• 한국분말재료학회지
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• 제30권5호
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• pp.387-393
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• 2023

Transition metal chalcogenides are promising cathode materials for next-generation battery systems, particularly sodium-ion batteries. Ni₃Co₆S₈-pitch-derived carbon composite microspheres with a yolk-shell structure (Ni₃Co₆S₈@C-YS) were synthesized through a three-step process: spray pyrolysis, pitch coating, and post-heat treatment process. Ni₃Co₆S₈@C-YS exhibited an impressive reversible capacity of 525.2 mA h g^-1 at a current density of 0.5 A g^-1 over 50 cycles when employed as an anode material for sodium-ion batteries. However, Ni₃Co₆S₈ yolk shell nanopowder (Ni₃Co₆S₈-YS) without pitch-derived carbon demonstrated a continuous decrease in capacity during charging and discharging. The superior sodium-ion storage properties of Ni₃Co₆S₈@C-YS were attributed to the pitch-derived carbon, which effectively adjusted the size and distribution of nanocrystals. The carbon-coated yolk-shell microspheres proposed here hold potential for various metal chalcogenide compounds and can be applied to various fields, including the energy storage field.

• 전기화학회지
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• 제27권2호
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• pp.55-72
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• 2024

이차전지는 우리 생활에 있어 지구온난화에 따른 화석연료의 대체원으로서 전기차 및 에너지저장장치(Energy storage system, ESS) 등 필수불가결한 신재생에너지원으로 활용하고 있다. 그러나, 과방전, 고속충방전, 단락 등 여러 원인에 따른 이차전지 내 열폭주 현상으로 인해 배터리 화재 및 폭발에 대한 사건사례들이 보고되고 있으며, 각각의 원인에 적합한 해결책을 찾기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 특히, 과충전 과정에서 원인으로 추정되는 사례들이 지속적으로 보고되고 있으므로, 본 총설에서는 과충전 과정에서 발생할 수 있는 이차전지의 화학적 반응들을 살펴보고, 이를 점검 및 예방하기 위한 위험조사방법에 대해서 이야기하고자 한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권2호
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• pp.291-298
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• 2024

Due to its high theoretical capacity, Silicon (Si) has shown great potential as an anode material for lithium-ion batteries (LIBs). However, the large volume change of Si during cycling leads to poor cycling stability and low Coulombic efficiency. In this study, we synthesized Si/Carbon C45:Graphene composites using a ball-milling method with a fixed Si content (20%) and investigated the influence of the C45/Gr ratio on the electrochemical performance of the composites. The results showed that carbon C45 networks can provide good conductivity, but tend to break at Si locations, resulting in poor conductivity. However, the addition of graphene helps to reconnect the broken C45 networks, improving the conductivity of the composite. Moreover, the C45 can also act as a protective coating around Si particles, reducing the volume expansion of Si during charging/discharging cycles. The Si/C45:Gr (70:10 wt%) composite exhibits improved electrochemical performance with high capacity (~1660 mAh g^-1 at 0.1 C) and cycling stability (~1370 mAh g^-1 after 100 cycles). This work highlights the effective role of carbon C45 and graphene in Si/C composites for enhancing the performance of Si-based anode materials for LIBs.

• 대한한의학원전학회지
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• 제12권2호
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• pp.16-53
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• 1999

On the viewpoint of Nae-Kyung and Ju-Yeok, the Seok-Kok's Pu-Yang-Non and other oriental medical doctor's Po-Eum-Eok-Yang, Pu-Yang-Eok-Eum theory which are on the basis of the Kun-Shin-Sang-Wha theory of Nae-Kyung and Myung-Mun theory of Nan-Kyung were compared and studied. The results were as follows : 1. Ju-Yeok and Nae-Kyung said the South is Fire. And explained it as the chief object of life activity by likening to king or saint. And said the North is Water. but didn't mentioned that there exists Fire. The activity of Kun-Wha is regarded as the the chief object of life activity and the Shin-Su can be vatalized by receiving the Shim-Kun-Wha. Therefore, the Seok-Kok's opinion that Shang-Wha is the Fire received by Shin-Su matchs the theory of Nae-Kyung and Nan-Kyung. 2. The Kidney(Shin) in Nae-Kyung means Puk-Bang- Han-Su(The North Cold Water) which has two characters, charging and discharging, ascending and descending. The paragrap "Kam-Ga-Seub(坎加習)" in Ju-Yeok means Puk-Bang-Su(The North Water) which also has two characters, charging and discharging, ascending and descending. The beginning and the end. And One Eum and Two Yang of Ri Sign of divination(離卦) cannot be divided into Su-Jang and Wha-Jang, the same as that, One Yang and Two Eum of Kam Sign of divination(坎卦) is Puk-Bang-Han-Su which cannot be divided into Shin and Myung-Mun. The theory of Choa-Shin-Woo-Myung-Mun of Nan-Kyung is the result that the Shin which has two characters is regarded as two organs. Therefore, from the viewpoint of Nae-Kyung and Ju-Yeok, the Seok-Kok's opinion that the Shin is the Puk-Bang-Han-Su which charges from the right and discharges to the left is more proper. 3. For the first time, the right kidney(Woo-Shin) defined as Myung-Mun in the Nan-Kyung and it is trailblazing theory which dosen't exist in the Nae-Kyung. But from the viewpoint of Nae-Kyung, Myung-Mun-Shang-Wha which some oriental medical doctors thought importantly is considered as Shim-Po which is in charge of the order of Shim(心命). 4. The rush of heat to the upper part(上熱) is raised by blind acting of Shang-Wha which exists in the lower part. This theory is on the basis of the Myung-Mun-Shang-Wha theory of Nan-Kyung. The theory that Wha is in the Shin(Kidney) doesn't exist and only the theory exists that the fever happens by the Kun-Wha not going down but ascending in the Nae-Kyung. Therefore the Shang-Wha blind acting theory of the lower part is not coincided with the theory of Nae-Kyung. 5. When the Vital power(陽氣) is blocked by bad tendencies(邪氣) like uncontrolled joy and anger or too much cold and heat etc, the trapped heat(鬱熱) or Ascending Shang-Wha apper, so Vital power itself cannot have blind activity or excess. Therefore, the theory of oriental medical doctors that the remaining vital power is the fire(氣有餘便是火) cannot be materialized. 6. On the basis of the Woo-Shin-Myung-Mun theroy, oriental medical doctors attached importance to Shin-Eum and Shin-Yang. So they emphasized on Ja-Eum-Gang-Wha or On-Bo-Shin-Yang for curing the Fire. Contrarily, On the viewpoint of siding with the vital power which is the Good and repressing the bad tendency which is the Bad, and another viewpoint that when the vital power which is Shim-Kun-Wha moves through the body consistently and fills up the body, then the enery and blood can be made, the Seok-Kok's theory is coincided with the theory of Nae-Kyung.

• 전기화학회지
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• 제23권4호
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• pp.105-112
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• 2020

리튬이온 이차전지용 음극 활물질 중 전환반응을 거치는 전이금속 산화물은 높은 용량을 지니고 있으나, 아직 해결되어야 하는 여러 문제점을 지니고 있다. 본 연구에서는 새로운 음극 활물질로써 망간 피로인산화물(Mn₂P₂O₇) 및 니켈 피로인산화물(Ni₂P₂O₇)과 이를 포함하는 탄소 복합물질을 고상법으로 간단하게 합성하였다. 망간 피로인산화물 및 니켈 피로인산화물의 초기 가역용량은 각각 333 및 340 mAh g^-1의 용량을 나타내었으며, 탄소와 복합재료를 구성하면 각각 433 및 387 mAh g^-1로 가역용량이 증가하였을 뿐만 아니라 초기효율도 약 10% 정도 향상되었다. 망간 피로인산화물과 탄소와의 복합재료로 구성된 활물질이 가장 높은 초기용량과 효율을 지니며, 사이클 성능도 가장 우수하였다. 다중 음이온을 포함하는 망간 피로인산화물은 망간 산화물인 MnO와 비교하였을 때, 음이온의 질량이 크기 때문에 무게당 용량은 낮았지만, 전압곡선이 기울기를 지니는 형태를 나타내면서 충전(lithiation)전압은 0.51에서 0.57 V (vs. Li/Li⁺)로 높아지고, 방전(delithiation)전압은 1.15에서 1.01 V (vs. Li/Li⁺)로 낮아졌다. 따라서, 충전과 방전에서의 전압차이가 0.64 에서 0.44 V로 크게 감소하므로 전지의 전압효율이 개선되며, 방전과정에서 음극전위가 낮아지게 되어 완전지의 작동전압을 높일 수 있다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제44권5호
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• pp.750-759
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• 2016

크라프트 리그닌-polyacrylonitrile (PAN) 그라프트 공중합체의 전기방사 나노섬유매트를 열처리와 이산화망간($MnO_2$) 전기증착법을 이용하여 리그닌 기반 탄소나노섬유 매트(lignin based carbon nanofiber mat, LCNFM)로 제조하고, 슈퍼캐퍼시터용 전극소재(electrode)로의 응용가능성에 대하여 조사하였다. 전기증착 처리시간이 길수록 $MnO_2$-LCNFM 표면의 흡착되는 이산화망간양이 증가하였으며, 이에 따른 탄소나노섬유의 직경과 이산화망간 흡착층이 증가하였다. $MnO_2$-LCNFM 전극의 전기 화학적 특성을 순환전압전류측정(cyclic voltammetry)을 통해 평가하였고, 최대 $168.0mF{\cdot}cm^{-2}$의 비축적용량을 보였다. $MnO_2$-LCNFM를 이용하여 $H_3PO_4$/Polyvinyl alcohol 겔 전해질로 제작한 하이브리드 슈퍼캐퍼시터(hybrid supercapacitor)는 약 90%의 전기용량 효율(capacitance efficiency)을 보였으며, 1,000회의 충 방전 시험에서 안정적인 거동을 나타냈다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권3호
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• pp.99-105
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• 2014

$LiCoO_2$는 박막전지의 양극재료로써 많은 관심을 받고 있는 물질이다. 본 연구에서는 졸-겔 스핀코팅공정과 열처리 과정을 거쳐 Au 금속 지지체 위에 $LiCoO_2$ 박막을 합성하였으며, 열처리 온도와 열처리 시간에 따른 $LiCoO_2$ 박막의 전기 화학적 성질을 고찰하였다. 합성된 박막의 물리화학적 성질은 X-선회절분석기(XRD), 전자현미경(SEM)과 원자간력현미경(AFM)에 의해 조사하였으며 전기화학적 특성분석을 위하여 galvanostatic법을 이용하여 충 방전 사이클 특성도 조사하였다. X-선 회절 결과로부터 $550^{\circ}C$와 $750^{\circ}C$ 지지체 위에 성장된 박막은 각각 스피넬구조와 층상 암염구조를 갖는다. $750^{\circ}C$에서 10분과 30분 열처리한 시료의 RMS 조도와 입자의 크기는 큰 차이를 보이지 않았으나, 120분 열처리한 시료는 RMS 조도의 증가, 입자크기의 증가 그리고 세공이 관찰되었다. $750^{\circ}C$에서 10분, 30분, 120분 열처리한 $LiCoO_2$ 박막의 방전용량은 각각 54.5, 56.8, $51.8{\mu}Ah/cm^2{\mu}m$이고 50회의 충 방전 후의 방전용량 복원률은 97.25, 76.69, 77.19 %이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권1호
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• pp.27-34
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• 2010

본 연구에서는 순환방식의 1000 CMH급 전기집진장치 성능평가 시스템 구축하여, 대용량 순산소 연소 장치 없이 순산소 연소가스 모사 조건(고농도 $CO_2$ 조건)에서 엣지-평판형 전기집진장치를 방전극 형상, 집진판 간격, 유입속도, 가스조성 및 분진 입경에 따라 성능을 평가하였다. $CO_2$ 70% 조건에서 3 종 방전극에 대해 성능 비교를 한 결과, 방전극 편 면적이 넓은 방전극이 상대적으로 높은 포집효율을 나타내었다. 또한 유입속도가 감소할수록, 분진 입경이 증가할수록, 집진판 간격이 좁을수록 분진 집진 효율이 증가하였으나, $CO_2$ 농도가 증가할수록 효율이 감소하였다. 그러므로 $CO_2$ 농도가 높을 것으로 예상되는 순산소 연소 등 배기가스 조건에 적용되는 전기집진장치를 설계할 경우, 기존과 동일한 단위 가스 체적 당 코로나 전력 조건에서 집진장치 내부 유속을 줄이거나 집진판 간격을 좁히는 설계변화가 요구되며, 방전극의 경우 방전편 면적이 넓으면서 코로나 전류가 높은 방전극이 적용되야 할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.313-322
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• 2013

배터리는 최근 여러 분야에서 중요한 에너지원 역할을 하고 있는데, 사용 중 충방전을 거듭하면 용량이 점차 저하되며 초기 대비 80% 이하로 떨어지면 고장으로 간주되므로, 이를 예측하기 위한 수명 예측 기법이 활발히 개발되고 있다. 본 연구에서는 사용중인 배터리에 대해 충전곡선 기울기를 이용하여 배터리의 용량을 평가하고 이를 바탕으로 잔존수명을 예측하는 새로운 방법을 제안하였다. 이 과정에서 발생하는 여러 불확실성을 고려하기 위해 베이지안 접근법에 기반한 파티클 필터 방법을 활용하였고 그 결과 잔존수명을 확률분포로 구하였다. 개발된 방법을 미국 NASA Ames 연구소와 본 연구실에서 직접 수행한 배터리 충방전 시험 데이터에 대해 각각 적용한 결과 충전곡선 기울기가 용량 열화를 잘 나타내며 파티클 필터로 예측된 잔존수명 신뢰구간은 실제 수명을 잘 포함함을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권4호
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• pp.409-414
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• 2008

상전이 방법을 이용하여 전기흡착용 다공성 탄소전극을 제조하였다. 활성탄소분말(ACP)과 Polyvinylidene fluoride(PVdF) 용액을 혼합한 전극슬러리를 제조한 후 나이프 캐스팅 방법으로 전극슬러리를 흑연박막 위에 코팅하였다. 코팅된 전극을 비용매인 증류수에 침지시켜 다공성 탄소전극을 제조하였다. ACP의 함량비(50.0, 75.0, 83.3, 87.5, 90.0 wt%)를 변화시켜 전극을 제조하여 ACP 함량에 따른 탄소전극의 물리적, 전기화학적 특성을 분석하였다. SEM 사진을 통해 제조된 탄소전극의 표면을 관찰한 결과 상전이에 의해 미세한 기공들이 전극 표면에 균일하게 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한 전극의 평균 기공 크기는 72.7$\sim$86.4 nm로 나타났으며 ACP의 함량이 증가할수록 기공의 크기는 감소하였다. 제조된 전극들에 대해 cyclic voltammetry(CV) 분석법으로 전기화학적 특성을 분석하였다. 모든 전극에서 전형적인 전기이중층에서의 흡착 및 탈착반응을 나타내었다. 전극의 축전용량은 ACP의 함량비가 증가할수록 크게 증가하였으며 ACP 함량이 50.0 wt%일 때 2.18 F/cm$^2$, 90.0 wt%일 때 4.77 F/cm$^2$의 축전용량을 나타내었다.