간의 결합력이 약하여 구조적 붕괴가 일어난다. 이러한 문제를 해결하기 위해 세공형성제로서 $ZnCl_2$를 사용하였다. $ZnCl_2$는 생성된 물질에서 3차원적 망상구조로 성장하는 개방세공을 형성하는 세공형성제로서 뿐만 아니라, 벌크 첨가제가 도핑된 느슨한 구조를 형성하는 미세세공 형성제로서 작용하였다. SEM을 통해서 구조적 차이를 알 수 있었으며, XRD분석으로 층간의 거리를 알 수 있었다. CV측정을 통해 두 가지 샘플에 대한 산화와 환원 반응의 차이를 알아보았다.

• 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.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.56-63
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• 2012

Environment has become a main issue nowadays. People began to show big interest in "futuristic means of transportation", which is an efficient method in $CO_2$ emissions reduction and decreasing use of oil. Due to the noise and emissions of two-wheel vehicle of internal combustion engine, electric two-wheeled vehicles have been supplied in downtown. The electric two-wheeled vehicles use battery as power source. The performance of lithium-ion battery changes as the ambient temperature changes. In this paper, analysis of performance variance of electric two-wheeled vehicles influenced by the temperature using the chassis dynamometer and the environmental chamber was carried out.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제2권1호
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• pp.26-31
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• 2011

We have prepared siloxane polymers grafted with trifluoromethane-sulfonylamide and oligoether side chains for solid polymer electrolytes with enhanced ionic conductivity. The grafted trifluoromethane sulfonylamide groups seem to be effective as an anion recepting site to enhance the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte. The anion receptor grafted siloxane polymers showed one order of magnitude higher ionic conductivity than the siloxane polymers without anion receptor grafts. The fitting parameter A of the VTF plot which was related to the carrier density of the electrolyte increased with increasing the number of grafted anion receptor. The results of experiment indicate that the anion-complexing site of the anion receptor grafted polymer host effectively traps the anions. The anion receptor grafted polymer was found to be a promising material for lithium polymer batteries.