Geon-Hong Kim

Overview and Future Concerns for Lithium-Ion Batteries Materials

이차전지는 일차전지와 달리 충전과 방전이 가능 하기 때문에 환경 친화성 및 경제성(고용량 및 장수 명)의 관점에서 경쟁력을 바탕으로 새로운 응용분야 로 사업 영역이 확대되고 있는 추세이다. 이차전지의 개발 및 발달로 인해 휴대전화, 노트북 PC, PMP (portable multimedia player) 등 휴대용 기기의 확대 가 활발해 지는 계기가 됐으며, 최첨단 산업인 하이 브리드 전기자동차(HEV), 모바일 IT, 지능형 로봇 산업, 친환경 에너지 산업 등의 발전에 따라 이들 산 업의 핵심부품인 이차전지 산업의 기술적 산업적 발 전이 절실히 요구되고 있다[1, 4]. 리튬이온전지는 기존의 니켈을 기반으로 하는 전지 (니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지)에 비해 용량, 중량 및 자가 방전과 메모리 효과 등에 있어서 탁월한 장점 을 갖추고 있어 이차 전지 시장의 전반을 지배하고 있 다. 또한 이러한 장점으로 인해 빠르게 수요와 응용분 야가 증가하고 있으며, 고용량과 경량화 요구가 강한 노트북, 휴대폰 등에 주로 적용되고 있다. 현재 리튬이차전지의 최대 수요처는 노트북 PC, 휴대전화 및 휴대용 전자기기이며, 특히 간헐적이고 반복적인 충전에도 성능감소 없이 사용이 가능하므 로 모바일 IT나 미래형 자동차 분야의 용도에 가장 최적의 특성을 구현할 수 있다[2]. 리튬이차전지를 구성하는 핵심소재는 양극소재, 음 극소재, 전해질, 분리막 등을 들 수 있는데, 양극소재 로는 리튬코발트산화물 또는 리튬망간산화물 등을 주 로 사용하며 음극소재로는 금속/산화물계 소재 또는 탄소재료가 적용되고 있다. 층상구조의 리튬이차전지 에 주로 사용하는 양극 및 음극소재는 사이클 안정 성, 고밀도화, 열적 안정성, 전극 가공성, 고에너지밀 도, 반응성 등의 장점을 갖는 소재를 채택하여 적용 하고 있으며, 전지 가격의 저가화 및 안정성을 향상 시키는 방향으로 연구개발이 진행되고 있다[3]. 최근 리튬이차전지의 기술개발은 점차 소재 쪽으 로 이동되고 있으며, 새로운 고용량 신소재 및 설계 기술 개발 등의 부품소재 기술이 산업 경쟁력의 핵 심요소로 부상하여 경제성장을 주도할 것으로 전망 되고 있다. 양극소재인 리튬코발트산화물의 경우는 전지의 부품소재 부분 중 가장 많은 가격적 비중을 차지하고 있음에도 불구하고, 한국은 양극소재의 대 부분을 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이에 본고에서는 최근 각광을 받고 있는 리튬이차 전지의 최근 산업동향과 함께 이차전지용 소재 중 전 극재료인 양극과 음극을 중심으로 소재의 기술개발 현황 및 향후 전망에 대하여 소개하고자 한다.

Preparation of the Nano Cobalt Powder by Wet Chemical Reduction Method

Spherical nanosized cobalt powder with an average size of 150-400 nm was successfully prepared at room temperature from cobalt sulfate heptahydrate (). Wet chemical reduction method was adopted to synthesize nano cobalt powder and hypophosphorous acid () was used as reduction agent. Both the HCP and the FCC Co phase were developed while concentration ranged from 0.7 M to 1.1 M. Secondary phase such as and were also observed. Peaks for the crystalline Co phase having HCP and FCC structure crystallized as increasing the concentration of , indicating that the amount of reduction agent was enough to reduce . Consequently, a homogeneous Co phase could be developed without second phase when the ratio exceeded 7.

Optimization of Wet Reduction Processing for Nanosized Cobalt Powder

Abstract Nano-sized cobalt powder was fabricated by wet chemical reduction method at room temperature. Theeffects of various experimental variables on the overall properties of fabricated nano-sized cobalt powders have beeninvestigated in detail, and amount of NaOH and reducing agent and dropping speed of reducing agent have been prop-erly selected as experimental variables in the present research. Minitab program which could find optimized conditionswas adopted as a statistic analysis. 3D Scatter-Plot and DOE (Design of Experiments) conditions for synthesis of nano-sized cobalt powder were well developed using Box-Behnken DOE method. Based on the results of the DOE process,reproducibility test were performed for nano-sized cobalt powder. Spherical nano-sized cobalt powders with an averagesize of 70-100 nm were successfully developed and crystalline peaks for the HCP and FCC structure were observedwithout second phase such as Co(OH) 2 .Keywords: Nano-sized cobalt powder, Wet chemical reduction, Design of experiments, Reproducibility

Recovery of Copper Powder form MoO 3 Leaching Solution Using Cementation Reaction System

Recovery of copper powder from copper chloride solution used in leaching process was carried out using a cementation method. Cementation is a simple and economical process, necessitating less energy compared with other recovery methods. Cementation utilizes significant difference in standard reduction potential between copper and iron under standard condition. In the present research, Cementation process variables of temperature, time, and added amount of iron scraps were optimized by using design of experiment method and individual effects on yield and efficiency of copper powder recovery were investigated using bench-scale cementation reaction system. Copper powders thus obtained from cementation process were further characterized using various analytical tools such as XRF, SEM-EDS and laser diffraction and scattering methods. Cementation process necessitated further purification of recovered copper powders and centrifugal separation method was employed, which successfully yielded copper powders of more than 99.65% purity and average in size.

Research and Development Status of Low-Cost Fe-based Cathode Materials for Lithium Secondary Batteries

이차전지(Secondary battery)는 사용 후 다시 충전 하여 재사용이 가능하고 전기에너지를 고효율로 저 장, 사용함으로써 에너지 효율성을 극대화하고 온실 가스 배출량을 감소시킬 수 있어 다양한 산업군의 동 력원으로 사용되고 있다. 이차전지에는 납축전지 (Lead-acid), 니켈카드뮴전지(Ni-Cd), 니켈수소전지(NiMH), 리튬이차전지(Lithium secondary battery)가 있 는데, 이중 리튬이차전지는 액상 전해액을 사용하는 리튬이온전지(Lithium ion battery), 젤(Gel)상의 고분 자 전해액을 사용하는 리튬폴리머전지(Lithium polymer battery)로 분류된다. 이차전지 중 리튬이차 전지는 고출력이면서 부피/중량당 에너지밀도가 가장 우수한 경쟁력을 바탕으로 새로운 응용분야로 사업 영역이 확대되고 있는 추세이다[1]. 현재 리튬이차전지의 최대 수요처는 소형 에너지 저장시스템을 사용하는 노트북 PC, 휴대전화 및 휴 대용 전자기기로 2010년 94억

The Mechanical Milling Behavior of Ductile Cu Flakes when Using Ultrafine Al2O3 Reinforcements

에서 2020년 220억

Formation of Tensile Stress Induced Cracks in Flame Hardening Surface Treatment of 12Cr Blade Steel

까지 성장할 것으로 예측되고, 중대형 에너지 저장 시스템으로의 응용도 급속도로 확대되어, 전기자동 차 및 하이브리드 자동차의 전지시장 규모는 2020 년까지 302억

Erosion resistance and its mechanism for flame-hardened 12Cr steel by high speed water drop impacts

, 에너지저장분야는 257억

Optimization of Movable Flame Hardening Process for the Turbine Blade 12Cr Steel

까지 성장 할 것으로 예측된다[2]. 이렇게 첨단산업의 발전과 새로운 수요처의 등장으로 이들의 동력원으로 사용 될 리튬이차전지의 기술적 발전이 절실히 요구되고 있다. 리튬이차전지의 핵심소재는 양극, 음극, 전해질, 분 리막으로 구분되고, 현재 상용화된 리튬이차전지의 양극소재로는 리튬코발트산화물(LiCoO2)이, 음극소재 로는 카본계(Graphite)가 사용되고 있다. 이 중 양극 소재는 가장 많은 재료비 비중을 차지하고 있을 뿐 만 아니라 전지의 성능을 좌우하는 중요한 핵심소재 이다. LiCoO2는 전체 양극소재 시장의 70% 이상을 차지하고 있으나, 함유된 코발트의 높은 가격으로 리 튬이차전지의 단가를 높이고 있다. 따라서 코발트를 대체할 만한 매장량이 풍부하고 가격이 저렴한 철 (Fe)을 양극소재로 개발할 필요가 있다. 양극소재의 전이금속으로 저가의 철을 사용하는 것으로는 LiFePO4 가 대표적이고, 이 소재는 양극소재 수요량 이 큰 중대형 에너지 저장시스템에서 필히 사용될 전 망이다. 최근에는 Li2FeSiO4, LiFeSO4F, LiFeBO3 등의 연구결과들이 보고되고 있으며 저가 양극소재

Analysis on Fatigue Fracture of the Flame-Quenched 8.8Al-Bronze by Ultrasonic Vibratory Cavitation Erosion

In this study the effects of harder ultrafine Al2O3 particles on the mechanical milling of ductile Cu flakes (200mesh, 70μm) have been investigated. The small hard Al2O3 particle in the mixture acted as an effective milling agent not only by inducing a drastic change of the Cu morphology from flattened flakes to equiaxed crystals but also by reducing the milling time required for a uniform dispersion of Al2O3 in the Cu matrix. This was more pronounced as the Al2O3 concentration increased. A critical concentration of the reinforcing Al2O3 required for a shape change was observed at the range of 8 to 9wt. %. All the hard Al2O3 particles were uniformly embedded in the ductile Cu matrix regardless of the concentration of Al2O3. By increasing the milling time, the weldment and fragmentation of the Cu flakes became significant and a uniformly distributed equiaxed composite structure (13wt.% Al2O3) was obtained at above 70 min..