Kim, Hyeong-Jun;Lee, Kyung-Chang;Son, Ho-Jun;Park, Shin-Jun;Park, Cheol-Su
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.3
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pp.49-55
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2022
The design of a battery package and a BMS module for applications using seawater rechargeable batteries, which are known as next-generation energy storage devices, is proposed herein. Seawater rechargeable batteries, which are currently in the initial stage of research, comprise primarily components such as anode and cathode materials. Their application is challenging owing to their low charge capacity and limited charge/discharge voltage and current. Therefore, we design a method for packaging multiple cells and a BMS module for the safe charging and discharging of seawater rechargeable batteries. In addition, a prototype seawater rechargeable battery package and BMS module are manufactured, and their performances are verified by evaluating the prevention of overcharge, overdischarge, overcurrent, and short circuit during charging and discharging.
The sodium/sulfur(Na/S) battery has many advantages such as high theoretical specific energy(760Wh/kg), and low material cost based on the abundance of electrode material in the earth. It has been reported that the electrochemical properties of sodium/sulfur cell above $300^{\circ}C$, utilized a solid ceramic electrolyte and liquid sodium and sulfur electrodes. A lot of researches have been performed in this field. Recently, Na/S battery system was applied for electricity storage system for load-leveling. One of severe problems of sodium/sulfur battery was high operating temperature above $300^{\circ}C$, which could induce the explosion and corrosion by molten sodium, sulfur and polysulfides. In order to develop sodium battery operated at low temperature, sodium ion battery has been studied using carbon anode, and sodium oxides cathodes. However, the energy densities of the sodium ion batteries were much lower than high temperature sodium/sulfur cell. In this study, the sodium/sulfur battery with 1M $NaCF_3SO_3$ is tested at room temperature. The charge-discharge mechanism was discussed based on XRD, DSC, SEM and EDS results.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2000.05b
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pp.124-127
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2000
The purpose of this study is to research and develop PAn-Carbon composite electrode for Supercapacitor. Supercapacitor cell of PAn-Carbon composite electrode with 1M $LiClO_{4}/IPC$ brings out good capacitor performance below 4.0V. The radius of semicircle of PAn-Carbon composite electrode adding 30wt% Acetylene Black was absolutely small. The total resistance of Supercapacitor cell mainly depended on internal resistance of he electrode. The discharge capacitance of PAn-Carbon on composite with 30wt% Acetylene Black in 1st and 50th cycles was 29 and 31F/g at current density of $1mA/cm^2$. The capacitance of PAn-Carbon composite with 30wt% Acetylene Black capacitor was larger than that of PAn capacitor without Acetylene Black. The coulombic efficiency of supercapacitor at discharge process of 1 and 50 cycles were 94 and 100%. respectively. PAn-Carbon composite Supercapacitor with 30wt.% Acetylene Black content showed good capacitance and stability with cycling.
The $Li_4Ti_5O_{12}$/AC composite was prepared by sol-gel process with ultrasonication. The prepared composite was characterized by SEM, XRD and TG analysis, and their electrochemical behaviors were investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and charge-discharge test in 1M $LiBF_4$/PC electrolyte. From the results, the $Li_4Ti_5O_{12}$ particles coated on AC surface had an average particle size of 100 nm and showed spinel-framework structure. When the potential range of the $Li_4Ti_5O_{12}$/AC composite was extended from 0.1 to 2.5 V, redox peaks and electric double layer property were revealed. The initial discharge capacity of $Li_4Ti_5O_{12}$/AC composite was 218 mAh $g^{-1}$ at 1 C. The enhancement of discharge capacity was attributed to electric double layer of added activated carbon.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.11
no.3
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pp.73-79
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2012
This paper describes the machining characteristics of the sintered carbide and die steel(STD-11) by electric discharge drilling with various tubular electrodes. Electrical discharge machining(EDM) removes material from the workpiece by a series of electrical sparks that cause localized temperatures high enough to melt or vapourize the vicinity of the charge. In the experiment. four types of electrode which have different diameter are used with the application of continuous direct current and axial electrode feed. The controlled factors include the dimension of the electrode. In drilling by EDM, the dielectric flushed down the interior of the rotating tube electrode, in order to order to facilitate the removal of machining debris the hole. The expansion increase with increasing the thickness of material and the diameter of electrode and the expansion of sintered carbide is 1.75 times large then that of die steel. The taper of machined hole decrease with increasing the thickness of material. The crater sixe of die steel is larger then thet of sintered carbide and the surface roughness of sintered carbide is 1.58 tims larger then that of die steel.
The assembly of the micron-sized Si/CNT/carbon composite wrapped with graphene (SCG composite) is designed and synthesized via a spray drying process. The spherical SCG composite exhibits a high discharge capacity of 1789 mAh g-1 with an initial coulombic efficiency of 84 %. Moreover, the porous architecture of SCG composite is beneficial for enhancing cycling stability and rate capability. In practice, a blended electrode consisting of spherical SCG composite and natural graphite with a reversible capacity of ~500 mAh g-1, shows a stable cycle performance with high cycling efficiencies (> 99.5%) during 100 cycles. These superior electrochemical performance are mainly attributed to the robust design and structural stability of the SCG composite during charge and discharge process. It appears that despite the fracture of micro-sized Si particles during repeated cycling, the electrical contact of Si particles can be maintained within the SCG composite by suppressing the direct contact of Si particles with electrolytes.
Kim, Hyeong-Jo;Tulugan, Kelimu;Kim, Hyung-Jin;Park, Won-Jo
Journal of Power System Engineering
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v.17
no.1
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pp.110-115
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2013
The electrochemical performance and microstructure of Al-Si, Al-Si/C was investigated as anode for lithium ion battery. The Al-Si nano composite with 5 : 1 at% ratio was prepared by arc-discharge nano powder process. However, some of problem is occurred, when Al nano composite was synthesized by this manufacturing. The oxidation film is generated around Al-Si particles for passivating processing in the manufacture. The oxidation film interrupts electrical chemistry reaction during lithium ion insertion/extraction for charge and discharge. Because of the existence the oxidation film, Al-Si first cycle capacity is very lower than other examples. Therefore, carbon synthsized by glucose ($C_6H_{12}O_6$) was conducted to remove the oxidation film covered on the composite. The results showed that the first discharge cycle capacity of Al-Si/C is improved to 113mAh/g comparing with Al-Si (18.6mAh/g). Furthermore, XRD data and TEM images indicate that $Al_4C_3$ crystalline exist in Al-Si/C composite. In addition the Si-Al anode material, in which silicon is more contained was tested by same method as above, it was investigated to check the anode capacity and morphology properties in accordance with changing content of silicon, Si-Al anode has much higher initial discharge capacity(about 500mAh/g) than anode materials based on Aluminum as well as the morphology properties is also very different with the anode based Aluminum.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.28
no.1
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pp.85-94
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2011
Expanded graphites were used as anode materials of high power Li-ion secondary battery. The expanded graphite was prepared by mixing the graphite with $HClO_4$ as a intercalation agents and $KMnO_4$ as a oxidizing agents. The physical and electrochemical properties of prepared expanded graphites through the variation of process variables such as contents of intercalation agent and oxidizing agent, and heat treatment temperature were analyzed for determination of optimal conditions as the anode of high power Li-ion secondary battery. After examing the electrochemical properties of expanded graphites at the different preparing conditions, the optimal conditions of expanded graphite were selected as 8 wt.% of oxidizing agent, 400 g of intercalation agent for 20 g of natural graphite, and heat treatment at $1000^{\circ}C$. The sample showed the improved charge/discharge characteristics such as 432 mAh/g of initial reversible capacity, 88% of discharge rate capability at 10 C-rate, and 24 mAh/g of charge capacity at 10 C-rate. However, the expanded graphite had the problems of potential plateaus like natural graphite and lower initial efficiency than the natural graphite.
Graphite and carbonaceous materials showed an excellent capability as a negative electrode in Li-ion batteries because Li-ion can be intercalated and de-intercalated reversibly within most carbonaceous materials of layered structure. Also, the electrochemical potential of Li-intercalated carbon anode is almost identical with that of Li metal. In the present study, mesocarbon microbeads(MCMB) were used as anode electrode and its properties of charge/discharge and interfacial reaction with electrolyte were studied by Potentiostat/Galvanostat test, FT-IR analysis, XRD and SEM. The passivation film of solid-state was formed as the interface between electrode and electrolyte as the cell reaction began and, once formed, became thicker with repeated charge/discharge process. Also, the relationship between the passivation film formed at the electrode interface and storage capacity was discussed.
A terpolymer of vinylbenzyl chloride-co-ethyl methacrylate-co-styrene (VBC-EMA-St) was prepared for membrane capacitive deionization (MCDI) by radical polymerization and amination reaction of various amination times. Nonfluoro aminated VBC-EMA-St anion-exchange membranes were characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectrometry. Molecular weight, polydispersity and thermal stability were obtained by gel permeation chromatography (GPC) and thermogravimetric analysis (TGA). The basic properties such as water uptake, ion exchange capacity, electrical resistance and CDI charge-discharge current were measured. The optimal values of ion exchange capacity, water uptake, electrical resistance and molecular weight of synthesized anion-exchange membrane were 1.69 meq/g, 23.7%, 1.61 ${\Omega}{\cdot}cm$ and $3.4{\times}10^4$ g/mol, respectively. As compared with conventional membrane, the pattern of cyclic charge-discharge current of synthesized anion-exchange membrane indicated efficient electrosorption and desorption.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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