문홍철 교수님 2조 - 편집 역사

Uosche236: /* 참고문헌 */

2023-12-19T07:27:18Z

‎참고문헌

Uosche236: /* 참고문헌 */

2023-12-19T07:27:04Z

‎참고문헌

Uosche236: /* 관련 기술의 현황 및 분석(State of art) */

2023-12-19T07:23:46Z

‎관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

Uosche236: /* 기술개발 과제 */

2023-12-19T07:23:41Z

‎기술개발 과제

Uosche236: /* 기술개발 과제 */

2023-12-19T07:23:20Z

‎기술개발 과제

Uosche236: /* 배터리 성능 분석 */

2023-12-19T07:20:15Z

‎배터리 성능 분석

Uosche236: /* 배터리 성능 분석 */

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‎배터리 성능 분석

Uosche236: /* 결과 및 평가 */

2023-12-19T07:19:38Z

‎결과 및 평가

Uosche236: /* 배터리 성능 분석 */

2023-12-19T07:19:30Z

‎배터리 성능 분석

Uosche236: /* 개발 과제 관련 향후 전망 */

2023-12-19T07:18:06Z

‎개발 과제 관련 향후 전망

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	◇ [4] Yong Wang, Hui Xua, Xi Chen, Hong Jina, Jiping Wang, Novel constructive self-healing binder for silicon anodes with high mass loading in lithium-ion batteries, Energy Storage Materials 38, 2021, 121-129		◇ [4] Yong Wang, Hui Xua, Xi Chen, Hong Jina, Jiping Wang, Novel constructive self-healing binder for silicon anodes with high mass loading in lithium-ion batteries, Energy Storage Materials 38, 2021, 121-129

−	◇ [5] @ Kim, Y.M., Kwon, J.H., Kim, S. et al. Ion-cluster-mediated ultrafast self-healable ionoconductors for reconfigurable electronics. Nat Commun 13, 3769 (2022).	+	◇ [5] Kim, Y.M., Kwon, J.H., Kim, S. et al. Ion-cluster-mediated ultrafast self-healable ionoconductors for reconfigurable electronics. Nat Commun 13, 3769 (2022).

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	◇ [4] Yong Wang, Hui Xua, Xi Chen, Hong Jina, Jiping Wang, Novel constructive self-healing binder for silicon anodes with high mass loading in lithium-ion batteries, Energy Storage Materials 38, 2021, 121-129		◇ [4] Yong Wang, Hui Xua, Xi Chen, Hong Jina, Jiping Wang, Novel constructive self-healing binder for silicon anodes with high mass loading in lithium-ion batteries, Energy Storage Materials 38, 2021, 121-129
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		+	◇ [5] @ Kim, Y.M., Kwon, J.H., Kim, S. et al. Ion-cluster-mediated ultrafast self-healable ionoconductors for reconfigurable electronics. Nat Commun 13, 3769 (2022).

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 [[파일:HCpic1.png|가운데]]
 실리콘 입자에 self-healing polymer를 코팅함으로써 음극재의 기계적 강성을 높였다. 리튬 이온의 삽입으로 인한 입자의 손상과 갈라짐을 수소 결합을 통해 상온에서 자발적으로 회복하였으며, 입자 개별 코팅으로 0.1C, 싸이클 100회 조건에서 capacity retention이 91.8%를 기록해 향상된 성능을 보였다.
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 [[파일:HCpic2.png|가운데]]
 실리콘 음극재의 structural stability 향상하기 위해 poly(acrylic acid)(이하 PAA)와 Si particle 중간에 water soluble citric acid를 첨가한 구조를 제안하고 그 성능에 대해 평가하였다. 다량의 수소 결합을 유도하여 self-healing 효과를 보이며, CA 분자는 carboxyl group을 통해 Si particle과 강하게 결합하여 anode의 큰 체적 변화를 효과적으로 수용하고 반복되는 Lithiation/Delithiation 과정에서 내부 응력을 해소할 수 있다. Solid electrolyte interface(SEI)를 안정화하기 위한 보호용 buffer layer 역할을 한다.
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 [[파일:HCpic3.png|가운데]]
 CA-PAA 바인더는 전위창이 약 0에서 4.5V로 높은 전기화학적 안정성을 보였다. 또한 반복되는 Lithiation/Delithiation 과정에서 실리콘 음극재 thickness 변화를 측정한 결과, 체적 변화량에서도 큰 차이가 관찰되었다. CA-PAA 바인더의 경우 PAA 단일 바인더의 경우보다 약 50% 감소한 체적을 보였다. 이는 CA-PAA 바인더가 실리콘 음극재의 구조적 안정성에 큰 기여를 한다고 생각할 수 있다.
 ====특허조사====

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 ==프로젝트 개요==
 === 기술개발 과제 ===
-''' 국문 : ''' 리튬이온배터리 성능 향상을 위한 자가치유 바인더 개발
+''' 국문 : ''' 리튬이온배터리 성능 향상을 위한 자가치유 바인더 개발 및 평가
 ''' 영문 : ''' Development of Self-healing Polymer Binders for Improved Lithium-ion Battery Performance

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 ==프로젝트 개요==
 === 기술개발 과제 ===
-''' 국문 : ''' 00000000
+''' 국문 : ''' 리튬이온배터리 성능 향상을 위한 자가치유 바인더 개발
 ''' 영문 : ''' Development of Self-healing Polymer Binders for Improved Lithium-ion Battery Performance

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 위 그림21에서 기존에 사용하던 PAA 바인더가 실리콘 나노 입자의 큰 부피 변화를 수용하지 못했기 때문에 40 사이클 안에 배터리의 성능이 저하됨을 알 수 있다. 이러한 이유는, 분쇄와 부분적인 전기적 고립이 유발되었기 때문이라고 추측할 수 있다. 일반적으로 분쇄가 일어나게 되면 표면이 전해질에 노출되게 되면서 더 많은 SEI층을 형성시켜 기존의 전해질의 양이 줄어들기 때문에 배터리의 성능이 저하되게 된다. 하지만 우리가 제안한 바인더는 일정한 전류 밀도 안에서 안정적인 주기와 성능을 보여준다. 초반의 배터리의 충/방전 사이클은 배터리의 안정적인 구동을 위해서 SEI층이 형성되어 불안정한 개형을 보여준다. 그 후 안정적인 정전용량은 200사이클 이상까지 유지될 수 있으며, 그림21에서 보는 것과 같이 220회 주기에서 정전용량이 이다. 이후 성능이 감소함에 따라 성능 저하의 원인을 분석하기 위해 Cathode와 전해질을 재조립하였더니, 그림22와 같이 초반 성능과 비슷한 정전용량으로 복구한 모습을 확인했다. 이는 우리가 개발한 바인더를 사용한 음극이 부피 팽창으로 인한 성능 저하가 거의 일어나지 않음을 보여주며, 많은 사이클에서 Cathode와 전해질의 성능 저하로 인한 정전용량 감소라고 이해할 수 있다.
-[[파일:HC108.png]] [[파일:HC109.png]]
+[[파일:HC012.png]]
 그림23과 같이 배터리를 충/방전 속도를 다르게 하면서 배터리의 정전용량을 측정해 보았다. 기존 PAA 바인더를 사용한 배터리에서는 완전히 충전됐을 때 정전용량과 급속 충전을 진행했을 때 정전용량이 1000mAh/g이상 차이 나는 것을 알 수 있다. 하지만 우리가 개발한 바인더를 사용한 배터리에서는 완충 상태와 급속 충전의 정전용량이 거의 차이 나지 않는 모습을 볼 수 있다. 이는 우리가 개발한 바인더를 사용한 배터리에서 급속 충전이 용이하며, 많은 사이클을 진행해도 급속충전하는 데 있어서 배터리 성능의 저하가 없음을 보여주는 결과이다.

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	[[파일:HC110.png]]		[[파일:HC110.png]]
		+
	리튬이온배터리의 실제 성능을 평가하기 위해서 실리콘 나노 입자 Anode를 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2의 Cathode와 조립하여 Full Cell를 형성하였다. 전형적인 충/방전 곡선은 그림24에서 보여준다. 전체 전지의 Cathode는 0.2C에서 118.2mAh/g의 정전용량을 보여주며, 120회 주기 후에 80.8%의 용량 유지율을 달성한다.		리튬이온배터리의 실제 성능을 평가하기 위해서 실리콘 나노 입자 Anode를 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2의 Cathode와 조립하여 Full Cell를 형성하였다. 전형적인 충/방전 곡선은 그림24에서 보여준다. 전체 전지의 Cathode는 0.2C에서 118.2mAh/g의 정전용량을 보여주며, 120회 주기 후에 80.8%의 용량 유지율을 달성한다.

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	Self-healing polymer는 향후 다양한 분야에서 혁신적으로 응용이 가능할 것으로 예상된다. 현재까지는 주로 재료 분야에서 연구되어 왔지만, 이번 과제에서 리튬 이온 배터리의 바인더로 응용한 것처럼, 앞으로는 의료, 전자, 건축 등 다양한 산업 분야에서 활용이 가능할 것이다. 응용 분야에 맞는 다양한 속도, healing 효율을 갖춘 self-healing polymer의 개발을 통해 환경, 지속 가능성과 관련된 글로벌 문제 해결에 도움이 될 수 있을 것이다.		Self-healing polymer는 향후 다양한 분야에서 혁신적으로 응용이 가능할 것으로 예상된다. 현재까지는 주로 재료 분야에서 연구되어 왔지만, 이번 과제에서 리튬 이온 배터리의 바인더로 응용한 것처럼, 앞으로는 의료, 전자, 건축 등 다양한 산업 분야에서 활용이 가능할 것이다. 응용 분야에 맞는 다양한 속도, healing 효율을 갖춘 self-healing polymer의 개발을 통해 환경, 지속 가능성과 관련된 글로벌 문제 해결에 도움이 될 수 있을 것이다.
		+
		+	===참고문헌===
		+	◇ [1] Zhixin Xu, Jun Yang, Tao Zhang,Yanna Nuli, Jiulin Wang,Shin-ichi Hirano, Silicon Microparticle Anodes with Self-HealingMultiple Network BinderMicrosized Si powder is a promising negative electrode material for lithium-ionbatterie, 2018, Pages 950-961
		+
		+	◇ [2] Xiaoli Peng, Xuejing Chen, Chenxia Tang, Shijie Weng, Xiaoran Hu,* and Yong Xiang*, Self-Healing Binder for High-Voltage Batteries, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, 15, 21517−21525
		+
		+	◇ [3] Shuai Wu, Fang Di, Jin-gang Zheng, Hong-wei Zhao, Han Zhang, Li-xiang Li, Xin Geng, Cheng-guo Sun, Hai-ming Yang, Wei-min Zhou, Dong-ying Ju, Bai-gang An, Self-healing polymer binders for the Si and Si/carbon anodes of lithium-ion batteries, New Carbon Materials, 2022, 37(5): 802-826
		+
		+	◇ [4] Yong Wang, Hui Xua, Xi Chen, Hong Jina, Jiping Wang, Novel constructive self-healing binder for silicon anodes with high mass loading in lithium-ion batteries, Energy Storage Materials 38, 2021, 121-129

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	그림23과 같이 배터리를 충/방전 속도를 다르게 하면서 배터리의 정전용량을 측정해 보았다. 기존 PAA 바인더를 사용한 배터리에서는 완전히 충전됐을 때 정전용량과 급속 충전을 진행했을 때 정전용량이 1000mAh/g이상 차이 나는 것을 알 수 있다. 하지만 우리가 개발한 바인더를 사용한 배터리에서는 완충 상태와 급속 충전의 정전용량이 거의 차이 나지 않는 모습을 볼 수 있다. 이는 우리가 개발한 바인더를 사용한 배터리에서 급속 충전이 용이하며, 많은 사이클을 진행해도 급속충전하는 데 있어서 배터리 성능의 저하가 없음을 보여주는 결과이다.		그림23과 같이 배터리를 충/방전 속도를 다르게 하면서 배터리의 정전용량을 측정해 보았다. 기존 PAA 바인더를 사용한 배터리에서는 완전히 충전됐을 때 정전용량과 급속 충전을 진행했을 때 정전용량이 1000mAh/g이상 차이 나는 것을 알 수 있다. 하지만 우리가 개발한 바인더를 사용한 배터리에서는 완충 상태와 급속 충전의 정전용량이 거의 차이 나지 않는 모습을 볼 수 있다. 이는 우리가 개발한 바인더를 사용한 배터리에서 급속 충전이 용이하며, 많은 사이클을 진행해도 급속충전하는 데 있어서 배터리 성능의 저하가 없음을 보여주는 결과이다.
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		+
		+	[[파일:HC110.png]]
		+	리튬이온배터리의 실제 성능을 평가하기 위해서 실리콘 나노 입자 Anode를 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2의 Cathode와 조립하여 Full Cell를 형성하였다. 전형적인 충/방전 곡선은 그림24에서 보여준다. 전체 전지의 Cathode는 0.2C에서 118.2mAh/g의 정전용량을 보여주며, 120회 주기 후에 80.8%의 용량 유지율을 달성한다.

	===포스터===		===포스터===

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	Si anode는 현재 리튬 이온 배터리 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 실리콘은 높은 용량과 에너지 효율성을 가진 물질로, 기존의 탄소 기반 anode에 비해 높은 용량을 제공할 수 있다. 하지만 Si anode의 큰 부피 변화와 관련된 문제로, 충/방전 주기 동안 실리콘의 팽창과 수축에 따른 전극 손상이 필연적이었다. 이러한 문제에 대해 다양한 대응책이 연구되고 있으며, Si anode의 사이클 안정성을 향상시키고자 한다.		Si anode는 현재 리튬 이온 배터리 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 실리콘은 높은 용량과 에너지 효율성을 가진 물질로, 기존의 탄소 기반 anode에 비해 높은 용량을 제공할 수 있다. 하지만 Si anode의 큰 부피 변화와 관련된 문제로, 충/방전 주기 동안 실리콘의 팽창과 수축에 따른 전극 손상이 필연적이었다. 이러한 문제에 대해 다양한 대응책이 연구되고 있으며, Si anode의 사이클 안정성을 향상시키고자 한다.
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	배터리 업계에 Si anode가 본격적으로 상용화되는 것은 2026년 정도로 예상되고 있다. 또한, 시장 조사 업체 SNE 리서치는 글로벌 anode 시장에서 2030년 Si anode 비중은 약 25% 정도로 기대하고 있다. 이러한 Si anode의 도입은 고용량, 고속 충/방전이 가능한 배터리로 이어져 향후 에너지 시장의 발전을 이끌어 낼 것이다.		배터리 업계에 Si anode가 본격적으로 상용화되는 것은 2026년 정도로 예상되고 있다. 또한, 시장 조사 업체 SNE 리서치는 글로벌 anode 시장에서 2030년 Si anode 비중은 약 25% 정도로 기대하고 있다. 이러한 Si anode의 도입은 고용량, 고속 충/방전이 가능한 배터리로 이어져 향후 에너지 시장의 발전을 이끌어 낼 것이다.