• 공업화학
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• 제18권3호
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• pp.291-295
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• 2007

전기화학적으로 용량이 큰 활물질을 얻기 위한 수단으로 니들 코크스를 $NaClO_3$과 70 wt%의 $HNO_3$으로 구성된 수용액을 이용하여 산화처리를 하였다. $NaClO_3$/니들 코크스의 질량비가 7.5배인 수용액에서 산화 처리한 결과, 니들 코크스는 산화흑연 구조로 상변이가 일어나고, 또한 산소의 함유량의 증가와 함께 층간거리는 $6.9{\AA}$으로 확대되었다. 한편, 산화 니들 코크스의 전기이중층 커패시터용 분극 전극으로서의 전기화학적 특성은 acetonitrile의 용매에 각각 1.2 M의 TEABF4 (tetraethylammonium tetrafluoroborate)와 $TEABF_4$ (triethylmethylammonium tetrafluoroborate)의 전해질이 함유된 유기용액을 각각 사용하여 조사하였다. 1.2 M $TEABF_4$/acetonitrile의 전해액을 사용한 커패시터 셀은 1.2 M $TEABF_4$/acetonitrile의 전해액을 사용한 커패시터 셀에 비해 전극저항은 $0.05{\Omega}$로 낮았고, 2 전극 기준으로 0~2.5 V에서 측정한 용량 및 부피 당 용량은 32.0 F/g와 25.5 F/mL으로 높은 수치를 나타내었다. 이러한 전기화학적 거동을 천연흑연 구조에서의 층간 거리와 전해질의 양이온 크기와의 상관관계로 논의하였다.

• 전기화학회지
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• 제2권4호
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• pp.221-226
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• 1999

조직의 형태와 불순물의 함량이 서로 다른 2종류의 침상 코크스(needle cokes, NC)를 $2000\~3000^{\circ}C$온도범위에서 열처리한 후 이들의 흑연화도, 분쇄하였을 때의 입자크기, 크기분포 및 표면적을 측정하였고 리튬 2차전지의 음극특성을 조사하였다. 두 시료 모두 열처리 온도가 증가함에 따라 흑연화도가 증가하였으나, NC-B는 불순물의 영향과 분자간의 배열이 적은 모자익 조직을 포함하고 있기 때문에 흑연화도가 낮게 나타났다. 동일한 조건에서 분쇄하였을 때 입자의 평균크기는 흑연화도와 비례하였고 표면적은 반비례하였다. 흑연화도가 큰 시료일수록 입자분포의 균일도는 감소하였다 열처리 온도에 따른 음극 특성을 조사하였을 때, 2000"C까지는 결정결함을 포함하는 탄소질 층간(carbonaceous interlayers)의 감소로 인해 용량이 감소하였으나 그 이상의 온도에서는 흑연질 층간(graphitic interlayers)의 성장으로 용량이 다시 증가하였다. 분쇄한 시료는 파단면 표면에 부정합 구조가 생성되어 1.0 V이상에서 기울기를 갖는 방전곡선을 보여 주었으나, 이는 거듭된 충방전과 재열처리에 의해 0.25 V 이하에서 방전되는 흑연질 구조로 전환되었다.

• Carbon letters
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• 제1권2호
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• pp.76-81
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• 2000

Physical properties of artificial graphite electrodes were evaluated along three different directions; circumferential (X), radial (Y), and axial (Z) directions. Four kinds of commercial electrode products were used in this study for the evaluation; pole (AP) and nipple (AN) of manufacturer A, pole (BP) and nipple (BN) of manufacturer B. The mechanical, electrical, and thermal properties in X and Y directions were very similar to each other. In Z direction, however, the mechanical properties, including flexural strength and compressive strength, were higher, and electric resistance and thermal expansion were much lower than those in the other directions. The microstructures observed by optical microscope and scanning electron microscope revealed that the differences in properties by the measuring direction were caused by the preferential alignment of needle cokes along the Z direction. When comparing the properties of the electrode samples in the same direction, the mechanical properties mainly depended on the bulk density or porosity of the samples as well as preferential alignment of needle cokes.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제49권6호
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• pp.328-334
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• 2000

A lithium ion secondary battery using carbon as a negative electrode has been developed. Further improvements to increase the cell capacity are expected by modifying the structure of the carbonaceous material. There are hopes for the development of large capacity lithium ion secondary batteries with long cycle, high energy density, high power density, and high energy efficiency. In the present paper, needle cokes from petroleum were examined as an anode of lithium ion secondary battery. Petroleum cokes, MCL(Molten Caustic Leaching) treated in Korea Institute Energy Research, were carbonized at various temperatures of 0, 500, 700, $19700^{\circ}C$ at heating rate of $2^{\circ}C$/min for lh. The electrolyte was used lM liPF6 EC/DEC (1:1). The voltage range of charge & discharge was 0.0V(0.05V) ~ 2.0V. The treated petroleum coke at $700^{\circ}C$ had an initial capacity over 560mAh.g which beyond the theoretical maximum capacity, 372mAh/g for LiC6. This phenomena suggests that carbon materials with disordered structure had higher cell capacity than that the graphitic carbon materials.

• 공업화학
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• 제18권5호
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• pp.522-526
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• 2007

산화처리 탄소로부터 상분해시킨 코크스의 구조 및 전기화학적 특성을 조사하였고, KOH 활성화 코크스와 비교하였다. $NaCLO_3$/니들 코크스의 비율이 7.5 이상의 조건에서 산화처리를 행한 graphene 층간 구조를 가진 니들 코크스($d_{002}=3.5{\AA} $)는 산화흑연 구조로 상변화가 일어나고, 이 때 산소함량의 증가와 함께 층간 간격은 $6.9{\AA} $으로 증가하였다. 산화처리 탄소를 $200^{\circ}C$에서 열처리 건조를 하면 상분해가 일어나서 다시 graphene 층간 구조로 복원하고, 층간 간격은 $3.6{\AA} $으로 감소하였다. 그러나, KOH 활성화 과정에서 니들 코크스의 층간 변화는 관찰되지 않았다. 한편, 1차 충전에서 전해질 이온들에 의한 상분해 코크스에의 침입은 1.0 V에서 일어나고, 이는 KOH 활성 코크스보다 작은 수치이다. 상분해 코크스를 이용한 커패시터 셀은 1 kHz에서 $0.57{\Omega}$의 내부저항을 나타내고, 2 전극 시스템에서 0~2.5 V 범위 내에서 측정한 상분해 코크그의 중량 또는 전극 부피 당 용량은 각각 30.3 F/g과 26.9 F/mL을 나타내었고, 이들 특성은 KOH 활성 코크스보다 우수하였다. 상분해 코크스의 우수한 전기화학적 특성은 산화처리-상분해 과정에서의 층간 팽창-수축에 따른 층간 결함과 관련 있는 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제10권11호
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• pp.743-748
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• 2000

리튬이온이차전지의 부극재로 사용되는 탄소재인 비정질 탄소(needle cokes)에 $B_2O_3$를 첨가하여 공기중의 질소 분위기와 Ar 분위기에서 고온으로 흑연화 열처리를 하였을 때의 표면미세구조의 변화와 제 2상의 분포를 투과전자현미경으로 분석하였다. 또한 전지용량, 전지효율과 같은 전지성능이 탄소재의 표면미세구조와 관련되어 있음을 고찰하였다.

• 전기화학회지
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• 제12권1호
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• pp.34-39
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• 2009

니들 코크스의 활성화를 위해 $HNO_3$와 $NaClO_3$ 혼합용액에서의 산처리와 열처리를 행하였다. 산화처리 코크스와 열처리한 코크스의 미세구조는 XRD, FESEM, elemental analysis, BET, Raman spectroscopy를 이용하였으며, 전기이중층 거동은 충방전 분석을 행하였다. 니들 코크스는 산화처리 시간에 따라 산소의 중량 %의 증가와 함께 층간이 분리되어(001) 구조로 상변화가 일어나고, $200^{\circ}C$ 이상의 열처리에서 흑연구조 특성인(002) 구조로 되돌아갔다. 이들 산화처리 과정에서 층간에 관능기가 도입 되어 구조결함이 발생하고 1차 충전에서 전계 활성화에 의해 층간을 확장되어 2차 충전에서 전기이중층 용량을 발생 시키는 것으로 보인다. 24시간 산화처리후 $300^{\circ}C$ 열처리한 코크스의 2.5 V까지의 2 전극 기준에서 구한 활물질 중량 당 용량과 전극 부피 당 용량은 각각 32.1 F/g과 29.5 F/ml을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.407-412
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• 2008

니들 코크스의 활성화 방법으로서 기존의 방법과는 다른 $HNO_3$와 $NaClO_3$ 혼합용액에서의 산처리와 $300^{\circ}C$ 열처리 방법을 이용하였다. 산처리 코크스와 열분해 코크스의 미세구조는 XRD, FESEM, element analysis, BET, Raman spectroscopy를 이용하였으며, 전기이중층 거동은 충방전 분석을 행하였다. 니들 코크스는 산처리 시간에 따라 산소의 중량 %의 증가와 함께 (001) 구조로 상변화가 일어나고, $300^{\circ}C$ 열처리에서 흑연구조인 (002) 구조로 환원한다. 이들 산처리-상분해 과정에서 층간에 유기된 층간 구조결함은 first 충전에서 전계 활성화에 의해 pore를 생성하고 second 충전에서는 전기이중층 용량을 발생시킨다. 24 h 산처리-$300^{\circ}C$ 열처리한 열분해 코크스의 2.5 V까지의 2 전극 기준에서 구한 활물질 중량 당 용량과 전극 부피 당 용량는 각각 33 F/g과 30 F/mL를 나타내었다.