기계적 합금화법에 의한 실리콘계 복합물질의 전지전극특성

이철경,이종호,이상우,Lee, Churl-Kyoung,Lee, Jong-Ho,Lee, Sang-Woo 한국분말야금학회 2009 한국분말재료학회지 (KPMI) Vol.16 No.6

A Si-CuO-graphite composite was prepared by a mechanical alloying (MA) method. The Si-CuO composite has a mixture structure, where CuO is homogeneously dispersed in Si. Also, $Cu_2O$ and $Cu_3Si$ phases were formed during MA and heat treatment. Graphite with the Si-CuO composite was mixed in the same mill for 30 minutes with weight ratio of Si-CuO composite and graphite as 1:1. The Si-CuO composite was homogeneously covered with graphite. SiC phase was not formed. Electrochemical tests of the composite have been investigated, and the first charge and discharge capacities of the material were about 870mAh/g and 660mAh/g, respectively. Those values are about 76% of the first cycle efficiency. The cycle life of the composite showed that the initial discharge capacity of 660 mAh/g could be maintained up to 92% after 20 cycles.

Cemented Te로부터 고순도 Te 금속의 제조

이철경,이강인,유효신,양동효,하윤철,정구진,손헌준,Lee, Churl-Kyoung,Rhee, Kang-In,Yu, Hyo-Shin,Yang, Dong-Hyo,Ha, Yoon-Cheol,Jung, Gu-Jin,Sohn, Hun-Joon 한국자원리싸이클링학회 1999 資源 리싸이클링 Vol.8 No.5

산업폐수(産業廢水)로부터 전해처리(電解處理)에 의한 탈질(脫窒) 연구(硏究) 및 특허(特許) 분석(分析)

이철경,Lee, Churl-Kyoung 한국자원리싸이클링학회 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.6

탈질 특허분석과 전해기초연구를 통하여 수용액으로부터 질소의 환원제거에 대하여 조사하였다. 세계적으로 수용액으로부터 질소를 제거하는 방법으로 생물학적 기술과 산화환원 기술이 개발되고 있으며, 최근 들어 전해기술에 대한 특허출원도 증가하고 있다. 전해법에서 Fe를 음극으로 Pt를 양극으로 채택한 정전류 전해법에 의하여 1시간동안 총질소를 47% 이상 제거할 수 있었다. 질소함유 폐수를 처리하는 효율적인 방법은 폐수 특성에 맞는 기술의 조합이라고 말할 수 있다. 예를 들어 고농도 질소 함유 폐수를 소량 배출하는 경우 화학적 처리와 전해법의 조합으로 질산성 질소를 아질산성 질소로 일차 전환시켜 전해효율을 극대화시키면서 2차 오염원인 용해 금속이온을 전해과정에서 음극에 환원 회수하는 방법 등이 실용화에 유리하다고 말할 수 있다. Denitrification from aqueous solution was investigated through patent analysis and electrochemical denitrification experiment. Among several candidates, biological treatment and oxidation/reduction method are mainly discussed. Recently, patent pending concerning to electrochemical treatment is increasing. Based on basic electrochemical study, total nitrogen was removed up 47% by 1-hour galvanostatic electrolysis with Fe cathode and Pt anode. More applicable technique to industry could be mentioned combination of two or more technologies suitable to waste water characteristics. In the case of small and concentrate effluent, combination of chemical and electrochemical treatment would be recommendable because nitrate could be easily converted to nitrite by chemical treatment, and in that case denitrification by electrolysis becomes more efficient and metal ions from chemical treatment can be recovered during electrolysis.

$LiCoO_2$의 재합성시(再合成時) 전극특성(電極特性)에 미치는 탄소(炭素)의 영향(影響)

이철경,박정길,손정수,Lee, Churl-Kyoung,Park, Jeong-Kil,Sohn, Jeong-Soo 한국자원리싸이클링학회 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.6

폐리튬이온전지의 리싸이클링을 위하여 폐전지의 기계적 처리에 의한 Co의 농축과 습식처리에 의한 Co의 회수기술이 개발되었다. 전 연구에서는 폐전지 리싸이클링의 부가가치를 향상시키기 위하여 Co 농축 침출액으로부터 양극활물질을 재합성하는 공정으로 citrate precursor combustion법을 제안하고 가능성을 확인하였다. 기존의 전극제조 공정에서는 활물질인 $LiCoO_2$와 첨가제인 탄소의 비중 및 크기 차이로 균일한 혼합이 이루어지지 않으므로 충방전 용량이 이론용량에 비하여 매우 낮고 또한 싸이클이 반복될수록 용량이 크게 감소하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 합성된 $LiCoO_2$ 전극특성을 향상시키는 일환으로 합성공정의 개선을 통하여 초미립 $LiCoO_2$을 합성하였으며, 탄소 첨가시 혼합법의 개선에 의하여 우수한 충방전 특성을 갖는 리튬전지용 양극을 개발하였다. The mechanical process followed by hydrometallurgical treatment has been developed in order to recover cobalt and lithium from spent lithium ion battery. In the previous study, a citrate precursor combustion process to prepare cathodic active materials from the leaching solution was elucidated. Resynthesis of electrode materials should be more valuable in spent battery recycling. Conventional slurry mixing of $LiCoO_2$ and carbon cannot make uniform distribution, and therefore the cathode cannot reach the theoretical charge-discharge capacity and is easily degraded during the charge-discharge cycling. In this study, ultra-fine $LiCoO_2$ powders has been prepared by modification of the combustion process and fabricated the enhanced cathode by modification of mixing method of $LiCoO_2$ and carbon added.

Amorphous Citrate Precursor 법으로 제조한 La_0.6Ca_0.4CoO₃와 Pb₂Ru₂O₆의 전기화학적 촉매능

이철경,손헌준,Lee, Churl Kyoung,Sohn, Hun-Joon 한국공업화학회 1999 공업화학 Vol.10 No.3

진이급속 산화물은 전기화학적 산소 발생/환원에 대한 bifunctional 촉매효과가 있어 금속-공기 이차전지와 같은 에너지 저장기술 개발에 연구대상이 되어왔다. Amorphous citrate precursor법을 이용하여 perovskite 구조를 갖는 La-Ca-Co 산화물과 pyrochlore 구조를 갖는 Pb-Ru 산화물을 제조하고, 이후 열처리법으로 표면적이 큰 전이금속 산화물 촉매분말을 제조하였다. PTFE 결합 기체확산형 전극의 충방전 실험을 통하여 전기화학적 산소발생/환원에 대한 좋은 촉매능을 가짐을 확인하였고, ${\pm}25mA/cm^2$의 전류밀도를 가하고 공기를 공급하면서 충방전 실험한 결과 100시간 이내에서 두촉매분말 모두 안정하였다. ACP법으로 제조한 perovskite 구조의 La0.6Ca0.4CoO3과 pyrochlore 구조의 Pb2Ru2O6가 이차전지용 공기전극 재료로 사용할 수 있음을 확인하였다. The transition metal oxides have been of interest as bifunctional electrocatalysts for bifunctional air electrodes. The amorphous citrate precursor (ACP) process has been optimized to prepare perovskite (La0.6Ca0.4CoO3) and pyrochlore (Pb2Ru2O6) powders with high surface area, and consequent improvement of The electrocatalytic performance in an air electrode with thermal treatment. PTFE -bonded gas diffusion electrodes loaded with perovskitc and pyrochlore catalysts showed good bifunctional performances. The electrodes were fairly stable up to 100 hour in the galvanostatic mode at ${\pm}25mA/cm^2$, from which these electrodes offer promise as practical bifunctional air electrodes.

리튬전지(電池) 양극(陽極) 재합성시(再合成時) 흑연(黑鉛) 도전재(導電材) 혼합방법(混合方法)이 전극특성(電極特性)에 미치는 영향(影響)

이철경,김태현,Lee, Churl-Kyoung,Kim, Tae-Hyun 한국자원리싸이클링학회 2010 資源 리싸이클링 Vol.19 No.1

리튬이온전지의 양극 전자전도도를 향상시키기 위하여 탄소제를 첨가할 때 기존의 혼합법과는 다르게 abrasive milling에 의하여 $LiCoO_2$ 양극 활물질에 흑연을 균일하게 분산시켜서 충방전시 용량감소를 줄이고자 하였다. 밀링 조건은 300 rpm, 10min으로 하였으며, 흑연 농도는 전기 전도성 향상과 용량의 관계를 고려해 볼 때, 1 wt% 경우가 가장 우수한 전극특성을 보여주었다. Abrasion법은 기존 혼합법에 비하여 10% 이상 capacity retention의 향상을 가져올 수 있었으며, 비가역적인 용량에 있어서도 초기 방전 용량의 효율도 높아 비가역 용량이 감소되는 효과를 얻을 수 있었다. 이는 첨가한 흑연이 균일하게 혼합되고 일부는 $LiCoO_2$ 표면에 코팅되어 전자전도도를 향상시키고 산화물인 활물질의 용해를 억제하기 때문으로 생각된다. To improve electronic conductivity of cathodic active materials of lithium ion battery, carbonaceous materials is usually added. New mixing method of abrasive milling has been investigated in mixing of graphite and $LiCoO_2$ powders. It would be expected that uniform mixing of graphite reduces capacity fading of cathode of lithium battery. Abrasion milled $LiCoO_2$ composite showed the best electrochemical performance as a cathode material with 1 wt% of graphite content, 300 rpm of milling speed, and 10 min of milling time. The improvement of the electrochemical performances such as cycleability and charge/discharge capacity retention would be mainly attributed to increase of the electronic conductivity and/or prevention of the active materials by uniform dispersion and coating of graphite on $LiCoO_2$.

Amorphous Citrate Precursor 법으로 제조한 La0.6Ca0.4CoO3 와 Pb2Ru2O6 의 전기화학적 촉매능

이철경(Churl Kyoung Lee),손헌준(Hun Joon Sohn) 한국공업화학회 1999 공업화학 Vol.10 No.3

N/A N/A

폐 리튬이온전지로부터 유가금속 회수

이철경(Churl Kyoung Lee),양동효(Dong Hyo Yang) 한국공업화학회 2001 공업화학 Vol.12 No.8

N/A N/A

분사법으로 제조한 아연분말에서 금속첨가물이 아연전극의 자기방전에 미치는 영향

이철경 ( Churl Kyoung Lee ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.5

알칼리용액에서 아연분말의 포화용해도와 아연의 부식 및 수소과전압에 미치는 금속첨가물 Pb, In, Bi의 영향을 조사하였다. 아연의 포화용해도는 OH^-의 농도가 클수록 증가하였으며, 전해법에 의한 경우가 화학적 방법에 의한 용해보다 포화용해도가 2∼3배 높았다. 아연전극의 가속부식과 분극 실험결과, KOH 농도가 증가할수록 아연의 부식이 심해지며, 아연을 미리 포화시킨 용액에서의 부식속도는 크게 감소하였다. 그리고 순수아연의 경우 거의 대부분의 전해액에서 완전히 부식되는 반면에 아연전극에 Pb, In, Bi를 첨가하는 경우 수소과전압을 크게 증가함으로써 부식속도가 크게 감소하였다. 전극의 충방전을 반복하여야 하는 이차전지용 전극으로 아연을 사용하는 경우, 금속첨가물 Pb, In, Bi는 아연전극의 수소과전압을 크게 증가시켜 자기방전 및 수지상 전착을 억제하였다. 또한 전해액의 KOH 농도를 최소로 하고 전해법에 의하여 아연을 포화시키면 전극의 자기방전을 감소시키면서 아연의 과포화 용해에서 기인하는 전극변형 및 활물질 응집을 억제할 수 있다. The effect of metallic additives on the solubility, corrosion and hydrogen overvoltage of zinc was investigated. The saturation solubility of zinc was increased with the increase of OH^- concentration. The solubilty of zinc by electrochemcal method was 2 to 3 times higher than that by the chemical method. The rate of zinc corrosion was decreased with the decrease of KOH concentration and with the increase of zincate(Zn(OH)₄^(2-)). Hydrogen overvoltage of zinc electrode was increased by the addition of Pb, In, Bi. And thus zinc electrode less corroded. The self-discharge and dendrite deposits of zinc should be avoided in the secondary battery where charge and discharge are repeated. The rate of self-discharge in zinc electrode was decreased by either the addition of Pb, In, Bi or the modification of KOH electrolyte. It was also prevented that dendrite deposits, shape change and active materials agglomeration in electrode occurred due to the oversaturation of zinc.

리튬전지 전극물질 재활용을 위한 습식공정의 개선

이철경 ( Churl Kyoung Lee ) 대한금속재료학회(구 대한금속학회) 2014 대한금속·재료학회지 Vol.52 No.7

A new hydrometallurgical route was investigated for improvement in the recycling of valuable metals from electrodes of lithium batteries. The recycling process involves reductive acid leaching, doublesolvent extraction, and direct electro-winning in an organic solution. The dissolution rate of metal from the electrodes was up to 90% in 2 M sulfuric acid with hydrogen peroxide (10 vol%) at 75 ℃, within 60 min. The improvement of dissolution by hydrogen peroxide seems to be due to reduction of Co(III) to Co(II), which can readily be dissolved. Cobalt and lithium were extracted into Cyanex 272 and a room-temperature ionic liquid of [EMIM] TFSI, respectively, whereas most nickel and manganese did not move to the organic phases. Lithium in the [EMIM] TFSI could be directly reduced as a form of metal by non-aqueous electrowinning. The dense electrodeposits were composed of metallic lithium and an alloy with a gold substrate. †(Received September 26, 2013)