Factors affecting the electrochemical performances of Mn-based materials for lithium ion batteries

Yoon, Jaesang Sungkyunkwan university 2020 국내박사

High energy density batteries are required as the application of lithium ion batteries (LIBs) extends from electric vehicles to artificial intelligence robots and 5G internet of things (loT), which are next-generation innovations. To meet the above requirements, many groups have developed various synthetic techniques to improve the electrochemical performances of the electrodes. However, studies that identify factors that can significantly affect the performance of electrodes have received little attention. During the charging and discharging, the electrode materials undergo structural and electronic changes and greatly affect battery performances. Therefore, understanding these changes during battery operation is essential to optimizing and maximizing the electrochemical performances of the electrode materials. In cathode electrode studies, the structural changes occurring during the charging and discharging of the high voltage spinel LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) are analyzed to investigate the correlation between electrode structure and electrochemical performances. In Chapter 2, the correlation between the electrochemical performances of LNMO according to the degree of disorder is analyzed through X-ray absorption spectroscopy (XAS) analysis. Through quantitative analysis of the EXAFS fitting, it is found that more disordered LNMO has less structural distortion around the Mn and Ni atoms generated during the charging, which is why it exhibits excellent electrochemical performance. In Chapter 3, the relationship between LNMO structural changes and electrochemical performances over a wide voltage range of 5.0-1.0V with or without Zr doping is analyzed through in situ X-ray diffraction spectroscopy (XRD). Through this research, the increases in the lattice and structural stability due to Zr doping are found to be important factors in improving the capacity retention of LNMO by allowing more reversible structural changes during continuous charging and discharging. Anode studies cover the reaction mechanism of mesoporous manganese oxide (MnOx) based anode materials and researches to determine which reactions contribute to electrode capacity. In Chapter 4, the reason why the reversible capacity of mesoporous MnO2 is greater than the theoretical capacity is confirmed through synchrotron-based X-ray analysis techniques. Through XRD and XAS, the reaction mechanism of mesoporous MnO2 is identified, and it is confirmed by soft XAS that additional reversible formation-decomposition of the electrolyte-derived surface layer occurs, contributing to the reversible capacity of MnO2, thereby explaining why reversible capacity exhibits a higher capacity than the theoretical capacity based on the conversion reaction. Chapter 5 compares and analyzes the lithium storage reaction mechanisms of mesoporous and bulk Mn2O3, experimentally demonstrating the positive effects of nanostructured materials on the electrochemical performances of anode materials. Through synchrotron-based X-ray analysis techniques, a more reversible reaction between MnOx and Mn metals and a more reversible formation-decomposition reaction of the surface layer derived from the electrolyte occurs more in the mesoporous Mn2O3 than in the bulk Mn2O3, thereby contributing to a larger capacity. To discover the essential factors contributing to the improvement of electrode performance, my study analyzes the electrode structure and reaction mechanism in conjunction with electrochemical phenomena to understand why the battery performance is improved, and it provides practical strategies for developing high energy density electrode materials for LIBs. 리튬 이온 배터리의 적용 범위는 전기 자동차부터 차세대 혁신 기술이라는 인공 지능 로봇과 5G 사물인터넷까지 확대되면서 높은 에너지밀도의 배터리가 요구되고 있다. 위와 같은 요구 사항을 충족시키기 위해 많은 그룹이 다양한 합성 기술을 개발하여 전극의 전기 화학 성능을 향상하고 있으나 성능에 영향을 줄 수 있는 인자를 규명하는 연구는 많은 관심을 받지 못했다. 충 방전 동안 전극 재료는 구조적으로나 전자적으로 변화를 겪으며 배터리 성능에 많은 영향을 미친다. 따라서 배터리 작동 중 이러한 변화를 이해하는 것은 전극 재료의 전기 화학적 성능을 최적화 및 극대화하기 위해서는 필수적이다 양극 연구에서는 양극 소재 중 하나인 고전압 스피넬 LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)의 충 방전 과정 중 발생하는 구조 변화 분석을 통해 전기화학 성능과의 상관관계를 연계 해석 및 분석하였다. 2장에서는 무질서 정도에 따른 LNMO와 전기화학적 성능과의 상관관계를 XAS 분석을 통해 분석하였다. EXAFS fitting의 정량 분석을 통해 더 무질서한 LNMO가 충전과정에서 발생하는 Mn 및 Ni 원자 주변의 구조적 왜곡이 적으며 이는 우수한 전기 화학적 성능을 보이는 이유임을 규명하였다. 3장에서는 Zr 도핑 유무에 따라 5.0-1.0V의 넓은 전압 범위 내에서 일어나는 LNMO 구조적 변화와 전기화학적 성능의 상관관계를 in situ XRD를 통해 분석하였다. 이를 통해, Zr 도핑에 의한 격자 증가 및 구조적 안정성은 지속적인 충 방전 동안 더 가역적인 구조적 변화를 허용하여 LNMO의 용량 유지를 개선하는 데 중요한 요소임을 규명하였다. 음극 연구에서는 메조포러스 망간산화물(mesoporous MnOx)계 음극 물질의 반응메커니즘을 규명하여 어떤 반응으로 용량이 발현하는지 규명한 연구들을 다룹니다. 4장에서는 메조포러스 MnO2의 가역 용량이 이론 용량보다 큰 이유를 방사광 가속기 기반 분석 기술을 통해 MnO2의 반응 메커니즘 규명과 전해질 분해로 생성된 표면층의 추가적인 가역적 형성 분해 반응이 추가 리튬 저장의 원인임을 규명함으로써 왜 이론 용량보다 높은 용량을 발현하는 현상에 대한 설명을 제공한다. 5장에서는 메조포러스 Mn2O3와 벌크 Mn2O3의 리튬 저장 반응 메커니즘을 방사광 기반 분석을 통해 비교분석을 하여 전기 화학 성능에 긍정적인 영향을 미치는 나노 구조의 장점을 이해함으로써 왜 나노 구조 전극 재료는 벌크구조 전극 재료보다 리튬 이온 배터리 음극 물질로서 우수한 전기 화학 성능을 보여주는지 설명한다. 본 연구는 전극 구조와 반응 메커니즘을 전기화학적 현상과 연계 분석하여 배터리 성능이 향상된 이유를 이해하고 리튬 이온 배터리용 고 에너지 밀도 전극 재료 개발을 위한 실용적인 전략을 제공합니다.

Screening and characterization of novel bacteria with high cellulose productivity from traditional vinegar

Yoon, Sunyoung Sungkyunkwan university 2017 국내석사

Synchrotron X-ray studies on the reaction mechanism of ordered mesoporous electrode materials for Li rechargeable batteries

Yoon, Jeongbae Sungkyunkwan university 2017 국내박사

High efficiency digital triple mode controlled DC-DC buck converter with enhanced SSCG for low power applications

Yoon, Taeyoung Sungkyunkwan university 2020 국내석사

In this thesis, the design of digital triple mode dc-dc buck converter IC applicable to low power application was carried out. DPWM, DPSM and retention mode structures were applied in digital triple mode dc-dc converter to ensure efficiency in a wider range. It was also proposed that an Enhanced SSCG circuit was applied to reduce EMI while also supplementing the problem of output ripple voltage in the structure of the existing SSCG technique, eliminating decoder, resulting in lower area, current consumption and improved output voltage ripple. The simulation result achieved 87% in 10 mA load current. In addition, the FFT simulation results showed an approximately 18 dB decrease, with EMI removal performance similar to that of the conventional SSCG and an output ripple voltage reduction of about 5 mV. In addition, pre-charging techniques that can be applied simultaneously with soft-start circuits were applied to reduce inrush current. Under the condition of input voltage 3.3V, The inrush current was significantly reduced from 280 mA to 125 mA. The light load efficiency of 10 mA condition was achieved by more than 87%. The peak efficiency of 93.22% was achieved under 40 mA conditions. 본 논문에서는 Low Power Application에 적용 가능한 Digital Triple Mode DC-DC Buck Converter IC 설계를 진행하였다. Digital Triple Mode DC-DC Converter에서 DPWM, DPSM, Retention Mode구조를 적용하여 더 넓은 범위에서의 효율을 보장하였다. 또한 EMI 감소를 위하여 SSCG를 적용함과 동시에 기존의 SSCG 기법의 구조에서 출력 리플 전압의 문제점을 보완, 디코더를 제거함으로써 보다 낮은 면적과 전류 소모, 향상된 출력 전압 리플을 생성하는 Enhanced SSCG 회로를 제안하였다. 시뮬레이션 결과 10mA Load Current에서 87%로 달성하였다. 또한 FFT Simulation 결과 약 18 dB 감소하는 것을 확인하였으며, 기존의 SSCG와 비슷한 성능의 EMI 제거 성능을 가지며 출력 리플 전압을 약 5mV 감소시켰다. 또한 Inrush Current를 줄이기 위해 Soft-Start와 동시 적용 가능한 Pre-Charging 기법을 적용하였으며, 입력전압 3.3V 조건 하, Inrush Current를 280 mA에서 125 mA 로 현저하게 줄였다. light load 효율 10 mA 기준 87 % 이상, 40 mA에서 93.22 % 의 Peak Efficiency를 달성하였다

Radial variation of color distributions of globular clusters in giant elliptical galaxies

이상윤 Graduate School, Yonsei University 2007 국내석사

The colors of globular clusters (GCs) in most large early-type galaxies are bimodal. It was thought that the radial variation of GC color distribution originates from the different spatial distribution of two GC sub-populations with distinct mean metallicity. Recently, Yoon, Yi, & Lee (2006) (YYL 2006 hereafter) present a theoretical metallicity-color relationship that has a significant inflection and show that such a relation can produce bimodal color distributions even when the underlying metallicity distribution is unimodal. We here apply this hypothesis to the radial variation of cluster color distributions within individual galaxies. YYL (2006) showed color distributions of various galaxies at fixed age. In this thesis, we analyzed the color distributions for a wider age range in order to look for GC age variation in the radial direction.The results show that there is almost no age variation of GCs along the radius, implying that the radial color distribution change is dependent on mean metallicity variation rather than age variation. The idea that the ratio change between blue and red GCs due to mean metallicity variation with the unimodal metallicity distribution function (MDF) offers a new perspective on galaxy formation. This can be interpreted that most GCs in giant elliptical galaxies have a short timescale for formation, and the formation epoch of metal enriched GCs by major merger must have been shortly after that of early, metal poor GCs. 대부분의 거대 타원은하 내 구상성단은 이중 색 분포 현상을 보인다. 최근, Yoon, Yi, & Lee (2006) (이후 YYL 2006)은 이론적인 금속함량과 색 관계에서 굴곡이 존재하여 단일 금속함량 분포에서도 이중 색 분포 현상이 나타날 수 있음을 보였다. 이 논문에서는 YYL (2006)의 이론을 이용하여 개개의 은하에서 나타나는 반경 변화에 따른 구상성단 색 분포의 변화 양상에 대해 분석하였다. 우리는 관측된 색 분포변화가 중심으로 부터의 거리에 따른 함수이며, 은하 중심영역일 수록 평균 금속 함량이 높다는 결과로 설명 할 수 있음을 밝혔다. YYL (2006)은 여러 은하의 색 분포를 하나의 나이를 가지는 모델로 재현해냈다. 이 논문에서는 넓은 나이 범위를 가지는 모델에서 색 분포를 분석하여, 은하 개개의 반경 변화에 따른 구상성단의 나이 변화를 알아보았다.분석결과, 구상성단의 반경에 따른 나이 변화는 거의 없는 것으로 나타났다. 이는 반경에 따른 구상성단 색 분포 변화가 나이의 변화가 아닌 평균 금속함량의 변화에 기인한다는 결과이다. 단일 금속함량 분포의 평균 값 변화로 푸른 구상성단과 붉은 구상성단의 비율이 변한다는 것은 구상성단 색 분포의 반경에 따른 변화를 설명하는 기존의 은하형성 이론과 다른, 은하 형성에 대한 새로운 시각을 던져준다. 기존 이론은 구상성단 색 분포의 반경에 따른 변화가 평균 금속함량이 다른 두 구상성단 종족의 공간 분포가 다르기 때문에 나타나는 현상이라고 설명했다. 하지만 우리의 결과는 평균 금속함량이 다른 두 구상성단 종족이 존재하는 것이 아니라, 단일 금속함량 분포의 평균 금속함량이 반경에 따라 변하기 때문에 구상성단 색 분포의 변화가 나타남을 말해준다. 즉 거대 타원은하 내 대부분의 구상성단들은 짧은 기간에 형성되었으며, 금속함량이 높은 구상성단을 생성하는 은하간의 큰 충돌과 같은 사건도 금속함량이 낮은 구상성단의 생성시기와 멀지 않은 시기에 대부분 일어났을 것이라는 해석을 할 수 있다.

Political attitudes of South Korean students : a study of political culture

Yoon UMI 1990 국내박사

Int'l trade, capital mobillity and growth

Yoon Univ. of Washington 1987 국내석사

The 1894 Tonghak Peasant Revolt in Korea : a cultural interpretation on an economic revolt

Yoon U.M.I. 1990 국내박사

Simultaneous reduction of normal- and tangential-direction force ripples in permanent-magnet linear synchronous motors

권윤식 Graduate School, Yonsei University 2022 국내석사

영구 자석 리니어 동기 모터(Permanent-magnet linear synchronous motor, PMLSM)는 높은 정확도, 반복도 등으로 인하여 많은 산업 분야에서 주목받고 있다. 그중에서도 철 코어 타입은 자기장을 집속 시켜 더 높은 추력 밀도를 발생시킬 수 있다. 하지만, 공극에서의 자기 돌출성(Magnetic saliency)으로 인하여 모터의 움직이는 방향(수평) 및 수직 방향 모두에 큰 힘의 리플(Force ripple)을 발생시킨다. 이러한 힘 리플은 소음을 발생시키고 전반적인 시스템을 가진함으로써 서보 제어 성능을 악화시킨다. 특히 수직 방향의 리플의 크기는 상당하여 소음 발생의 주원인이 되며, 고가의 선형 모션 가이드를 강제하므로 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향의 리플을 동시에 저감 할 수 있는 연구가 필요하다. 이때 힘 리플을 상쇄시키는 전류를 입력해줌으로써 리플 저감이 달성되므로, 본 연구에서는 이동부 위치에 따른 리플 식별(Identification of position-dependent force ripple)과 입력 전류에 따른 모터 힘 분석 (Generation-mechanism analysis of motor force)을 통한 수평 및 수직 방향 힘 리플 동시 저감에 대한 방법을 제시한다. 전기자(armature)의 3상 전류를 제어하여 전자석을 생성할 수 있고, Clarke and Park 변환을 이용하여 D-와 Q-축 전자석 선속(D-Q axes electromagnet flux)으로 분류할 수 있다. 이때 D-축 전자석은 영구 자석 바로 아래에 위치하여 수직 방향의 로렌츠힘을 발생시키고, Q-축 전자석은 서로 다른 방향으로 자화된 영구 자석들 중앙에 존재하여 수평 방향의 로렌츠힘을 발생시킨다. 더불어, 각 전자석이 이동부의 백아이언(Back-iron)을 수직으로 끌어당기는 릴럭턴스힘을 발생시킨다. 물리적으로 설명된 모터 힘 생성 원리는 새롭게 제안되는 자기장-분리법(Field Decomposition Method, FDM)을 통해 입력 전류 대비 모터 힘을 수학적인 관계식으로 정립한다. 식별된 리플과 정립된 모터 힘 관계식을 이용하여 수평 및 수직 방향 동시 저감을 위한 보상 전류를 구하는 방법을 제안한다. 제안된 방법들의 타당성을 실험적으로 확인하기 위해 실험 장비를 구성한다. 식별된 모터 파라미터들은 측정된 값들과 비료하여 모두 10% 이내의 낮은 정규화된 제곱평균제곱근 오차를 가지는 것으로 확인 되었다. 앞서서 식별된 모터 파라미터와 계산된 보상 전류를 시스템에 입력하여, 접선 방향의 힘 리플이 제곱평균제곱근 값에서 94.5% 감소됨을 확인하였다. 동시에, 수직 방향의 힘 리플 또한 첫번째 그리고 6번째, 12번째 공간 하모닉에 대하여 각각 83.1%, 89.4%, 77.4%로 크게 감소된 것을 확인하였다. We utilize the D-Q representation on PMLSM to physically explain the motor force generation-mechanism, and then it is mathematically described using the proposed field-decomposition method (FDM). Using FDM, we formulate the relation between normal- and tangential-direction motor forces and the excited current type. In addition, the motor parameters are experimentally identified using back electromotive force (EMF) and moving stage dynamics, and analytically obtained using the toothed segmented layer model (TSLM). For experimentally validating the proposed methods, we construct experimental testbed of moving stage driven by an iron-cored PMLSM. The identified motor parameters have a great agreement, showing low normalized root-mean square error (NRMSE) within 10 % compared to the measured data. Using the obtained motor parameters and compensating currents, the tangential-direction force ripple is significantly reduced by 91.2 % and 94.5% in peak-to-peak and root-mean square (RMS) value, respectively. Simultaneously, the normal-direction force ripple is also reduced by 83.1%, 89.4 %, and 77.4 % for the 1st-, 6th-, and 12th-order spatial harmonics, respectively in RMS value.

(The) effects of equally vs. gradually spaced repetition with focus-on-forms and concordance-based instruction on learning formulaic language

최정윤 Hankuk University of Foreign Studies. Graduate Sch 2015 국내석사

The Effects of Equally vs. Gradually Spaced Repetition with Focus-on-Forms and Concordance-Based Instruction on Learning Formulaic Language Repetition studies are ubiquitous in second language learning and spaced repetition is an important factor in vocabulary learning. Numerous studies have proven the effects of spaced repetition over massed repetition implementing different repetition schedules in learning single-word vocabulary; however, research on exploring the effects of different spaced repetition schedules on learning formulaic language is still undiscovered. No studies have tried to address different types of vocabulary teaching methodologies with different spaced repetition schedules in teaching pedagogy. This study was conducted to reveal the more effective spaced repetition schedule between equally spaced and gradually spaced repetitions, as well as the more effective teaching methodology between focus-on-forms and concordance-based teaching methodologies. Furthermore, the study looked for the best combination of spaced repetition schedules and teaching methodologies on university students’ learning of formulaic language. In this study, 48 university students in Korea were taught formulaic language using two different spaced repetition schedules and two different teaching methodologies. The results of this study showed that there was no significant difference between the equally spaced repetition schedule and the gradually spaced repetition schedule for both short-term and long-term effects. However, there was a significant repetition effect under each spaced repetition schedule. In terms of instructions, the focus-on-forms instruction outperformed the concordance-based instruction at the initial learning stage. However, there was no significant difference between focus-on-forms and concordance-based instruction for long-term effects. Also, the repetition effect was significant under each instruction. Finally, the group with an equally spaced repetition schedule plus focus-on-forms instruction and the group with a gradually spaced repetition schedule plus concordance instruction derived better results than the group with an equally spaced repetition schedule plus concordance-based instruction and a gradually spaced repetition schedule plus focus-on-forms instruction. Although the results of this study are limited in the number of participants, the findings of this study are meaningful since this is the first study which has investigated equally and gradually spaced repetition schedules using formulaic language and two different instructions.