• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.561-567
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• 2018

본 연구에서는 리튬이온전지 실리콘 음극소재의 사이클 안정성 향상을 위해 실리콘/탄소 음극소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. Tetraethyl orthosilicate (TEOS) 로부터 스토버법 및 마그네슘 열 환원법을 통하여 다공성 실리콘을 제조하고, 제조된 다공성 실리콘과 피치의 질량비에 따라 실리콘/탄소 음극소재를 제조하였다. 실리콘/탄소 음극소재의 물리적 특성은 XRD와 TGA를 통해 분석하였다. 1.0 M $LiPF_6$ (EC : DEC = 1 : 1 vol%) 전해액에서 실리콘/탄소 음극소재의 충 방전 사이클, 율속, 순환전압전류, 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 특성을 조사하였다. 제조된 실리콘/탄소 음극소재 실리콘 : 탄소 = 5 : 95 일때 453 mAh/g의 향상된 용량을 나타내었으며, 사이클 성능 또한 두 번째 사이클 이후 30 사이클까지 매우 우수한 사이클 안정성을 나타냄을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.412-420
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• 2018

본 연구에서는 면상발열체 특성을 향상시키기 위해 피치계 탄소종이에 전도성 탄소필러로 석유계 코크스, 카본블랙, 흑연을 페놀수지와 함께 함침시켰으며, 탄소종이에 함침된 탄소필러가 물리화학적 성질에 미치는 영향을 전기적, 열적 특성 분석을 통해 고찰하였다. 그 결과, 면저항과 계면접촉저항이 선형적으로 감소하였으며, 탄소필러의 함량이 증가함으로써 전기전도도와 열전도도가 향상하였다. 또한, 탄소종이에 1~5 V 전압을 인가하였을 경우 탄소종이의 면상발열 특성을 관찰하였을 때 5 V 전압에서 최대 $125.01^{\circ}C$로 발열 특성을 나타내었다. 이러한 결과는 탄소섬유 사이에 존재하는 미세공극이 채워짐으로써, 전기적 네트워크가 형성되어 전기적 및 열적 특성이 향상되었기 때문이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권3호
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• pp.269-276
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• 2007

$TiO_2$ 함유 피치섬유의 최적 안정화 조건을 도출하기 위하여 $TiO_2$의 함유량을 달리하여 피치섬유를 제조한 후, 여러가지 안정화 조건에 대한 섬유의 특성 변화와 금속입자의 거동을 관찰하였다. 공기에 의한 피치섬유의 안정화시 안정화온도가 높고, $TiO_2$ 함유량이 적을수록 산화에 의한 무게증가가 컸다. 안정화된 섬유를 탄화하면 수율은 71~82 wt.% 수준인데, $TiO_2$가 활성촉매 역할을 하여 $TiO_2$의 함유량이 많을수록 탄화수율은 낮았다. 안정화 과정에서 열가소성의 피치섬유는 산소의 도입으로 카르보닐기(C=O)와 카르복실기(-COOH) 등이 형성되며 동시에 이들이 가교결합을 이루고 수소를 탈리시켜 열경화성 섬유로 전환되었다. 활성탄소섬유의 기공크기는 $TiO_2$ 함유량이 증가함에 따라 점점 커졌으며, 주사전자현미경과 투과전자현미경을 통하여 섬유의 표면과 내부에 분포된 $TiO_2$ 입자와 분포를 관찰한 결과 안정화, 탄화 및 활성화공정 중 일부 $TiO_2$가 서로 뭉침을 알 수 있었다. 최종적으로 0.5 wt.% $TiO_2$ 함유 석유계 피치섬유는 $280^{\circ}C$에서 3 hr를 최적 안정화 조건으로 제시할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제6권2호
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• pp.138-144
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• 1996

탄소재료 결합모재의 전구체로 핏치류가 많이 이용된다. 본 연구에서는 탄화거동에서 차이를 보이고 있은 석유계와 석탄계 핏치의 첨가량을 10-70wt%까지 배합하여 400-50$0^{\circ}C$ 온도범위에서 열처리하는 동안에 나타나는 흐름거동, 용해도 정도 등을 관찰함으로서 모재로서의 가능성을 평가하였다. 질소분위기에서 열처리속도 2.5$^{\circ}C$/min로 43$0^{\circ}C$까지 승온하여 30분 동안 처리한 결과 석유계 핏치의 첨가량이 50%가 될 때 까지는 핏치의 유동성과 점결력을 좌우하는 것으로 알려질 $\beta$-resin의 양이 45wt%이상으로 나타났으며, 이렇게 혼합된 핏치는 탄화수율도 같은 조건으로 처리된 원료 핏치에 비해 73-100%까지 높은 값을 보임으로서 모재로서의 가능성이 있음을 보였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권5호
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• pp.1331-1335
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• 2010

A novel spherical carbon composite material, in which nanosized disordered carbons are dispersed in a soft carbon matrix, has been prepared and investigated for use as a potential anode material for lithium ion batteries. Disordered carbons were synthesized by ball milling natural graphite in air. The composite was prepared by mixing the ball-milled graphite with petroleum pitch powder, pelletizing the mixture, and pyrolyzing the pellets at $1200^{\circ}C$ in an argon flow. The ballmilled graphite consists of distorted nanocrystallites and amorphous phases. In the composite particle, nanosized flakes are uniformly distributed in a soft carbon matrix, as revealed by X-ray diffractometer (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) experiments. The composite is compatible with a pure propylene carbonate (PC) electrolyte and shows high rate capability and excellent cycling performance. The electrochemical properties are comparable to those of hard carbon.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제3권1호
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• pp.45-49
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• 2013

Spherical active carbon materials have been used for the removal of pollutants in the area of food processing, water treatment, air purification, oral administration. Moreover, they are now expected to make an epoch in the areas of electronics, life science, environmental technology, and so on due to their superior physical properties. Carbon particles should be requested for the edgeless spherical shapes in order to minimize the loss due to the abrasion during the process and/or practical use, but the carbon particles manufactured from petroleum-based pitch do not meet these needs. Nowadays, thus, the spherical active carbon particles carbonized from various spherical polymer beads are studied with thermoplastic and/or thermosetting polymers. In this paper, the synthesis of spherical phenolic beads and furan beads, which are thermosetting polymers, and their carbonization techniques are examined.

• 공업화학
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• 제32권1호
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• pp.83-90
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• 2021

본 연구에서는 저온 열처리 탄소의 물리·화학적 특성이 이차전지 음극재로서의 전기화학적 거동에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 석유계 핏치의 코크스화를 위하여 600 ℃ 열처리를 수행하였으며 제조된 코크스는 700~1500 ℃로 탄화 온도를 달리하여 저온 열처리 탄소 음극재로 제조되었다. 탄소 음극재의 물리 화학적 특성은 N2 흡·탈착 등온선, X-ray diffraction (XRD), 라만 분광(Raman spectroscopy), 원소 분석 등을 통하여 확인하였으며,저온 열처리 탄소의 음극 특성은 반쪽 전지를 통한 용량, 초기 쿨롱 효율(ICE, initial Coulomb efficiency), 율속, 수명 등의 전기화학적 특성을 통하여 고찰하였다. 저온 열처리 탄소의 결정 구조는 1500 ℃ 이하에서 결정자의 크기와 진밀도가 증가하였으며 비표면적은 감소하였다. 저온 열처리 탄소의 물리화학적 특성 변화에 따라 음극재의 전기화학 특성이 변화하였는데 수명 특성은 H/C 원소 비, 초기 쿨롱 효율은 비표면적, 율속 특성은 진밀도의 특성에 기인하는 것으로 판단되었다.

• 공업화학
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• 제28권4호
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• pp.432-436
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• 2017

석유 잔사유로부터 제조된 ${\beta}$-resin 함량이 각각 다른 바인더 피치와 등방코크스를 혼합 후 압축성형을 거쳐 탄소블럭을 제조하였다. 원소분석, FT-IR 및 열중량 분석을 통하여 바인더 피치의 물리적, 화학적 특성 및 열적 거동을 각각 고찰하였다. 또한, 주사전자현미경을 이용하여 측정된 탄소블럭의 파단면으로부터 등방코크스 입자와 바인더 피치의 결합성을 평가하였다. 실험 결과로부터 바인더 피치의 ${\beta}$-resin 함량이 높을수록 코크스와 바인더의 결합성이 향상됨을 알 수 있었다. 또한, 탄소블럭의 탄화 후 밀도는 ${\beta}$-resin 함량이 1.4%에서 20.1%로 증가함으로 인하여 $1.325g/cm^3$에서 $1.383g/cm^3$으로 증가하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.421-430
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• 2016

To prepare mesophase pitches through low energy process, pyrolysis fuel oil with $AlCl_3$ has been modified using two-step heat treatment which is heat-treated at $330^{\circ}C$ for 3~5 h after pre-treatment at $250^{\circ}C$. The result of polarized optical microscope observation, mesophase is not observed in pitches carried out only pre-heat treatment. While mesophase content is significantly increased from 9% to 100% according to increasing secondary heat treatment time from 3 h to 5 h. Synthesizing of the mesophase pitch at low temperature of $330^{\circ}C$ is attributed to decrease of viscosity of the pitches carried out first heat treatment with $AlCl_3$. The result of Fourier-transform infrared spectroscopic analysis, it is expected that aromatization of aliphatic compounds is dominant at early secondary heat treatment, on the other hand, polycondensation reaction becomes dominant as secondary heat treatment time increases. Aromaticity and stacking height of the pitches secondary heat treated for 5 hours are more increased about 25% and 107%, respectively, than that of pitches carried out only first heat treatment.

• Carbon letters
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• 제19권
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• pp.57-65
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• 2016

Isroaniso matrix precursor synthesized from commercially available petroleum pitch was stabilized in air. The influence of oxygen mass gain during stabilization on the yield of matrix precursor was studied. Additionally, the influence of pressure on the yield of the stabilized matrix precursor in a real system was studied. The fourier transform infrared spectrometry (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), yield, yield rate, and yield impact were used to check the effect of stabilization and pressure on the yield of the matrix precursor and the end properties of the composite thereafter. The results showed that the yield increased with stabilization duration up to 20 h whereas it decreased for stabilization duration beyond 20 h. Further results showed that the stabilized matrix precursor for a duration of 5 h could withstand almost two-fold greater hot-pressing pressure without resulting in exudation as compared to that of a 1 h stabilized matrix precursor. The enhanced hot-pressing pressure significantly improved the yield of the matrix precursor. As a consequence, the densification and mechanical properties were increased significantly. Further, the matrix precursor stabilized for a duration of 20 h or more failed to provide proper and uniform binding of the reinforcement.