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- 저자 : 임라나 (검색결과 8 건)
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임라나,이민희,김점수 한국전기화학회 2019 한국전기화학회지 Vol.22 No.3
리튬은 가장 가벼운 금속일 뿐만 아니라 낮은 환원전위(-3.04 V vs. SHE)와 큰 이론용량(3860 mAh g-1)을 가지고 있어 차세대 음극 소재로 연구되고 있다. 리튬 금속을 전극으로 사용하는 리튬이차전지의 경우 전지의 효율과 에너지 밀도 극대화를 위해 얇은 두께의 리튬 전극이필요하지만 기존의 리튬 박을 제조하는 물리적인 압연 방법으로는 일정수준 이하의 두께를 가지는 리튬 박을 제조하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 물리적인 방법 대신 전해도금법으로 박막의 리튬을 전착하여 전해도금 시 사용되는 전해액의 종류와 전착 조건이 전착 특성 및 전착된리튬의 전기화학 특성에 주는 영향을 확인하였다. 전착 전해액의 농도가 높을 수록 리튬 덴드라이트(dendrite) 형성 억제에 유리한 크고 둥근 형태의 리튬 입자를 형성하였으며 우수한stripping 효율 (92.68%, 3M LiFSI in DME) 을 나타냈다. 전착 속도(전류 밀도)의 경우 속도증가에 따라 리튬이 길이 방향으로 성장하여 길고 끝이 뾰족한 형태를 가지는 경향을 보였으며, 이로 인한 비표면적 증가로 전착된 리튬 전극의 stripping 효율이 감소(90.41%, 3M LiFSI in DME, 0.8 mA cm-2)하는 경향을 확인하였다. 두 종류의 염과 용매를 조합하여 얻은 1.5M LiFSI + 1.5M LiTFSI in DME : DOL (1 : 1 vol%) (Du-Co) 전해액에서 전착된 리튬 전극이 가장 우수한 stripping 효율 (97.26%) 및 안정적인 가역성을 보였으며, 이는 염의 분해물로구성된 전극 표면 피막의 Li-F 성분이 주는 안정성 향상과 피막의 유연성을 부여하는 DOL 효과에 기인한 것으로 추정된다.
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임라나,이민희,김점수 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0
리튬 금속 전지 (lithium metal batteries)는 높은 이론용량(3860 mAhㆍg<sup>-1</sup>)과 낮은 환원전위 (-3.04 vs. SHE)를 가지는 리튬 금속이 음극으로 사용되므로, 높은 에너지 용량을 가지는 차세대 전지로 연구되고 있다. 이때, 리튬 금속 전지의 효율과 에너지 밀도를 극대화하기 위해서는 얇은 박막의 리튬이 필요하지만 일반적인 압연 방법으로는 얇은 두께를 가지는 리튬 박막 제조에 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 전해도금 방법을 적용하여 박막 리튬 음극 제조하였고, 다양한 리튬 염과 용매 조합으로 전착용 전해액을 설계하였다. 전해액 종류에 따라 리튬 박막을 제조한 후 전착 시 과전압, 초기 충방전 효율, 사이클 안정성 등을 평가하고 전착된 막의 형상 및 표면 피막 성분 등을 분석하여 전해액 조성이 리튬 전착 특성에 미치는 영향에 대해 연구하여 보고한다.
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Design of the Multi-Textured Structure Cathode Material for Improving Charging Performance
임라나,민병철,김점수 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1
화석연료 고갈 및 이산화탄소 배출 규제와 같은 환경 이슈가 대두됨에 따라 내연기관 자동차를 전기자동차(xEVs)로 대체하려는 변화가 진행 중이지만, 전기자동차의 느린 충전 시간 및 1회 충전 시 주행가능한 거리의 한계는 상용화에 있어 반드시 개선되어야 하는 문제이다. 이러한 전기자동차의 충전 특성은 리튬 이온 배터리(LIB)의 성능으로부터 기인되며, 배터리의 성능은 전극 소재 입자 크기와 형상의 영향을 받기 때문에 전극 소재의 형상 연구를 통한 성능 개선이 필요하다. 본 연구에서는 리튬 이온 배터리의 충전 특성을 개선하기 위하여 전구체 공침 및 합성 과정의 설계를 통해 복합 계면을 갖는 양극 활물질을 제조하였다. 유사한 입자 크기의 상용 NCM622 양극 활물질을 비교군으로 적용하였으며, 두 소재의 물리적 특성 및 전기화학 평가 결과를 바탕으로 복합 계면 양극 활물질의 향상된 충전 특성을 보고하고자 한다.
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Improving cycling performance of EDLC at high Cut-Off voltages
임라나,김정욱,김점수 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.0
전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)는 슈퍼커패시터의 한 종류로서 물리적 흡탈착을 통해 충방전이 이루어지기 때문에 기존 이차전지에 비해 빠른 충전과 높은 출력 특성이 장점이다. 하지만 에너지 밀도가 낮아 사용 시간이 짧은 단점이 있어 이를 극복하기 위한 연구들이 이루어지고 있다. EDLC 의 에너지 밀도를 높이는 방법으로는 전극 소재 개발과 작동전압 증가가 있다. 그중에서 작동전압의 증가는 새로운 전극 소재 개발 없이 에너지를 증가 시킬 수 있지만, 고전압에서 전해질의 전기화학적 안정성이 필요하기 때문에 이 안정성을 높이기 위한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 고전압 환경에서 안정한 전해질에 대한연구를 목적으로, 대표 전해질을 선정하여 첨가제가 고전압에서 EDLC의 성능에 어떠한 영향을 주는지 알아보려고 한다. 대표 전해질인 SBP-BF4 in acetonitrile 에 첨가된 첨가제 종류에 따른 전기화학적 특성을 평가하였고, 활성탄 전극 표면분석 및 다양한 분석을 통해 고전압에서의 첨가제 효과를 연구하였다.
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리튬이온커패시터 저온환경 성능 향상을 위한 전해액 첨가제 연구
김준호,임라나,김점수 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
전기이중층커패시터(EDLC)양극과 리튬이온전지 음극으로 구성된 리튬이온커패시터(lithium ion capacitor, LIC)는 hybrid capacitor의 일종으로 높은 에너지와 출력을 모두 제공할 수 있는 미래형 에너지 저장장치이다. 그러나 LIC는 적용되는 전해액과 전극의 특성으로 인해 EDLC 대비 저온환경에서의 성능 구현이 제한적이며, 특히 전해액의 특성이 온도환경에 크게 의존하여 LIC의 저온환경 성능 구현에 중요한 비중을 차지한다. 따라서 저온 환경에서 LIC 셀특성 개선을 위해서는 전해액 조성 연구가 필요하다. 본 연구에서는 여러 용매로 공용매를 구성하여 각각의 물성 및 전기화학 특성을 평가하였고, 그 중 가장 우수한 평가 결과를 보인 EC:PC:EMC 공용매 조성을 적용하여 LIC 셀의 저온환경 성능 개선 가능성을 확인하였다. 전해액 용매 조성 설계만으로는 성능 개선에 한계를 보였으며 FEC와 TMSI 등의 기능성 첨가제를 도입함으로써 이를 극복하고자 하였다. Coin-type LIC full cell 제작 후 저온(-20°C ) 율특성과 상온 수명특성을 평가하여 전해액 조성과 첨가제 효과를 확인하였다. 이에 대한 상세한 연구결과 및 첨가제 효과에 대한 분석 결과를 보고한다.
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Electrochemical Properties of Li-rich Layered Oxides Depending on Sn Doping Methods
신철용,임라나,김점수 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1
리튬이온 배터리는 현대 사회의 필수적인 전자기기 분야에 혁신적인 기여를 해왔다. 현재 휴대폰, 노트북과 같은 소형 전자기기에서 HEV, EVs 및 에너지 저장장치와 같은 대형장치로 수요가 늘어나면서 배터리의 고용량, 장수명 특성이 요구되고 있다. 과잉 리튬 층상계 산화물 xLi2MnO3⊙ (1-x)LiMO2(0<x<1, M=Ni, Co, Mn, LLO)은 차세대 고에너지 양극 소재로 연구되고 있다. 하지만 LLO는 수명 진행에 따른 용량감소 및 전압강하로 인해 결과적으로 에너지 밀도가 감소한다는 문제점이 있다. 전압강하의 주된 원인은 충전과정 동안 발생하는 산소공극으로 인해 불안정한 전이금속층의 구조적 변형으로 알려져 있으며, 전압강하 개선을 위해서는 전이금속층의 구조안정성 향상이 필수적이다. 본 연구에서는 LLO의 전이금속층 구조 안정성 향상을 위해 양극 소재에 Sn-doping을 진행 하였다. doping 방법으로는 nano-Sn이 분산된 솔루션을 이용한 방법과 고상 합성법을 이용하였으며, 각 방법으로 doping 된 양극 소재의 물리적, 전기화학적 특성 평가를 통해 Sn-doping이 LLO의 특성에 미치는 영향에 대해 연구하여 보고한다.
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Improving Electrochemical Properties of Li-rich Layered Oxide by Surface Layer Treatment
신철용,임라나,김점수 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0
리튬이온전지(Lithium-ion batteries, LIB)가 전기자동차, 에너지 저장장치와 같은 중대형장치로 적용 범위가 확대됨에 따라 고용량-장수명 특성이 요구되고 있다. LIB의 양극 소재 중 과잉 리튬 층상계 산화물(Overlithiated Layered Oxide, OLO)은 약 250 mAhㆍg-1 이상의 높은 방전용량을 가지므로 차세대 고용량 양극 소재로 연구되고 있지만, 수명 진행에 따른 전압강하로 인해 에너지 밀도가 감소하는 문제점을 가지고 있다. 일반적으로 전압강하는 소재의 구조 안정성과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있으며, 전압강하 개선을 위해서는 구조 안정성 향상이 필수적이다. 본 연구에서는 과잉 리튬 층상계 양극 산화물의 구조 안정성 향상을 위해 다양한 dopants 를 소재표면 층에 집중적으로 적용하여 양극 소재를 합성하였으며, 합성된 소재의 물리적, 전기화학적 특성평가를 통해 표면층 doping이 OLO의 특성에 미치는 영향을 보고한다.
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Characteristics of deposited lithium electrode according to various electrodeposition conditions
이민희,임라나,김점수 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1
리튬 금속 전지(lithium metal batteries)의 음극으로 사용되는 리튬은 가장 가벼운 금속일 뿐 아니라 낮은 환원전위 (-3.04 V vs. SHE)와 높은 이론 용량(3,860 mAh g<sup>-1</sup>)을 가지고 있어 고에너지 차세대 음극 소재로 주목받고 있다. 이때 전지의 에너지 밀도 극대화를 위해 얇은 박막의 리튬 전극이 필요하며, 이는 전해도금법을 사용하여 제조할 수 있다. 전해 도금에 사용되는 전해액에 따라 전착 리튬 형상과 표면 피막(SEI) 성분에 차이가 있으며, 이는 리튬 전극의 전기화학 특성에 영향을 미친다. 본 연구에서는 균일하고 높은 효율을 가지는 리튬 전극 제조를 위해 전해 도금에 사용되는 전해액에 첨가제를 적용하였으며, 전착 과정의 변수로 전류밀도를 조절하였다. 전착 조건에 따른 전착 리튬 형상, 전착 과전압, 초기 충방전 효율, 표면 피막 성분 등을 평가 및 분석하여 전해액 첨가제와 전착 전류밀도 조건이 리튬 전극의 특성에 미치는 영향을 보고한다.
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