• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.137.1-137.1
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• 2011

올리빈 구조의 $LiFePO_4$ 정극 활물질은 $650^{\circ}C$에서 고상법으로 제조되었다. $LiFePO_4$의 전자전도도를 향상시키기 위하여 graphite nanofiber(GNF)를 각각 3wt%, 5wt%, 7wt%, 9wt% 첨가하여 $LiFePO_4$-C를 제조하였다. 제조된 분말의 입자 형태를 확인하기 위하여 X-ray diffraction(XRD)과 File Electronic Scaning Electromicroscopy(FE-SEM)를 측정하였다. XRD결과로부터 제조된 분말은 모두 순수한 결정 구조를 나타내었고 입자의 크기는 약 200nm였다. 5wt% GNF를 첨가한 $LiFePO_4$-C는 기타 첨가량에 비해 방전용량이 가장 높았다. 첫 사이클의 용량은 151.73mAh/g 나타났고 50 사이클 뒤에도 92% 이상을 유지하고 있었다. 첨가하지 않은 것에 비해 43% 증가하였다. $LiFePO_4$-C(3wt%), $LiFePO_4$-C(7wt%), $LiFePO_4$-C(9wt%)의 첫 사이클 방전용량은 각각 147.94mAh/g, 136.64mAh/g, 121.07mAh/g 나타났다. $LiFePO_4$-C(5wt%)에 비해 용량은 떨어쪘지만 순수한 $LiFePO_4$보다 많이 높았다. 임피던스 결과를 보면 기타 첨가량에 비해 $LiFePO_4$-C(5wt%)의 저항 제일 낮았다. 이는 충방전 결과와 일치하였다. graphite nanofiber의 첨가로 인하여 $LiFePO_4$ 정극 활물질의 전자전도도가 높아지고, 따라서 전기화학적 특성도 크게 향상되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.192.2-192.2
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• 2016

최근 차세대 휴대용 전자기기나 전기자동차의 상용화 연구가 활발히 이루어짐에 따라 리튬이온 배터리가 주력 에너지 저장장치로써 활발히 개발되고 있다. 이러한 리튬이온 배터리의 음극 물질로써 주로 탄소재료가 많이 사용되어 왔지만 낮은 이론용량 (372 mAh/g)으로 인하여 좀더 높은 용량을 가지는 금속이나 합금 등이 주목을 받게 되었다. 그 중에서도 주석이 탄소재료에 비해 3배 정도 높은 이론 용량 (993 mAh/g)을 가지고 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 주석의 경우 리튬이온 배터리의 충방전 과정 중에 급격한 부피 변화가 발생하여 음극이 손상되고 이에 따라 용량이 급격하게 감소하는 한계점이 있다. 이 한계를 극복하기 위한 많은 방법들 중 하나가 구리-주석 합금을 음극으로 사용하는 것이다. 구리는 비활성 금속으로 충방전 중의 부피 변화에 완충제 역할을 하고, 연성과 전기전도성이 있어서 배터리의 전기화학적 성능 또한 향상시켜 준다. 이에 따라, 본 연구에서는 주석이 풍부한 구리-주석 합금 도금을 통하여 구조적으로 튼튼한 리튬이온 배터리의 음극을 만들었고 그 성능을 확인하기 위하여 반쪽전지 실험을 통하여 500회 충방전 동안의 싸이클 특성 및 효율을 확인하였고 순환전압전류 실험 또한 진행하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.225-227
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• 2018

일반적으로 리튬이온은 배터리들은 각 배터리마다 고유의 전기화학적 특성을 갖고 있으며 이러한 특성들로 인해서 직렬 또는 병렬로 패키징 되어서 팩으로 사용 될 때 각 셀 간의 전압 불균형이 발생하게 된다. 셀 벨런싱 회로 같은 셀 간 불균형을 회복시켜주는 기능이 없다면 배터리 팩 내의 셀 간 전압 불균형은 시간이 지남에 따라 더 커지게 되고 이는 배터리 팩의 노화를 가속 시키거나 배터리 팩의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 이는 폐 리튬이온 배터리 팩을 재활용하는데 있어서도 반드시 고려해야하는 사항으로서 재활용 팩의 사용시간에 영향을 끼칠 수 있다. 위의 문제를 극복하기 위해서는 배터리 팩을 만들기 전에 스크리닝을 통해서 전기화학적 성분이 유사한 배터리들을 팩으로 만드는 것이 필요하다. 일반적으로 프레시 배터리의 용량은 거의 비슷하기 때문에 프레시 배터리 용량은 프레시 배터리를 스크리닝 하기 위한 많은 기준들 중에서 가중치가 크지 않지만 폐 리튬이온 배터리들은 각 배터리마다 고유의 전기화학적 특성을 갖을 뿐만 아니라 각 배터리마다 상이한 배터리 용량을 갖고 있기 때문에 각 배터리의 용량에 프레시 배터리를 스크리닝 할 때보다 큰 가중치를 두어 스크리닝 할 필요가 있다. 본 논문에서는 같은 전류 프로파일로 노화된 배터리 팩 내의 셀들의 전기화학적 특성을 분석하여 폐배터리 셀들을 재활용하기 위한 스크리닝 방법에 대해서 고찰한다.

• Corrosion Science and Technology
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• v.19 no.1
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• pp.31-36
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• 2020

An efficient wet process approach to modifying natural graphite (NG) electrodes for Li-ion batteries is introduced in this paper. With homogeneous mixing and thermal decomposition of NG with diammonium phosphate ((NH₄)₂HPO₄), phosphorus and nitrogen were successfully incorporated into the surface layer of NG particles. Electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy analyses demonstrated that the surface was well modified by this process. As a result, the treated NG electrodes exhibited much improved electrochemical performance over pristine NG at two different temperatures: 25 ℃ and 50 ℃. Excellent capacity retention of 95.6% was obtained after 100 cycles at 50 ℃. These enhanced properties were confirmed in a morphology analysis on the cross-sections of the NG electrodes after galvanostatic cycling. The improved cycle and thermal stabilities can be attributed to the surface treatment with phosphorus and nitrogen; the treatment formed a stable solid electrolyte interphase layer that performed well when undergoing Li insertion and extraction cycling.

• Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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• v.31 no.4
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• pp.153-161
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• 2008

신뢰성 평가 시험은 종종 성능 평가에 장기간의 시간이 요구되며, 전체 생산비용까지 증가시키는 문제점을 안고 있다 스트레스를 이용한 가속수명시험은 제품의 신뢰성 고장과 밀접한 관련이 있는 고장 메커니즘의 촉진을 통해 고장에 이르는 기간을 단축함으로써 신뢰성 평가의 효율성을 도모할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 스트레스 가속 시험에 빈도가속(Usage-Rate Acceleration) 또는 판정가속(Tightening Critical-Values) 등을 결합하여 한층 높은 가속효과를 도모하는 방법을 제안하고, 국내에서 생산되고 있는 2차 전지 제품에 대한 실제 시험 사례분석을 통해 결합된 가속방법의 효과를 실증적으로 보여주고 있다.

• Smart Media Journal
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• v.7 no.2
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• pp.71-77
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• 2018

This paper proposes the components of the energy management system (EMS) for optimum operation of renewable energy and associated energy storage system (ESS), the functions to be considered in designing, the analysis of operational effects, and finally the reduction of electricity costs. To accomplish the objectives, a lithium-ion battery system and an energy management system have installed in a PV system, and it presents the results analyzed with operation data for a year. To increase the system operation efficiency, we propose the effect that EMS is used to replace the demand power at the peak time with the charge power at the light load time, which suggests the influence of contributing to the charge benefit and load leveling according to the ESS tariff.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.17 no.5
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• pp.393-400
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• 2012

The modularized equalizers normally use additional components among the modules in the long series-connected lithium-ion battery string. In these approaches, the overall systems are heavy, bulky, and high-priced. Furthermore, the losses related to additional components decrease the system efficiency. To avoid these problems, a modularized equalizer, which has no additional components among the modules, is required. This paper proposes a novel control scheme using the magnetizing energy of the multi-winding transformer for the module equalization. In this scheme, the high duty cycle is applied to the module where the voltage is higher than the reference voltage and the low duty cycle is applied to the module where the voltage is lower than the reference voltage. Due to the different duty cycle, more electric charges are transferred from high voltage module to the low voltage module during the turn-off switching interval. Using the proposed control scheme, the equalizer system does not suffer from the size, cost, and loss related to the modularization. The experimental results are provided to verify the effectiveness of the proposed modularized equalizer.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2010.11a
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• pp.351-353
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• 2010

본 논문에서는 쉽고 빠르게 정확한 리튬 이온 배터리 모델을 구현할 수 있는 방법을 제시하고 있으며, 구현된 모델을 MATLAB(R)/Simulink(R)환경에서 검증한다. 모델을 구현함에 있어서 절차를 간소화하기 위해 비선형 개방 전압은 배터리 충전 및 방전 전압의 평균으로 근사하고, 배터리 내부 비선형 파라미터는 방전 초기에 발생하는 과도응답을 측정한 이산 데이터를 곡선 접합하여 구한다. 구현된 모델을 이용하여 시뮬레이션을 하고 이를 실험 데이터와 비교해본 결과, 평균 절대오차는 기존 연구보다 0.1% 낮은 0.091%로 측정되었다. 측정된 오차의 수준은 본 논문에서 제안한 방법이 파라미터 추출에 필요한 시간을 단축하고 시뮬레이션 모델을 쉽게 구현 가능하게 함에도 불구하고 여전히 리튬 이온 배터리의 출력 특성을 정확하게 예측함을 보여준다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.4
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• pp.547-552
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• 2019

Electrochemical properties of $LiMn_{0.8}Fe_{0.2}PO_4$ cathode were investigated with gel polymer electrolyte (GPE). To access fast and efficient transport of ions and electrons during the charge/discharge process, a pure and well-crystallized $LiMn_{0.8}Fe_{0.2}PO_4$ cathode material was directly synthesized via spray-pyrolysis method. For high operation voltage, polyacrylonitrile (PAN)-based gel polymer electrolyte was then prepared by electrospinning process. The gel polymer electrolyte showed high ionic conductivity of $2.9{\times}10^{-3}S\;cm^{-1}$ at $25^{\circ}C$ and good electrochemical stability. $Li/GEP/LiMn_{0.8}Fe_{0.2}PO_4$ cell delivered a discharge capacity of $159mAh\;g^{-1}$ at 0.1 C rate that was close to the theoretical value ($170mAh\;g^{-1}$). The cell allows stable cycle performance (99.3% capacity retention) with discharge capacity of $133.5mAh\;g^{-1}$ for over 300 cycles at 1 C rate and exhibits high rate-capability. PAN-based gel polymer is a suitable electrolyte for application in $LiMn_{0.8}Fe_{0.2}PO_4/Li$ batteries with perspective in high energy density and safety.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.55 no.6
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• pp.441-447
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• 2022

Silicon-based materials are one of the most promising anode active materials in lithium-ion battery. A carbon layer decorated on the surface of silicon particles efficiently suppresses the large volume expansion of silicon and improves electrical conductivity. Carbon coating through chemical vapor deposition (CVD) is one of the most effective strategies to synthesize carbon- coated silicon materials suitable for mass production. Herein, we synthesized carbon coated SiOx via pilot scale CVD reactor (P-SiO_x@C) and carbon coated SiO_x via industrial scale CVD reactor (I-SiO_x@C) to identify physical characteristic changes according to the CVD capacity. Reduced size silicon domains and local non-uniform carbon coating layer were detected in I-SiO_x@C due to non-uniform temperature distribution in the industrial scale CVD reactor with large capacity, resulting in increased surface area due to severe electrolyte consumption.