올리빈형 LiFe_0.965Cr_0.03B_0.005PO₄ and LiFe_0.965Cr_0.03Al_0.005PO₄ 분말의 전기전도도

김창삼,Kim, Chang-Sam 한국결정성장학회 2010 한국결정성장학회지 Vol.20 No.3

크롬이 도핑된 $LiFePO_4$ 분말이 도핑되지 않은 것보다 이차전지용 양극활물질로서 우수한 전기화학적 특성을 나타내었다. 이러한 향상은 도핑에 의해서 양극활물질의 전자전도도가 높아지기 때문인 것으로 생각되고 있다. 크롬과 또 하나의 전형원소가 도핑된 $LiFe_{0.965}Cr_{0.03}B_{0.005}PO_4$와 $LiFe_{0.965}Cr_{0.03}Al_{0.005}PO_4$의 전기전도도를 30에서 $80^{\circ}C$ 범위에서 측정하였다. 도핑된 분말은 유성밀에 의한 기계화학적 혼합을 한 후 675~$750^{\circ}C$에서 5~10시간 열처리하여 합성하였다. 이러한 도핑은 분말의 전기전도도를 높이고 입자 성장을 촉진시켰다. 크롬과 알루미늄이 도핑된 $LiFe_{0.965}Cr_{0.03}Al_{0.005}PO_4$ 분말의 $30^{\circ}C$에서의 전기전도도는 $1{\times}10^{-8}S/cm$이었으며, 이 값은 도핑하지 않은 것보다 두 자릿수 높은 값 이었다. $LiFePO_4$ doped with Cr showed improved electrochemical properties as a cathode material of lithium-ion batteries compared to the undoped. The improvement was thought that the doping would raise the electronic conductivity of the compounds. The electrical conductivity of $LiFe_{0.965}Cr_{0.03}B_{0.005}PO_4$ and $LiFe_{0.965}Cr_{0.03}Al_{0.005}PO_4$ powder was measured in the temperature range from 30 to $80^{\circ}C$. The doped powders were synthesized via mechanochemical milling and subsequent heat treatment at 675~$750^{\circ}C$ for 5~10h. The doping enhanced grain growth and electrical conductivity. The electrical conductivity of the $LiFe_{0.965}Cr_{0.03}Al_{0.005}PO_4$ powder at $30^{\circ}C$ was $1{\times}10^{-8}S/cm$, which was higher two orders of magnitude than that of the undoped.

고상반응에 의한 NiO 나노 결정의 성장거동에 관한 연구

김창삼,정덕수,강승민,Kim, Chang-Sam,Cheong, Deock-Soo,Kang, Seung-Min 한국결정성장학회 2009 한국결정성장학회지 Vol.19 No.4

We characterized the growth behavior of nano NiO crystals synthesized by heat-treatment in air at the elevated temperatures using nickel nitrate ($Ni(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$). The crystals had the octahedral shape and the length of 200${\sim}$500 nm. The truncation was observed when the NiO powder was heated up to $900^{\circ}C$ for 2 hours. but not be seen at under $600^{\circ}C$. It was observed that nano NiO crystals synthesized at $900^{\circ}C$ made up the networks, the coalescence of the nano crystals through the neck formation between the crystals appeared as the first stage in the sintering mechanism. $Ni(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$를 원료로 하여 고온에서 열처리함으로써 얻어진 NiO 나노 결정의 성장거동에 대하여 고찰하였다. 성장된 결정의 상은 정 8면체의 구조를 갖고 있었으며, 200${\sim}$500 nm 크기로 성장하였다. $900^{\circ}C$에서 2시간 동안 열처리하였을 때, $600^{\circ}C$ 이하의 열처리 온도에서 나타나지 않았던 (110)과 (100) facet이 생성되는 것을 관찰할 수 있었다 또한 $900^{\circ}C$ 열처리에서는, $600^{\circ}C$ 이하의 온도에서 열처리 한 시료보다 크기가 작은 결정상이 neck을 형성하면서 성장하였음을 관찰하였다.

제어된 기공을 이용한 질화규소 휘스커의 성장

김창삼,한경섭,김신우,Kim, Chang-Sam,Han, Kyong-Sop,Kim, Shin-Woo 한국결정성장학회 2005 한국결정성장학회지 Vol.15 No.2

본 연구에서는 질화규소의 소결 과정에서 인위적으로 형성시킨 기공내부에 질화규소의 휘스커를 성장시키는 새로운 방법을 시도하였다. 실험변수로는 기공의 크기, 기공률 및 질소압력을 사용하였다. 기공률이 14vol%와 27vol%로 낮은 경우에는 질화규소 휘스커가 기공내부에 잘 성장되었으나 39vol%와 50vol%로 기공률이 증가된 경우에는 휘스커가 거의 성장하지 않았다. 한편 기공의 크기와 질소압력은 기공내부에 질화규소 휘스커의 성장에 거의 영향을 주지 않았고, 소결과정에 기공 내에 휘스커를 성장시키는 중요한 조건은 고립된 형태의 닫힌 기공을 유지하는 것임을 알았다. In this study a new growing method of silicon nitride whiskers in the inside of large pores made intentionally during the sintering was conducted. Pore size, pore vol%, and nitrogen pressure were used as experimental variables. Silicon nitride whiskers were well grown in the inside of pores with low pore vol% range from 14 to 27 but not grown with high pore vol% such as 39 and 50. On the other hand, pore size and nitrogen pressure did not have any influence on the whisker growth. Therefore the most important factor to grow silicon nitride whisker in the inside of large pores during sintering was to make pores isolated or closed.

Ni 산성염과 Ni 염기성 염의 혼합에 의한 나노 NiO 분말 제조 및 이의 환원 특성

김창삼,윤동훈,전성운,권혁보,박상환,Kim, Chang-Sam,Yun, Dong-Hun,Jeon, Sung-Woon,Kwon, Hyok-Bo,Park, Sang-Hwan 한국결정성장학회 2010 韓國結晶成長學會誌 Vol.20 No.6

나노 크기의 NiO 분말을 Ni 산성염과 Ni 염기성염을 혼합하여 제조하는 방법에서 원료가 생성되는 NiO와 이의 환원으로 생성되는 Ni 결정 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 산성염으로는 Ni formate를 염기성염으로는 수산화 Ni과 염기성 Ni 탄산염을 사용하였다. 혼합비는 산성염 1당량에 염기성염 9당량을 사용하였으며, 탄산염을 사용한 경우 $750^{\circ}C$/2 h 하소에서도 ~100 nm의 구형의 NiO 분말을 얻었으며, 수산화 염을 사용한 경우는 $600^{\circ}C$/2 h에서는 ~100 nm의 유사 구형의 NiO가 생성되나, $750^{\circ}C$ 열처리에서는 100~600 nm의 유사 입방체 분말을 얻었다. 수산화 염을 사용한 경우에는 탄산염을 사용한 경우에 비하여 수소가스에 의한 환원이 훨씬 빠르게 진행되어 necking이 일어나며 소결이 이루어져 다공체를 형성하였다. 이들 특성을 TG/DSC, XRD, SEM으로 분석하였다. Nanosized NiO powder was prepared by mixing an acid nickel salt and a base nickel salt and their reduction behavior was studied. Ni formate was employed as an acid salt and nickel hydroxide and basic nickel carbonate as base salts. One equivalent acid salt was mixed with 9 equivalent base salt. The mixture of the formate and the carbonate produced ~100 run spherical NiO powder by heat treatment at $750^{\circ}C$/2 h, but the mixture of the formate and the hydroxide gave rise to ~100 nm pseudo spherical NiO powder by heat treatment at $600^{\circ}C$/2 h and grew fast to give pseudo cubic crystals of 100~600 run by heat treatment at $750^{\circ}C$/2 h. Reduction by hydrogen gas proceeded much faster for the one with the hydroxide than that with the carbonate to give porous body with well grown necks. Their behavior was studied by analysis of TG/DSC, XRD, and SEM.

NiO 나노 결정의 환원 반응에 의한 Ni 형성 거동에 관한 연구

김창삼,강승민,Kim, Chang-Sam,Kang, Seung-Min 한국결정성장학회 2009 韓國結晶成長學會誌 Vol.19 No.5

NiO 나노 결정을 수소 분위기에서 환원시켜 Ni 금속이 형성되는 거동에 대하여 고찰하였다. NiO 나노 결정은 $Ni(NO_3)_2\cdot6H_2O$를 열처리하여 얻었고, 200~500 nm의 입도와 정 팔면체의 형상을 나타내었다. 이 결정은 일반적인 합성조건에서는 잘 형성되지 않는 불안정 상태인 불안정상태인 (111)면이 발달한 결정체였다. 환원은 300과 $600^{\circ}C$에서 15분과 60분간 수행하였다. NiO 결정의 환원은 불안정한 (111)면에서 우선적으로 일어나기 시작하였으며, $300^{\circ}C$ 환원에서는 팔면체 형상을 유지하면서 Ni로 환원되었다. $600^{\circ}C$ 환원에서는 팔면체 결정의 facet 면이 사라지고, 인접한 결정립들 간의 neck가 형성되면서 Ni 상의 입자로 응집되어가는 것을 확인하였다. The Ni formation behavior from the reduction of NiO nano crystals in the $H_2/N_2$ gas mixtures. The NiO nano crystals were synthesized by heat-treating nickel nitrate$(Ni(NO_3)_2\cdot6H_O)$ in the air at $500^{\circ}C$, and had an octahedral shape and the particle size of 200~500 nm. The NiO nano-crystals had well-developed (111) planes which is hardly formed in normal synthetic conditions. The reduction process was carried out at 300 and $600^{\circ}C$ for 15 and 60 minutes, respectively. When the NiO nano-crystals were reduced at $300^{\circ}C$, the Ni particles sustained the same octahedral shape as NiO, while Ni particles were to agglomerate at $600^{\circ}C$.

평판형 나트륨 유황 전지의 초기 충방전시 방전전압 변화

김성인,김헌태,최희락,임산수대,양기덕,범진형,김창삼,Kim, Seong-In,Kim, Heon-Tae,Choi, Hee-Lack,Lim, San-Su-Dae,Yang, Kee-Deok,Beum, Jin-Hyung,Kim, Chang-Sam 한국결정성장학회 2014 한국결정성장학회지 Vol.24 No.4

나트륨 유황 전지는 $350^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동하는 대용량 전지로 에너지 저장 시스템에 주로 사용된다. 전지는 음극 액체 나트륨과 양극 액체 유황 그리고 고체 전해질 베타 알루미나(${\beta}^{{\prime}{\prime}}$-alumina)로 구성되어 있다. 이 전지는 초기충방전 사이클에서 상당한 전압변화를 보이기 때문에 전지의 안정화를 위해 컨디셔닝 과정이 필요하다. 실험 결과 전지 전압 변화의 주요한 원인 중의 하나가 액체 나트륨과 고체 전해질과의 접촉 면적이 변하기 때문인 것을 알았다. The sodium-sulfur batteries which operate at $350^{\circ}C$ have been mainly used in the field of energy storage system. This batteries consist of liquid sodium anode, sulfur cathode and ${\beta}^{{\prime}{\prime}}$-alumina solid electrolyte. The conditioning process for stabilization of the batteries is essential since the cells show considerable fluctuation of discharge voltage at the beginning of discharge/charge cycles. It is found that one of the reasons of the fluctuation is the gradual change of contact area between molten sodium and solid electrolyte.

소다석회유리에서 Al₂O₃가 isokom 온도에 미치는 영향

강승민,김창삼,Kang, Seung Min,Kim, Chang-sam 한국결정성장학회 2022 한국결정성장학회지 Vol.32 No.3

The effect of Al₂O₃ on isokom temperatures in soda-lime glass is estimated by comparing calculated isokom temperatures using viscosity model proposed by Lakatos. Substitution of SiO₂ with Al₂O₃ by 0.5 mol% raises the isokom temperatures by 3.1, 3.3, 3.6 and 7.2℃ at the viscosity of log η = 12.3, 10, 6.6 and 1 (Pa·s), respectively. Meanwhile, replacing 0.5 mol% of CaO with Al₂O₃ raises the isokom temperatures by 1.6, 2.3, 4.1 and 17.7℃ at the viscosity of log η = 12.3, 10, 6.6 and 1 (Pa·s), respectively.

MgO 졸로 표면개질된 PMN-PT-BT 분말의 소결 및 유전특성

임경란,김창삼,Han, Kyoung-Ran,Kim, Chang-Sam 한국세라믹학회 2004 한국세라믹학회지 Vol.41 No.12

페로브스카이트 단일상의 PMN 계 복합화합물을 제조하기 위하여 일반적으로 소량의 MgO가 과잉으로 사용되며, 잉여 MgO는 주로 입내에 석출되며 소결을 저해하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 MgO 대신 $(MgCO_3)_4{\cdot}Mg(OH)_2{\cdot}5H_{2}O$을 사용하여 고상법으로 제조한 PMN-PT-BT(PBT) 전구체 분말을 $500^{\circ}C/1h$에서 열처리한 후, MgO 졸로 표면 개질하여, 과잉의 MgO가 소결 및 물성에 미치는 영향을 조사하였다. 소량의 MgO 졸($0.5{\sim}1.0wt\%$)은 $1000^{\circ}C$ 이하의 온도에서 소결을 크게 촉진시켰다. $0.5wt\%$의 졸이 사용된 PBT 분말은 $900^{\circ}C/2h$ 소결로 소결밀도 $7.62g/cm^3$, 유전율 14800, 유전손실 $1.1\%$를 나타내었으며, 이는 PBT의 $1000^{\circ}C/2h$ 소결체의 물성과 흡사하였다. 또한 MgO 졸로 첨가된 과잉의 MgO는 삼중점과 입계에 주로 석출되어 입성장을 제어함을 알 수 있었다. It is known that small amount of MgO in excess is often added to develop pure perovskite single phase of PMN-based composite, however, extra MgO precipitates in grains and inhibits densification of PMN. In this study PMN-PT-BT (PBT) powder was prepared by a conventional mixed oxide method using $(MgCO_3)_4{\cdot}Mg(OH)_2{\cdot}5H_{2}O$ instead of MgO. The precursor was heated at $500^{\circ}C/1h$ and its surface was modified with MgO sol. This effect was investigated in the aspects of sintering and dielectric properties. Small amount of added MgO sol ($0.5{\sim}1.0wt\%$) enhanced sintering substantially below $1000^{\circ}C$. The PBT with $0.5wt\%$ MgO sol sintered at $900^{\circ}C/2h$ had density of $7.62\;g/cm^3$, room temperature dielectric constant of 14800, loss of dielectric constant of $1.1\%$, which were comparable to those of the PBT sintered at $1000^{\circ}C/2h$. It was noticeable that the extra MgO precipitated mostly on triple points and grain boundaries and resulted in inhibition of grain growth.

저온 소결용 PMN-PT-BT 세라믹스의 물성에 미치는 승온 속도의 영향

임경란,김창삼,Han, Kyoung-Ran,Kim, Chang-Sam 한국세라믹학회 2005 한국세라믹학회지 Vol.42 No.1

저온 소결용 PMN-PT-BT분말을 $850^{circ}C/2h$ 소결할 때 승온 속도를 분당 5, 10, $20^{circ}C$로 변화하며 물성에 미치는 영향을 조사하였다. PbO(응점 $886^{circ}C$)의 휘발이 미미한 소결온도에서는 분당 $5^{circ}C$로 승은하여 소결한 것이 승온 속도 $10^{circ}C$나 $20^{circ}C$의 경우에 비하여 보다 균일한 미세구조를 나타내며, 소결밀도 $7.93g/cm^{3}$, 실온 유전을 15300, 유전손실 $0.92\%의 우수한 유전 특성을 나타내었다. Effect of heating rate was studied on consolidation of the low-temperature-sinterable PMN-PT-BT powder by varying the heating rate from 5, 10, to $20^{circ}C/min$. Slow rate of $5^{circ}C/min$ showed more homogeneous microstructure than high rate of 10 or $20^{circ}C/min$ due to low PbO (m.p. $886^{circ}C$) evaporation at 850^{circ}C$. It showed sintered density of $7.93 g/cm^{3}$, room temperature dielectric constant of 15300, and dissipation factor of $0.92\%$.

Modified Mixed Oxide 방법에 의한 PMN-PT-BT 분말 합성 및 그의 물성에 미치는 Ag의 영향

임경란,정순용,김창삼,Lim, Kyoung-Ran,Jeong, Soon-Yong,Kim, Chang-Sam 한국세라믹학회 2002 한국세라믹학회지 Vol.39 No.2

Relaxor 유전체 물질인 PMN-PT-BT를 modified mixed oxide 공정과 단일 하소로 페로브스카이트 단일상으로 제조할 수 있는 공정을 시도하였다. PbO, Nb2O5, BaCO3 와 $TiO_2$ 대신 $Ti(OC_3H_7)_4$를, MgO 대신 $Mg(NO_3)_2$을 사용하여 볼밀로 혼합한 후 건조된 분말을 900$^{\circ}C$/2시간 하소하고, 이어서 1100$^{\circ}C$/2시간 열처리하여 얻은 소결체는 소결 밀도 7.83 g/$cm^3$, 실온 유전율 22000, 유전손실 2.5%의 우수한 유전 특성을 나타내었다. 소결조제로 Ag을 $AgNO_3$로 1.0 몰%(0.3wt%) 첨가한 경우 550$^{\circ}C$/2시간 하소한 분말은 900$^{\circ}C$/2시간 열처리로 소결밀도 7.88 g/$cm^3$, 실온 유전율 20000, 유전손실 2.4%을 나타내었다. A single phase perovskite relaxor ferroelectric PMN-PT-BT was prepared by a single calcination and the modified mixed oxide process. It was accomplished by ball-milling PbO, $Nb_2O_5,\;Ti(OC_3H_7)_4,\;BaCO_3,\;and\;Mg(NO_3)_2$ instead of MgO, removing the solvent, and then followed by calcination at 900$^{\circ}C$ for 2h. The specimen sintered at 1100$^{\circ}C$/2h showed the sintered density of 7.83 g/$cm^3$, room temperature dielectric constant of 22000, and dielectric loss of 2.5%. Addition of 1.0 mole% (0.3 wt%) of Ag as $AgNO_3$ and followed by calcination at 550$^{\circ}C$/2h lowered the sintering temperature to 900$^{\circ}C$. It still showed the sintered density of 7.88 g/$cm^3$, room temperature dielectric constant of 20000 and dielectric loss of 2.4%.