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[화학공학실험] 전기화학 셀의 충방전 평가 및 CV 평가 및 전지 구동 시 양극 구조 변화 분석 실험 예비보고서

1. 실험 목적전기 화학 셀의 평가를 위해 충방전 평가 기법, CV 평가 기법을 이해한 후 평가를 진행한다. 이와 같은 기법을 통해 전기 화학 셀의 이론 용량과 실제 용량을 비교할 수 있고, 장기 cycle의 용량 유지율을 구한다. 마지막으로 CV 그래프를 통해 전기 화학 셀의 산화 환원 반응 특징을 분석한다.2. 실험 원리1) 용어정리① 전지 용량: 배터리가 방전되어 전류가 흐르지 않을 때까지 사용할 수 있는 전기 에너지 양을 전지 용량이라 한다. 즉, 전자의 양을 뜻한다. Ah의 단위를 사용해 나타낼 수 있다. 즉 전류와 시간에 대한 곱으로 나타내는 것이다. 배터리는 음극에서 나온 전자가 전해액을 통해 양극으로 이동하며 전기가 발생하게 되므로 이러한 양을 나타낸 것이다. 이에 따라 활물질의 소재에 따라 한번에 많은 전자를 방출하거나 저장할 수 있을수록 용량이 커지게 된다. 전지의 용량은 h = Cp/i로 계산한다. (Cp: 실제용량, h: 전지의 용량을 완전히 방전 또는 충전하는데 걸리는 시간, i: 충방전 전류) 활물질의 양에 따라 이론 용량을 결정할 수 있으며, 오차가 발생함에 따라 측정되는 실제 용량에 차이가 생길 수 있다.

공학/기술| 2024.01.04| 5페이지| 2,000원| 조회(569)

xrd, 분극, Bragg Law, C-rate, 충방전평가, CV평가, 전기화학 ..

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[화학공학실험] 전기화학 셀의 충방전 평가 및 CV 평가 및 전지 구동 시 양극 구조 변화 분석 실험 결과보고서 평가A+최고예요

① 충방전 평가 그래프 분석: 충방전 평가 그래프를 그리기 위해 단위 면적당 100mA/g 으로 전류를 공급하고, 전압이 0.8V 이하일 때 방전을 멈추고 다음 단계로 넘어가고, 전압이 1.9V 이상일 때 충전을 멈추고 다음단계로 넘어가게 된다. 이를 통해 이론용량을 0.7mg/(86.94g/mol) × 96485 C/mol = 0.77C = 0.22mAh, 실제 용량을 Test duration을 참고하여 Cp=100mA/g × 1.3h × 0.0007g = 0.091mAh , C-rate = 100mA/g × 0.0007g / 0.091mAh = 0.77/h로 나타낼 수 있다. 이때 전지의 충방전에 걸리는 시간은 1.3h이며, 용량 유지율은 0.06221/0.06283 * 100 = 99%로 나타낼 수 있다. 이는 충전 시의 용량을 바탕으로 계산하였으며, 측정의 불안정함을 고려해 8번째 cycle의 용량값을 초기 용량값으로 두고 계산하였다. 또한 Coulombic Efifciency(%)와 Cycling performace(mAh/g)를 한 그 래프에 나타내 세 값이 모두 cycle이 반복됨에 따라 감소하고 있음을 나타내었다.

공학/기술| 2024.01.04| 6페이지| 2,500원| 조회(481)

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[화학공학실험] 전극 casting 및 전지 조립 실험 결과보고서 평가A+최고예요

활물질, 도전재, 바인더를 적절한 비율로 섞어 슬러리를 제작한다. 본 시험에서는 α-MnO2, super P, PVDF를 7:2:1의 비율로 넣어 주었으며, 질량 단위로 30g: 8.5714g: 4.2857g으로 나타낼 수 있다. 이 공정은 믹싱공정이라 부를 수 있으며, 제작된 슬러리는 적당한 광택이 도는 상태가 가장 적절하다. 본 실험에서는 슬러리를 실제 공정에 비해 적게 제조하였으며, 검은색을 띠고 몰타의 벽면에 쉽게 달라붙는 상태로 제작되었다. 이처럼 제작된 슬러리를 SUS에 OHP 필름을 사용해 얇게 펴발라 준다. 이러한 공정은 코팅 공정이라 부를 수 있다. 이 때 슬러리를 일정한 크기와 두께로 바를 수 있도록 주의해야 한다. 또한 슬러리를 바른 후에도 표면에 손상이 가지 않도록 주의해야 한다. 완성된 기판 은 1cm× 1cm의 일정한 형태에 검은색의 슬러리가 발려져 있게 된다. 슬러리를 바르기 전 여러 개의 기판 각각의 무게를 측정해 기록한 뒤 구별하기 위해 번호를 매겨둔다.

공학/기술| 2024.01.04| 5페이지| 2,000원| 조회(608)

결과 보고서, 전극, coin cell, 전극 casting 실험, 전지 조립

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[화학공학실험] 전극 casting 및 전지 조립 실험 예비보고서 평가A+최고예요

1. 실험 목적양극재 casting의 과정을 이해하고, 전극을 제작한다. 전극의 제작 과정에서 기초적인 재료가 되는 활물질, 도전재, 바인더의 역할을 파악하고 적절한 비율로 섞어 슬러리를 만들 수 있다. 만들어진 슬러리를 코팅함으로써 전극 casting을 진행한다.2. 실험 원리1) 용어정리① 활물질(Active material): 배터리의 양극재와 음극재에서 화학적으로 반응하여 전기 에너지를 만들어내는 활성물질을 의미한다. 양극재 속 활물질은 양극 활물질, 음극재 속 활물질은 음극 활물질이라 한다. 양극재에 있는 양극 활물질은 리튬 이온을 가지고 있으며, 배터리를 충전할 때 음극으로 리튬 이온을 제공하는 역할을 한다. 양극 활물질은 배터리의 용량과 출력에 영향을 줄 수 있으며, LCO, LMO, NCM, NCA등이 사용되며, 각 물질의 특성에 따라 물질을 조합해 사용하게 된다. 음극 활물질은 배터리가 방전될 때 양극에서 이동해 온 리튬 이온을 저장 및 방출하여 전기 에너지를 발생시킨다. 리튬 이온이 안정적으로 이동시키기 위해 흑연이 주로 사용된다. 최근에는 에너지 밀도를 높이기 위해 실리콘에 대한 연구가 진행중이다.

공학/기술| 2024.01.04| 5페이지| 2,000원| 조회(1,047)

바인더, 활물질, 도전재, 전극 casting, 전지조립, 수계아연이차전지

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[화학공학실험] Sol-Gel 실리카 합성, FT-IR 분광법을 활용한 실리카 화학 구조 규명 및 콜로이드 분산 에멀젼 형성 및 안정성 평가 결과 보고서 평가A+최고예요

참고문헌의 표에 순서대로 떨어뜨린 직후, shaker에서 분산액을 흔든 후의 모습, 15분 후의 모습을 나타내었다. 실 험 결과에서 생성되는 에멀젼 입자의 크기 차이, 용액의 불투명도에 차이가 있음을 확인할 수 있다. 입자가 생성 될 때 가장 입자 크기가 큰 것은 물이며, 가장 입자 크기가 작은 것은 콜로이드 분산액과 Synperonic F108 용액 에 넣은 것이다. shaker에서 분산액을 흔들 경우 용액이 불투명해지며, 가장 불투명한 용액은 콜로이드 분산액과 Synperonic F108 용액이다. 15분이 지난 후에는 물의 경우 전체 용액이 대부분 투명한 형태를 보이며, 아래에 가 라앉아 있는 입자들을 확인할 수 있다. 순수 ETPTA를 넣은 용액과, 콜로이드 분산액을 넣은 용액 모두 불투명한 상태를 보이고 있다. 그러나 순수 ETPTA를 넣어 에멀젼을 합성한 경우에는 용액의 윗부분이 비교적 투명하며, 콜 로이드 분산액을 넣어 에멀젼을 합성한 경우보다 아래로 가라앉은 입자가 많은 것을 확인할 수 있다.

공학/기술| 2024.01.04| 6페이지| 2,500원| 조회(992)

에멀젼, FT-IR 분광법, 안정성 평가, 콜로이드 분산, 실리카 겔 합성

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