Si/C/CNF composites as anode materials for lithium-ion batteries were examined to improve the capacity and cycle performance. Si/C/CNF composites were prepared by the fabrication process including the synthesis and magnesiothermic reduction of SBA-15 to obtain Si/MgO by ball milling and the carbonization of phenol resin with CNF and HCl etching. Prepared Si/C/CNF composites were then analysed by BET, XRD, FE-SEM and TGA. Among SBA-15 samples synthesized at reaction temperatures between 50 and $70^{\circ}C$, the SBA-15 at $60^{\circ}C$ showed the largest specific surface area. Also the electrochemical performances of Si/C/CNF composites as an anode electrode were investigated by constant current charge/discharge test, cyclic voltammetry and impedance tests in the electrolyte of LiPF6 dissolved in mixed organic solvents (EC : DMC : EMC = 1 : 1 : 1 vol%). The coin cell using Si/C/CNF composites (Si : CNF = 97 : 3 in weight) showed better capacity (1,947 mAh/g) than that of other composition coin cells. The capacity retention ratio decreased from 84% (Si : CNF = 97 : 3 in weight) to 77% (Si : CNF = 89 : 11 in weight). It was found that the Si/C/CNF composite electrode shows an improved cycling performance and electric conductivity.
Kim, Kyung-Mi;Hahn, Yoonsoo;Lee, Sung-Min;Choi, Kyoon;Lee, Jong-Heun
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.55
no.4
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pp.392-399
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2018
$C_f/SiC$ composites were prepared via a process combining chemical vapor infiltration (CVI) and precursor infiltration pyrolysis (PIP), wherein silicon carbide matrices were infiltrated into 2.5D carbon preforms. The obtained composites exhibited porosities of 20 vol % and achieved strengths of 244 MPa in air at room temperature and 423 MPa at $1300^{\circ}C$ under an Ar atmosphere. Carbon fiber pull-out was rarely observed in the fractured surfaces, although intermediate layers of pyrolytic carbon of 150 nm thickness were deposited between the fiber and matrix. Fatigue fracture was observed after 1380 cycles under 45 MPa stress at $1000^{\circ}C$. The fractured samples were analyzed by transmission electron microscopy to observe the distributed phases.
In this research, the mathematical modeling of the formation of SiC layer on the activated carbon was studied to improve the durability and the oxidation resistance of catalyst supports. SiC layer on the activated carbon was formed by permeating SiC from dichlorodimethylsilane(DDS) into pores and depositing while the porous structure was kept. The best conditions of manufacturing the support were found by studying the characteristics of SiC/C which was modelled under various deposition conditions. Changes of the amount of deposition, the pore diameter, the surface area with time were obtained by simulating convection, diffusion and reaction in an isothermal reactor at a steady state. The uniform deposition in the pores of samples was obtained at a lower concentration of the reactant and a lower pressure. Additionally, it was observed that the pore diameter and the surface area have points of inflection at certain times of deposition, because deposition occurred on the inside surface of the pore at first and then on the outside surface of the particle.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.16
no.5
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pp.25-30
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2017
Carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) composite materials have been widely used in various industrial fields because the design variables can be adjusted according to the application of the required structure. Thermosetting and thermoplastic resins are used as the base materials of CFRP composites for the lightweight construction of automotive components. Thermoplastics have several advantages such as no curing and recyclability compared to thermosetting resin. In this study, CFRP composites were made using the Long-Fiber Thermoplastic-Direct (LFT-D) process. The LFT-D process includes an in-line production system that directly impregnates a thermoplastic resin, extrudes the composite material, and molds it. This process increases the strength and decreases the molding time. The tensile strength characteristics on the mechanical properties of CFRP were analyzed according to the parameters of LFT-D based on thermoplastics. To analyze the properties of CFRP, the specimens were prepared based on the tensile test standard ASTM 3039 of composite materials.
Multi-walled carbon nanotube (MWCNT)/epoxy composites are prepared by a vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) method. The mechanical properties, fracture surface morphologies, and thermal stabilities of these nanocomposites are evaluated for epoxy resins with various amounts of MWCNTs. Composites consisting of different amounts of MWCNTs displayed an increase of the work of adhesion between the MWCNTs and the matrix, which improved both the tensile and impact strengths of the composites. The tensile and impact strengths of the MWCNT/epoxy composite improved by 59 and 562% with 0.3 phr of MWCNTs, respectively, compared to the epoxy composite without MWCNTs. Thermal stability of the 0.3 phr MWCNT/epoxy composite increased compared to other epoxy composites with MWCNTs. The enhancement of the mechanical and thermal properties of the MWCNT/epoxy nanocomposites is attributed to improved dispersibility and strong interfacial interaction between the MWCNTs and the epoxy in the composites prepared by VARTM.
Silicon/Carbon/CNT composites as anode materials for lithium-ion batteries were synthesized to overcome the large volume change during lithium alloying-de alloying process and low electrical conductivity. Silicon/Carbon/CNT composites were prepared by the fabrication processes including the synthesis of SBA-15, magnesiothermic reduction of SBA-15 to obtain Si/MgO by ball milling, carbonization of phenolic resin with CNT and HCl etching. The prepared Silicon/Carbon/CNT composites were analysed by XRD, SEM, BET and EDS. In this study, the electrochemical effect of CNT content to improve the capacity and cycle performance was investigated by charge/discharge, cycle, cyclic voltammetry and impedance tests. The coin cell using Silicon/Carbon/CNT composite (Si:CNT=93:7 in weight) in the electrolyte of $LiPF_6$ dissolved in organic solvents (EC:DMC:EMC=1:1:1 vol%) has better capacity (1718 mAh/g) than those of other composition coin cells. The cycle performance of coin cell was improved as CNT content was increased. It is found that the coin cell (Si:CNT=89:11 in weight) has best capacity retension (83%) after 2nd cycle.
Silicon (Si) is recognized as a promising anode material for high-energy-density lithium-ion batteries. However, under a condition of electrode comparable to commercial graphite anodes with low binder content and a high electrode density, the practical use of Si is limited due to the huge volume change associated with Si-Li alloying/de-alloying. Here, we report a novel core-shell composite, having a reversible capacity of ~ 500 mAh g-1, by forming a shell composed of a mixture of nano-Si, graphite nanosheets and a pitch carbon on a spherical natural graphite particle. The electrochemical measurements are performed using electrodes with 2 wt % styrene butadiene rubber (SBR) and 2 wt.% carboxymethyl cellulose (CMC) binder in an electrode density of ~ 1.6 g cm-3. The core-shell composites having the reversible capacity of 478 mAh g-1 shows the outstanding capacity retention of 99% after 100 cycles with the initial coulombic efficiency of 90%. The heterostructure of core-shell composites appears to be very effective in buffering the volume change of Si during cycling.
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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2003.07a
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pp.47-50
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2003
Carbon-silica membranes were Prepared by Pyrolyzing polyimide/silica composite obtained from ill-situ polymerization of alkoxy silanes via sol-gel reaction. In this study, effects of silica content and silica network in polyimide matrix were focused on the gas permeation and separation properties of the final carbon-silica membrane. The membranes prepared were characterized with a field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), a solid state $^{29}$ Si nuclear magnetic resonance spectroscopy ($^{29}$ Si-NMR), an electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA), a thermogravimetric analysis (TGA) and gas permeation tests.
An, Chang-Yeong;Yun, Gi-Seok;Jeong, Jung-Chae;Won, Chang-Wan
Korean Journal of Materials Research
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v.9
no.8
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pp.817-824
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1999
The $Al_2$$O_3$-SiC composite powder was prepared by Self-propagating High-Temperature Synthesis(SHS) process using $SiO_2$Al and C powders as raw material. The effects of the molar ratio in raw material, compaction pressure, initial temperature of reactants on the products and combustion process were studied. Self-propagating high temperature synthesis of $SiO_2$/Al/C system should be preheated above $400^{\circ}C$ owing to the low combustion temperature. As the result of the combustion reaction, the purity of final product became better than that of reactants. In this system, the optimum molar ratio of $SiO_2$:Al:C was 3.0:4.0:6.0. The free carbon was removed by roasting at $650^{\circ}C$ for 30min. In this study, pressureless sintering was very dffective both for controlling the disintegration of specimen with powder bed and for obtaining dense sintered-body at $1700^{\circ}C$. The sintered-body produced with hot-pressing was about 98% of the theoretical relative density.
Ki, Won-Myoung;Lee, Young-Kyu;Lee, Chang-Woo;Yoo, Se-Hoon
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.18
no.3
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pp.9-17
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2011
Nano-composite solders have been studied to improve the properties of Pb-free solder joints. The nanoparticles in the composite solders were carbon nanotubes(CNTs), metals (Ag, Ni, Cr, etc.), ceramics (SiC, $ZrO_2$, $TiB_2$, etc.). To fabricate the nano-composite solders, mechanical mixing methods and in-situ fabrication method has been used for well-dispersed nano phase. The characteristic properties of the nano-composite solders were high creep resistance, low undercooling, low IMC growth rate and fine microstructures. More researches on the nano-composite solders are required to improve the processibility and the reliability of the nano-composite solder joints.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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