The rapid increase in energy consumption based on fossil fuels is accelerating global warming. In particular, the road transportation sector has high carbon dioxide emissions, so transitioning towards electric vehicles is recommended. Thus, the importance of secondary batteries is increasing. Secondary batteries are reversible batteries that use energy and can be reused through a charging and discharging process. Currently, lithium-ion batteries are widely used. Secondary batteries place importance on six major factors: energy, output, lifespan, environmental friendliness, cost, and stability. Research is actively being conducted to satisfy all six factors by understanding the material characteristics of each component of the battery. As it is difficult to move away from lithium as a cathode material, researchers are investigating higher performance materials that mix materials such as cobalt, nickel, manganese, and aluminum with lithium and use graphite, silicon, and lithium metal to increase capacity. In the case of electrolytes, liquid electrolytes are still mainly used. However, solid electrolytes are being studied due to their stability, but additional research must be conducted to satisfy the energy and output factors. This review paper aims to provide an understanding of secondary batteries through an overview of secondary batteries, the materials and characteristics of their components, their technological trends, and their associated companies.
Kim, Seong-In;Kim, Heon-Tae;Choi, Hee-Lack;Lim, San-Su-Dae;Yang, Kee-Deok;Beum, Jin-Hyung;Kim, Chang-Sam
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.24
no.4
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pp.164-168
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2014
The sodium-sulfur batteries which operate at $350^{\circ}C$ have been mainly used in the field of energy storage system. This batteries consist of liquid sodium anode, sulfur cathode and ${\beta}^{{\prime}{\prime}}$-alumina solid electrolyte. The conditioning process for stabilization of the batteries is essential since the cells show considerable fluctuation of discharge voltage at the beginning of discharge/charge cycles. It is found that one of the reasons of the fluctuation is the gradual change of contact area between molten sodium and solid electrolyte.
We present, for the first time, a prototype active-matrix field emission display (AMFED) in which an amorphous silicon thin-film transistor (a-Si TFT) and a molybdenum-tip field emitter array (Mo-tip FEA) were monolithically integrated on a glass substrate for a novel active-matrix cathode (AMC) plate. The fabricated AMFED showed good display images with a low-voltage scan and data signals irrespective of a high voltage for field emissions. We introduced a light shield layer of metal into our AMC to reduce the photo leakage and back channel currents of the a-Si TFT. We designed the light shield to act as a focusing grid to focus emitted electron beams from the AMC onto the corresponding anode pixel. The thin film depositions in the a-Si TFTs were performed at a high temperature of above 360°C to guarantee the vacuum packaging of the AMC and anode plates. We also developed a novel wet etching process for $n^+-doped$ a-Si etching with high etch selectivity to intrinsic a-Si and used it in the fabrication of an inverted stagger TFT with a very thin active layer. The developed a-Si TFTs performed well enough to be used as control devices for AMCs. The gate bias of the a-Si TFTs well controlled the field emission currents of the AMC plates. The AMFED with these AMC plates showed low-voltage matrix addressing, good stability and reliability of field emission, and good light emissions from the anode plate with phosphors.
Park, Jong-Pil;Park, Jea-Young;Hwang, Cha-Hwan;Choi, Myung-Ho;Kim, Jee-Eon;Ok, Kang-Min;Shim, Il-Wun
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.31
no.2
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pp.327-330
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2010
$LiCoO_2$, a cathode material for lithium rechargeable batteries, was prepared in a nanoscale through a simple sonochemistry. First, $Co_3O_4$ nanoparticles were prepared by reacting NaOH and $CoCl_2$ or $CoSO_4$ with a sonochemical method, operated at 20 kHz and 220 W for 20 min, very powerful multibubble sonoluminescence conditions for chemical reactions. Second, LiOH was coated onto the $Co_3O_4$ nanoparticles by the same method as above. Finally, $LiCoO_2$ nanoparticles of about 10~30 nm size in diameter were obtained by the thermal treatment of the resulting LiOH-coated $Co_3O_4$ nanoparticles at $500^{\circ}C$ for 3 hr. This synthetic process is relatively quite mild and simple compared to the known method for the synthesis of $LiCoO_2$ nanoparticles. The materials synthesized were characterized by infrared spectroscopy, X-ray diffraction, inductively coupled plasma spectrometer, and high resolution-transmission electron microscopy analyses.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.18
no.6
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pp.248-252
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2008
To get a fine $LiFePO_4$ powder with high electrical conductivity, the influences of doping of aliovalent elements(Cr+B and Cr+Al) on electrical conductivity and of heat treatment conditions on particle size of the doped powders were studied. Two kinds of the doped powders $LiFe_{0.965}Cr_{0.03}B_{0.005}PO_4$ and $LiFe_{0.065}Cr_{0.03}Al_{0.005}PO_4$ were synthesized using mechanochemical milling and subsequent heat treatment at $675{\sim}750^{\circ}C$ for $5{\sim}10\;h$. The doping enhanced grain growth and electrical conductivity. The electrical conductivity at $30^{\circ}C$ was $1{\times}10^{-8}S/cm$ in the doped with Cr and Al, and $5{\times}10^{-10}S/cm$ in the undoped one.
In this study, interfacial characteristics between SOFC and Ag paste as current collector was estimated in the high temperature environment. The Ag paste was used to connect the unit cell of SOFC strongly with interconnector and provide the electrical conductivity between them. To confirm electrical conductivity, Ag paste was treated in the furnace at $800^{\circ}C$ for 48 hours. The sheet resistance of Ag paste was measured to compare the resistance values before and after the heat treatment. Also, the four-point bending test was performed to measure the interfacial adhesion. The unit cell of SOFC and $SiO_2$ wafer were diced and then attached by Ag paste. The $SiO_2$ wafer had the center notch to initiate a crack from the tip of the notch. The modified stereomicroscope combined with the CCD camera and system for measuring the length was used to observe the fracture behavior. To compare the characteristics before heat treatment and after heat treatment, the specimen was exposed in the furnace at $800^{\circ}C$ for 48 hours and then the interfacial adhesion was evaluated. Finally, the interfacial adhesion energy quantitatively increases $1.78{\pm}0.07J/m^2$ to $4.9{\pm}0.87J/m^2$ between the cathode and Ag paste and also increase $2.9{\pm}0.47J/m^2$ to $5.12{\pm}1.01J/m^2$ between the anode and Ag paste through the high temperature. Therefore, it is expected that Ag paste as current collector was appropriate for improving the structural stability in the stacked SOFC system if the electrical conductivity was more increased.
The purpose of this study was to improve the conductivity of $Li_3V_2(PO_4){_3}$ by adding carbon source so that the discharge rate and cyclic properties were improved. Glucose and CNT were added to $Li_3V_2(PO_4){_3}$ and the structure and electrochemical properties were studied. $Li_3V_2(PO_4){_3}$, $Li_3V_2(PO_4){_3}$/C and $Li_3V_2(PO_4){_3}$/CNT were synthesised by solid state reaction using hydrogen reduction method at 600, 700, 800, $900^{\circ}C$. The cathode materials were assembled to coin cell type 2032 with Lithium metal as a counter electrode. The coin cell was galvanostatically evaluated in the voltage range of 3.0~4.8 V.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.39
no.8
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pp.489-493
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2017
Microbial fuel cells (MFC) are bio-electrochemical processes that can convert various organic materials present in wastewater into electrical energy. For scaling-up and practical application of MFC, it is necessary to investigate the effect of anode size, electrode distance, and total area of anode on substrate degradation. Spaced electrode assembly (SPA) type microbial fuel cell with multiple anodes treating domestic wastewater was used for simulation. According to computer simulation results, the shorter the distance between electrodes than the size of single electrode, the faster the substrate degradation rate. Particularly, when the total area of the anode is large, the substrate decomposition is the fastest. In this study, it was found that the size of the anode and the distance between the electrodes as well as the cathode electrode, which is known as the rate-limiting step in the design of the microbial fuel cell process, are also important factors influencing the substrate degradation rate.
Proceedings of the Polymer Society of Korea Conference
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2006.10a
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pp.69-70
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2006
In lithium-ion batteries, separator membrane's, main role is to physically isolate a cathode and an anode while maintaining rapid transport of ionic charge carriers during the passage of electric current. As far as battery safety is concerned, the electrical isolation of electrodes is most crucial since unexpected short-circuits across the membrane induces hot spots where thermal runaway may break out. Internal short-circuits are generally believed to occur by protrusions on the electrode surface either by unavoidable deposits of metallic impurities or by dendritic lithium growth during battery operation. Another cause is shrinkage of the separator membrane when exposed to heat. If separator membrane can be engineered to prevent the internal short-circuit, it will not be difficult to improve lithium-ion batteries' safety. Commonly the separators employed in lithium-ion batteries are made of polyethylene (PE) and/or polypropylene (PP). These materials have terrible limitations in preventing the fore-mentioned internal short-circuit between electrodes due to their poor dimensional stability and mechanical strength. In this study we have developed a novel separator membrane that possesses very high thermal and mechanical stability. The cells employing this separator provided noticeable safety improvement in the various abuse tests.
Closely arranged CdSe and Zn doped CdSe vertical nanorod bundles were grown directly on FTO coated glass by using electrodeposition method. Structural analysis by XRD showed the hexagonal phase without any precipitates related to Zn. FE-SEM image showed end capped vertically aligned nanorods arranged closely. From the UV-vis transmittance spectra, band gap energy was found to vary between 1.94 and 1.98 eV due to the incorporation of Zn. Solar cell parameters were obtained by assembling photoelectrochemical cells using CdSe and CdSe:Zn photoanodes, Pt cathode and polysulfide (1M $Na_2S$ + 1M S + 1M NaOH) electrolyte. The efficiency was found to increase from 0.16 to 0.22 upon Zn doping. Electrochemical impedance spectra (EIS) indicate that the charge-transfer resistance on the FTO/CdSe/polysulfide interface was greater than on FTO/CdSe:Zn/polysulfide. Cyclic voltammetry results also indicate that the FTO/CdSe:Zn/polysulfide showed higher activity towards polysulfide redox reaction than that of FTO/CdSe/polysulfide.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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