• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.612-617
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• 2021

In the case of a metal sulfide electrode, it is used as an anode or cathode active material in a lithium battery. The reason is that the voltage exists between 0.8 and 2.0 V via lithium electrode and the discharge and charge capacity is high. In order to manufacture nickel sulfide for electrode, which are widely used, nano-nickel powder was sulfided using ammonium polysulfide, and single-phase NiS electrodes were manufactured through heat treatment. The prepared NiS electrode had a high initial capacity of 500 mAh/g or more, and was stabilized after 20 cycles to maintain a capacity of 400 mAh/g or more until 100 cycles.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권1호
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• pp.86-91
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• 2004

기계 화학법에 의해서 70-300nm 수준의 입도 분포를 갖는 $LiCoO_2$ 양극 분말을 제작하였다. $K_2SO_4$에 의하여 코팅 된 Li-Co 전구체는 약 $800^{\circ}C$에서 고온상 $LiCoO_2$로 결정화 되었으며, 이때 이 온도까지는 열분해 또는 서로 반응을 하지 않는 $K_2SO_4$의 영향에 의하여 분말의 입성장이 억제되어 나노 크기에 접근하는 입자를 얻을 수 있었고, 상대적으로 큰 표면 에너지에 기인하여 입자의 모양이 구형에 가깝게 형성되어 졌다. 합성돤 분말은 상용화 분말과 동일한 결정특성을 보였으나 , 투과전자현미경의 회절패턴 분석결과, 층상 뿐 아니라 부분적으로 정방정의 $LiCoO_2$ 상을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 정방정은 주로 입자 표면에 존재하게 되어 Li의 확산을 용이하지 않게 하므로, 합성된 $LiCoO_2$ 분말은 그 크기가 나노에 접근함에도 불구하고 전체 용량 및 rate 용량이 상용화 분할보다 더 낮은 값을 보였다. 이상의 결과로부터 뛰어난 고출력 및 고성능의 전지 제작을 위하여 분말의 크기를 미세화하는 작업은 물론 입자 표면의 결정상이 잘 조절된 분말을 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

• 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.

• 한국재료학회지
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• 제21권1호
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• pp.21-27
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• 2011

A nano-porous structure of tin oxide was prepared using an anodic oxidation process and the sample's electrochemical properties were evaluated for application as an anode in a rechargeable lithium battery. Microscopic images of the as-anodized sample indicated that it has a nano-porous structure with an average pore size of several tens of nanometers and a pore wall size of about 10 nanometers; the structural/compositional analyses proved that it is amorphous stannous oxide (SnO). The powder form of the as-anodized specimen was satisfactorily lithiated and delithiated as the anode in a lithium battery. Furthermore, it showed high initial reversible capacity and superior rate performance when compared to previous fabrication attempts. Its excellent electrode performance is probably due to the effective alleviation of strain arising from a cycling-induced large volume change and the short diffusion length of lithium through the nano-structured sample. To further enhance the rate performance, the attempt was made to create porous tin oxide film on copper substrate by anodizing the electrodeposited tin. Nevertheless, the full anodization of tin film on a copper substrate led to the mechanical disintegration of the anodic tin oxide, due most likely to the vigorous gas evolution and the surface oxidation of copper substrate. The adhesion of anodic tin oxide to the substrate, together with the initial reversibility and cycling stability, needs to be further improved for its application to high-power electrode materials in lithium batteries.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.46-51
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• 2007

LSM powder material for an oxygen-electrode(anode) of High Temperature Steam Electrolysis (RISE) was synthesized by a Modified-Glycine nitrate process(GNP). Amount of nitric acid and its concentration was varied to find out an appropriate composition for the oxygen-electrode(anode). In order to optimize the amount of Glycine used as an oxidant of self-combustion process, the ratio of Glycine to Anion was varied. $La_{0.8}Sr_{0.2}MnO_3$, $La_{0.5}Sr_{0.5}MnO_3$, and $La_{0.2}Sr_{0.8}MnO_3$ were synthesized in this study. Those LSM were dried for overnight to remove moisture from the material at $110^{\circ}C$ and were calcined 2 hours at $650^{\circ}C$ and were sintered in a furnace for 5 hours at $1400^{\circ}C$. Their structures, surface morphologies, surface areas, and weight changes were investigated with XRD, SEM, BET, and TG/DTA. The best perovskite phase for the oxygen-electrode of HTSE was obtained with $La_{0.8}Sr_{0.2}MnO_3$ formula in which 100 ml of 3M nitric acid was used in the preparation of its formula. The optimized ratio of Glycine to Anion was 2.

• 한국세라믹학회지
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• 제51권4호
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• pp.367-373
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• 2014

In this study, the reducing agent hydrazine and precipitator NaOH were used with $NiCl_2$ as a starting material in order to compound Ni-based material with spherical nano characteristics; resulting material was used as an anode for SOFC. Synthetic temperature, pH, and solvent amounts were experimentally optimized and the synthesis conditions were confirmed. Also, a 0 ~ 0.15 mole ratio of metal(Co, Fe) was alloyed in order to increase the catalyst activation performance of Ni and finally, spherical nano $Ni_{(1-x)}-M_{(x=0{\sim}0.15)}$(M = Co, Fe) alloy materials were compounded. In order to evaluate the catalyst activation for hydrocarbon fuel, fuel gas(10%/$CH_4$+10%/Air) was added and the responding gas was analyzed with GC(Gas Chromatography). Catalyst activation improvement was confirmed from the 3% hydrogen selectivity and 2.4% methane conversion rate in $Ni_{0.95}-Co_{0.05}$ alloy; those values were 4.4% and 19%, respectively, in $Ni_{0.95}-Fe_{0.05}$ alloy.

• 전기화학회지
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• 제13권2호
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• pp.123-127
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• 2010

Redox Flow Battery용 고내구성 및 고효율 전극의 제조를 위해 DSA(Dimensionally Stable Anode)를 집전체 및 전극으로 사용하고 흑연 입자를 이용한 전극을 제조하여 DSA와 압연하는 방법으로 일체화 된 흑연/DSA 전극의 전기화학적 특성을 조사하였다. 1 M $VOSO_4$ + 5M $H_2SO_4$ 혼합용액과 2 M $VOSO_4$ + 2.5M $H_2SO_4$ 혼합된 용액의 전해액 시스템에서 Cyclic Voltammetry(CV) 방법을 이용하여 -0.7 V에서 1.6 V vs. SCE의 전위범위에서 전극의 특성을 실험한 결과, 높은 농도의 2M $VOSO_4$ 전해액에서도 바나듐 이온들의 redox couple 반응을 잘 나타내고 있으며 가역성도 우수한 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 제조된 일체화된 흑연/DSA 전극을 redox flow battery에 적용할 경우에 고내구성, 내부식성 및 전지의 에너지밀도, 출력밀도와 에너지효율을 향상시킬 것으로 판단된다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권1호
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• pp.22-28
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• 2019

To maximize the oxygen evolution reaction (OER) in the electrolysis of water, nano-grade $IrO_2$ powder with a low specific surface was prepared as a catalyst for a solid polymer electrolyte (SPE) system, and a membrane electrode assembly (MEA) was prepared with a catalyst loading as low as $2mg\;cm^{-2}$ or less. The $IrO_2$ catalyst was composed of heterogeneous particles with particle sizes ranging from 20 to 70 nm, having a specific surface area of $3.8m^2g^{-1}$. The anode catalyst layer of about $5{\mu}m$ thickness was coated on the membrane (Nafion 117) for the MEA by the decal method. Scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) confirmed strong adhesion at the interface between the membrane and the catalyst electrode. Although the loading of the $IrO_2$ catalyst was as low as $1.1-1.7mg\;cm^{-2}$, the SPE cell delivered a voltage of 1.88-1.93 V at a current density of $1A\;cm^{-2}$ and operating temperature of $80^{\circ}C$. That is, it was observed that the over-potential of the cell for the oxygen evolution reaction (OER) decreased with increasing $IrO_2$ catalyst loading. The electrochemical stability of the MEA was investigated in the electrolysis of water at a current density of $1A\;cm^{-2}$ for a short time. A voltage of ~2.0 V was maintained without any remarkable deterioration of the MEA characteristics.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.439-445
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• 2022

본 연구에서는 전기방사를 이용해 제조한 Si/C Fiber 표면에 실리콘과 석유계 피치를 코팅하여 전지의 용량 안정성을 개선하고자 하였다. TEOS와 PAN을 전기방사 Fiber의 전구체로 사용하여 DMF에 용해해 방사하였다. 전기 방사된 Fiber는 탄화, 환원, 피치 코팅 공정의 특성을 분석하여 최적 공정을 조사하였으며, TEOS와 PAN의 비율에 따라 제조한 음극 소재의 성능을 평가하였다. 탄화/환원 공정 후의 TEOS : PAN = 4 : 6 (CR-46)로 제조된 음극 복합 소재는 657 mAh/g의 용량을 보여주었다. 전기화학적 성능을 개선하기 위하여, CR-46 표면에 실리콘과 석유계 피치를 코팅하였다. 피치의 조성을 10 wt%로 고정하였을 때, 실리콘의 함량이 증가할수록 용량은 개선되지만, 안정성은 저하됨을 알 수 있었다. 실리콘의 조성을 10 wt%로 제조한 음극 복합 소재는 982.4 mAh/g의 높은 용량과 86.1%의 용량 안정성을 확인할 수 있었다. 고속 충·방전 특성을 분석하기 위한 율속 테스트에서는 80.2%의 용량비(5C/0.1C)를 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.411-417
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• 2013

리튬 2차전지 음전극 활물질로 사용하기 위해, 실리콘(Si) 나노입자(평균입경 100 nm, 0~50 wt%)와 흑연 분말(평균입경 $15{\mu}m$)을 사용하여 볼밀링법으로 흑연-실리콘 복합체 분말을 제조하고 그 전기화학적 특성을 조사하였다. 실리콘 함량이 증가할수록 흑연은 볼밀링에 의해 입경이 작아지고 무정형 특성을 보이는 반면, 실리콘 입자는 나노결정성의 변화 없이 무정형 흑연 내에 싸여진 형태로 유지되었다. 저속 사이클릭 볼타메트리 특성상 0.2~0.35 V와 0.55~0.6 V에서 각각 흑연과 실리콘의 전형적 산화피크가 검출되었고 가역성도 우수(첫 사이클 제외)한 반면, 고속 거동에서는 사이클 반복에 따른 비가역성이 현저하게 나타났다. 또한 충방전 초기에는 큰 비가역 용량이 나타나지만 사이클 경과에 따라 감소하였으며, 특히 실리콘을 20 wt% 정도 포함하는 복합체가 50 사이클에서 약 485 mAh $g^{-1}$의 포화된 방전용량을 나타내었다. 이것은 실리콘을 싸고 있는 흑연의 무정형 상이 실리콘-리튬의 합금/탈합금에 따른 체적 변화를 안정적으로 완충할 수 있는 모폴로지가 재료의 적정 조성(흑연:실리콘=8:2 w/w)에 의해 형성되었기 때문이다.