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LPB용 MCMB 부극 도전재로 VGCF를 첨가한 부극의 특성 연구
진봉수,도칠훈,문성인,윤문수,정재국,남효덕,박희구,Jin Bong-Soo,Doh Chil-Hoon,Moon Seong-In,Yun Mun-Soo,Jeong Jae-Kook,Nam Hyo-Duk,Park Hei-Gu 한국전기화학회 2004 한국전기화학회지 Vol.7 No.3
Vapor grown carbon fiber(VGCF)가 각기 달리 첨가된 부극으로 제조된 LPB의 특성을 조사하였다. MCMB를 활물질로, VGCF를 도전재로 사용하였을 경우, 전지의 내부저항과 1차 Ah효율은 VGCF첨가량이 많아질수록 감소하였고 방전 용량과 이용률은 증가하였다. $6wt\%$의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지가 최저 임피던스를 나타내었고, $8wt\%$의 VGCF첨가한 경우는 VGCF를 첨가하지 않은 것과 유사한 임피던스를 나타내었다. $6wt\%$의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지가 최고의 전지 특성을 나타내었다. 이 전지의 내부저항은 실온에서 $0.918\Omega$이였고, 2C에서의 고율 방전 시의 용량은 $93\%$였다. 율 특성과 수명 특성은 $4wt\%$와 $6wt\%$운의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지가 타 전지에 비해 우수하였고 두 경우는 매우 유사한 결과를 나타내었다. $6wt\%$의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지의 경우, 방전 용량은 충방전 사이클링을 진행함에 따라 서서히 감소하여 100회에서 178mAh/g의 비용량을 나타내었으며 이후에는 완만한 감소경향을 나타내었다. $6wt\%$의 VGCF첨가의 경우 이용률은 100회에서 $90\%$ 이상으로 $4wt\%$의 VGCF가 첨가된 부극으로 제조된 전지 보다 우수하였다. An investigation upon the characterization of MCMB anodes with different vapor grown carbon fiber (VGCF) content for application in lithium polymer battery(LPB) was carried out. When VGCF material was used as conducting agent with MCMB active material, the impedance and the initial coulombic efficiency of test cells were found to decrease with the increasing amount of VGCF. On the other hand, as a function of added VGCF the discharge capacity and the utilization linearly with increased. Impedance of test cell with MCMB anode containing $6wt\%$ VGCF exhibited the lowest value whereas the impedance of $8wt\%$ VUF contained anode was similar to that of MCMB anode without VGCF. Interestingly, $6wt\%$ VUF contained anode showed the best battery characteristics. Internal resistance and rate capacity of the cell were. respectively, $0.918{\Omega}\;at\;25C\;and\;93\%$ at 2C. Generally, rate capability and the cycleability of MCMB based test cells with $4\~6wt\%$ VGCF content exhibited better results than the other cells. In the case of $6wt\%$ VGCF containing anode, the discharge capacity of the cell faded slowly with an ultimate charge-discharge cycling capacity of 178mAh/g at the 100th cycle. Thereafter, the discharge capacity faded negligibly and the utilization of the cell at the 100th cycle was more than $90\%$. The effect of addition of VGCF is discussed in detail.
도칠훈,진봉수,문성인,윤문수,최상진,육경창,박정식,김상길,이주원,Doh, Chil-Hoon,Jin, Bong-Soo,Moon, Seong-In,Yun, Mun-Soo,Choi, Sang-Jin,Yug, Gyeong-Chang,Park, Jeong-Sik,Kim, Sang-Gil,Lee, Joo-Won 한국전기화학회 2003 한국전기화학회지 Vol.6 No.3
금속산화물 전극을 이용한 전기화학 캐패시터는 일반적으로 산성 수용액 전해질에서 금속산화물에 대한 양성자의 가역적인 전기화학반응을 이용한다. 수계 전해질을. 사용한 수퍼캐패시터는 전위창(electrochemical stability window)이 유기계 전해질을 사용한 수퍼캐패시터에 비해 좁은 문제를 안고 있다. 금속산화물 전극과 리튬 또는 암모늄 이온을 함유한 유기계 전해질을 사용한 전기화학 캐패시터의 특성을 확인하였다. $RuO_2$ 전극을 사용한 전기화학 캐패시터는 1M $LiPF_6$, EC, DEC 및 EMC혼합용매 전해액 중에서 순환전위전류법(주사속도. 2mV/sec, 전위영역: $2.0\~4.2V(Li|Li^+))$으로 산화 및 환원에 대하여 비정전용량을 구한 바, 각각 145 및 $142F/g-RuO_2{\cdot}nH_2O$이었다 Electrochemical capacitor made with metal oxide electrode uses rapid and reversible protonation/deprotonation of metal oxide material under the aqueous acidic solution, generally. Electrochemical stability window of aqueous electrolyte-type capacitor is narrow compared to that of organic electrolyte-type capacitor. Electrochemical characteristics of electrochemical capacitor made with metal oxide electrode and lithium or ammonium cation based organic electrolyte were evaluated. Electrochemical capacitor based on $RuO_2$ electrode material and 1M $LiPF_6$ in mixed solvents of EC, DEC, and EMC has anodic and cathodic specific capacitance of 145 and $142F/g-RuO_2{\cdot}nH_2O$, respectively, by using cyclic voltammetry with scan rate of 2mV/sec $g-RuO_2$ in potential range of $2.0\~4.2V(Li|Li^+))$.
PVDF 전구체를 이용한 탄소 도포 실리콘 재료의 개발 및 리튬이차전지 음극특성
도칠훈,정기영,진봉수,김현수,문성인,윤문수,최임구,박철완,이경직,Doh, Chil-Hoon,Jeong, Ki-Young,Jin, Bong-Soo,Kim, Hyun-Soo,Moon, Seong-In,Yun, Mun-Soo,Choi, Im-Goo,Park, Cheol-Wan,Lee, Kyeong-Jik 한국전기전자재료학회 2006 전기전자재료학회논문지 Vol.19 No.7
Si-C materials were synthesized by the heating the mixture of silicon and polyvinylidene fluoride (PVDF). The electrochemical properties of the Si-C materials as the high capacitive anode materials of lithium secondary batteries were evaluated by the galvanostatic charge-discharge test through 2032 type $Si-C{\mid}Li$ coin cells. Charge-discharge tests were performed at C/10 hour rate(C = 372 mAh/g). Initial discharge and charge capacities of $Si-C{\mid}Li$ cell using a Si-C material derived from PVDF(20wt.%) were found to be 1,830 and 526 mAh/g respectively. The initial discharge-charge characteristics of the developed Si-C electrode were analyzed by the electrochemical galvanostatic test adopting the capacity limited charge cut-off condition(GISOC). The range of reversible specific capacity IIE(intercalation efficiency at initial discharge-charge) and IICs(surface irreversible specific capacity) were 216 mAh/g, 68 % and 31 mAh/g, respectively.
고분자 도포를 이용한 실리콘-탄소의 합성 및 Si-C|Li Cell의 전기화학적 특성
도칠훈,정기영,진봉수,안계혁,민병철,최임구,박철완,이경직,문성인,윤문수,Doh, Chil-Hoon,Jeong, Ki-Young,Jin, Bong-Soo,An, Kay-Hyeok,Min, Byung-Chul,Choi, Im-Goo,Park, Chul-Wan,Lee, Kyeong-Jik,Moon, Seong-In,Yun, Mun-Soo 한국전기화학회 2006 한국전기화학회지 Vol.9 No.3
실리콘 분말에 polyaniline(PAn)을 중합하고 탄화하여 Si-C재료를 개발하고 물리적 특성 및 전기화학적 특성을 분석하였다. 평균입도는 PAn의 중합으로 증가하였으며 탄화로 일부 감소하였다. XRD분석으로 결정질의 실리콘과 비결정성의 탄소 재료가 공존함을 확인 하였다. Si-PAn 전구체로 부터 개발한 Si-C 재료를 이용한 Si-C|Li cell은 Si|Li cell에 비하여 우수한 특성을 나타내었으며, 탄소 전구체인 PAn의 HCl 탈도핑에 의해 전기화학적 특성을 개선할 수 있었다. 전해액 중 FEC 첨가한 경우 초기 방전 용량이 증가하였다. GISOC시험으로 구한 가역 비용량 범위는 Si-C(Si:PAn=50:50wt. ratio)|Li 전지의 경우 약 414mAh/g를 나타내었으며, 가역 범위에 대한 초기 충방전의 intercalation 효율(IIE)는 75.7%였으며, 표면 비가역 비용량은 35.4mAh/g을 나타내었다. Si-C composites were prepared by the carbonization of silicon powder covered by polyaniline(PAn). Physical and electrochemical properties of the Si-C composites were characterized by the particle size analysis, X-ray diffraction technique, scanning electron microscope, and electrochemical test of battery. The average particle size of the Si was increased by the coating of PAn and somewhat reduced by the carbonization to give silicone-carbon composites. XRD analysis' results were confirmed co-existence of crystalline silicon and amorphous-like carbon. SEM photos showed that the silicon particle were well covered with carbonacious materials depend on the PAn content. Si-C|Li cells were fabricated using the Si-C composites and were tested using the galvanostatic charge-discharge test. Si-C|Li cells gave better electrochemical properties than that of Si|Li cell. Si-C|Li cell using the Si-C from HCl undoped PAn Precursor showed better electrochemical properties than that from HCl doped PAn Precursor. Using the electrolyte containing FEC as an additive, the initial discharge capacity was increased. After that the galvanostatic charge-discharge test with the GISOC(gradual increasing of the state of charge) condition was carried out. Si-C(Si:PAn:50:50 wt. ratio)|Li cell showed 414 mAh/g of the reversible specific capacity, 75.7% of IIE(initial intercalation efficiency), 35.4 mAh/g of IICs(surface irreversible specific capacity).
박혜진(Hye-Jin Park),심성주(Seong-Ju Sim),진봉수(Bong-Soo Jin),김현수(Hyun-Soo Kim) 한국전지학회 2021 한국전지학회지 Vol.1 No.2
본 논문은 양극활물질인 LiFePO₄에 관한 것으로 우수한 안정성을 가진 반면 낮은 전자전도도와 확산계수로 인한 낮은 충방전 특성 및 큰 부피가 단점이다. 이러한 특성을 해결할 수 있는 방법들에 대해 본 논문에서 소개할 예정이며, LiFePO₄를 합성하는 다양한 방법들과 이에 대한 장점 및 단점, 그리고 전기적 특성에 대해 다룰 예정이다. 이후 LiFePO₄의 특성을 향상시킬 수 있는 방법들에 대해 논의할 예정이며 향후 활용 전망에 대해서 간략히 논할 예정이다. Even, LiFePO₄ as a cathode active material has the obvious advantages (good stability), there are still facing some problems such as poor electronic conductivity, slow charging/discharging from slow diffusion coefficient, and large volume. To overcome this, in this paper we will introduce a various methods and review the various LiFePO₄ synthesis methods including advantage/disadvantage points and way to improve the electrical performance of LiFePO₄ more. Finally, we will briefly discuss the prospects for future use.
리튬이온이차전지용 고효율 음극(SiO-Graphite)
신혜민,도칠훈,김동훈,김효석,하경화,진봉수,김현수,문성인,김기원,오대희,Shin, Hye-Min,Doh, Chil-Hoon,Kim, Dong-Hun,Kim, Hyo-Seok,Ha, Kyung-Hwa,Jin, Bong-Soo,Kim, Hyun-Soo,Moon, Seong-In,Kim, Ki-Won,Oh, Dae-Hui 한국전기화학회 2008 한국전기화학회지 Vol.11 No.1
현재 상용화 되어있는 흑연의 저용량 문제를 해결하기 위해 실리콘이나 주석계 등 고용량 비탄소계 음극전극재료들이 연구되고 있다. 이 중 산화실리콘(SiO)은 초기 충전(환원)과정에서 Li이 삽입되면서 $Li_2O$생성으로 비가역 비용량이 발생하여 초기 싸이클에서 쿨롱효율이 낮고, 싸이클링에 따라 리튬 탈 삽입 과정의 비용량이 증가하는 특징으로 실제의 전지를 설계할 시 문제점을 가진다. 본 연구에서는 고용랑 특성을 나타내는 비탄소계 실리콘을 포함하는 리튬이차전지용 음극활물질과 흑연의 복합체를 제조하여 흑연으로 실리콘의 부피팽창을 완화시키고, 사이클 특성을 향상시키는 실리콘(SiO-Graphite) 재료를 개발하고, 산화실리콘과 흑연 복합체의 높은 비가역 용량의 해소와 싸이클에 따른 리튬 탈삽입 과정의 용량증가를 해소하기 위한 전처리를 통하여 초기 효율을 향상한 전극의 제조에 대하여 연구하였다. A new anode composition material comprising of SiO and Graphite has been prepared by adopting High energy ball milling (HEBM) technique. The anode material shows high initial charge and discharge capacity values of 1139 and 568 mAh/g, respectively. The electrode sustains reversible discharge capacity value of 719 mAh/g at 30th cycle with a high coulombic efficiency${\sim}99%$. Since the materials formed during initial charge process the nano silicon/$Li_4SiO_3$ and $Li_2O$ remains as interdependent, it may be expected that the composite exhibiting higher amount of irreversibility$(Li_2O)$ will deliver higher reversible capacity. In this study, constant current-constant voltage (CC-CV) charge method was employed in place of usual constant current (CC) method in order to convert efficiently all the SiO particles which resulted high initial discharge capacity at the first cycle. We improved considerably the initial discharge specific capacity of SiO/G composite by pretreatment(CC-CV).