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Electron-beam 증발법으로부터 증착속도 및 열처리 온도에 따른 $LiCoO_2$ 박막의 충방전 특성
남상철,조원일,조병원,윤경석,전해수,Nam S. C.,Cho W. I.,Cho B. W.,Yun K. S.,Chun H. S. 한국전기화학회 1999 한국전기화학회지 Vol.2 No.1
Electron-beam 증발장치를 이용하여 리튬 박막 2차 전지 양극용 lithium cobalt oxide 박막을 제조하였다. Stainless steel -기판 위에 입혀진 $LiCoO_2$ 박막은 열처리 과정을 거쳐 잘 발달된 hexagonal 구조의 (003)면을 나타냈으며, 3.9 V 부근에서 전위 평탄 영역이 나타났다. $LiCoO_2$, 박막은 증착속도가 증가함에 따라 Li/co 조성비가 양론비에 근접하였으며, $15{\AA}/s$의 증착속도로 제작한 경우 높은 방전용량을 나타내었다. 열처리 온도가 증가함에 따라 용량이 증가하여 $700^{\circ}C$에서 최대 값을 나타내었으나, 그 이상의 온도에서는 기판과의 반응 때문에 방전용량이 현저히 감소하였다. 박막 내부의 리튬과 코발트의 불균일한 조성은 초기 방전용량의 감소를 가져왔다. Lithium cobalt oxide cathode for thin-film rechargeable lithium batteries were fablicated by electron-beam evaporation. Annealed lithium cobalt oxide, which was deposited on to stainless steel substrate, showed well-developed (003) planes of the hexagonal structure and potential plateau at $\~3.9 V$. Lithium cobalt oxide thin films had the stoichiometric Li/co ratio at high deposition rates and exhibited high discharge capacity at $15{\AA}/s$. As the annealing temperature increased, discharge capacity increased with maximum value at $700^{\circ}C$, but showed low capacity as a result of reaction with substrate above $700^{\circ}C$. Unuiformity of the lithium and cobalt in the depth profile gave initial capacity loss with charge/discharge performance.
바이어스 스퍼터링 법으로 제조된 LiCoO<sub>2</sub>박막 I. 전기화학적 특성
이영재,박호영,조병원,조원일,김광범,Lee, Y.J.,Park, H.Y.,Cho, W.I.,Cho, B.W.,Kim, K.B. 한국전기화학회 2003 한국전기화학회지 Vol.6 No.4
박막전지의 제조공정 중 열처리 공정은 많은 문제점들을 가지고 있다. 본 연구에서는 열처리 공정 없이 박막의 구조변화를 유발하는 바이어스 스퍼터링(Bias sputtering) 방법으로 $LiCoO_2$ 양극 활물질 박막을 제조하여 그 특성을 고찰하였다. 제조된 박막은 다양한 분석 방법을 이용하여 결정구조, 표면형상, 방전용량을 관찰하였다, 제조된 $LiCoO_2$양극활물질 박막 중 -50 V의 기판 바이어스 전압$(substrate\;bias\;voltage:\;V_b)$을 인가하여 제조된 $LiCoO_2$ 양극 활물질 박막에서 약 $60{\mu}Ah/cm^2{\mu}m.$의 초기 방전 용량을 가짐을 확인하였다. 본 연구는 열처리 공정 없이도 박막전지의 양극활물질로서 $LiCoO_2$ 박막을 사용할 수 있음을 알 수 있었다. The heat treatment process of thin film microbatteries manufacturing processes has several Problems. This study, without heat treatment, considered the characteristics of $LiCoO_2$ thin films deposited by bais sputtering method inducing the structural change of the thin film. The properties of deposited $LiCoO_2$ thin films such as crystal structure, morphology, and discharge capacity were observed by various analysis methods. Among $LiCoO_2$ thin films deposited by substrate bias $voltage(V_b)$, the one deposited by substrate bias voltage of -50V had the highest initial discharge capacity of about $60{\mu}Ah/cm^2{\mu}m.$ We confirmed that $LiCoO_2$ thin film could be used as cathode material of lithium thin film microbatteries without annealing.
활성탄소 전극의 제조공정에 따른 EDLC의 전기화학적 특성
양천모,김현중,조원일,조병원,윤경석,임병오,Yang Chun-Mo,Kim H.J.,Cho W.I.,Cho B.W.,Yun K.S.,Rim Byung-O 한국전기화학회 2001 한국전기화학회지 Vol.4 No.3
EDLC(electric double layer capacitor)용 활성탄소전극의 제조공정을 dip coating method, doctor blade coating method, paste rolling method로 달리하여 전기화학적 특성과 비축전 용량을 조사하였다. Dip coating method에 의한 전극제조시 전해질염으로 LiPF6를 이용하고 유기용매로 PC-DEC를 이용한 EDLC의 비축전 용량이 130F/g으로 가장 우수하였고, 선형의 시간전압곡선에서의 IR-drop도 0.11V로 작았으며 CV(cyclic voltammetry) 분석 또한 이상적인 EDLC의 특성을 나타내었다. The electrochemical characteristics and specific capacitance were investigated by preparation processes (dip coating method, doctor blade coating method and paste rolling method) of activated carbon electrode for an EDLC(electric double layer capacitor). The EDLC using $LiPF_6$ salts and PC-DEC solvents showed good specific capacitance, 130F/g and small IR-drop at linear time-voltage curve. 0.11V, Cyclic voltammetry analysis using the activated carbon electrode prepared by dip coating method was shown closer to ideal EDLC characterization.
양천모,이중기,조원일,조병원,임병오,Yang Chun-Mo,Lee J.K.,Cho W.I.,Cho B.W.,Rim Byung-O 한국전기화학회 2001 한국전기화학회지 Vol.4 No.3
탄소계 전극을 사용하는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)용의 축전용량과 충방전속도는 전해질의 종류, 충방전 조건 그리고 탄소계 물질의 물리화학적 성질에 따라 크게 달라질 수 있다. 이에 본 연구에서는 dip coating method에 의해 제조된 EDLC용 활성탄소 전극에서 유기 전해질의 종류를 달리하여 충방전 실험과 전기화학적인 실험을 시행하였다. 또한 충전전류밀도와 방전전류밀도의 변화에 따른 비축전 용량의 변화를 조사하였고, 최적 유기전해질의 조건에서 leakage current 특성, 자가방전 특성 그리고 시간전압곡선을 기존의 $1M-Et_4NBF_4/PC$와 비교하였다 활성탄, 소전극으로 비표면적이 $2000m^2/g$인 MSP-20을 사용하고 유기전해질로는 $1M-LiPF_6/PC-DEC(1:1)$를 사용한 EDLC에서 130 F/g 정도의 우수한 비축전 용량을 나타내었고 저항면에서도 가장 낮은 수치를 나타내었다 $1M-LiPF_6/PCDEC(1:1)$를 사용한 EDLC는 15분동안 0.0004A의 낮은 leakage current와 100시간 경과 후 0.8V의 우수한 자가 방전 특성 그리고 IR-drop이 적은 선형의 시간-전압곡선을 보여주었다. Specific capacitance and charge-discharge rate of EDLC using activated carbon electrode were affected by the compositions of electrolytes, the conditions of charge-discharge and physical properties of activated carbon materials. The activated carbon electrode was prepared by dip coating method. Charge-discharge test and electrochemical experiments were carried out for various kinds of organic electrolytes. Effects of charge and discharge current density on the specific capacitance were studied. Characteristics of leakage current, self-discharge and time-voltage curves in optimum conditions of organic electrolytes were compared with conventional $1M-Et_4NBF_4/PC$ electrolyte. The EDLC using MSP-20(specific surface area: $2000m^2/g$) electrode and $1M-LiPF_6/PC-DEC(1:1)$ was exhibited th highest specific capacitance of 130F/g and low polarization resistances. The EDLC using MSP-20 electrode at $1M-LiPF_6/PC-DEC(1:1)$ was small leak current of 0.0004A for 15min, long voltage retention of 0.8V after 100h and linear time-voltage curves with small IR-drop.