• 전기화학회지
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• 제18권1호
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• pp.31-37
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• 2015

삼성분 칼코게나이드 화합물인 황화 주석 저마늄 ($Sn_xGe_{1-x}S$) 합금 나노입자를 메틸 주석 $(Sn(CH_3)_4$, tetramethyl tin, TMT) 메틸 저마늄 $(Ge(CH_3)_4$, tetramethyl germanium, TMG), 황화수소 ($H_2S$, hydrogen sulfide) 혼합 가스의 레이저 광분해 반응법으로 합성할 수 있으며, 이때 반응기 안의 가스 혼합비율에 따라 나노입자의 주석과 저마늄의 조성비를 조절할 수 있었다. 조성비를 가변시킨 나노입자는 모두 결정성을 갖게 만들 수 있었으며, 리튬 이온 전지의 음극소재로서 우수한 특성을 보여주었다. 조성비에 따라 특성을 조사결과, 황화저마늄은 70 사이클 후 최대 1200 mAh/g의 가장 높은 방전용량을 갖는 것과, 주석 성분 함량이 클수록 높은 충방전률에서 용량 유지가 더 잘 됨을 확인하였다. 이와 같은 우수한 효율의 황화물 합금 나노입자의 새로운 대량 합성법은 고성능 에너지 변환 소재 실용화에 기여할 것으로 예상된다.

• 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.

• 공업화학
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• 제27권4호
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• pp.415-420
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• 2016

음극소재의 전기화학적 성능을 향상시키기 위해, 인산의 화학처리를 통한 헤테로 원자를 도입함으로써 석탄계 피치의 표면 개질을 수행하였다. 제조된 표면 개질 피치 음극소재의 물리적 특성은 XRD, FE-SEM, XPS 분석을 통하여 수행되었으며, 전기화학적 특성은 $LiPF_6$ (EC : DMC = 1 : 1 vol% + VC 3 wt%) 전해액을 사용하여 충 방전 테스트, 율속 테스트, 순환 전압 전류 테스트와 임피던스 테스트를 통해 조사하였다. 인산 3 wt% 첨가된 표면 개질 피치 전지의 초기 충전 용량 및 초기효율은 489 mAh/g, 82%로 다른 조성의 음극소재보다 우수하였다. 또한 3 wt% 인산으로 표면개질된 CTP 음극소재의 용량 보존율은 30사이클 후에 86%를 나타냈으며, 2 C/0.1 C에서 87%의 우수한 율속 특성을 보여줌을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제19권4호
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• pp.51-57
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• 2010

실리콘 웨이퍼공정에서 발생하는 실리콘 슬러지로부터 리싸이클링 공정으로 Si-SiC 혼합물을 분리 회수한 다음 기계적 합성법으로 Si-SiC-CuO-C 복합물을 제조하였으며, 리튬전지 음극물질로서의 가능성을 조사하였다. 실리콘 슬러지의 주요 불순물은 절삭유, 금속불순물 및 SiC를 들 수 있다. 오일세정-자력선별-산세척으로 절삭유와 금속불순물을 제거한 다음 고에너지 밀링법으로 Si-SiC-CuO-C 복합물을 합성하였다. 복합물의 충방전 용량과 사이클 특성을 조사한 결과, 수명에 따른 용량 유지 특성이 향상된 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 복합물을 구성하는 SiC와 CuO 관련 물질은 실리콘의 부피팽창으로 인한 기계적 파괴 현상을 억제하는 요소로 작용하는 것으로 추정되며, 반면에 Fe 등과 같은 불순물은 전극의 충방전 용량을 감소시키는 요인으로서 전극물질 합성 전에 10 ppm 이내로 제거되어야 하는 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권3호
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• pp.303-308
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• 2018

본 연구에서는 리튬이차전지 음극활물질인 Silicon/Carbon (Si/C) 복합소재를 제조하여 바인더 및 첨가제가 전지성능에 미치는 영향을 조사하였다. Si/C 합성물은 마그네슘의 열 환원 반응을 통해 SBA-15 (Santa Barbara Amorphous material No. 15)를 제조한 후 페놀 수지의 탄화 과정을 통해 합성하였다. Si/C 음극소재는 충 방전, 순환전압전류, 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 성능을 분석하였다. PAA 바인더를 이용한 Si/C 전지의 용량은 1,899 mAh/g으로 다른 바인더를 사용한 합성물보다 우수하였으며, 40 사이클 동안 92%에 달하는 높은 용량 보존율을 나타내었다. 또한, VC 첨가제를 사용한 전지의 경우 3,049 mAh/g의 높은 초기용량을 나타내며, 실리콘 표면에 보호막을 형성해 초기 비가역용량을 감소시켜줌을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.459-464
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• 2016

본 연구에서는 리튬이온 전지용 실리콘 음극소재의 사이클 안정성 및 율속 특성 향상을 위해 다공성 실리콘/탄소 복합소재의 전기화학적 특성을 조사하였다. 나노 실리카 제조는 스토버 방법을 사용하고 교반 속도, 교반 온도 및 $NH_3$/TEOS 비율을 조절 하여 100~500 nm 크기의 구형 실리카를 합성하였다. 구형 나노 실리카의 마그네슘 열환원과 산처리 과정을 통해 다공성 실리콘을 얻고, 제조된 다공성 실리콘에 Phenolic resin을 탄소전구체로 사용하여 최종적으로 다공성 실리콘/탄소 활물질을 합성하였다. 또한 $LiPF_6$ (EC:DMC:EMC=1:1:1 vol%) 전해액에서 다공성 실리콘/탄소 음극소재의 충 방전, 순환전압 전류, 임피던스 테스트 등의 전기화학적 특성을 조사 하였다. 다공성 실리콘/탄소 복합소재의 음극활물질로서 코인 전지의 성능을 조사한 결과 초기용량 및 40사이클 용량 보존율은 각각 2,006 mAh/g, 55.4%를 나타내었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권1호
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• pp.65-68
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• 2012

Novel type $Li_{1.1}V_{0.9-2x}W_xMo_xO_2$ powders were prepared by a solid-state reaction of $Li_2CO_3$, $V_2O_3$, $WO_2$ and $MoO_2$ precursors in a nitrogen atmosphere containing 10 mol % hydrogen gas, and assessed as anode materials in lithium-ion batteries. The specific charge and discharge capacities of the $Li_{1.1}V_{0.9-2x}W_xMo_xO_2$ anodes were higher than those of the bare $Li_{1.1}V_{0.9}O_2$ anode. The cyclic efficiency of these anodes was approximately 73.3% at the first cycle, regardless of the presence of W and Mo doping. The composite anode, which was composed of $Li_{1.1}V_{0.75}W_{0.075}Mo_{0.075}O_2$ (20 wt %) and natural graphite (80 wt %), demonstrated reasonable specific capacity, high cyclic efficiency, and good cycling performance, even at high rates without capacity fading.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권4호
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• pp.394-400
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• 2002

리튬 이차전지용 부극재료로 미량의 실리콘이 첨가된 주석산화물 박막을 R.F. magnetron sputtering법을 이용하여 제조하였다. 실리콘의 첨가로 인해 주석의 산화상태를 감소시켜서 첫 번째 충방전 동안 비가역성을 감소시키는 전기 화학적 결과를 얻을 수 있었다. 주석 산화물 박막의 결정 배향성은 기판온도가 올라감에 따라서 (110),(101),(211) 면들이 성장하였다. 합성된 박막은 기판온도가 $300^{\circ}C$이고 $Ar:O_2$의 비가 7:3일때, 700mAh/g의 에너지 밀도를 가지며 가장 좋은 가역성능을 보여주었다.

• 폴리머
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• 제35권6호
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• pp.586-592
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• 2011

본 연구에서는 전바나듐 레독스-흐름 전지용 음이온교환막의 제조를 위하여 vinylbenzyl chloride-co-styreneco-hydroxyethyl acrylate(VBC-co-St-co-HEA) 공중합체를 합성하였으며, 아민화 및 가교 반응을 통하여 음이온교환막을 제조하였다. 구조확인을 위하여 FTIR, $^1H$ NMR, TGA, GPC 분석을 하였으며, 음이온교환막의 함수율, 이온교환용량, 전기저항, 이온전도도 및 전바나듐 레독스-흐름 전지의 효율을 측정하였다. 음이온교환막의 이온교환용량, 전기저항, 이온전도도는 각각 1.17 meq/g, $1.9{\Omega}{\cdot}cm^2$, 0.009 S/cm이었으며, 전바나듐 레독스-흐름 전지 효율 실험 결과 충 방전효율, 전압효율 및 에너지효율은 각각 99.5, 72.6, 72.1%이었다.

• 전기화학회지
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• 제22권3호
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• pp.112-121
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• 2019

본 연구에서는 마이크로 크기의 실리콘 입자와 탄소나노튜브를 활용하여 고용량을 갖는 실리콘/탄소나노튜브/탄소 복합입자를 제조하여 리튬이차전지용 음극활물질로서의 적용가능성을 확인하고자 하였다. 실리콘/탄소나노튜브/탄소 복합입자 제조를 위해 분무건조 방식을 이용하여 실리콘입자가 탄소나노튜브에 의해 균일하게 분산되어 비정질탄소로 결합된 구조를 갖는 구형의 복합입자를 제조하였다. 제조한 복합입자는 실리콘 입자 주변에 탄소나노튜브의 네트워크 구조를 형성하며 비정질 탄소에 의해 실리콘 입자와 탄소나노튜브의 입자들이 결합한 상태를 유지하는 구조로 이루어진다. 이러한 복합입자의 구조적인 특성으로 인해 계속적인 충방전 과정에서 실리콘의 부피팽창이 효과적으로 완충되고 이에 따라 전기적 접촉 손실 및 SEI 막 형성에 따른 비가역 반응이 제어되어 우수한 수명 특성 및 충전출력 특성을 갖는 것으로 나타난다.