리튬이온 이차전지용 고로딩 LiCoO₂ 양극의 전극설계에 따른 전기화학적 성능연구

김해빈,류지헌,Kim, Haebeen,Ryu, Ji Heon 한국전기화학회 2020 한국전기화학회지 Vol.23 No.2

고에너지 밀도의 리튬이온 이차전지를 구성하기 위하여 고로딩 LiCoO₂ 양극을 구성하였으며, 이의 전극설계를 다르게 하며 전기화학적 특성을 비교하였다. 기준로딩을 적용한 전극의 경우 약 2.2 mAh/㎠의 로딩값을 가지도록 하고, 고로딩 전극의 경우 약 4.4 mAh/㎠의 로딩값을 가지도록 전극을 제조하였다. 이때 도전재인 카본블랙의 함량과 전극의 기공도를 다르게 구성하여 전극 내의 전자전도도와 이온전도도가 고로딩 전극의 성능에 주는 영향을 비교하였다. 도전재의 함량이 증가할수록 전기화학적 성능이 향상될 것으로 기대하였으나, 도전재의 함량이 7.5 질량%까지 증가하게 되면 오히려 성능의 저하가 발생하였다. 이는 도전재가 충분히 제공된 경우에는, 동일한 로딩의 전극구성에서 활물질인 LiCoO₂ 구성비의 감소로 인해 전극두께가 증가하기 때문에 이로 인한 분극증가가 원인으로 판단된다. 그리고 전극의 기공도를 증가시키게 되면 이온전달의 경로는 확장될 수 있으나, 입자들 간의 접촉이 저하되고 전극의 두께가 증가하기 때문에 전극 내 전자전달은 불리하게 된다. 따라서, 전극의 압착을 강하게 하여 기공도를 낮출수록 전자전달이 개선되어 전지의 성능이 향상되었다. 고로딩 전극의 제조에 있어서는 전자전달의 경로를 충분히 확보하면서 전극두께를 감소시키는 전극설계가 필요하다. Highly loaded LiCoO₂ positive electrodes are prepared to construct high-energy density lithium-ion batteries, their electrochemical performances are evaluated. For the standard electrode, a loading of about 2.2 mAh/㎠ is used, and for a high-loading electrode, an electrode is manufactured with a loading level of about 4.4 mAh/㎠. The content of carbon black as electronic conducting additive, and the porosity of the electrode are configured differently to compare the effects of electron conduction and ionic conduction in the highly loaded LiCoO₂ electrode. It is expected that the electrochemical performance is improved as the amount of the carbon black increases, but the specific capacity of the LiCoO₂ electrode containing 7.5 weight% carbon black is rather reduced. When the conductive material is excessively provided, an increase of electrode thickness by the low content of the LiCoO₂ active material in the same loading level of the electrode is predicted as a cause of polarization growth. When the electrode porosity increases, the path of ionic transport can be extended, but the electron conduction within the electrode is disadvantageous because the contact between the active material and the carbon black particles decreases. As the electrode porosity is lowered through the sufficient calendaring of the electrode, the electrochemical performance is improved because of the better contact between particles in the electrode and the reduced electrode thickness. In the electrode design for the high-loading, it is very important to construct the path of electron conduction as well as the ion transfer and to reduce the electrode thickness.

혈전 형성 측정을 위한 3D printed chip 설계

김해빈(Haebeen Kim),염은섭(Eunseop Yeom) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.11

혈전 형성 측정을 위한 3D printed chip 설계

김해빈(Haebeen Kim),염은섭(Eunseop Yeom) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.11

한국어판 불공정에 대한 인식 척도의 타당화

김은하 ( Eunha Kim ),김해빈 ( Haebeen Kim ),김지윤 ( Jiyoon Kim ) 서강대학교 학생생활상담연구소 2021 人間理解 Vol.42 No.2

불공정한 세상에 대한 믿음(Belief in an unjust world: BUW)는 세상은 불공정하며 사람들은 자신이 노력한 것에 비해 그 보상을 받지 못한다는 믿음으로, 아직까지 우리나라에서는 BUW를 측정하는 척도가 없는 실정이다. 이에, 본 연구에서는 미국에서 개발되어 BUW를 측정하는 도구로써 유용성을 인정받은 “불공정에 대한 인식 척도”(Unjust Views Scale; UJVS)를 한국어로 번안 및 타당화였다. 이를 위해, 연구 표본 1을 대상으로 탐색적 요인분석과 신뢰도 분석을 실시한 결과, 원척도의 1개 문항을 삭제한 4개 문항, 단일요인이 적절한 것으로 나타났다. 다음으로, 연구표본 2를 대상으로 모형 1(BUW와 BJW의 역산 문항으로 구성된 단일요인 모형), 모형2(상위 1요인(공정에 대한 믿음)과 하위 2요인(BJW, BUW)으로 구성된 second-order 모형), 모형 3(BUW만으로 구성된 단일요인 모형)을 비교한 결과, 모형 3, 특히 수정지수를 반영한 수정된 모형 3이 가장 적합한 것으로 나타났다. 또한 수렴타당도, 준거타당도, 증분타당도를 확인한 결과, 한국어판 불공정에 대한 인식 척도(Korean Unjust Views Scale; K-UJVS)는 한국인에게 사용하기에 타당화한 도구로 확인되었다. Belief in an unjust world(BUW) refers to a belief that the world is unjust and people do not get what they deserve. The purpose of this study was to translate and validate the Unjust Views Scale (UJVS), a scale currently utilized in the U.S. to measure BUW. For this, we conducted exploratory factor analysis and reliability test, which resulted in 4 items and one factor. We also compared the fit of Model 1 (single factor structure-BJW and BUW as one dimension), Model 2 (second factor structure-BJW and BUW loading onto a latent factor of unjust world views), and Model 3(unidimensional factor structure of UJV) using confirmatory factor analysis and found that the revised Model 3 was statistically better than Model 1 and 2. The tests of convergent, concurrent and incremental validities revealed strong evidence for the validity of the Korean Unjust Views Scale.

리튬이온 이차전지용 고용량 KVO₃ 음극의 전기화학적 성능개선

김태훈,김경래,박환동,김해빈,류지헌,Kim, Tae Hun,Gim, Gyeong Rae,Park, Hwandong,Kim, Haebeen,Ryu, Ji Heon 한국전기화학회 2019 한국전기화학회지 Vol.22 No.4

바나듐 산화물계 물질은 고용량의 구현이 가능하여 리튬이온 이차전지용 음극재료로 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 새로운 음극물질로써 포타슘 메타바나데이트($KVO_3$)를 합성하였으며, 이를 음극 활물질로서의 전기화학적 특성에 대하여 평가하였다. $NH_4VO_3$와 KOH 수용액을 당량에 맞추어 혼합한 후에 이를 가열하여 암모니아를 제거하고 건조함으로써 $KVO_3$ 분말을 손쉽게 합성할 수 있었다. 이렇게 얻어진 $KVO_3$를 300 내지 $500^{\circ}C$에서 8시간 동안 열처리하였다. 열처리 온도가 증가할 수록 초기용량은 감소하였으나, 수명과 효율은 일부 개선되는 경향을 나타내었으나 큰 차이가 나타나지 않았다. 반면에 $KVO_3$를 사용한 전지의 제조 시에 PVdF (polyvinylidene fluoride) 대신에 PAA (polyacrylic acid) 바인더를 사용한 경우 및 전해액 첨가제인 FEC (fluoroethylene carbonate) 를 적용하는 경우에 전기화학적 성능이 크게 개선되었다. 이 전지의 초기 가역용량과 쿨롱효율이 각각 1169 mAh/g과 76.3%로 개선되어 리튬이온 이차전지용 새로운 음극재료로 가능성을 기대할 수 있을 것이다. Vanadium oxide based materials have been studied as novel negative electrode materials in lithium-ion batteries (LIBs) because of their high specific capacity. In this study, potassium metavanadate ($KVO_3$) was synthesized and its electrochemical properties are evaluated as a negative electrode materials. The aqueous solution of $NH_4VO_3$ is mixed with a stoichiometric amount of KOH. The solution is boiled to remove $NH_3$ gas and dried to obtain a precipitate. The obtained $KVO_3$ powders are heat-treated at 300 and $500^{\circ}C$ for 8 h in air. As the heat treatment temperature increases, the initial reversible capacity decreases, but the cycle performance and Coulombic efficiency are improved slightly. On the contrary, the electrochemical performances of the $KVO_3$ electrodes are greatly improved when a polyacrylic acid (PAA) as binder was used instead of polyvinylidene fluoride (PVDF) and a fluoroethylene carbonate (FEC) was used as electrolyte additive. The initial reversible capacity of the $KVO_3$ is 1169 mAh/g and the Coulombic efficiency is improved to 76.3% with moderate cycle performance. The $KVO_3$ has the potential as a novel high-capacity negative electrode materials.

리튬이온 이차전지용 양극물질로서 Na_xFe₂(CN)₆의 전기화학적 성능개선 연구

유성태,윤승주,강정민,김해빈,류지헌,Yoo, Seong Tae,Yoon, Seung Ju,Kang, Jeong Min,Kim, Haebeen,Ryu, Ji Heon 한국전기화학회 2020 한국전기화학회지 Vol.23 No.1

프러시안 블루 유사체(Prussian blue analogue)중 가격이 낮은 철(Fe)을 기반으로 하는 Fe₂(CN)₆와 Na_xFe₂(CN)₆를 침전법으로 합성하여 리튬이온 이차전지용 양극재료로 사용하고자 하였다. Fe₂(CN)₆는 34.6 mAh g^-1의 낮은 가역용량을 발현하였으나, 소듐이 포함된 Na_xFe₂(CN)₆는 방전을 먼저 진행하는 경우에 107.5 mAh g^-1의 가역용량을 나타내고, 충전을 먼저 진행하여 구조 내의 소듐을 제거한 후에 사용하는 경우에는 더 높은 용량인 114.1 mAh g^-1의 가역용량을 발현하였으며 사이클 수명도 더욱 향상되었다. 그리고, Na_xFe₂(CN)₆의 합성과정에서 0℃, 상온, 60℃의 각각 다른 반응온도를 적용하여 합성하였다. 합성온도에 상관없이 Na_xFe₂(CN)₆는 유사한 초기 가역용량을 나타내었으나, 낮은 온도에서 합성된 경우일 수록 결정자의 크기가 작게 형성되었고, 향상된 사이클 수명을 나타내었다. 0℃에서 합성된 시료의 경우가 가장 사이클 수명이 우수하여 120번째 사이클에서 86.4 mAh g^-1의 용량을 나타내며 초기용량의 76.8%를 유지하였다. The Prussian blue analogues of Fe₂(CN)₆ and Na_xFe₂(CN)₆ are prepared by precipitation method and evaluated the electrochemical characteristics as positive electrode materials for lithium-ion batteries (LIBs) because of their low cost. Fe₂(CN)₆ shows a low reversible capacity of 34.6 mAh g^-1, whereas sodium-containing Na_xFe₂(CN)₆ exhibits a reversible capacity of 107.5 mAh g^-1 when the discharge process proceeds first. When charging is first carried out to remove sodium in the structure, the reversible capacity of 114.1 mAh g^-1 is achieved and the cycle performance is further improved. In addition, Na_x-Fe₂(CN)₆ is synthesized at 0℃, room temperature (RT), and 60℃, respectively. Regardless of the synthesis temperature, Na_xFe₂(CN)₆ shows similar initial reversible capacity, but the crystallite size is formed smaller and improved cycle performance when synthetic temperature is lower. The sample synthesized at 0℃ shows a reversible capacity of 86.4 mAh g^-1 at the 120^th cycle and maintains 76.8% of the initial capacity.